中央空调的控制方式比较

中央空调的控制方式比较

1 中央空调的传统控制方式

目前，国内的中央空调系统，基本上都采用传统的定流量控制方式，即空调冷冻水流量、冷却水流量和冷却塔风机风量都是恒定的。也就是说，只要起动空调主机，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在50Hz工频状态下运行。这种控制方式的优点是系统简单，不需要复杂的自控设备，但存在以下问题：（1）无论末端负荷大小如何变化，空调系统均在设计的额定状态下运行，不能跟随实际负荷的变化对冷媒流量进行科学的调节，系统能耗始终处于设计的最大值，能源浪费很大。

（2）舒适性中央空调系统是一个多参量、非线性、时变性的复杂系统，由于末端负荷的频繁波动，必然造成系统循环溶液（冷冻水、冷却水、制冷剂溶液）的运行参量偏离空调主机的最佳工作状态，导致主机热转换效率（COP值）降低，系统长期在低效率状态下运行，将使系统增加不必要的能源消耗。

（3）在工频状态下启停大功率水泵，冲击电流大，不利于电网的安全运行，且水泵等机电设备长期在工频额定状态下高速运转，机械磨损严重，导致设备故障增加和使用寿命缩短。

2 中央空调的节能控制方式

2.1 人工节能方式

中央空调系统定流量控制方式的上述缺陷是显而易见的，然而，长时间以来，由于我国缺乏先进的技术手段和装备，中央空调系统没有先进可行的节能控制措施。

一些有经验的中央空调系统操作和维护人员，在没有技术手段的情况下，常常采用人工控制的方法来进行节能。如：空调负荷减少时，减少投入运行的主机数量和水泵台数，或者使主机间断工作，这可以收到一定节能效果，但这种步进式的分级调节非常粗糙，实时性差，且受设备配置的限制和人的因素影响较大。

2.2 DDC 及PLC 简易控制方式

近年来，随着大功率电力电子器件的出现，促进了通用变频器的小型化和实用化，为降低中央空调系统的能源浪费，人们开始采用DDC （直接数字控制器）或PLC （可编程序控制器），通过对空调水系统压力或温度的采集，并进行PI （比例、积分）运算或PID （比例、积分、微分）运算后，再通过变频器去控制空调系统的水泵，以达到节能的目的。

PID （或PI ）控制历史悠久，原理简单，使用方便，投资成本低，也有一定的节能效果。但这种PID 调节 + 通用变频器的简易控制方法有较大的局限性，主要在于：

其一， PI 或PID 调节器最重要的工程参数K P （比例系数）、T I （积分时间常

数）和T d （微分时间常数）一旦整定之后，如果人不去调节，它是固定不变的，

不可能跟随受控参量的变化而自动调整。也就是说，工程参数整定之后，就用同一种参数去对付各种不同的运行工况。实际上，中央空调系统是一个时变性的动态系统，其运行工况受季节变化、气候条件、环境温度、人流量等诸多种因素的综合影响，是随时变化的，且始终处于波动之中。因此，静态参数的PID 控制方法不可能达到最佳的控制效果。

其二， PID 调节多用于单参量（温度或压力）的简单控制，在一些单参量工业生产过程的控制中效果较好，当用于控制中央空调这样的多参量、非线性、时变的且参量间耦合很强的复杂系统时，很容易引起中央空调系统振荡，使控制温度在较大范围内起伏，长时间都不能到达设定值的稳定状态，既影响了系统的稳定性，又降低了空调效果的舒适性。

3 智能模糊控制方式

众所周知，中央空调系统是一个多变量的、复杂的、时变的系统，其过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。对这样的系统，无论用经典的PID 控制，还是现代控制理论的各种算法，都很难实现较好的控制效果。 对于中央空调这样多参量的、非线性的、时变的且参量间耦合很强的复杂系统，一般难以用精确的数学模型进行描述或所得模型不是过于复杂就是较为粗糙，以精确性为主要特点的经典数学，对于这类控制问题往往难以凑效。

但是，一个熟练的操作工人或技术人员，凭借自己的经验，靠其眼、耳等传感器官的观察，经过大脑的思维判断，给出控制量，通过手动操作，却可以收到令人满意的控制效果。例如，夏天制冷时，若建筑物内温度高于设定值，操作者就会开启制冷机（或再增开一台制冷机），使之降温；反之，若温度低于设定值，则会停止制冷机（或少开一台制冷机），使之升温。操作者在观察温度的偏差时，若温度超过设定值越高，则开启的制冷机也越多，设法使之降温越快。上述过程中的“越高”、“越多”、“越快”等都是模糊概念。因此，操作者的观察与思维判断过程，实际上是一个模糊化及模糊计算的过程。如果把人的操作经验、知识和技巧归纳成一系列的规则，存放在计算机中，利用模糊集合理论将它定量化，使控制器模仿人的操作策略，这就是模糊控制器。

我国几十年节能工作的经验证明，节能的根本出路在于技术进步。

贵州汇通华城楼宇科技有限公司在党和政府各级部门的大力支持下，针对中央空调系统传统控制方式所存在的一系列问题，以多年丰富的实践经验和实验数据为基础，提出了一套完整的科学的解决方案，采用当今先进的计算机技术、模糊控制技术、系统集成技术和变频调速技术相结合，研制开发出了中央空调的高效节能产品——BKS系列变流量节能控制系统，被用户称颂为“华城节能王”。

BKS系列产品的核心技术是智能模糊控制，模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制，是20世纪80年代以后才发展起来的新型控制技术，尤其适合于中央空调这样复杂的、非线性的和时变性系统的控制。

BKS系列产品实现了中央空调冷媒流量系统运行的智能控制，科学地解决了中央空调能量供应按末端负荷需要提供，在保障空调效果舒适性的前提下，最大限度地减少了空调系统的能源浪费，为现代中央空调节能控制提供了先进的技术手段，它可与新建的中央空调系统配套使用，也可取代传统的控制模式对现有的中央空调系统进行技术改造。

3.1 智能模糊控制的工作原理

中央空调系统是一个多变量的、复杂的、时变的系统，其过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。对这样的系统，无论用经典的PID控制，