通常大型公關建筑超過一半以上的電能用于空調系統，中央空調系統作為大中型建筑物常用的空調形式，承擔空調區域的空氣調節任務，主要功能為供冷、供熱、加濕、除濕和空氣凈化等。可以說，中央空調系統節能是大型公共建筑節能的重中之重。僅從加強制冷系統和冷凍水系統的優化運行進行調整，節省的能源費用就相當可觀。

　　中央空調控制特點　　

　　中央空調的控制是一個系統復雜的過程，期間會受到各種內外因素的影響，使其控制呈現以下特點：

　　

　　1、干擾性　　

　　現代建筑物往往都是龐大的個體，中央空調系統在調節其室內氣溫的過程中，難免會受到一些外部因素的影響，如外部氣候變化、太陽光輻射以及建筑物本身溫度等，同時系統內部各構成組件的運行情況也會影響到空調的調控效果。所以說中央空調節能系統的控制具有很大的干擾性。

　　2、濕度相關性　　

　　在中央空調系統調節空氣溫度的同時，也會導致空氣的濕度發生變化。隨著空調溫度升高，會使得空氣中的水蒸氣分壓呈現升高狀態，由此使得空氣濕度下降，但反過來如果將空調溫度降低，空氣中水蒸氣的分壓則會隨之降低，而空氣的濕度則呈現升高趨勢。所以，中央空調節能系統與空氣濕度也有相關性。

　　

　　3、調節對象特性　　

　　在相同的干擾條件下，不同的控制對象，被控量隨時間的變化過程也不盡相同。啟用空調自控系統的可以克服以上干擾因素，使空調房間能夠維持合適的空氣濕度，從而保證室內空氣品質。但要想控制好室內空氣濕度也不能只依靠空調的自控系統，還取決于空調的對象特性以及空調系統本身設置的合理性。

　　

　　中央空調系統節能潛力評估　　

　　中央空調系統不僅要滿足人們對工作、生產的環境要求，同時也要滿足對環境保護和節能的要求。隨著國家節能政策的實施，中央空調的能耗問題成為重點研究方向。

　　

　　對于中央空調系統而言，耗能主要由制冷機組、水泵、冷卻塔等各部分能耗組成，中央空調系統的節能潛力和設備容量的富裕度、現行運行調節模式、負荷特性等息息相關。根據應用案例來看，未做過節能改造、按照工頻運行的、未有集中控制系統的中央空調，節能潛力一般不小于15%，具體的節能潛力在獲取運行監測數據后，可經計算得出。

　　中央空調系統節能解決方案　　

　　新型中央空調節能系統往往基于實際運行數據分析的節能診斷、改造方案和工程實施全流程節能解決方案。我們通過應用模糊控制、優化控制等技術措施，結合智慧節能技術，從而促使系統管理數據化、綜合化、智能化，這樣可以根據末端負荷變化及空調主機運行情況進行空調循環水系統的參數調節，從而保證系統中的負荷量及冷媒流量能夠同步變化。另外，我們還要優化和改進中央空調系統主機的基本運行環境，最大限度減少系統能源消耗。

　　中央空調系統的具體運行過程需要在模糊控制和優化控制理論的基礎上，結合人工智能技術，實現對中央空調系統運行的動態監控和閉環控制。將空調主機中的定流量運行方式改為變流量方式，可以實現空調末端負荷與冷媒流量的同步變化，這樣，無論是在哪一種負荷條件下，都能夠保證系統運行的有效性，同時促使中央空調系統最大限度節能運行。

　　

　　節能主要對制冷站進行，節能目標為：　　

　　做到按需供冷、避免大馬拉小車的過度供冷；　　

　　優化主機部分負荷運行模式，改變轉速替代導流葉開度或滑閥開度；　　

　　合理確定冷凍水供回水溫差，避免大流量小溫差運行；　　

　　合理確定冷卻水流量和溫度，在冷卻系統電耗和主機COP之間需求平衡；　　

　　各用電設備系統優化，做到整體電耗最低。

　　

　　為實現上述目標，從系統監測入手，通過對系統用能數據和運行參數的分析進行節能診斷、從而針對性的給出解決措施。

　　

　　1、數據采集　　

　　數據是節能分析和節能改造的基礎，對中央空調系統進行用電和運行參數的采集。

　　

　　2、數據可視　　

　　通過平臺對采集的數據進行實施展示、對數據的規律檢修展示、對關鍵數據可設置告警。

　　

　　3、數據診斷　　

　　通過對監測的數據進行分析，計算各種評價指標，并結合運行規律和設備基礎資料等，可對中央空調系統和其中的設備進行能效評價。

　　4、節能改造措施　　

　　中央空調系統的節能改造通常以設備的改造（硬件）和系統運行優化控制（軟件）結合的方式進行，力求以最小的投入產生最大的節能效益。

　　

　　設備改造通常以水泵替代、水泵和風機變頻、和增加改善區域水力平衡電動閥為主，很少涉及主機設備替換（設備老舊除外）。

　　系統運行優化控制目的是在變負荷運行的情況下，按需供冷，并確保系統按照高效的工況運行。

　　

　　5、節能運行集中控制系統　　

　　中央空調系統具有系統強慣性、大滯后等特點，節能控制，需要綜合各種算法，以系統整體能耗最低為優化目標，對多參數、多系統進行集中控制。

　　中央空調節能運行控制系統，以計算機、變頻器、傳感器等硬件為核心，集成了閉環控制技術、大數據、模糊技術等人工智能技術，以中央空調系統主機變負荷運行為基點，對冷凍水循環、冷卻水循環、冷卻塔及新風處理等系統進行全面的優化調節，使中央空調系統運行在最佳狀態，從而節省大量電能。

　　

　　中央空調節能運行控制系統一般由中央空調主機調節、冷凍水調節、冷卻水調節、新風調節、數據采集等子系統組成。通過對中央空調系統運行參數的監測，結合室溫和末端溫度的變化，控制中央空調系統變負荷運行，達到保證制冷（熱）質量、降低電能消耗的目的。

　　中央空調主機調節子系統　　

　　中央空調主機壓縮機按照其額定制冷量和制冷效率，一般的額定輸入功率從100kW到1000kW。冷水機組的目的是產生低溫（7℃）的冷凍水，所以供（出）水溫度的高低直接影響到機組的負荷。而末端空氣處理機啟動的多少也會影響冷凍水的回水溫度。對于壓縮機單機容量和臺數已確定的中央空調機組，按照便于能量調節和適應制冷（熱）對象的工況變化等因素進行制冷（熱）功率輸出調節，是中央空調主機節能的關鍵。

　　中央空調從動系統的節能調節　　

　　中央空調從動系統由冷凍水循環系統、冷卻水循環系統及冷卻塔風機系統等部分組成。

　　當制冷（熱）機的負荷發生變化時，冷凍水、冷卻水的需求量和冷卻塔的冷卻風量也將發生相應的變化，必須做出相應的調節。由于水循環系統動力來自于交流電機拖動的泵類機械，按照傳統設計，這些泵類機械均運行在定流量狀態，不能根據負荷的變化來調速運行，因此浪費大量電力。本系統采用變頻調速技術來控制中央空調從動系統，通過改變泵類設備的轉速（即改變流量），跟蹤需求，更好地解決壓差平衡，大大地節約電能損耗。

　　

　　數據采集及控制單元

　　數據采集及控制單元，可根據動態過程特征識別，基于模糊控制理論自適應地調整運行參數，實現中央空調水系統真正意義上的變溫差、變壓差、變流量運行，使控制系統具有高度的跟隨性和應變能力，以獲得最佳的控制效果。

　　

　　1、對冷凍水循環系統的控制　　

　　數據采集及控制單元采用了模糊預測算法，當環境溫度、空調末端負荷發生變化時，各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量亦隨之變化，流量計、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測到的這些參數送至控制及數據處理單元，依據所采集的實時數據及系統的歷史運行數據，實時預測計算出末端空調負荷所需的制冷（熱）量，以及各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量的最佳值，并以此調節各變頻器輸出頻率，控制冷凍水泵的轉速，改變其流量，使冷凍水系統的供回水溫度、溫差、壓差和流量運行在最優值。

　　

　　集中控制系統對冷凍水系統采用了輸出能量的動態控制，實現了空調主機冷媒流量跟隨末端負荷的需求供應，使空調系統在各種負荷情況下，都能既保證末端用戶的舒適性，又最大限度地節省了系統的能量消耗。

　　

　　2、對冷卻水循環系統及冷卻塔風量的控制　　

　　集中控制系統對中央空調冷卻水及冷卻塔風量的調節采用模糊優化的控制方法，當環境溫度、空調末端負荷發生變化時，中央空調主機的負荷率隨之變化，系統的轉換率也隨之變化。在動態預測下，依據采集的空調系統實時數據及系統的歷史運行數據，計算出冷卻水最佳進、出口溫度，并與檢測到的實際溫度進行比較，動態調節冷卻水的流量和冷卻塔風量，保證中央空調系統在各種負荷條件下，均處于最佳工作狀態，從而實現最大限度的節能降耗。

　　

　　冷卻水優化控制　　

　　為了保證冷水機組的正常運行，要求冷凝器內通過不低于一定流速、溫度足夠的冷卻水（比如定頻不低于80%流量，溫度不低于15.5℃）。隨著冷卻水流量降低，冷卻泵電耗降低，但是會提高冷凝溫度，降低冷水機組效率，需要做一個權衡。就是冷卻塔電耗+冷水機組的電耗，達到一個最低值。

　　冷卻水泵的優化規則：采用定頻泵時，一機對一泵，達到設計流量，機停泵停；采用變頻泵時，一機對一泵，機停泵停，根據冷卻水進出口溫差來調節冷卻泵轉速，使冷卻水溫差基本上保持不變。

　　

　　冷卻塔優化控制　　

　　冷卻塔的調節方式是：均勻布水，風機變頻。不再改變冷卻塔的布水，使各臺冷卻塔均勻布水，同時同步改變各臺冷卻塔風機轉速，通過均勻地減少各臺冷卻塔風量來調節水溫，直到室外溫度降低，全部風機停滯運行，冷卻塔改為自然通風降溫。如果室外溫度繼續降低，低于冷機要求的最低溫度，則可以通過進回水管道間的旁通閥來調節旁通水量，維持進入冷機的水溫不低于限值要求。

　　

　　在一般情況下冷卻塔效率接近最大效率的80%后，再提升風量來提高冷卻塔效率，效果不明顯，因此建議把風水比調整到這一狀態。

　　

　　冷卻塔調節策略：由冷水機組廠家提供冷卻水的低限值；實時監控室外溫濕度，冷卻塔進出口水溫，計算出冷卻塔效率：效率=（冷卻塔進水溫度-出水溫度）/(冷卻塔進水溫度-濕球溫度）；如果冷卻塔出水溫度＞低限值，而效率＜最大效率，則增加頻率；如果冷卻塔出水溫度＞低限值，而效益已經達到最大效率，維持不變；如果冷卻塔出水溫度＜低限值，風機頻率未達最低頻率，則降低頻率；如果冷卻塔出水溫度＜低限值，風機頻率達最低頻率，逐臺停止風機，直到水溫提升到低限值。