电气自动化在商业建筑中央空调中节能的实现
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摘要：目前社会资源的消耗量越来越大，经济建设与生态系统平衡之间发生了较大的冲突。在建筑领域，国家也大力提倡节能环保、绿色建筑的理念，在现代化的很多商业建筑物中，中央空调的建设应用了电气自动化技术，符合空调系统电气节能的设计要求，取得了良好的成效。本文分析了电气自动化在我国商业建筑中央空调中的应用原则，对电气自动化控制设备节能设计的实际应用加以探讨。
关键词：商业建筑;电气自动化;中央空调系统;节能设计
电气自动化是工业生产及居民生活中一项重要技术，具有重要的应用价值。随着科学技术的发展，电气自动化技术逐渐发展为高新技术产业中的重要构成。这项技术涉及面很广，具有良好的节能、变频性能，从常见的家用电器，到国家航空公司的航天设备，均依托于电气自动化技术设计原理进行制造的。
一、电气自动化节能技术的应用原则
第一，适用性。电气节能设计过程中，一定要满足商业建筑的设计原理、标准，并且，还需根据建筑物的实际用途、应用目标等因素，制定一套科学的节能设计方案。例如：设计中要将建筑中各个电气设备运行需要的动力资源予以考虑，还要分析用电设备的荷载量、配电线路布局等。第二，节能性。为了提升建筑资源的利用率，达到节约大量资源的目标。一切与中央空调系统正常运行毫无关联的消耗均可视为能源的浪费现象，设计人员应当对电气设备本身的消耗、线路损耗等情况进行充分地考虑，有利于电气设备各方面能源消耗均衡。第三，经济性。电气工程师应当有效地选择施工材料，并根据建筑结构、设计要求、商业用途、建筑风格等，制定合理化的节能方案。为企业节约不必要的资金，创造可观的经济效益。
二、电气自动化商业建筑中央空调节能设计的实现
（一）有效地设计冷热源设备
冷热源系统是建筑中央空调的重要构成，对冷热源系统进行有效地调节，能够自动地调节空调温度。一般情况下，商业建筑物中的空调系统其能源消耗约占据整体的1/2，据调查发现：最大的冷负荷约为7000kW;最大的热负荷约是5000kW，因此，相应的冷热源设备能耗是巨大的。为了更好地节约中央空调系统的能源，通常半冷热源集中设置于地下楼层，或者顶层，既可减少空间的占用面积，又能够缩小管道间距，以免浪费大量能源。一般的商业大厦属于多层建筑，相对的空调冷热源的配套管线很长。为了缓解负荷的压力，可设计大温差系统，并有效地对系统运行参数加以调节，合理地控制不同季节的温差，提升冷源、热源的工作效率，达到节能降耗的目的。
在电气自动化技术控制范围内的冷源系统主要包括冷却水、冷冻水、冷却塔等系统以及集水设备、分水设备、膨胀水箱等。系统依据每日预先编制的时间、假日流程，或者结合商业建筑整体的供暖、供冷需求，根据现场的温度监测点，对冷源系统的阀门开启/停止、各个设备的运行状态加以有效地控制。利用电气自动化系统，集中监控整个空调冷源系统，及时调节各个相关设备的启停状态，并且，还会結合累计的运行时间，对运行的设备予以切换控制，规避不必要的运行，节约系统的能源消耗。设备的启停、联动规律如下：其一，启动：开启电动蝶阀-冷冻水泵-冷却水泵-冷却塔的风机-冷水机组;其二，停止：冷冻机-冷却水泵-冷冻水泵-冷却塔风机-关闭电动蝶阀。
在电气自动化技术控制范围内的热源系统主要包括热水循环泵、集水及分水设备、锅炉管道、蒸汽冷凝水循环泵。经过对蒸汽冷凝水及热水的循环泵其手动/自动状态、运行状态及参数的信息采集、监测，对启停、切换进行有效地调控，同时，达到时序控制。关于热水循环泵变频性能的控制原理：依据出水的压力、温度，对热水循环泵运行的频率进行调节，取得一定的节能效果。监测水温方面，可将水管型的温度传感设备安装于热水的供回水总管，从而对所供应的热水温度加以测量。
（二）风柜冷冻水控制的节能设计
第一，冷/热水阀门的调控模式。①在冬季，控制室内/回风温度。此时，空调系统供应热水。依据建筑空间室内的温度/回风温度与设定数据产生的偏差，电气自动化控制设备，可以通过比例微分积分等相关的运算规律，对回水电动二通阀的开度予以有效地控制，阀门动作是逆动作。参照相应的电动二通阀门的最佳控制曲线（季天）可知：当回风的温度比设定数值小时，水阀的开度会渐渐变大，提升室内的温度/回风温度，达到设定数值;相反，若室内温度比设定值大时，水阀的开度会渐渐变小，从而将回风的温度降至设定数值。进而让室内保持恒温状态，满足客户的需求。②在夏季，控制室内的温度/回风温度。此时，空调系统供应冷水。依据建筑空间室内的温度/回风温度与设定数据产生的偏差，电气自动化控制设备，可以通过比例微分积分等相关的运算规律，对回水电动二通阀的开度予以有效地控制，阀门动作是正动作。当室内温度比设定数值小时，水阀开度会渐渐变小，可通过减少供冷的方式，上调室内温度，使之达到设定值。当室内温度比设定数值大时，可对室内温度进行下调，达到设定数值。既满足了客户需求，又取得了节能效果。第二，闭环控制方案。试分析空调风柜的冷冻水电动阀在比例微分积分闭环控制方案中的具体控制流程，构建了闭环控制模型。比例微分积分控制一般在商业建筑中属于三阶PID的控制模型，经过一系列的推导，以及实际控制的工况图可知：控制曲线非常平滑，未见冲激曲线，实际应用中，可确保空调风柜的覆盖区中的温度处于稳定的状态，人的舒适感增强，此外，空调负荷有所减小，节能效果较好。
（三）风系统的送排风设备的可行性设计
第一，空调风系统的风道、送风口、风速等设备的设计。电气自动化应用中，依据空调机组的实际运行情况，对风阀开度加以控制，监测反馈信息;在冬夏的过渡时期，因温差较小，判断室外温度、湿度，在确保回风温度符合客户要求下，最大化地调节风阀开度;并有效地利用外界空气的调节，尽量延迟商业建筑的制冷时间。第二，参照CO2浓度对新风量予以控制。据相关规定：空调通风系统在正常运行中，必须对新风量予以控制，确保空调房间中CO2浓度在0.1%以下。一般情况下，商业建筑会在刚启动空调系统时，先让冷冻水的电动水阀PID控制的权重高于风柜送风设备的变频PID控制，在商业建筑的室温达到设定数值的30%、50%、80%时，可应用线性的控制模型，利用软件对权重进行准确地计算，渐渐上调至空调系统风柜的送风机变频PID的控制权重，使之高于送风机变频PID的控制。当温度达到设定值，并处于稳定状态时，CO浓度的控制量也会处于一个相对稳定的水平线。此外，可借助建筑中的节能设计控制空调的送风量，如加大窗户面积，吸收更多的采光，达到室内的保暖效果。
结束语：
总之，随着社会的进步，人们的节能环保意识不断增强，电气自动技术在商业建筑节能设计中发挥了不可或缺的作用，对于中央空调系统的设计，主要涉及冷/热设备控制、水阀及风阀等控制，有效地利用电气自动化技术，可以达到控制能耗，提升了电气系统运行的安全性、稳定性。相关工作人员必须加强相关内容的研究，提升空调系统的综合效应。
参考文献：
[1]岳威. 电气自动化在商业建筑中央空调中节能的实现[J]. 建材与装饰， 2017（46）：213.
[2]金力宏. 探究电气自动化在商业建筑中央空调中节能的实现[J]. 福建建材， 2015（4）：95-97.
[3]徐铭轩. 电气自动化在商业建筑中央空调中节能的实现分析[J]. 电子世界， 2017（1）.
[4]蔡毅. 建筑中央空调电气自动化调控技术的应用[J]. 科技创新与应用， 2017（13）.
徐燎原. 电气自动化在中央空调中的应用分析[J]. 科学中国人， 2016（8）.
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