中央空調(diào)是現(xiàn)代化建筑不可缺少的重要設(shè)備之一，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前不少中央空調(diào)的能耗幾乎占了建筑總能耗的50%或更高。如何既能保障建筑內(nèi)部的舒適環(huán)境，又能降低空調(diào)的能源消耗，一直是不少管理者們迫切盼望解決的一大難題，也成為建筑領(lǐng)域節(jié)能的一個(gè)重要課題。

本公司開發(fā)的“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器，成功地解決了這一難題，該系列產(chǎn)品以當(dāng)今先進(jìn)的模糊控制理論為指導(dǎo)、以計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、變頻技術(shù)為控制手段，以多年豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，科學(xué)地實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)能量供應(yīng)按末端負(fù)荷需要提供，最大限度地減少了空調(diào)系統(tǒng)能源浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)約能耗的目的。該系列產(chǎn)品屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

2：常用的中央空調(diào)控制方法

2．1定流量控制方式：他的特征是系統(tǒng)的循環(huán)水量保持定值不變，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，通過改變供水或回水溫度來匹配。定流量供水方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的自控設(shè)備。但這種方式存在以下問題：

（1） 無論末端負(fù)荷大小如何變化，空調(diào)系統(tǒng)均在設(shè)計(jì)的額定狀態(tài)下運(yùn)行，系統(tǒng)能耗始終處于設(shè)計(jì)的最大值，能源浪費(fèi)很大。

（2） 舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)多參量、非線性、時(shí)變性的復(fù)雜系統(tǒng)，由于末端負(fù)荷的頻繁波動(dòng)，必然造成系統(tǒng)循環(huán)溶液（載冷劑、冷卻劑、制冷劑溶液）的運(yùn)行參量偏離空調(diào)主機(jī)的最佳工作狀態(tài)，導(dǎo)致主機(jī)熱轉(zhuǎn)換效率（COP值）降低，系統(tǒng)長(zhǎng)期在低效率狀態(tài)下運(yùn)行，也會(huì)增加系統(tǒng)的能源消耗。

（3） 在工頻狀態(tài)下啟停大功率水泵和風(fēng)機(jī)，沖擊電流大，不利于電網(wǎng)的安全運(yùn)行，且水泵、風(fēng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期在工頻額定狀態(tài)下高速運(yùn)行，機(jī)械磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備故障增加和使用壽命縮短。

2.2變頻器PID控制方法

近年來，隨著大功率電力電子器件的出現(xiàn)，促進(jìn)了通用變頻器的小型化和實(shí)用化，為降低中央空調(diào)系統(tǒng)的能源浪費(fèi)，人們開始采用通用變頻器來控制空調(diào)系統(tǒng)的水泵和風(fēng)機(jī)，通過供、回水壓差或溫差的采集，對(duì)水泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能效果。PID控制歷史悠久，原理簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格較低。

但其不足之處在于：

—— PID調(diào)節(jié)中最重要的工程參數(shù)比例系數(shù)KP、積分時(shí)間常數(shù)TI和微分時(shí)間常數(shù)Td，一旦選定之后，如果人不去調(diào)節(jié)，它是固定不變的，不可能跟隨受控參量的變化而自動(dòng)調(diào)整。也就是說，工程參數(shù)整定之后，就用同一種參數(shù)去對(duì)付各種不同的運(yùn)行工況，因此，不可能達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

——PID只能實(shí)現(xiàn)單參量（溫度或壓力）的簡(jiǎn)單控制功能，在一些單參量工業(yè)生產(chǎn)過程的控制中效果較好，當(dāng)用于控制中央空調(diào)這樣的多參量、非線性、時(shí)變的且參量間耦合很強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，很容易引起中央空調(diào)系統(tǒng)振蕩，使控制溫度在較大范圍內(nèi)起伏，長(zhǎng)時(shí)間都不能到達(dá)設(shè)定值的穩(wěn)定狀態(tài)，既影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又降低了空調(diào)效果的舒適性。

2.3 “HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器的控制方法

本公司針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)定流量控制方式不能跟隨負(fù)荷變化而調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和能量供應(yīng)，造成系統(tǒng)效率降低、能源浪費(fèi)大、機(jī)械磨損嚴(yán)重等問題，提出了一套完整的科學(xué)的解決方案，并以當(dāng)今先進(jìn)的模糊控制技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合，研制開發(fā)出了中央空調(diào)系統(tǒng)的最新節(jié)能產(chǎn)品“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器控制系統(tǒng)。

該控制裝置在國(guó)內(nèi)外處于領(lǐng)先水平，具有高效節(jié)能的顯著效果。根據(jù)各種建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的不同狀況，可實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)輔機(jī)節(jié)約電能30%～60%，中央空調(diào)主機(jī)節(jié)能5%～20%。

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器除實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)的高效節(jié)能以外，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)大功率泵組和風(fēng)機(jī)的平滑起停，減小起停沖擊和機(jī)械磨損，減少設(shè)備故障和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2.4. “HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器節(jié)能控制的基本思想

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器是目前最先進(jìn)的節(jié)能控制產(chǎn)品，它與當(dāng)今普遍使用的定流量中央空調(diào)控制模式相比，具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1） 實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的跟隨性

“HLR”智能型中央空調(diào)節(jié)電器突破了傳統(tǒng)中央空調(diào)冷媒系統(tǒng)運(yùn)行方式，通過對(duì)中央空調(diào)能源運(yùn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和閉環(huán)控制，將空調(diào)主機(jī)的定流量運(yùn)行改為變流量運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)空調(diào)主機(jī)冷媒流量跟隨末端負(fù)荷需求而同步變化，在空調(diào)系統(tǒng)的任何負(fù)荷條件下，都能既確保中央空調(diào)系統(tǒng)的舒適性，又實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能。

（2） 保障空調(diào)主機(jī)始終保持高的熱轉(zhuǎn)換效率

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器的一個(gè)基本思想就是按照中央空調(diào)主機(jī)所要求的最佳運(yùn)行參數(shù)去控制中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行工況及制冷工質(zhì)參數(shù)的變化，通過模糊控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，確?？照{(diào)主機(jī)始終處于優(yōu)化的最佳工作點(diǎn)上，使主機(jī)始終保持具有高的熱轉(zhuǎn)換效率，有效地解決了傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)在低負(fù)荷狀態(tài)下熱轉(zhuǎn)換效率下降的難題，提高了系統(tǒng)的能源利用率。

（3） 實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)全系統(tǒng)綜合性能優(yōu)化和協(xié)調(diào)運(yùn)行

中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行和節(jié)能，從局部去解決問題（如采用通用變頻器PID控制）是不可能辦到的，必須針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)（包括主機(jī)、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻風(fēng)系統(tǒng)等）統(tǒng)一考慮，全面控制，使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)最佳綜合節(jié)能。

2.5. “HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器控制原理

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器的核心是模糊控制器及其控制軟件。模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制，是近年來發(fā)展起來的新型控制技術(shù)，尤其適合于中央空調(diào)這樣復(fù)雜的、非線性的和時(shí)變性系統(tǒng)的控制。

圖1示出了“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器控制原理框圖。

圖1系統(tǒng)原理框圖模糊控制的核心是用自然語言來描述被控制系統(tǒng)，利用模糊規(guī)則推理對(duì)系統(tǒng)的粗略知識(shí)進(jìn)行類似人腦的知識(shí)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制。在控制過程中，以語言描述人類知識(shí)，并把它表示成模糊規(guī)則或關(guān)系，通過推理、利用知識(shí)庫，把某些知識(shí)與過程狀態(tài)結(jié)合起來，構(gòu)成一套自尋優(yōu)的模糊控制策略。

當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變化造成空調(diào)主機(jī)及其水系統(tǒng)偏離最佳工況時(shí)，模糊控制器根據(jù)數(shù)據(jù)采集得到各種運(yùn)行參數(shù)值，如系統(tǒng)供回水溫度、供回水壓差、流量及環(huán)境溫度等，經(jīng)推理運(yùn)算后輸出優(yōu)化的控制參數(shù)值，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保主機(jī)在任何負(fù)荷條件下，都有一個(gè)優(yōu)化的運(yùn)行環(huán)境，始終處于最佳運(yùn)行工況，從而保持效率（COP）最高、能耗最低，實(shí)現(xiàn)主機(jī)節(jié)能5%～20%。

2.6. “HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器的特點(diǎn)

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器的智能模糊控制與傳統(tǒng)控制方式和通用變頻器PID控制方式相比，具有以下特點(diǎn)：

（1）技術(shù)先進(jìn)，具有智能控制功能

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器充分利用了當(dāng)代最新科技成果，采用具有智能控制功能、能進(jìn)行類似人腦的知識(shí)處理和推理的先進(jìn)的模糊控制技術(shù)，使系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)、自尋優(yōu)和自適應(yīng)的優(yōu)化控制功能，可以根據(jù)中央空調(diào)運(yùn)行環(huán)境及負(fù)荷的變化擇優(yōu)選擇最佳的運(yùn)行參量和控制方案。

（2）動(dòng)態(tài)負(fù)荷跟隨，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器突破了傳統(tǒng)中央空調(diào)冷媒系統(tǒng)的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的跟隨性，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，確?？照{(diào)主機(jī)始終處于優(yōu)化的最佳工作點(diǎn)上，使主機(jī)始終保持高的熱轉(zhuǎn)換效率，既確保中央空調(diào)系統(tǒng)的舒適性，又實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能。

（3） 多參量控制，運(yùn)行安全可靠

◆有效克服控制過程的振蕩

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器采用多參量智能模糊控制，在系統(tǒng)出現(xiàn)外來擾動(dòng)（如負(fù)荷變化）時(shí)，能自適應(yīng)地調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及過渡過程參數(shù)，使系統(tǒng)能很快趨于新的優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)引起振蕩，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

◆全面的保護(hù)功能

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器設(shè)置了以下保護(hù)功能：

◇ 電氣保護(hù)（過電壓保護(hù)、 過電流保護(hù)、 過載保護(hù)等）。

◇ 冷凍水低溫和低流量保護(hù)，有效防止空調(diào)主機(jī)蒸發(fā)器凍管。

◆有效的抗干擾措施

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器的軟、硬件設(shè)計(jì)，均充分考慮了產(chǎn)品的電磁兼容性，采取了一系列抗電磁干擾措施，以保障系統(tǒng)可靠地工作。

◆高可靠的元器件

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器的關(guān)鍵元器件，全部采用世界一流的名牌產(chǎn)品，如美國(guó)SP、法國(guó)Schneider、德國(guó)SIEMENS、日本OMRON等，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

（4）人性化設(shè)計(jì)，使用操作簡(jiǎn)便

3. “HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

工作環(huán)境溫度0℃～40℃

相對(duì)濕度≤90%(20℃),無凝露

安裝使用地點(diǎn)的海拔高度≤1000m

輸入電源電壓三相 AC 380V±38V

輸入電源頻率50 HZ

輸出電壓三相 AC 0V～380V

控制柜防護(hù)等級(jí)IP20

3.1系統(tǒng)控制模型(見下)

3.2冷凍（溫）水控制模型

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器對(duì)空調(diào)冷凍（溫）水系統(tǒng)采用最佳輸出能量控制。當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，冷凍（溫）水供回水溫度、溫差、壓差和流量亦隨之變化，流量計(jì)、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測(cè)到的這些參數(shù)送至模糊控制器，模糊控制器依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出末端空調(diào)負(fù)荷所需的制冷（熱）量以及冷凍（溫）水供回水溫度、溫差和流量的最佳值，并與檢測(cè)到的參數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)其偏差值，利用現(xiàn)代變頻高速技術(shù)，調(diào)節(jié)冷凍（溫）水泵的轉(zhuǎn)速，改變其流量使冷凍（溫）水系統(tǒng)的溫差、供回水溫度和流量運(yùn)行在模糊控制器給定的最優(yōu)值。

由于冷凍（溫）水系統(tǒng)采用了輸出能量的動(dòng)態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)空調(diào)主機(jī)冷媒流量跟隨末端負(fù)荷的需求供應(yīng)，使空調(diào)系統(tǒng)在各種負(fù)荷情況下，都能既保證末端用戶的舒適性，又最大限度地節(jié)省了冷凍（溫）水的輸送能耗。

3.3冷卻水及冷卻風(fēng)控制模型

中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率（COP）會(huì)受各種因素的影響而變化，通過有效控制系統(tǒng)工質(zhì)參數(shù)（即運(yùn)行環(huán)境），可以優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，然而，這些參數(shù)的運(yùn)行特征表現(xiàn)為非線性和時(shí)變性，因此，傳統(tǒng)的或簡(jiǎn)單的控制技術(shù)都難以取得滿意的效果。

“HLR”智能型中央空調(diào)專用節(jié)電器對(duì)中央空調(diào)冷卻水及冷卻風(fēng)系統(tǒng)采用最佳效率控制。當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，中央空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷率將隨之變化，主機(jī)冷凝器的最佳熱轉(zhuǎn)換溫度也隨之變化。模糊控制器依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出主機(jī)冷凝器的最佳熱轉(zhuǎn)換溫度及冷卻水最佳進(jìn)、出口溫度，并與檢測(cè)到的實(shí)際溫度進(jìn)行比較，根據(jù)其偏差值，利用現(xiàn)代變頻高速技術(shù)，調(diào)節(jié)冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水的流量和冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，使冷卻水的進(jìn)、出口溫度逼近模糊控制器給定的最優(yōu)值，從而保證中央空調(diào)主機(jī)隨時(shí)處于最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行。

由于冷卻水系統(tǒng)采用最佳效率控制，保證了中央空調(diào)主機(jī)在滿負(fù)荷和部份負(fù)荷的情況下，均處于最佳工作狀態(tài)，始終保持最佳的能源利用率（即COP值），從而降低了空調(diào)主機(jī)的能量消耗，同時(shí)因冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)經(jīng)常在低于額定功率下運(yùn)行，也最大限度地降低了冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)的能量消耗。