摘 要：在中央空调的使用中，如果制冷控制不好，或是管理不到位，将导致能源浪费，电气自动化技术的应用正好解决了这一问题，节能改造便成为中央空调发展和应用的最佳路径。基于此，本文针对电气自动化在中央空调中的具体应用进行分析和研究，以期能为相关工作人员提供一些参考。
关键词：电气自动化技术；中央空调系统；应用
中图分类号：TB657.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）10-0126-03
Application of Electric Automation in Central Air Conditioning
Liu Xiaohui
（Yingbin Hotel of the Yellow River Henan，Zhengzhou Henan 450043）
Abstract： The use of central air-conditioning refrigeration， if control is not good or improper management will lead to the waste of energy， the application of electrical automation technology just to solve this problem， energy saving has become the optimum of the development and application of central air conditioning. Based on this， this paper analyzed and studied the specific application of electrical automation in central air conditioning， in order to provide some reference for the work of related staff.
Keywords： electrical automation technology；central air conditioning system；application
現如今，中央空调在大型商场、酒店、写字楼、车站等公共场所的广泛普及和应用，其强大的温度调节功能，使人们的居住生活环境的舒适度不断提升，其优势不断突显。然而，中央空调在使用的过程中也暴露出一些问题，如高耗能、低效率等，而在可持续发展战略逐步得到重视与执行的今天，节能环保工作愈来愈受到人们的重视。在中央空调的使用中，如果制冷控制不好或是管理不到位，将导致能源浪费，电气自动化技术的应用正好解决了这一问题，节能改造就成为中央空调发展和应用的最佳路径。
1 中央空调系统改造的意义
中央空调在给我们的生活带来便利的同时也引发了一系列问题，如耗能高、维护费用高、存在安全隐患等。中央空调耗电量非常大，相关研究显示，以高层建筑的中央空调为例，其耗电量占到整栋楼用电量的50%左右，要想彻底改变这种情况，就要对中央空调系统的运行和控制手段进行优化，那么电气自动化技术的应用就成为中央空调改造和发展的必然选择。在中央空调整个系统中，其中冷源系统耗电量是最多的，大型的冷源系统用电量甚至上千瓦。以往，经常会采用简易的启动运行模式抑或是手动模式对中央空调系统进行控制，但这样会浪费大量的人力、物力，同时将会耗损较大的电能，这显然是不适用的。因此，对中央空调系统运用新技术进行节能改造，对创建绿色环境、创建资源节约型社会具有重要意义[1]。
2 电气自动化在中央空调中的应用策略
2.1 PLC控制系统在中央空调中的应用
中央空调系统的运行主要是通过冷热媒水路、风路将主机和多个末端进行连接，以此完成冷热风的输送，来达到对室内环境温度加以调控的目的，由制冷系统、冷却水循环系统以及冷冻水循环系统构成了中央空调系统的基本构架。通过应用自动化控制系统可以对中央空调进行控制，同时这也是实现节能环保的最佳途径。
在电气自动化技术中，PLC控制系统以其编程简便、拥有可靠的结构以及较强的抗干扰性能，逐渐在中央空调的运行中得以广泛应用。PLC控制系统，是通过对各类数据进行检测分析，根据不同运行情况设定不同工况运行程序，实现操作人员与设备的紧密互动，对设备运行过程中出现的问题通过检测设备的检测和及时反馈，第一时间进行处理，确保设备安全、节能运行。关于PLC的编程，程序工作人员只要将数据符号进行简单处理就能完成编程任务，通过数据的设定，对中央空调的运行以变频调速的方式进行控制，既快速，又准确[2]。
中央空调变频调速系统由设备机组、压力传感器、温度传感器、变频器、PLC、主接触器等组成，其主要的工作原理就是通过交流变频调速技术来对电动机的转速进行控制，从而控制冷却水和冷媒水流量。在空调系统运行初期，电动机进入工作模式且转速达到一个较大的调速区域时，变频器对电气设备进行无极调速控制，这时中央空调系统的供回水总管路节流阀调至最大开启度，以防因阀门开启小产生节流而带来的能量损耗及设备运行的安全问题。冷媒水水泵电机负载检测系统可以对冷媒的水流量和流速进行控制，从而使冷媒水在风机盘管等末端设备中进行热交换的时间更加充裕，有效降低电动机的功率消耗。冷却水的检测系统可以通过对冷却水水温的检测，将数据传输到PLC控制模块，进而调整冷却水水泵转速和阀门开启度，对冷却水的流量和流速进行控制，在满足机组运行条件的情况下，降低水泵运行能耗。
2.2 智能控制在中央空调系统中的应用
现阶段，自动化技术在各领域不断普及，而中央空调控制技术已成为其发展到较高阶段的典型代表，集中了多项技术，如信息技术、控制技术及人工智能技术，随着现阶段空调系统的结构逐渐趋于复杂化，采用传统的控制技术无法达到科学化、精准化，难以满足实际需要，所以，经过改良和发展，新的智能控制技术应运而生，分别为神经网络控制技术、模糊控制技术，下面主要针对这两类控制技术进行分析和探讨[3]。
2.2.1 模糊控制技术。这类技术融入了人工智能、模糊数字、计算机科学等多种学科交叉和融合，从而形成一种新的、拥有一定理论性的控制技术。模糊控制系统技术主要是模糊语言变量、模糊集合论以及模糊逻辑推理规则，系统的运行是借助计算机来完成的，这里要强调的就是其重点智能模糊语言的控制器。这个系统具有较强的智能性和学习性，不需要去构建精确的系统模型，模糊控制技术一般都运用在比较复杂的控制过程，以此来实现对中央空调温度、湿度进行调节控制，实践取得了很好的效果。运行中，温度传感器获得的回风温度信号输入到模糊语言的控制系统中，对系统给出的结构和得出的数值加以分析探讨，通过回水自动调节控制阀对冷冻水的流量进行很好的控制，确保室温控制在合理区间。在中央空调的自动控制系统中，改变新风的温度会给系统带来一定干扰，从而达到对系统进行精确控制。
2.2.2 神经网络控制系统。神经网络系统工作原理主要是通过人工神经网络理论作为基础进行控制，该方式隶属智能控制中的一个基础单元。其主要是对人脑神经系统进行模拟，采取适宜的方式与操作系统进行连接，从而构建一个完整的、复杂的神经网络系统。系统的结构层次主要分为三层，即输入层、输出层及隐含层。采用神经网络来发挥辨识器和控制器的功能和作用，从而形成神经网络控制系统。
3 中央空调系统能源浪费的原因
3.1 新风合理使用问题
在中央空调的使用过程中，不单单是空调设备的使用，同时涉及新风的合理使用，在不同的季节、不同的时间段，合理使用新风，不但可以有效节约空调能耗，而且可以优化空气质量，但如果调节不当，会造成空调负荷增加，增加空调用电消耗。比如，在春末或秋初时节，大量使用新风，可以减少中央空调主机的能耗，以及在夏季的早晨和夜间，室外温度比较低，这时使用新风，也可以降低中央空调的热处理能耗。因此，人员活动密集场所、人员流动性大的场所及高层建筑的中央空调系统中，应该在对不同季节室外温度分析的基础上使用新风。
3.2 管路的热损失
中央空调的系统产生能耗过高，有一点是大家经常忽略的问题，就是在空调系统管路的敷设过程中，因保温层处理不当，引起不必要的热量消耗和损失，特别是设备机房和空调处理区域不在同一栋建筑内，或者系统管路敷设路程比较长，以及采用直埋式管路敷设空调管路系统。以前空调管路使用的保温经常是岩棉包裹，外部缠绕玻璃丝布，表层涂刷玻璃钢漆，这种保温对于蒸汽管道是比较适用的，但对于空调管道而言，因包裹不紧密，且冷凝水的产生或者管路接口滴漏，均会引起保温失效，热损失严重，现在的空调保温逐步摈弃阿姆斯壮保温管（保温板），更多是在主管路采用聚氨酯发泡、外敷玻璃钢或者高密度聚乙烯保护层，在辐射中尽量采用管沟或管井来有效降低管路热损失[4]。
3.3 流量分布不均的问题
在大型的中央空调系统运行中，同一个空调输出的冷源送往各空调区域后，经常存在部分区域空调效果好，部分区域空调效果差的情况，主要原因就是控制调节不好而引起流量分布不均，产生流量分布不均的原因有三：①管路设计问题；②水泵的选型问题；③支路调节问题。空调管路的设计中，分为同程式和异程式管理系统，其中同程式管路系统在实际施工中用得比较多，特别是大型循环系统，同程式管路循环系统中的媒质达到并通过每一个末端设备后，返回主机的总的路程是相等的，而异程式媒质通过末端设备后返回主机的总路程各不相同。同程式系统比异程式系统多一根管路，初期投资费用较高，但其系统阻力容易达到平衡，可避免流量流速不均，使每一个末端设备都能发挥应有的功能，而异程式则不容易达到阻力平衡，在大型系统中需要通过安装平衡阀进行调节。
3.4 运行工况检测及反馈
中央空调的运行工况直接影响系统能耗的大小，在空调主机及末端空调设备的运行过程中，有些仍然采用人工巡查，通过定时巡视查看，了解末端設备的运行效果，并进一步调整空调主机的运行工况，同时供回水温度、供回水压力、空调区域环境温度的检测反馈设备精度，也是影响中央空调设备运行工况的重要因素，因检测手段落后，检测周期过长，反馈调节精度不足，造成结果不准确，设备运行不科学，效率低，导致中央空调系统运行成本较高。
3.5 自动化控制程度低
中央空调的控制准确性是其发挥良好功用的重要保障，在厂矿企业、大型公共场所等一些单位，因受到经济条件的影响，在设备的选型上一味追求资金投入少，而忽略了实际运行效果，从中央空调设备的启闭、系统运行和调节，一些设备的控制仍然采用老旧的手动控制，不但效率低，运行效果不好，而且浪费了大量的能源以及人力、物力。
4 中央空调系统控制改造的有效途径
随着社会的进步和科学技术的日益发展及完善，电子及自动化控制技术越来越多地运用到中央空调的控制系统中，为中央空调的运行和节能管理带来了极大便利，特别是目前的空调设备厂家，不但生产和销售中央空调主机产品，更进一步延伸到对于机房和全系统的设备、控制作出整体解决方案，很好地提高了各中央空调子系统联动工作过程中的准确性、有效性。中央空调系统自动化控制的整体解决方案通过对空调主机机组、冷媒水循环设备、冷却水循环设备、末端空气处理设备的运行情况、温湿度等数据进行准确采集并分析处理，在实现空调机组安全稳定运行的同时，优化各类资源配置、提升运行输出工作效率，使不同环境工况条件下主机、各类水泵、风机的启停运转速度协调进行，达到系统的整体运行最优，合理有效地控制能源消耗，实现节能控制[5]。
中央空调系统的数据收集和检测，涉及中央空调主机运行工况、冷媒水泵的运行工况、冷却水泵、冷却风机的运行工况、末端空调设备的启停和转速、水流调节阀的开启度、新风机的运行、环境温度、设备运行周期、运行电流及电压等，工作人员一定要掌握以上几个关键点，采用电子检测设备，提高数据采集准确度，通过数据的收集为改造控制提供详实的依据；采用PLC进行数据分析及编程，对设备进行不同工况下的模糊管理和变频管理，提升系统设备的运行效率，控制精度，达到设备运行最优化，节能降耗，降低工作人员劳动强度。例如，在已建成的建筑物中，通常都已安装了相关的控制系统。要想实现电气自动化改造，就必须从旧楼改造入手。在中央空调的改造过程中，能量消耗最大的是冷源系统，该系统也是改造的重点。在改造施工前：①要对施工现场进行勘察，从而制定出一套详细的、科学的改造方案；②在实施改造过程中，可以通过软件设计、电路改造及管路改造以及对中央空调的改造来达到系统运行的自动化、智能化目的，从而实现节能环保的目标。
一般机房和空调系统中基础设施安装敷设水平较低，通过对水管进行改造，在冷却水和冷冻水之间设置电动蝶阀，在末端空调设备供（回）水管路安装电磁阀，在支管和总管连接处安装流量平衡阀，在各类管道的重要节点处安装温度传感器等，借助现代化的计算机技术、PLC智能控制及温湿度检测等技术、设备，保证水泵、主机处于正常的工作状态，从而使中央空调的制冷系统更节能、更环保。
5 结语
在我国电气自动化水平快速发展的今天，电气化自动控制技术已普遍应用于中央空调系统中，它的应用不仅使空调系统为人们的生活带来了更多的便利，同时也实现了节能的目的，降低了电力等各类能源的消耗，也有效降低了劳动强度和人工成本。通过以上对各方面自动化控制技术的应用和分析，电气自动化设计作为中央空调系统中重要的组成部分，其发挥着非常重要的作用，实现了智能化、自动化、人性化控制。不同类型自动化控制技术在中央空调系统中的运用，是实现中央空调系统完善自动化技术控制的重要途径，也是中央空调控制系统发展的主导方向。相信在今后，通过技术的创新和发展，中央空调的控制技术一定会更加成熟和完善。
参考文献：
[1]张绍利.电气自动化在中央空调中的应用[J].机电信息，2016（21）：84-85，87.
[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）：95-97，119.
[3]谢宝根.电气自动化在中央空调中的实践[J].科技风，2015（21）：16.
[4]王莎莎.电气自动化在中央空调中的应用[J].科技与企业，2015（22）：72.
[5]戴胜龙.PLC技术在电气自动化控制中的应用研究[J].科技传播，2015（24）：50，53.