2011年第6
期
综合园地
大型中央空调系统节能控制的应用分析
○郑伟文（广东省建筑工程集团有限公司）
【摘要】低碳时代，节能控制成为中央空调系统需要考虑的首要问题。随着计算机技术、自
动控制技术以及变频技术不断发展，空调自控系统、节能技术有了较大的发展，特别是新技术的应用使大型中央空调系统在节能控制方面得到了新的突破。本文首先对大型中央空调系统节能控制进行综述，然后结合工程实例对节能控制措施的引用加以分析。
【关键词】中央空调
节能
变频控制
一、大型中央空调系统节能控制的基本原理大型中央空调的节能控制系统，是通过对中央空调系统中的冷冻水、冷却水、冷却塔风机及各个子系统多处运行的数据进行采集，并将每个控制子系统都在物理上、逻辑上与功能上相互连在一起，同时对每一个环节都进行全面的控制，应用计算机精确的运算，得出结果后发出指令，调整动态系统运行的周期，让主机的工作能随着负荷的变化而得到最大的优化，使工作效率可以提高5%~10%，这是以使用的环境和条件所决定的。辅机系统的能效则可以提高30%以上（按照国际检测的方法），由此来实现系统的节能降耗，达到提高设备的管理水平，并延长设备的使用寿命等多重功能的目的。
在控制系统中，各台电机的控制都可以实现变频的节能运行与工频运行的方式，来防止变频器发生故障造成系统不能正常的运行。这样的系统当遇到变频器发生故障时，就可以切换成工频方式，然后在工频方式的控制下，电机启停，最后保证系统的正常运行。运用变频器来控制电机的运转，能够限制启动电流，并消除电动机起、停对电网的冲击，而且可以适时适当地调节电机的运行功率，减少损耗，改善润滑的调节，最后延长电机的使用寿命。
控制器是通过温度的传感器收集冷水，冷却水进，出口的温度信号为参考信号，然后进行数据分析和处理，来确定空调的负荷状况，并根据负荷的状况，控制循环水的水泵水流量，这样便可以节能
运转。当负荷增加的时候，提高电机的运转频率，并加大水泵转速增大流量；当负荷减少时，会降低频率，使水泵的转速减低，减少流量。各水泵的启停，都要通过变频器来实现其软启动或者软停止。若水泵的运行频率下降到控制仪表所设定的最小值，变频器就会停止频率继续降低，来满足主机要求的流量，起到对主机的保护作用。
二、大型中央空调系统节能控制的变频控制的应用
在分析中央空调系统节能控制变频控制之前，我们要浅析一下变频控制的市场前景和经济前景。通过市场调查，现在正在使用的大多数中央空调系统的负荷，95%以上时间仅仅占了总工作时间5%，而70%以上时间在62%～85%左右负荷运行。所以，如果在中央空调的水系统、风系统中利用变频控制，是会带来良好的社会效益与经济效益的。技术经济方面，变频控制系统的成本也随着电子电气技术不断的进步而下降。就目前市场上的结果来说，初投资主要是由变频器的功率和水泵的功率决定，功率越大，每千瓦的改造费用就越低。若真空的配管，抽气的配管和充灌的配管设置长，就会造成制冷剂充灌量计的计算误差变大，所以要以工艺必要长度为标准。如果液体配管里有冷媒的残留，则要算出重量，从填充量里减去。
1. 变频控制柜信号的采集与处理。空调的冷却
水泵、风机的控制系统，采用的是温差闭环的控制，
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同时冷冻泵的控制系统采用的是压差闭环的控制，对信号的采集与处理都是由中央控制系统来自动完成的。信号采集点设置在冷冻、冷却系统的空调主机的出入水回水处。在设备正常运行的时候，中央控制系统利用通信网络进行采集和反馈信号，如果在通信网络开通之前，或者通信网络出现故障、变频器出现故障时，就采用手动启动的方式来控制风机和水泵的启停运转。
备初始参数输入等；同时还需提供与BA 管理系统的接口，BA 系统可监测空调自控系统的运行状况。
2. 制冷机组设群控系统，群控系统根据负荷、
开机情况及主机效率曲线，自动增减冷水机组运行台数。
3. 冷冻水系统在主机侧总供回水管上设自力
式自身压差旁通控制装置，在总供回水管上设比例式电控压差旁通控制装置。旁通比例式电动二通阀由压差控制器根据各冷水机组允许的流通最小压差自动调节，以实现保持冷水机组足够的水量
2. 变频控制柜的主要功能和特点：首先，占有
的体积小，能够方便安装和操作。控制的功能齐全，主要是启动冲击的电流小，自我检测，自动启停，故障报警和启动备用泵等功能。再次，其保护功能也相对健全，电动机的过载过热的保护、接地，输出短路的保护，中间回路的过压与欠压的保护，主要电源缺相的保护等。最后，变频控制柜利用三种控制的方式，手动、自动与远程控制。其中，手动控制为自动故障时所设置的应急的启泵方式，利用的是直接启动的方式。自动方式一般是设置在系统调试以后，这种状态下的系统会紧随用户的参数，全部自动的变频软调节使水泵投入运行，并保持空头的主机中进出水的温差恒定。远程控制是通过选择控制箱的面板转换开关，在自动状态下，系统就可以接收远程端的控制信号，来实现设备的远程遥控。
4. 冷冻水泵、冷却水泵设变频控制。在冷冻水、
冷却水回水总管设流量传感器，各系统最不利环路及制冷机进出水管安装压差传感器，根据流量信号控制水泵运行台数，根据冷冻水最不利压差控制冷冻水泵运行频率，根据冷却水进出水温差控制冷却水泵运行频率。
5. 冷却塔进出水管设电动蝶阀，电动蝶阀开关
与冷却塔联锁。根据出水温度和环境湿度温度控制冷却塔风扇变频运行。
6. 制冷机冷却水、冷冻水出水管应设电动蝶
阀，电动蝶阀开关与制冷机联锁，同时还需要设静态流量平衡阀，以平衡各台主机的水流量。水流量变化范围要求不小于50%～100%。
四、空调系统节能主要措施
3. 变频控制的节能分析：在空调系统的水泵运
行中，因为工况的变化，需要对水泵进行随时的调节，最通常的方法有三种，分别为改变叶轮、电磁耦合器和变频器。改变叶轮是通过切割叶轮的直径来减低水泵输入功率来达到节能的。电磁耦合器则是通过开启阀门来减少水泵流量，达到节能效果。变频器是通过变频的控制，调节水泵转速，最终达到节能效果。在实际的应用中，经过专家的实验和证明，三种方式中变频控制可以使水泵达到最优节能效果，是最好的节能控制措施。
三、大型中央空调系统空调冷源节能自控系统组成
1. 选择冷水机组时，选用综合部分负荷性能系数（IPLV ）较低的主机以节省运行能耗。选择水泵时，保持较高的水输送能效比（ER ），减少输送能
耗。选用通风机时，保持较高的单位风量耗功率（Ws ），以减少输送能耗。
2. 选用冷冻水及冷却水均可变流量运行的冷
水机组，以节省空调水泵的运行能耗。
3. 冷冻水泵、冷却水泵采用变频控制系统。4. 冷却塔风扇变频控制，且可变流量运行。5. 全空气系统在过渡季节可全新风运行。
6. 所有水环热泵的回水管设置可控供、回水温
差的浮点式电动二通阀控制装置，与压缩机联动，最大限度地节约了水泵的输送能耗。
1. 空调冷源节能自控系统组成及主要控制要
求包括：
（1）设备：空调制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等；阀门：冷却塔电动蝶阀、压差旁通阀等；传感器：流量传感器、压差传感器、温度传感器等；其他：变频器、可编程控制器、I/O接口卡、监控电脑等。
（2）主要控制要求：主机的群控，水泵的变频，冷却塔的启停，设备的启停，故障状态显示，流量、压差、温度参数显示，主要设备耗电量统计，主要设
7. 中央空调末端设备采用温差控制温控装置，
实现热力输送系统的动态平衡。冷冻水供回水温度为恒定可控，最大限度地节约了水泵的输送能耗。
五、结语
综上所述，中央空调的变频控制系统无疑占有了相对优势，其节约能源，节约资金的优势，使成本虽大，但收益快。水泵的软启动与软停止的工程对
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某学校房屋的抗震性能的
鉴定分析与评定
○邢
伟（浙江省杭州市房屋安全鉴定检测中心有限公司）
○陈可泽（浙江省杭州市港航管理局内河管理处）
【摘要】本文就浙江某学校教学楼的抗震鉴定分析及评定为范例，系统说明了对房屋抗震
性能鉴定分析现场应检查的内容，对房屋的抗震性能作出鉴定分析与评定，并为后续抗震加固设计和施工提供依据。
【关键词】抗震性能
鉴定分析
抗震性能评定
前言教学用房。房屋基础采用现浇钢筋混凝土条形、柱下独立基础。房屋上部结构主要为钢筋混凝土梁柱及横墙承重；预应力混凝土圆孔板楼、屋盖；刚性防水层平屋面。设计强度等级：梁、柱、板混凝土均为
汶川、昆明、日本、缅甸等地的地震给人们带来的痛苦与灾难，时刻提醒着我们对已有房屋的抗震性能不容忽视。这就要求我们必须对已有房屋的抗震性能进行鉴定分析和评定，以便对抗震性能不足的房屋进行加固或更新，并制定防御对策。为此就必须先对房屋进行抗震性能鉴定。
C20；墙体材料强度不明。
2
现场检查与检测
未发现上部结构因地基基础沉未发现上部结构承重墙体结构
未发现钢筋混凝土梁、
（1）现场检查情况
1概况1）地基基础2）承重墙体
房屋系4～5层混合结构教学楼（见图1），建筑面积约2976m 2，约建于1979年。（1-4）/（A-C ）区域原设计为3层，（1-11）/（D/C-F）区域原设计为4层；1984年（1-4）/（A-C ）区域加至4层，（1-11）/（D/C-F）区域加至5层。房屋原为手表壳厂生产车间，目前房屋为
降或不均匀沉降引起的裂缝及变形异常。
性裂缝异常，墙体无空鼓、无严重酥碱和明显歪闪。
3）钢筋混凝土梁、柱
柱及其节点结构性裂缝。
○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○
认识.2009（16）系统的冲击小，并能延长水泵、电机和管道系统使
用寿命。同时实现一机多泵的控制，方便用户的系［2］朱立泉，吕景惠. 中央空调系统节能控制技统扩展。其一般具备标准的接口，能够与上位机实术探讨［J ］. 智能建筑电气技术.2009（2）现连接，对楼宇进行集中控制。变频系统通常也具［3］钟钦华.PLC 在中央空调控制系统中的节能备报警与保护的功能，在系统发生故障或者异常应用［J ］. 今日科苑.2009（9）时，可以报警或者停机保护。又考虑到变频控制系［4］廖金宝，刘甫，孙帅帅，李镇清. 中央空调系统具有很好的市场优势，所以，变频控制是大型中统节能控制的全局优化模型［J ］. 数学的实践与认央空调节能系统的最佳选择。识.2009（16）
［5］周洪煜，陈孜虎，高鹏飞. 中央空调系统节
参考文献：能运行改造的控制策略与方案［J ］. 计算机测量与控［1］韩希超，刘鸿雁，严明，李文松. 中央空调系制.2009（10）统节能设计与运行控制策略研究［J ］. 数学的实践与（本文收稿：2011-03-21）
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大型中央空调系统节能控制的应用分析
○郑伟文（广东省建筑工程集团有限公司）
【摘要】低碳时代，节能控制成为中央空调系统需要考虑的首要问题。随着计算机技术、自
动控制技术以及变频技术不断发展，空调自控系统、节能技术有了较大的发展，特别是新技术的应用使大型中央空调系统在节能控制方面得到了新的突破。本文首先对大型中央空调系统节能控制进行综述，然后结合工程实例对节能控制措施的引用加以分析。
【关键词】中央空调
节能
变频控制
一、大型中央空调系统节能控制的基本原理大型中央空调的节能控制系统，是通过对中央空调系统中的冷冻水、冷却水、冷却塔风机及各个子系统多处运行的数据进行采集，并将每个控制子系统都在物理上、逻辑上与功能上相互连在一起，同时对每一个环节都进行全面的控制，应用计算机精确的运算，得出结果后发出指令，调整动态系统运行的周期，让主机的工作能随着负荷的变化而得到最大的优化，使工作效率可以提高5%~10%，这是以使用的环境和条件所决定的。辅机系统的能效则可以提高30%以上（按照国际检测的方法），由此来实现系统的节能降耗，达到提高设备的管理水平，并延长设备的使用寿命等多重功能的目的。
在控制系统中，各台电机的控制都可以实现变频的节能运行与工频运行的方式，来防止变频器发生故障造成系统不能正常的运行。这样的系统当遇到变频器发生故障时，就可以切换成工频方式，然后在工频方式的控制下，电机启停，最后保证系统的正常运行。运用变频器来控制电机的运转，能够限制启动电流，并消除电动机起、停对电网的冲击，而且可以适时适当地调节电机的运行功率，减少损耗，改善润滑的调节，最后延长电机的使用寿命。
控制器是通过温度的传感器收集冷水，冷却水进，出口的温度信号为参考信号，然后进行数据分析和处理，来确定空调的负荷状况，并根据负荷的状况，控制循环水的水泵水流量，这样便可以节能
运转。当负荷增加的时候，提高电机的运转频率，并加大水泵转速增大流量；当负荷减少时，会降低频率，使水泵的转速减低，减少流量。各水泵的启停，都要通过变频器来实现其软启动或者软停止。若水泵的运行频率下降到控制仪表所设定的最小值，变频器就会停止频率继续降低，来满足主机要求的流量，起到对主机的保护作用。
二、大型中央空调系统节能控制的变频控制的应用
在分析中央空调系统节能控制变频控制之前，我们要浅析一下变频控制的市场前景和经济前景。通过市场调查，现在正在使用的大多数中央空调系统的负荷，95%以上时间仅仅占了总工作时间5%，而70%以上时间在62%～85%左右负荷运行。所以，如果在中央空调的水系统、风系统中利用变频控制，是会带来良好的社会效益与经济效益的。技术经济方面，变频控制系统的成本也随着电子电气技术不断的进步而下降。就目前市场上的结果来说，初投资主要是由变频器的功率和水泵的功率决定，功率越大，每千瓦的改造费用就越低。若真空的配管，抽气的配管和充灌的配管设置长，就会造成制冷剂充灌量计的计算误差变大，所以要以工艺必要长度为标准。如果液体配管里有冷媒的残留，则要算出重量，从填充量里减去。
1. 变频控制柜信号的采集与处理。空调的冷却
水泵、风机的控制系统，采用的是温差闭环的控制，
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综合园地
同时冷冻泵的控制系统采用的是压差闭环的控制，对信号的采集与处理都是由中央控制系统来自动完成的。信号采集点设置在冷冻、冷却系统的空调主机的出入水回水处。在设备正常运行的时候，中央控制系统利用通信网络进行采集和反馈信号，如果在通信网络开通之前，或者通信网络出现故障、变频器出现故障时，就采用手动启动的方式来控制风机和水泵的启停运转。
备初始参数输入等；同时还需提供与BA 管理系统的接口，BA 系统可监测空调自控系统的运行状况。
2. 制冷机组设群控系统，群控系统根据负荷、
开机情况及主机效率曲线，自动增减冷水机组运行台数。
3. 冷冻水系统在主机侧总供回水管上设自力
式自身压差旁通控制装置，在总供回水管上设比例式电控压差旁通控制装置。旁通比例式电动二通阀由压差控制器根据各冷水机组允许的流通最小压差自动调节，以实现保持冷水机组足够的水量
2. 变频控制柜的主要功能和特点：首先，占有
的体积小，能够方便安装和操作。控制的功能齐全，主要是启动冲击的电流小，自我检测，自动启停，故障报警和启动备用泵等功能。再次，其保护功能也相对健全，电动机的过载过热的保护、接地，输出短路的保护，中间回路的过压与欠压的保护，主要电源缺相的保护等。最后，变频控制柜利用三种控制的方式，手动、自动与远程控制。其中，手动控制为自动故障时所设置的应急的启泵方式，利用的是直接启动的方式。自动方式一般是设置在系统调试以后，这种状态下的系统会紧随用户的参数，全部自动的变频软调节使水泵投入运行，并保持空头的主机中进出水的温差恒定。远程控制是通过选择控制箱的面板转换开关，在自动状态下，系统就可以接收远程端的控制信号，来实现设备的远程遥控。
4. 冷冻水泵、冷却水泵设变频控制。在冷冻水、
冷却水回水总管设流量传感器，各系统最不利环路及制冷机进出水管安装压差传感器，根据流量信号控制水泵运行台数，根据冷冻水最不利压差控制冷冻水泵运行频率，根据冷却水进出水温差控制冷却水泵运行频率。
5. 冷却塔进出水管设电动蝶阀，电动蝶阀开关
与冷却塔联锁。根据出水温度和环境湿度温度控制冷却塔风扇变频运行。
6. 制冷机冷却水、冷冻水出水管应设电动蝶
阀，电动蝶阀开关与制冷机联锁，同时还需要设静态流量平衡阀，以平衡各台主机的水流量。水流量变化范围要求不小于50%～100%。
四、空调系统节能主要措施
3. 变频控制的节能分析：在空调系统的水泵运
行中，因为工况的变化，需要对水泵进行随时的调节，最通常的方法有三种，分别为改变叶轮、电磁耦合器和变频器。改变叶轮是通过切割叶轮的直径来减低水泵输入功率来达到节能的。电磁耦合器则是通过开启阀门来减少水泵流量，达到节能效果。变频器是通过变频的控制，调节水泵转速，最终达到节能效果。在实际的应用中，经过专家的实验和证明，三种方式中变频控制可以使水泵达到最优节能效果，是最好的节能控制措施。
三、大型中央空调系统空调冷源节能自控系统组成
1. 选择冷水机组时，选用综合部分负荷性能系数（IPLV ）较低的主机以节省运行能耗。选择水泵时，保持较高的水输送能效比（ER ），减少输送能
耗。选用通风机时，保持较高的单位风量耗功率（Ws ），以减少输送能耗。
2. 选用冷冻水及冷却水均可变流量运行的冷
水机组，以节省空调水泵的运行能耗。
3. 冷冻水泵、冷却水泵采用变频控制系统。4. 冷却塔风扇变频控制，且可变流量运行。5. 全空气系统在过渡季节可全新风运行。
6. 所有水环热泵的回水管设置可控供、回水温
差的浮点式电动二通阀控制装置，与压缩机联动，最大限度地节约了水泵的输送能耗。
1. 空调冷源节能自控系统组成及主要控制要
求包括：
（1）设备：空调制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等；阀门：冷却塔电动蝶阀、压差旁通阀等；传感器：流量传感器、压差传感器、温度传感器等；其他：变频器、可编程控制器、I/O接口卡、监控电脑等。
（2）主要控制要求：主机的群控，水泵的变频，冷却塔的启停，设备的启停，故障状态显示，流量、压差、温度参数显示，主要设备耗电量统计，主要设
7. 中央空调末端设备采用温差控制温控装置，
实现热力输送系统的动态平衡。冷冻水供回水温度为恒定可控，最大限度地节约了水泵的输送能耗。
五、结语
综上所述，中央空调的变频控制系统无疑占有了相对优势，其节约能源，节约资金的优势，使成本虽大，但收益快。水泵的软启动与软停止的工程对
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综合园地
某学校房屋的抗震性能的
鉴定分析与评定
○邢
伟（浙江省杭州市房屋安全鉴定检测中心有限公司）
○陈可泽（浙江省杭州市港航管理局内河管理处）
【摘要】本文就浙江某学校教学楼的抗震鉴定分析及评定为范例，系统说明了对房屋抗震
性能鉴定分析现场应检查的内容，对房屋的抗震性能作出鉴定分析与评定，并为后续抗震加固设计和施工提供依据。
【关键词】抗震性能
鉴定分析
抗震性能评定
前言教学用房。房屋基础采用现浇钢筋混凝土条形、柱下独立基础。房屋上部结构主要为钢筋混凝土梁柱及横墙承重；预应力混凝土圆孔板楼、屋盖；刚性防水层平屋面。设计强度等级：梁、柱、板混凝土均为
汶川、昆明、日本、缅甸等地的地震给人们带来的痛苦与灾难，时刻提醒着我们对已有房屋的抗震性能不容忽视。这就要求我们必须对已有房屋的抗震性能进行鉴定分析和评定，以便对抗震性能不足的房屋进行加固或更新，并制定防御对策。为此就必须先对房屋进行抗震性能鉴定。
C20；墙体材料强度不明。
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现场检查与检测
未发现上部结构因地基基础沉未发现上部结构承重墙体结构
未发现钢筋混凝土梁、
（1）现场检查情况
1概况1）地基基础2）承重墙体
房屋系4～5层混合结构教学楼（见图1），建筑面积约2976m 2，约建于1979年。（1-4）/（A-C ）区域原设计为3层，（1-11）/（D/C-F）区域原设计为4层；1984年（1-4）/（A-C ）区域加至4层，（1-11）/（D/C-F）区域加至5层。房屋原为手表壳厂生产车间，目前房屋为
降或不均匀沉降引起的裂缝及变形异常。
性裂缝异常，墙体无空鼓、无严重酥碱和明显歪闪。
3）钢筋混凝土梁、柱
柱及其节点结构性裂缝。
○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○
认识.2009（16）系统的冲击小，并能延长水泵、电机和管道系统使
用寿命。同时实现一机多泵的控制，方便用户的系［2］朱立泉，吕景惠. 中央空调系统节能控制技统扩展。其一般具备标准的接口，能够与上位机实术探讨［J ］. 智能建筑电气技术.2009（2）现连接，对楼宇进行集中控制。变频系统通常也具［3］钟钦华.PLC 在中央空调控制系统中的节能备报警与保护的功能，在系统发生故障或者异常应用［J ］. 今日科苑.2009（9）时，可以报警或者停机保护。又考虑到变频控制系［4］廖金宝，刘甫，孙帅帅，李镇清. 中央空调系统具有很好的市场优势，所以，变频控制是大型中统节能控制的全局优化模型［J ］. 数学的实践与认央空调节能系统的最佳选择。识.2009（16）
［5］周洪煜，陈孜虎，高鹏飞. 中央空调系统节
参考文献：能运行改造的控制策略与方案［J ］. 计算机测量与控［1］韩希超，刘鸿雁，严明，李文松. 中央空调系制.2009（10）统节能设计与运行控制策略研究［J ］. 数学的实践与（本文收稿：2011-03-21）
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