中央空调制冷系统作为中央空调中最主要的耗能来源，其内设备相对集中，各个控制点对整个制冷系统的影响较大，是一个多干扰、时变性的系统，尤其是酒店中央空调。传统上，我们会采用DCS 技术、变频技术等，但这些仍然存在节能效率低等缺点。那么，如何从硬件和软件两方面对系统进行设计，以最大化地提高酒店中央空调制冷控制系统节能效率？下面我们一起来看。
基于节能需求，从降低酒店能耗的角度出发，结合变频技术，采用PID 控制对基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统进行开发设计，实现对酒店中央空调制冷系统的最优控制及综合能耗的降低。
1.1酒店中央空调制冷控制系统总体框架
基于节能需求，针对中央空调制冷系统的不同子系统（冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、风机盘管），采用变频技术和PID 控制技术对其进行定温差控制。通过RS 485 总线构成中央空调制冷系统的控制网线，通过变频器对整个制冷系统进行变频调速。中央空调制冷系统控制系统的总体框架如图1 所示。
图1 控制系统的总体框架图
如图1 所示，中央空调制冷系统控制系统的主要功能部分为控制器和变频器，从而对中央空调制冷系统进行节能控制。
1.2酒店中央空调制冷控制系统硬件设计
基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统硬件结构如图2 所示。
图2 控制系统硬件结构图
如图2 所示，中央空调制冷系统控制系统的硬件由工业控制计算机、数据采集卡、数据输出卡和温度变送器、控制器等构成。下面对主要硬件设施进行介绍。
工业控制计算机：作为控制系统的核心硬件，对整个系统起着核心控制作用，对整个系统进行数据显示、记录、存储和监测，进而通过软件对制冷系统进行控制。
温度传感器：安装在能够准确反映制冷系统中介质温度的位置，安装个数总共为10 个，在制冷系统中的冷冻水和冷却水的进水口和出水口各2 个，风机盘管的回风口2 个。
变频器：将变频器设置为手动运行状态，通过对冷冻水泵、冷却水泵等设备的承载负荷量进行变速控制，从而调整制冷系统的整体运行速度。在保证中央空调正常运行的条件下，对设备做相应的调整，让设备电机转速降低，从而使电机减少电量损耗，既可以实现制冷作用，又可以节约能耗。共设置4 台变频器，分别对冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、风机盘管进行控制。
PID 控制器：通过对制冷系统中的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机和风机盘管等组成的制冷系统进行温度控制，从而实现制冷系统的制冷作用。
综上所述，酒店中央空调制冷控制系统的硬件系统通过RS 485 总线进行制冷系统数据的传输，将安装在制冷系统中不同位置的温度传感器采集到的数据传输至PID 控制器，PID 控制器得到的数据传输到数据采集卡，经A/D 转换，将数据传输到工业控制计算机上，然后通过软件对数据进行处理，从而控制变频器的频率和制冷系统中各个设备的开关。
1.3基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统软件设计
要使酒店中央空调制冷控制系统有效地对制冷系统进行控制，即对制冷系统的温度进行控制，采用PID算法对其进行软件设计。制冷系统的控制回路总体框图如图3所示。从图3可知，对制冷系统各个子系统的温度控制如下：利用温度传感器分别测量冷却塔出水温度、冷却泵进水温度、冷冻泵进出水温度差和风机盘管系统中的冷风柜进风温度，与设定的标准温度（差）进行对比，通过PID 控制器处理后，将频率信号传输给变频器，从而对冷却塔散热电动机、冷却水泵电动机、冷冻水泵电动机和风柜送风电动机的转速进行调节，增加或者减少制冷系统的供水量，将冷却塔的出水温度和进水温度、冷冻进出水温度差和冷风柜回风温度控制在一定范围内。
图3 制冷系统控制回路框图
1） 通过数字化的PID 算法（比例积分微积分控制）对制冷系统的温度偏差值进行处理，此处不赘述PID 算法的具体过程。
从图4 可知，通过PID 算法对制冷系统进行控制，从而使制冷系统的温度恒定在一定值，保证制冷系统正常运行。
图4 PID 算法控制流程图
2）将PID 控制器处理过的信号传输给变频器，变频器接收到处理过的信号，通过频率调节，对制冷系统中的设备电机转速进行调节，以调节供水量，从而对温度进行调节。
综合前述过程，利用基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统对制冷系统进行控制的过程如下：在程序中提前设定温度标准差，通过温度传感器对制冷系统各个设备的温度进行采集，将采集到的温度与标准值进行对比，通过PID 算法将处理过的信号传输给变频器，通过调节频率对制冷系统各个设备电机的转速进行调节，从而实现对温度的控制，以实现制冷系统功能。
2.1实验参数设置
将提出的基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统与传统的控制系统进行对比，以验证提出的控制系统是否既能满足节能需求、又能有效控制制冷系统。以冷却水泵为实验对象，首先，反复进行实验，确定PID 控制参数，设定的PID 控制参数如表1 所示。在确定表1中PID 参数的基础上，与传统的酒店中央空调制冷控制系统进行对比实验，对制冷系统中的能耗进行测试。
表1 PID 控制参数设定值
2.2实验结果分析
分别采用两个酒店中央空调制冷控制系统，其制冷系统的能耗对比结果如图5 所示。
图5 制冷系统能耗对比结果
从图5 中可以看出，随着水泵流量的增加，采用传统的控制系统对酒店中央空调制冷系统进行控制，其功率随之增加；而采用提出的控制系统，通过变频器对其转速进行调节，从而调节冷却水泵的供水量，其功率也随着水泵流量的增加而增加。与传统的控制系统相比，在水泵流量为50%时，其能量节约值达到最大。通过综合对比发现，提出的控制系统与传统的控制系统相比，其节能效果明显。
针对传统的酒店中央空调制冷控制系统存在能耗高的缺点，提出基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统开发应用。通过对其进行硬件设计和软件设计，完成基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统。通过比较，采用提出的基于节能需求的酒店中央空调制冷控制系统对制冷系统进行控制，可以使制冷系统的能耗大大降低，满足了节能需求，希望其可以得到广泛应用。
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