淺談中央空調系統自控技術(shù)的應用

近年來(lái)隨著(zhù)自控技術(shù)的不斷發(fā)展和硬件成本的持續下降，計算機自控在暖通空調領(lǐng)域有了更多應用。妥善地將自控技術(shù)運用于暖通空調系統的控制管理中，可以有效地改善系統運行品質(zhì)，節省運行能耗，提高管理水平，并減少運行管理勞動(dòng)強度，取得良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。本文根據上海松江大學(xué)城對外貿易學(xué)院項目的施工實(shí)踐，淺述自控技術(shù)在中央空調系統的應用。

該工程為上海對外貿易學(xué)院行政樓，建筑面積1萬(wàn)平方米，共4層?？照{通風(fēng)系統基本采用風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)的空調方式，新風(fēng)機組分別設于每層的空調機房里，風(fēng)機盤(pán)管為暗裝臥式，計130臺，新風(fēng)機4臺。風(fēng)管系統為低壓系統，整個(gè)系統包括：管道式軸流式風(fēng)機、空氣處理機、風(fēng)機盤(pán)管、消聲百葉、防火閥和排煙閥、空氣分布器、各類(lèi)側送風(fēng)口和回風(fēng)口、散流器等。中央空調系統的自控主要分為以下三個(gè)方面：

一、冷熱源及水管系統的全面調節與控制

目前，主機系統帶有以微處理器為核心的單元控制器，該單元控制提供有關(guān)蒸發(fā)器及冷凝器的進(jìn)出口溫度、水流開(kāi)關(guān)壓縮機的進(jìn)出氣壓力及溫度等。

1.機組采用群控方案，完成對熱泵自動(dòng)連鎖控制，完成對目標的監視、查詢(xún)和報警。在機組正常運行時(shí)，系統積累運行時(shí)間，機組發(fā)生故障時(shí)，可及時(shí)在主控制器顯示、報警。

2.系統通過(guò)RS232接口獲得冷水供回水溫度、壓力、流量值，計算全樓的總冷負荷及冷凍水循環(huán)量，根據冷凍水總供應量、回水壓差，自動(dòng)調節冷凍水旁通閥以保證管內壓力的穩定。

3.根據工作時(shí)間的安排，改變系統的設定數值。如在白天辦公時(shí)間段設定值與夜間無(wú)人時(shí)間段不同。

4.可根據命令啟停壓縮機，根據冷凍機房出口設定值調整壓縮機入口導葉閥等，并可設定冷凍水出口溫度等。安裝水溫傳感器，流量傳感器等以監視這些主機的工作狀態(tài)。

監控點(diǎn)信息的采集和控制由一臺微處理器系統(DDC控制器)來(lái)實(shí)現。該系統是由微處理器、RAM、ROM等構成的系統，可采集被監控點(diǎn)的各種信息，完成控制任務(wù)。

5.冷凍水系統是由冷凍水循環(huán)泵通過(guò)管道系統連接冷凍機蒸發(fā)器及用戶(hù)各種冷水設備(空調和風(fēng)機盤(pán)管)而組成的。其自控系統的監控任務(wù)是保證冷凍機蒸發(fā)器通過(guò)足夠的水量以使蒸發(fā)器正常工作，防止凍壞;向冷凍水用戶(hù)提供足夠的水量以滿(mǎn)足使用要求，以及在滿(mǎn)足使用要求的前提下盡可能減少循環(huán)水泵電耗等。

二、新風(fēng)、空調機組基本參數的測量，設備的啟?？刂?/strong>

1.在中央空調系統中，為了提高室內舒適度及空氣新鮮度、潔凈度等，需補充適量新風(fēng)，并且新風(fēng)量在空調冷熱負荷中所占比重很大。本建筑有4臺新風(fēng)機組，每臺新風(fēng)機組須保證這一層面的新風(fēng)要求。

1)在新風(fēng)空調機組的風(fēng)道及典型區域的送風(fēng)道上安裝溫濕度傳感器，通過(guò)調節機組盤(pán)管水流量和加濕法進(jìn)行流量控制，使溫度符合要求，每臺新風(fēng)、空調機組的表冷器盤(pán)管上和加濕蒸汽管上的電動(dòng)調節閥及執行機構接受附近配置的控制器控制，實(shí)現一對一集散式控制;

2)系統根據室內溫濕度值，計算溫濕度負荷，自動(dòng)決定風(fēng)機轉速的檔位，進(jìn)行風(fēng)量控制，滿(mǎn)足室內外舒適的要求。機組工作時(shí)，根據室內外溫濕度及設定的溫濕度，決定新風(fēng)閥的開(kāi)度，聯(lián)動(dòng)控制排風(fēng)閥、旁通閥的開(kāi)啟，實(shí)現節能運行，機組停止工作時(shí)，新風(fēng)閥、排風(fēng)閥保持關(guān)閉狀態(tài)，回風(fēng)閥保持全開(kāi)狀態(tài);

3)監視風(fēng)機運行狀態(tài)，記錄風(fēng)機運行時(shí)間，具有就地、遠動(dòng)、自動(dòng)控制風(fēng)機啟停的功能。

2.空氣水換熱器夏季通入冷水對新風(fēng)降溫除濕，冬季通入熱水對空氣加熱。干蒸汽加濕器則在冬季對新風(fēng)加濕。因此，現場(chǎng)DDC控制器要完成如下幾項功能：

1)根據要求啟停新風(fēng)機。根據新風(fēng)溫度，PID調節水閥，保持送風(fēng)溫度為設定值，控制干蒸汽加濕閥，使冬季風(fēng)機出口空氣相對溫度達到設定值;

2)監測新風(fēng)機的工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。測量風(fēng)機出口空氣溫濕度參數并使之達到控制要求。測量新風(fēng)過(guò)濾器兩側壓差，當其達到一定值時(shí)，產(chǎn)生過(guò)濾網(wǎng)堵塞報警，并有報警顯示;

3)在冬季，當熱盤(pán)管后的溫度低于某個(gè)設定值時(shí)，防凍保護器動(dòng)作，控制器將停止風(fēng)機運行并將新風(fēng)風(fēng)門(mén)關(guān)閉，并將熱水閥開(kāi)至100%，以防止盤(pán)管凍裂，同時(shí)報警。

三、風(fēng)機盤(pán)管的監測與控制

1.在中央空調系統中，冷暖設備除新風(fēng)機組和空調機組外，還大量使用風(fēng)機盤(pán)管。它的作用類(lèi)似于空調機組，只是簡(jiǎn)單了許多。

2.目前，市場(chǎng)上有兩種控制器，一種是盤(pán)管控制器為DDC控制，并具備與主機通訊功能。這種控制器可通過(guò)中心控制，并可調節冷水及冷機，但價(jià)格較貴，使用不多。另一種是不具備通訊功能的盤(pán)管控制器，可按照水系統的連接情況，將風(fēng)機盤(pán)管分為若干組。每組的支路入口處安裝流量計、供回水壓差變送器及供回水溫度傳感器。本樓采用后一種控制。

當然，現在中央空調系統的自控還不能做到完全靠DDC來(lái)控制，最終系統調試風(fēng)量、制冷效果時(shí)，自控無(wú)法通過(guò)完成各風(fēng)閥大小的自動(dòng)調節來(lái)使風(fēng)量均勻達到設計要求。我們一般采用“基準風(fēng)口法”，手動(dòng)進(jìn)行風(fēng)量調整。在系統風(fēng)量調整前先對全部風(fēng)口的風(fēng)量初測一遍，并計算出各個(gè)風(fēng)口后初測風(fēng)量與設計風(fēng)量的比值，將其進(jìn)行比較后找出比值最小的風(fēng)口，將這個(gè)比值最小的風(fēng)口作為基準風(fēng)口，由此風(fēng)口進(jìn)行調整。

現今，不少建筑物的中央空調一年中只有幾十天時(shí)間處于最大負荷，中央空調冷負荷也始終處于動(dòng)態(tài)變化之中。而大多數中央空調，因系統設計多數以最大冷負荷為最大功率驅動(dòng)。這樣，造成實(shí)際需要冷負荷與最大功率輸出之間的矛盾，造成巨大能源浪費，給使用者造成巨額電費支出，增加經(jīng)營(yíng)者的成本。所以，節能、控制性能好、控制速率快、便于集中管理的中央空調自控系統定將在今后的工程中擁有更大的發(fā)展空間。