淺談中央空調(diào)系統(tǒng)自控技術(shù)的應(yīng)用

近年來隨著自控技術(shù)的不斷發(fā)展和硬件成本的持續(xù)下降，計(jì)算機(jī)自控在暖通空調(diào)領(lǐng)域有了更多應(yīng)用。妥善地將自控技術(shù)運(yùn)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制管理中，可以有效地改善系統(tǒng)運(yùn)行品質(zhì)，節(jié)省運(yùn)行能耗，提高管理水平，并減少運(yùn)行管理勞動(dòng)強(qiáng)度，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文根據(jù)上海松江大學(xué)城對外貿(mào)易學(xué)院項(xiàng)目的施工實(shí)踐，淺述自控技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用。

　　該工程為上海對外貿(mào)易學(xué)院行政樓，建筑面積1萬平方米，共4層。空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)基本采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的空調(diào)方式，新風(fēng)機(jī)組分別設(shè)于每層的空調(diào)機(jī)房里，風(fēng)機(jī)盤管為暗裝臥式，計(jì)130臺(tái)，新風(fēng)機(jī)4臺(tái)。風(fēng)管系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)包括：管道式軸流式風(fēng)機(jī)、空氣處理機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管、消聲百葉、防火閥和排煙閥、空氣分布器、各類側(cè)送風(fēng)口和回風(fēng)口、散流器等。中央空調(diào)系統(tǒng)的自控主要分為以下三個(gè)方面：

　　一、冷熱源及水管系統(tǒng)的面調(diào)節(jié)與控制

　　目前，主機(jī)系統(tǒng)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、水流開關(guān)壓縮機(jī)的進(jìn)出氣壓力及溫度等。

　　1.機(jī)組采用群控方案，完成對熱泵自動(dòng)連鎖控制，完成對目標(biāo)的監(jiān)視、查詢和報(bào)警。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)積累運(yùn)行時(shí)間，機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，可及時(shí)在主控制器顯示、報(bào)警。

　　2.系統(tǒng)通過RS232接口獲得冷水供回水溫度、壓力、流量值，計(jì)算全樓的總冷負(fù)荷及冷凍水循環(huán)量，根據(jù)冷凍水總供應(yīng)量、回水壓差，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凍水旁通閥以保證管內(nèi)壓力的穩(wěn)定。

　　3.根據(jù)工作時(shí)間的安排，改變系統(tǒng)的設(shè)定數(shù)值。如在白天辦公時(shí)間段設(shè)定值與夜間無人時(shí)間段不同。

　　4.可根據(jù)命令啟停壓縮機(jī)，根據(jù)冷凍機(jī)房出口設(shè)定值調(diào)整壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉閥等，并可設(shè)定冷凍水出口溫度等。安裝水溫傳感器，流量傳感器等以監(jiān)視這些主機(jī)的工作狀態(tài)。

　　監(jiān)控點(diǎn)信息的采集和控制由一臺(tái)微處理器系統(tǒng)（DDC控制器）來實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)是由微處理器、RAM、ROM等構(gòu)成的系統(tǒng)，可采集被監(jiān)控點(diǎn)的各種信息，完成控制任務(wù)。

　　5.冷凍水系統(tǒng)是由冷凍水循環(huán)泵通過管道系統(tǒng)連接冷凍機(jī)蒸發(fā)器及用戶各種冷水設(shè)備（空調(diào)和風(fēng)機(jī)盤管）而組成的。其自控系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)是保證冷凍機(jī)蒸發(fā)器通過足夠的水量以使蒸發(fā)器正常工作，防止凍壞；向冷凍水用戶提供足夠的水量以滿足使用要求，以及在滿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(diào)機(jī)組基本參數(shù)的測量，設(shè)備的啟?？刂?/strong>

　　1.在中央空調(diào)系統(tǒng)中，為了提高室內(nèi)舒適度及空氣新鮮度、潔凈度等，需補(bǔ)充適量新風(fēng)，并且新風(fēng)量在空調(diào)冷熱負(fù)荷中所占比重很大。本建筑有4臺(tái)新風(fēng)機(jī)組，每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組須保證這一層面的新風(fēng)要求。

　　1）在新風(fēng)空調(diào)機(jī)組的風(fēng)道及典型區(qū)域的送風(fēng)道上安裝溫濕度傳感器，通過調(diào)節(jié)機(jī)組盤管水流量和加濕法進(jìn)行流量控制，使溫度符合要求，每臺(tái)新風(fēng)、空調(diào)機(jī)組的表冷器盤管上和加濕蒸汽管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受附近配置的控制器控制，實(shí)現(xiàn)一對一集散式控制；

　　2）系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫濕度值，計(jì)算溫濕度負(fù)荷，自動(dòng)決定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的檔位，進(jìn)行風(fēng)量控制，滿足室內(nèi)外舒適的要求。機(jī)組工作時(shí)，根據(jù)室內(nèi)外溫濕度及設(shè)定的溫濕度，決定新風(fēng)閥的開度，聯(lián)動(dòng)控制排風(fēng)閥、旁通閥的開啟，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，機(jī)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)閥保持全開狀態(tài)；

　　3）監(jiān)視風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，記錄風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間，具有就地、遠(yuǎn)動(dòng)、自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)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(xiàn)場DDC控制器要完成如下幾項(xiàng)功能：

　　1）根據(jù)要求啟停新風(fēng)機(jī)。根據(jù)新風(fēng)溫度，PID調(diào)節(jié)水閥，保持送風(fēng)溫度為設(shè)定值，控制干蒸汽加濕閥，使冬季風(fēng)機(jī)出口空氣相對溫度達(dá)到設(shè)定值；

　　2）監(jiān)測新風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)和故障狀態(tài)。測量風(fēng)機(jī)出口空氣溫濕度參數(shù)并使之達(dá)到控制要求。測量新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差，當(dāng)其達(dá)到定值時(shí)，產(chǎn)生過濾網(wǎng)堵塞報(bào)警，并有報(bào)警顯示；

　　3） 在冬季，當(dāng)熱盤管后的溫度低于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，防凍保護(hù)器動(dòng)作，控制器將停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行并將新風(fēng)風(fēng)門關(guān)閉，并將熱水閥開至100%，以防止盤管凍裂，同時(shí)報(bào)警。

　　三、風(fēng)機(jī)盤管的監(jiān)測與控制

　　1.在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷暖設(shè)備除新風(fēng)機(jī)組和空調(diào)機(jī)組外，還大量使用風(fēng)機(jī)盤管。它的作用類似于空調(diào)機(jī)組，只是簡單了許多。

　　2.目前，市場上有兩種控制器，一種是盤管控制器為DDC控制，并具備與主機(jī)通訊功能。這種控制器可通過中心控制，并可調(diào)節(jié)冷水及冷機(jī)，但價(jià)格較貴，使用不多。另一種是不具備通訊功能的盤管控制器，可按照水系統(tǒng)的連接情況，將風(fēng)機(jī)盤管分為若干組。每組的支路入口處安裝流量計(jì)、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(dāng)然，現(xiàn)在中央空調(diào)系統(tǒng)的自控還不能做到完全靠DDC來控制，終系統(tǒng)調(diào)試風(fēng)量、制冷效果時(shí)，自控?zé)o法通過完成各風(fēng)閥大小的自動(dòng)調(diào)節(jié)來使風(fēng)量均勻達(dá)到設(shè)計(jì)要求。我們一般采用“基準(zhǔn)風(fēng)口法”，手動(dòng)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整。在系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)整前先對全部風(fēng)口的風(fēng)量初測一遍，并計(jì)算出各個(gè)風(fēng)口后初測風(fēng)量與設(shè)計(jì)風(fēng)量的比值，將其進(jìn)行比較后找出比值小的風(fēng)口，將這個(gè)比值小的風(fēng)口作為基準(zhǔn)風(fēng)口，由此風(fēng)口進(jìn)行調(diào)整。

　　現(xiàn)今，不少建筑物的中央空調(diào)一年中只有幾十天時(shí)間處于大負(fù)荷，中央空調(diào)冷負(fù)荷也始終處于動(dòng)態(tài)變化之中。而大多數(shù)中央空調(diào)，因系統(tǒng)設(shè)計(jì)多數(shù)以大冷負(fù)荷為大功率驅(qū)動(dòng)。這樣，造成實(shí)際需要冷負(fù)荷與大功率輸出之間的矛盾，造成巨大能源浪費(fèi)，給使用者造成巨額電費(fèi)支出，增加經(jīng)營者的成本。所以，節(jié)能、控制性能好、控制速率快、便于集中管理的中央空調(diào)自控系統(tǒng)定將在今后的工程中擁有更大的發(fā)展空間。