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，計算機自控在暖通空調(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)運行品質(zhì)，節(jié)省運行能耗，提高管理水平，并減少運行管理勞動強度，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。本文根據(jù)上海松江大學(xué)城對外貿(mào)易學(xué)院項目的施工實踐，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?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)基本采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)的空調(diào)方式，新風(fēng)機組分別設(shè)于每層的空調(diào)機房里，風(fēng)機盤管為暗裝臥式，計130臺，新風(fēng)機4臺。風(fēng)管系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括：管道式軸流式風(fēng)機、空氣處理機、風(fēng)機盤管、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方面：

一、冷熱源及水管系統(tǒng)的全面調(diào)節(jié)與控制

目前，主機系統(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)器及冷凝器的進出口溫度、水流開關(guān)壓縮機的進出氣壓力及溫度等。

1.機組采用群控方案，完成對熱泵自動連鎖控制，完成對目標(biāo)的監(jiān)視、查詢和報警。在機組正常運行時，系統(tǒng)積累運行時間，機組發(fā)生故障時，可及時在主控制器顯示、報警。

2.系統(tǒng)通過RS232接口獲得冷水供回水溫度、壓力、流量值，計算全樓的總冷負荷及冷凍水循環(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)工作時間的安排，改變系統(tǒng)的設(shè)定數(shù)值。如在白天辦公時間段設(shè)定值與夜間無人時間段不同。

4.可根據(jù)命令啟停壓縮機，根據(jù)冷凍機房出口設(shè)定值調(diào)整壓縮機入口導(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)視這些主機的工作狀態(tài)。

監(jiān)控點信息的采集和控制由一臺微處理器系統(tǒng)(DDC控制器)來實現(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)連接冷凍機蒸發(fā)器及用戶各種冷水設(shè)備(空調(diào)和風(fēng)機盤管)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，需補充適量新風(fēng)，并且新風(fēng)量在空調(diào)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(diào)機組的風(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)機組盤管水流量和加濕法進行流量控制，使溫度符合要求，每臺新風(fēng)、空調(diào)機組的表冷器盤管上和加濕蒸汽管上的電動調(diào)節(jié)閥及執(zhí)行機構(gòu)接受附近配置的控制器控制，實現(xiàn)一對一集散式控制;

2)系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫濕度值，計算溫濕度負荷，自動決定風(fēng)機轉(zhuǎn)速的檔位，進行風(fēng)量控制，滿足室內(nèi)外舒適的要求。機組工作時，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)動控制排風(fēng)閥、旁通閥的開啟，實現(xiàn)節(jié)能運行，機組停止工作時，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)機運行狀態(tài)，記錄風(fēng)機運行時間，具有就地、遠動、自動控制風(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(xiàn)場DDC控制器要完成如下幾項功能：

1)根據(jù)要求啟停新風(fēng)機。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)機出口空氣相對溫度達到設(shè)定值;

2)監(jiān)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(shù)并使之達到控制要求。測量新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差，當(dāng)其達到一定值時，產(chǎn)生過濾網(wǎng)堵塞報警，并有報警顯示;

3)在冬季，當(dāng)熱盤管后的溫度低于某個設(shè)定值時，防凍保護器動作，控制器將停止風(fēng)機運行并將新風(fēng)風(fēng)門關(guān)閉，并將熱水閥開至100%，以防止盤管凍裂，同時報警。

三、風(fēng)機盤管的監(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)機組和空調(diào)機組外，還大量使用風(fēng)機盤管。它的作用類似于空調(diào)機組，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，但價格較貴，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)機盤管分為若干組。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(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，最終系統(tǒng)調(diào)試風(fēng)量、制冷效果時，自控?zé)o法通過完成各風(fēng)閥大小的自動調(diào)節(jié)來使風(fēng)量均勻達到設(shè)計要求。我們一般采用“基準(zhǔn)風(fēng)口法”，手動進行風(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，并計算出各個風(fēng)口后初測風(fēng)量與設(shè)計風(fēng)量的比值，將其進行比較后找出比值最小的風(fēng)口，將這個比值最小的風(fēng)口作為基準(zhǔn)風(fēng)口，由此風(fēng)口進行調(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間處于最大負荷，中央空調(diào)冷負荷也始終處于動態(tài)變化之中。而大多數(shù)中央空調(diào)，因系統(tǒng)設(shè)計多數(shù)以最大冷負荷為最大功率驅(qū)動。這樣，造成實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。