淺談中央空調系統自控技術的應用

近年來隨著自控技術的不斷發展和硬件成本的持續下降，計算機自控在暖通空調領域有了更多應用。妥善地將自控技術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，節省運行能耗，提高管理水平，并減少運行管理勞動強度，取得良好的經濟效益和社會效益。本文根據上海松江大學城對外貿易學院項目的施工實踐，淺述自控技術在中央空調系統的應用。

　　該工程為上海對外貿易學院行政樓，建筑面積1萬平方米，共4層?？照{通風系統基本采用風機盤管加新風的空調方式，新風機組分別設于每層的空調機房里，風機盤管為暗裝臥式，計130臺，新風機4臺。風管系統為低壓系統，整個系統包括：管道式軸流式風機、空氣處理機、風機盤管、消聲百葉、防火閥和排煙閥、空氣分布器、各類側送風口和回風口、散流器等。中央空調系統的自控主要分為以下三個方面：

　　一、冷熱源及水管系統的面調節與控制

　　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蒸發器及冷凝器的進出口溫度、水流開關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，完成對目標的監視、查詢和報警。在機組正常運行時，系統積累運行時間，機組發生故障時，可及時在主控制器顯示、報警。

　　2.系統通過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量，根據冷凍水總供應量、回水壓差，自動調節冷凍水旁通閥以保證管內壓力的穩定。

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

　　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。

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

　　5.冷凍水系統是由冷凍水循環泵通過管道系統連接冷凍機蒸發器及用戶各種冷水設備（空調和風機盤管）而組成的。其自控系統的監控任務是保證冷凍機蒸發器通過足夠的水量以使蒸發器正常工作，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水泵電耗等。

　　二、新風、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，并且新風量在空調冷熱負荷中所占比重很大。本建筑有4臺新風機組，每臺新風機組須保證這一層面的新風要求。

　　1）在新風空調機組的風道及典型區域的送風道上安裝溫濕度傳感器，通過調節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、空調機組的表冷器盤管上和加濕蒸汽管上的電動調節閥及執行機構接受附近配置的控制器控制，實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，自動決定風機轉速的檔位，進行風量控制，滿足室內外舒適的要求。機組工作時，根據室內外溫濕度及設定的溫濕度，決定新風閥的開度，聯動控制排風閥、旁通閥的開啟，實現節能運行，機組停止工作時，新風閥、排風閥保持關閉狀態，回風閥保持全開狀態；

　　3）監視風機運行狀態，記錄風機運行時間，具有就地、遠動、自動控制風機啟停的功能。

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

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

　　2）監測新風機的工作狀態和故障狀態。測量風機出口空氣溫濕度參數并使之達到控制要求。測量新風過濾器兩側壓差，當其達到定值時，產生過濾網堵塞報警，并有報警顯示；

　　3） 在冬季，當熱盤管后的溫度低于某個設定值時，防凍保護器動作，控制器將停止風機運行并將新風風門關閉，并將熱水閥開至100%，以防止盤管凍裂，同時報警。

　　三、風機盤管的監測與控制

　　1.在中央空調系統中，冷暖設備除新風機組和空調機組外，還大量使用風機盤管。它的作用類似于空調機組，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，并可調節冷水及冷機，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，可按照水系統的連接情況，將風機盤管分為若干組。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。

　　當然，現在中央空調系統的自控還不能做到完全靠DDC來控制，終系統調試風量、制冷效果時，自控無法通過完成各風閥大小的自動調節來使風量均勻達到設計要求。我們一般采用“基準風口法”，手動進行風量調整。在系統風量調整前先對全部風口的風量初測一遍，并計算出各個風口后初測風量與設計風量的比值，將其進行比較后找出比值小的風口，將這個比值小的風口作為基準風口，由此風口進行調整。

　　現今，不少建筑物的中央空調一年中只有幾十天時間處于大負荷，中央空調冷負荷也始終處于動態變化之中。而大多數中央空調，因系統設計多數以大冷負荷為大功率驅動。這樣，造成實際需要冷負荷與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，增加經營者的成本。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展空間。