高層建筑中央空調(diào)電氣自動化的調(diào)控技術(shù)研究

1、<p>　　高層建筑中央空調(diào)電氣自動化的調(diào)控技術(shù)研究</p><p>　　摘要：空氣調(diào)節(jié)在國民經(jīng)濟的許多工業(yè)部門得到極為廣泛的應用，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)技術(shù)也得到了不斷改進和提高。空調(diào)系統(tǒng)是由若干空氣處理設(shè)備組成的，這些設(shè)備的工作能力是按負荷計算確定的。在實際運行中，負荷的變化就會引起被控變量的變化，為了自動將被控變量保持在一定范圍內(nèi)，必須采用自動化系統(tǒng)。本文主要探討高層建筑中央空調(diào)電氣自動化的調(diào)控

2、技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；中央空調(diào)；電氣自動化；調(diào)控 </p><p>　　中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　0引言 </b></p><p>　　空氣調(diào)節(jié)(簡稱空調(diào))是使室內(nèi)的空氣溫度、相對濕度、空氣流動速度和潔凈度等參數(shù)保持在一定范圍內(nèi)，以滿足生產(chǎn)工

3、藝和生活條件要求的技術(shù)。空調(diào)自動控制的任務(wù)是當被控變量偏離設(shè)定值時，依據(jù)偏差自動地控制設(shè)備的實際輸出量，使被控變量保持在一定范圍內(nèi)，以滿足空調(diào)的要求?？諝庹{(diào)節(jié)自動化是現(xiàn)代自動控制的一部分，只有實現(xiàn)空調(diào)自動化，才能更好地滿足生產(chǎn)和生活的需要，更好地節(jié)省能源，因此，根據(jù)各種氣候條件，工藝要求和空氣處理過程，采用不同的空調(diào)方案與自動控制系統(tǒng)就具有重要的意義。在設(shè)計空調(diào)自動控制系統(tǒng)時，必須認真研究空調(diào)處理過程的特性、規(guī)律及要求，配置相應的自動化

4、裝置，使自動控制系統(tǒng)經(jīng)濟實用，運行可靠和操作簡便[1]。 </p><p>　　1中央空調(diào)系統(tǒng)概述 </p><p>　　中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用集中式和半集中式系統(tǒng)。按照所處理空氣的來源，集中式空調(diào)系統(tǒng)可分為封閉式系統(tǒng)、直流式系統(tǒng)和混合式系統(tǒng)。(1)封閉式系統(tǒng)。新風量為零，全部使用回風，其冷、熱消耗量最省，但空氣質(zhì)量差。(2)直流式系統(tǒng)。回風量為零，全部采用新風，其冷、熱消耗量大，但空氣質(zhì)量

5、好。(3)混合式系統(tǒng)。由于封閉式系統(tǒng)和直流式系統(tǒng)的上述特點，兩者都只在特定情況下使用。對于絕大多數(shù)場合，采用適當比例的新風和回風相混合，這種混合系統(tǒng)既能滿足空氣質(zhì)量要求，經(jīng)濟上又比較合理，因此是應用最廣的一類集中式空調(diào)系統(tǒng)。 </p><p>　　VRV系統(tǒng)向傳統(tǒng)的中央空調(diào)器系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)，VRV系統(tǒng)用制冷劑作為熱傳遞介質(zhì)，加上采用先進的變頻技術(shù)，以其模塊式的結(jié)構(gòu)形式靈活組合，在100～1000m2的房屋空間具有

6、極大的生命力。VRV空調(diào)系統(tǒng)是由一臺變頻壓縮機和多臺室內(nèi)機相連的制冷劑式制冷系統(tǒng)，由于各室內(nèi)機的運行模式、風速、房間大小等均有所不同，對空調(diào)進行控制，使其達到最優(yōu)運行，存在很大的難度，只有采用智能控制才能達到目的[2]。 </p><p>　　2高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)的運行與控制 </p><p>　　2.1冷水機組的連鎖控制 </p><p>　　為了保證冷

7、水機組的安全，冷水機組的起、停必須與輔助系統(tǒng)的起、停實行連鎖控制。起動順序控制：冷卻塔風機→冷卻水泵→冷凍水泵→冷水機組。可以通過設(shè)備之間的電氣連鎖，對冷水機組的非正常起動進行保護。此外，冷水機組本身也具有自鎖保護功能，比較常見的是冷水機組通過自身配備的水流開關(guān)監(jiān)測冷卻水回路和冷凍水回路的水流狀態(tài)，只有當冷卻水流量和冷凍水水流狀態(tài)滿足要求時，才會解除自鎖，允許冷水機組起動。停機順序控制：冷水機組_冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風機。為了保證

8、系統(tǒng)的正常運行和設(shè)備安全，在編制控制程序時，要嚴格按照起、停順序的工藝要求設(shè)計起、?？刂瞥绦騕3]。 </p><p>　　2.2設(shè)備相互備用切換與均衡運行控制 </p><p>　　冷凍水系統(tǒng)的各種設(shè)備基本上都是多臺(套)配備，同類之間互為備用。如果正在運行的設(shè)備發(fā)生故障需要停機，或由于其他原因而退出正常的工作狀態(tài)時，其他同類設(shè)備應能替代發(fā)生故障的設(shè)備投入運行，使整個系統(tǒng)的正常工作不受影

9、響。發(fā)生故障的設(shè)備修復或更換后恢復正常，可重新進入系統(tǒng)并使系統(tǒng)恢復最初的工作狀態(tài)。為了延長各設(shè)備的使用壽命，并使設(shè)備和系統(tǒng)處在高效率的工作狀態(tài)，通常要求同類設(shè)備均衡運行。因此，每次啟動系統(tǒng)時，都應優(yōu)先起動累計運行小時數(shù)最少的設(shè)備，并在合適的時候進行設(shè)備切換，盡可能保持設(shè)備的均衡運行。因此，控制系統(tǒng)應具有自動統(tǒng)計設(shè)備運行時間和均衡運行調(diào)度功能[4]。 </p><p>　　2.3差壓旁路調(diào)節(jié)控制 </p>

10、;<p>　　在二管制的空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)末端設(shè)備采用兩通調(diào)節(jié)閥的空調(diào)水系統(tǒng)，在兩通閥的調(diào)節(jié)進程中，系統(tǒng)末端負荷側(cè)的水量常發(fā)生變化，這些變化勢必引起冷凍水流量的改變。而對于冷水機組來說，是不宜進行變水量運行的。大多數(shù)冷水機組內(nèi)部都設(shè)有自動保護元件，當水量過小時(通過測量機組進、出水流量判斷)自動停止運行，保護冷水機組。通過在冷凍水供、回水總管之間設(shè)置旁路，并根據(jù)末端流量的變化來調(diào)節(jié)旁通流量以抵消末端流量的改變對冷水機組一側(cè)冷

11、凍水流量的影響。旁路通常由旁通電動兩通閥及壓差控制器組成。通過測量冷凍水供水、回水之間壓力差來控制冷凍水供水、回水之間旁通電動兩通閥的開度，使冷凍水供、回水之間的壓力差維持恒定，也就達到了使冷水機組一側(cè)工作在恒水流狀態(tài)的目的[5]。由于旁路控制用于差壓恒定，所以被稱為差壓旁路控制。為提高控制的精度，壓差傳感器的兩端接管應盡可能靠近旁通閥，并安裝在水系統(tǒng)中壓力較穩(wěn)定的位置。如果建筑沒有配備樓宇自動化系統(tǒng)時，空調(diào)水系統(tǒng)差壓旁路調(diào)節(jié)可通過傳統(tǒng)

12、的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)。 </p><p>　　2.4兩級冷凍水泵協(xié)調(diào)控制 </p><p>　　在冷凍水回路采用一級循環(huán)泵的系統(tǒng)中，為了協(xié)調(diào)空調(diào)冷凍水回路冷水機組一側(cè)要求恒流量與末端一側(cè)變流量之間的矛盾，差壓旁路調(diào)節(jié)控制是最常用的方案，但當空調(diào)系統(tǒng)負荷很大、設(shè)備分布分散、冷凍水管路長、空調(diào)末端設(shè)備數(shù)量特別多和管路阻力大的情況下，冷凍水回路必須采用二級泵才能滿足空調(diào)末端對冷凍水的壓力要求。由

13、于冷凍水回路是二級水泵串聯(lián)運行的，簡單的差壓旁路無法適應系統(tǒng)及管路變化所帶來的問題。 </p><p>　　2.5膨脹水箱與補水箱監(jiān)控 </p><p>　　膨脹水箱與補水箱屬于輔助設(shè)備。膨脹水箱與冷凍水管路連通。當管路中的水隨溫度改變，體積發(fā)生熱脹冷縮的變化時，增加體積可排人膨脹水箱，減少體積可由膨脹水箱中的存水予以補充。補水箱存放經(jīng)過除鹽、除氧處理的冷凍用水，當需要時通過補水泵向管路補

14、水。通過水箱的高低液位開關(guān)對水箱水位進行監(jiān)視，水位低于下限時補充，高于上限時停止，以免溢流。 </p><p>　　2.6冷水機組的節(jié)能群控運行 </p><p>　　制冷系統(tǒng)由多臺冷水機組及其輔助設(shè)備組成。一般都是按照滿足最大負荷需求設(shè)計冷水機組總冷量和冷水機組臺數(shù)。系統(tǒng)滿負荷運行的時間有限，大部分時間系統(tǒng)不是滿負荷工作，這就為系統(tǒng)在滿足要求的情況下，選擇合適的負荷實現(xiàn)節(jié)能運行提供了條件

15、。冷水機組常用的節(jié)能群控有兩種基本方式。一種是冷凍水回水溫度控制法，一種是冷量控制法。由于冷水機組輸出冷水的凍水溫度是一定的，通常為7℃左右，冷凍水在空調(diào)末端負載進行能量交換后，水溫上升，回水溫度的高低，基本上反映了系統(tǒng)的冷負荷大小。在冷凍水回水溫度控制法中，監(jiān)控系統(tǒng)可以用回水溫度來調(diào)節(jié)冷水機組和冷凍水泵的運行臺數(shù)，以達到節(jié)能的目的。在冷量控制法中，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)冷凍水供回水溫度與流量求出空調(diào)系統(tǒng)的實際冷負荷，根據(jù)所得結(jié)果重新計算，選擇匹

16、配的制冷機臺數(shù)投入運行。同時按照工藝規(guī)定啟動配套的輔助設(shè)備與系統(tǒng)。根據(jù)冷負荷情況自動控制冷水機組、冷凍水泵的運行臺數(shù)，從而達到節(jié)能的目的。冷水機組節(jié)能的群控要與設(shè)備的均衡運行控制相協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)運行費用與設(shè)備維護費用總體降低的目標。 </p><p>　　3高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的微機控制 </p><p>　　1)空調(diào)系統(tǒng)采用的DDC(直接數(shù)字控制器)控制系統(tǒng)由一個中央處理器MPU通過總

17、線與各個區(qū)域的DDC構(gòu)成，被控參數(shù)的傳感器、執(zhí)行器是通過DDC與系統(tǒng)連接的，既進行數(shù)據(jù)采集，又進行閉環(huán)控制，在MPU的控制下操縱系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，同時可與中央計算機連接。DDC之間可以進行點對點的通信并交換數(shù)據(jù)，共用區(qū)域信息，在無中央處理器時可單獨工作。DDC功能單一，組合形式多樣，易于組合和擴展，同時有豐富的軟件及漢語編程。DDC既識別數(shù)字信號，又識別模擬信號，在控制系統(tǒng)用途很廣[6]。DDC采用后，空調(diào)系統(tǒng)的工藝設(shè)置及電氣系統(tǒng)變化不大，

18、只是用DDC代替了原系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制裝置，往往對前述內(nèi)容掌握不夠或?qū)⑶笆鰞?nèi)容舍去直接去讀微機控制系統(tǒng)的圖樣是困難的，是不能完全掌握系統(tǒng)的內(nèi)容和原理的，對圖樣的識讀是不利的，就是說知識的積累必須循序漸進。2)DDC(直接數(shù)字控制器)臺數(shù)、監(jiān)控點數(shù)及監(jiān)控位置、安裝位置、電源及管線設(shè)置、系統(tǒng)要求、接線方式、接地方式及要求。3)識別運行信號[7]。在微機監(jiān)控系統(tǒng)中，我們常把信號分為兩種：以數(shù)值表達的量叫做模擬量，如溫度、濕度、CO2濃度、電動閥門

19、的開度、壓力及差壓、電壓、電流等；以開關(guān)狀</p><p><b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　目前，全球正在進入網(wǎng)絡(luò)化時代，住宅也在進入智能化，人們正在研究將家庭中所有家電產(chǎn)品進行聯(lián)網(wǎng)，以作為智能化住宅的一部分。為此世界各國都在研究信息化家電，從概念的定義到標準的定義，從產(chǎn)品功能設(shè)定到產(chǎn)品研制。因此，在制冷領(lǐng)域，我們認為其未來的發(fā)展應走向智能化和網(wǎng)絡(luò)

20、化。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 朱志梅，馬德毅. 破拆空調(diào)換熱器的研究及破拆機的設(shè)計[J]. 機械制造與自動化，2011(01) </p><p>　　[2] 劉永強.淺談我國電氣自動化的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 黑龍江科技信息，2011(02) </p><p>　　

21、[3] 王剛，王悅. 發(fā)電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能分析[J]. 知識經(jīng)濟，2011(09) </p><p>　　[4] 趙影，趙鋼，黃孫偉. 應用型電氣工程及其自動化學生專業(yè)設(shè)計的探討[J]. 實驗室科學，2011(05) </p><p>　　[5] 薛雙苓，王磊. 試論電氣自動化中無功補償技術(shù)的應用[J]. 科技資訊，2011(29) </p><p>　　[