高層建筑中央空調(diào)電氣自動(dòng)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(dòng)化的調(diào)控技術(shù)研究</p><p>　　摘要：空氣調(diào)節(jié)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多工業(yè)部門得到極為廣泛的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空調(diào)技術(shù)也得到了不斷改進(jìn)和提高?？照{(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(fù)荷計(jì)算確定的。在實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)荷的變化就會(huì)引起被控變量的變化，為了自動(dòng)將被控變量保持在一定范圍內(nèi)，必須采用自動(dòng)化系統(tǒng)。本文主要探討高層建筑中央空調(diào)電氣自動(dòng)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(dòng)化；調(diào)控 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　0引言 </b></p><p>　　空氣調(diào)節(jié)(簡(jiǎn)稱空調(diào))是使室內(nèi)的空氣溫度、相對(duì)濕度、空氣流動(dòng)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)?？照{(diào)自動(dòng)控制的任務(wù)是當(dāng)被控變量偏離設(shè)定值時(shí)，依據(jù)偏差自動(dòng)地控制設(shè)備的實(shí)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(dòng)化是現(xiàn)代自動(dòng)控制的一部分，只有實(shí)現(xiàn)空調(diào)自動(dòng)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(guò)程，采用不同的空調(diào)方案與自動(dòng)控制系統(tǒng)就具有重要的意義。在設(shè)計(jì)空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，必須認(rèn)真研究空調(diào)處理過(guò)程的特性、規(guī)律及要求，配置相應(yīng)的自動(dòng)化

4、裝置，使自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，運(yùn)行可靠和操作簡(jiǎn)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(lái)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(fēng)量為零，全部使用回風(fēng)，其冷、熱消耗量最省，但空氣質(zhì)量差。(2)直流式系統(tǒng)?；仫L(fēng)量為零，全部采用新風(fēng)，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(diǎn)，兩者都只在特定情況下使用。對(duì)于絕大多數(shù)場(chǎng)合，采用適當(dāng)比例的新風(fēng)和回風(fēng)相混合，這種混合系統(tǒng)既能滿足空氣質(zhì)量要求，經(jīng)濟(jì)上又比較合理，因此是應(yīng)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(jìn)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(tái)變頻壓縮機(jī)和多臺(tái)室內(nèi)機(jī)相連的制冷劑式制冷系統(tǒng)，由于各室內(nèi)機(jī)的運(yùn)行模式、風(fēng)速、房間大小等均有所不同，對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，使其達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行，存在很大的難度，只有采用智能控制才能達(dá)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(yùn)行與控制 </p><p>　　2.1冷水機(jī)組的連鎖控制 </p><p>　　為了保證冷

7、水機(jī)組的安全，冷水機(jī)組的起、停必須與輔助系統(tǒng)的起、停實(shí)行連鎖控制。起動(dòng)順序控制：冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷卻水泵→冷凍水泵→冷水機(jī)組?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)備之間的電氣連鎖，對(duì)冷水機(jī)組的非正常起動(dòng)進(jìn)行保護(hù)。此外，冷水機(jī)組本身也具有自鎖保護(hù)功能，比較常見(jiàn)的是冷水機(jī)組通過(guò)自身配備的水流開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)冷卻水回路和冷凍水回路的水流狀態(tài)，只有當(dāng)冷卻水流量和冷凍水水流狀態(tài)滿足要求時(shí)，才會(huì)解除自鎖，允許冷水機(jī)組起動(dòng)。停機(jī)順序控制：冷水機(jī)組_冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風(fēng)機(jī)。為了保證

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

9、響。發(fā)生故障的設(shè)備修復(fù)或更換后恢復(fù)正常，可重新進(jìn)入系統(tǒng)并使系統(tǒng)恢復(fù)最初的工作狀態(tài)。為了延長(zhǎng)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(yùn)行。因此，每次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，都應(yīng)優(yōu)先起動(dòng)累計(jì)運(yùn)行小時(shí)數(shù)最少的設(shè)備，并在合適的時(shí)候進(jìn)行設(shè)備切換，盡可能保持設(shè)備的均衡運(yùn)行。因此，控制系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間和均衡運(yùn)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(jìn)程中，系統(tǒng)末端負(fù)荷側(cè)的水量常發(fā)生變化，這些變化勢(shì)必引起冷凍水流量的改變。而對(duì)于冷水機(jī)組來(lái)說(shuō)，是不宜進(jìn)行變水量運(yùn)行的。大多數(shù)冷水機(jī)組內(nèi)部都設(shè)有自動(dòng)保護(hù)元件，當(dāng)水量過(guò)小時(shí)(通過(guò)測(cè)量機(jī)組進(jìn)、出水流量判斷)自動(dòng)停止運(yùn)行，保護(hù)冷水機(jī)組。通過(guò)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(lái)調(diào)節(jié)旁通流量以抵消末端流量的改變對(duì)冷水機(jī)組一側(cè)冷

11、凍水流量的影響。旁路通常由旁通電動(dòng)兩通閥及壓差控制器組成。通過(guò)測(cè)量冷凍水供水、回水之間壓力差來(lái)控制冷凍水供水、回水之間旁通電動(dòng)兩通閥的開(kāi)度，使冷凍水供、回水之間的壓力差維持恒定，也就達(dá)到了使冷水機(jī)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(yīng)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(méi)有配備樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，空調(diào)水系統(tǒng)差壓旁路調(diào)節(jié)可通過(guò)傳統(tǒng)

12、的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　2.4兩級(jí)冷凍水泵協(xié)調(diào)控制 </p><p>　　在冷凍水回路采用一級(jí)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(jī)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(dāng)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷很大、設(shè)備分布分散、冷凍水管路長(zhǎng)、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(jí)泵才能滿足空調(diào)末端對(duì)冷凍水的壓力要求。由

13、于冷凍水回路是二級(jí)水泵串聯(lián)運(yùn)行的，簡(jiǎn)單的差壓旁路無(wú)法適應(yīng)系統(tǒng)及管路變化所帶來(lái)的問(wèn)題。 </p><p>　　2.5膨脹水箱與補(bǔ)水箱監(jiān)控 </p><p>　　膨脹水箱與補(bǔ)水箱屬于輔助設(shè)備。膨脹水箱與冷凍水管路連通。當(dāng)管路中的水隨溫度改變，體積發(fā)生熱脹冷縮的變化時(shí)，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(bǔ)充。補(bǔ)水箱存放經(jīng)過(guò)除鹽、除氧處理的冷凍用水，當(dāng)需要時(shí)通過(guò)補(bǔ)水泵向管路補(bǔ)

14、水。通過(guò)水箱的高低液位開(kāi)關(guān)對(duì)水箱水位進(jìn)行監(jiān)視，水位低于下限時(shí)補(bǔ)充，高于上限時(shí)停止，以免溢流。 </p><p>　　2.6冷水機(jī)組的節(jié)能群控運(yùn)行 </p><p>　　制冷系統(tǒng)由多臺(tái)冷水機(jī)組及其輔助設(shè)備組成。一般都是按照滿足最大負(fù)荷需求設(shè)計(jì)冷水機(jī)組總冷量和冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)。系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間有限，大部分時(shí)間系統(tǒng)不是滿負(fù)荷工作，這就為系統(tǒng)在滿足要求的情況下，選擇合適的負(fù)荷實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行提供了條件

15、。冷水機(jī)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(jī)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(fù)載進(jìn)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(fù)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(lái)調(diào)節(jié)冷水機(jī)組和冷凍水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以達(dá)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(shí)際冷負(fù)荷，根據(jù)所得結(jié)果重新計(jì)算，選擇匹

16、配的制冷機(jī)臺(tái)數(shù)投入運(yùn)行。同時(shí)按照工藝規(guī)定啟動(dòng)配套的輔助設(shè)備與系統(tǒng)。根據(jù)冷負(fù)荷情況自動(dòng)控制冷水機(jī)組、冷凍水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。冷水機(jī)組節(jié)能的群控要與設(shè)備的均衡運(yùn)行控制相協(xié)調(diào)，以達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用與設(shè)備維護(hù)費(fèi)用總體降低的目標(biāo)。 </p><p>　　3高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的微機(jī)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(gè)中央處理器MPU通過(guò)總

17、線與各個(gè)區(qū)域的DDC構(gòu)成，被控參數(shù)的傳感器、執(zhí)行器是通過(guò)DDC與系統(tǒng)連接的，既進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，又進(jìn)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(shí)可與中央計(jì)算機(jī)連接。DDC之間可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信并交換數(shù)據(jù)，共用區(qū)域信息，在無(wú)中央處理器時(shí)可單獨(dú)工作。DDC功能單一，組合形式多樣，易于組合和擴(kuò)展，同時(shí)有豐富的軟件及漢語(yǔ)編程。DDC既識(shí)別數(shù)字信號(hào)，又識(shí)別模擬信號(hào)，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(duì)前述內(nèi)容掌握不夠或?qū)⑶笆鰞?nèi)容舍去直接去讀微機(jī)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(duì)圖樣的識(shí)讀是不利的，就是說(shuō)知識(shí)的積累必須循序漸進(jìn)。2)DDC(直接數(shù)字控制器)臺(tái)數(shù)、監(jiān)控點(diǎn)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(shí)別運(yùn)行信號(hào)[7]。在微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，我們常把信號(hào)分為兩種：以數(shù)值表達(dá)的量叫做模擬量，如溫度、濕度、CO2濃度、電動(dòng)閥門

19、的開(kāi)度、壓力及差壓、電壓、電流等；以開(kāi)關(guān)狀</p><p><b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　目前，全球正在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，住宅也在進(jìn)入智能化，人們正在研究將家庭中所有家電產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，以作為智能化住宅的一部分。為此世界各國(guó)都在研究信息化家電，從概念的定義到標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)為其未來(lái)的發(fā)展應(yīng)走向智能化和網(wǎng)絡(luò)

20、化。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </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(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化，2011(01) </p><p>　　[2] 劉永強(qiáng).淺談我國(guó)電氣自動(dòng)化的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 黑龍江科技信息，2011(02) </p><p>　　

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