張曉東,杜向軍

(中鐵天豐建筑工程有限公司,北京 100000)

1 工程概況

石家莊中鐵廣場(chǎng)是一座集商業(yè)、餐飲、寫字樓的綜合樓宇,建筑面積 76374m2,地下 2層,地上 28層。按照功能劃分地下 2層是設(shè)備用房和車庫。1～4層是餐飲和商業(yè),A塔樓 5～11層是賓館,其余為寫字樓。地下 1層設(shè)有冷凍機(jī)房、水泵房、配電室,冷卻塔設(shè)在地上車道口處,每層設(shè)有空調(diào)機(jī)。

2 樓宇自控系統(tǒng)(BAS)

本系統(tǒng)以智能樓宇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),采用 BACtalk樓宇自控系統(tǒng),對(duì)冷水機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、送排風(fēng)、給排水、變配電及照明系統(tǒng)等實(shí)施監(jiān)控。能在控制中心顯示及打印各系統(tǒng)設(shè)備及附件運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行主要參數(shù),進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的最優(yōu)化啟停及控制、時(shí)間通道、設(shè)備臺(tái)數(shù)控制、動(dòng)態(tài)圖形顯示、報(bào)警及打印、能耗統(tǒng)計(jì)等。

3 中央空調(diào)系統(tǒng)

中鐵廣場(chǎng)中央空調(diào)設(shè)置 3臺(tái)約克冷水機(jī)組,5臺(tái)冷凍水循環(huán)泵,5臺(tái)冷卻水循環(huán)泵和 3臺(tái)冷卻塔。冷凍水系統(tǒng)按照使用部位分為 4個(gè)區(qū)域,第一區(qū)域?yàn)?1～4層商業(yè)及餐飲區(qū),末端采用空調(diào)機(jī)組及風(fēng)機(jī)盤管;第二區(qū)域 A塔 12～28層樓辦公區(qū),末端采用風(fēng)機(jī)盤管;第三區(qū)域 B塔 5～26層樓辦公區(qū),末端采用風(fēng)機(jī)盤管;第四區(qū)域 A塔樓 5～11層賓館區(qū),末端采用空調(diào)機(jī)組及風(fēng)機(jī)盤管。

4 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用 BACnet協(xié)議,參照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI/RM)的體系結(jié)構(gòu),提出了一種簡(jiǎn)化的 4層體系結(jié)構(gòu),相當(dāng)于 OSI/RM模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

4.1 BACtalk系統(tǒng)的組成要素

(1)BACtalk中央操作站,漢化的人機(jī)監(jiān)控界面。圖形編程、時(shí)間表控制、趨勢(shì)記錄以及其它自動(dòng)控制功能的設(shè)置工具。

(2)網(wǎng)絡(luò)集成控制器和路由器,執(zhí)行全局控制策略,通過VLC控制器協(xié)調(diào)設(shè)備的運(yùn)行,管理自動(dòng)控制功能的執(zhí)行,傳遞網(wǎng)絡(luò)信息。

(3)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字控制器,在線完全可編程控制器,通過MS/TP網(wǎng)絡(luò) DDC參數(shù)值的變化和發(fā)生的事件(如報(bào)警)。浮點(diǎn)運(yùn)算和模擬輸出使它們功能強(qiáng)大應(yīng)用靈活。

(4)傳感器與執(zhí)行器,現(xiàn)場(chǎng)操作單元和執(zhí)行器(如風(fēng)門、水閥)是控制器的附件(耳目),有時(shí)兼有現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)模式設(shè)置和修改 VLC控制器參數(shù)的功能。

4.2 自控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定

(1)風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng):風(fēng)機(jī)盤管只做就地控制,不納入計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò),控制系統(tǒng)由恒溫器帶三速開關(guān)和安裝在回水管道上的電動(dòng)二通閥組成。工作原理是恒溫器通電后,每隔 1min檢測(cè)一次室內(nèi)空氣溫度,當(dāng)室溫高于恒溫器設(shè)定溫度T,溫控器動(dòng)作,輸入一個(gè)開關(guān)控制信號(hào),二通閥驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行,二通閥打開,冷凍水流過盤管進(jìn)行熱交換處理,經(jīng)風(fēng)機(jī)送風(fēng),向室內(nèi)送冷氣。當(dāng)室內(nèi)溫度低于控制器設(shè)定溫度 0.5℃時(shí),溫控器動(dòng)作,二通閥斷電關(guān)閉。如此循環(huán),室內(nèi)溫度保持在 T為±0.5℃范圍內(nèi),可人工調(diào)節(jié)溫控器上風(fēng)機(jī)三速開關(guān)和設(shè)備啟停開關(guān)及室溫的設(shè)定點(diǎn)。

(2)新風(fēng)機(jī)組自控系統(tǒng):采用變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)。由于送入各房間的風(fēng)量是變化的,空調(diào)機(jī)組的風(fēng)量將隨之變化,因此應(yīng)采用調(diào)速裝置對(duì)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié),使之與變化風(fēng)量相適應(yīng)。送風(fēng)機(jī)速度調(diào)節(jié)時(shí),需引入送風(fēng)壓力檢測(cè)信號(hào)參與控制,從而保證各房間內(nèi)的送風(fēng)壓力不會(huì)出現(xiàn)大的變化,使系統(tǒng)裝置正常工作。

(3)通過采集空調(diào)機(jī)組回風(fēng)溫度或新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)溫度和數(shù)值,經(jīng)過與DDC控制器的設(shè)定值比較,其溫差經(jīng)比例積分微分運(yùn)算器 PID運(yùn)算后輸出一個(gè)控制信號(hào),調(diào)節(jié)冷凍水的供應(yīng)量,從而達(dá)到控制溫度的目的。

(4)冷負(fù)荷計(jì)算:通過測(cè)量總供、回水之間的溫度值和總回水流量值,計(jì)算出大樓的冷負(fù)荷量。通過介質(zhì)訪問控制地址(MBC)控制各區(qū)域電動(dòng)蝶閥,調(diào)節(jié)區(qū)域冷凍水供應(yīng)量,同時(shí)根據(jù)冷負(fù)荷量調(diào)節(jié)設(shè)備的開啟臺(tái)數(shù)及負(fù)荷率。

負(fù)荷計(jì)算公式為:Q=C×M×(T1-T2),Q為冷負(fù)荷,C為常數(shù),T1為回水總管溫度,T2為供水總管溫度,M為回水流量。當(dāng)負(fù)荷超過一臺(tái)機(jī)組制冷量的 80%時(shí),第二臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。

(5)通過采集空調(diào)機(jī)組回風(fēng)溫度或新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)溫度和數(shù)值,經(jīng)過與DDC控制器的設(shè)定值比較,其溫差經(jīng)比例積分微分運(yùn)算器 P ID運(yùn)算后輸出一個(gè)控制信號(hào),調(diào)節(jié)冷凍水的供應(yīng)量,從而達(dá)到控制溫度的目的。

(6)系統(tǒng)冷負(fù)荷計(jì)算:通過測(cè)量總供、回水之間的溫度值和總回水流量值,計(jì)算出大樓的冷負(fù)荷量。通過介質(zhì)訪問控制地址(MBC)控制各區(qū)域電動(dòng)蝶閥,調(diào)節(jié)區(qū)域冷凍水供應(yīng)量,同時(shí)根據(jù)冷負(fù)荷量調(diào)節(jié)設(shè)備的開啟臺(tái)數(shù)及負(fù)荷率。

負(fù)荷計(jì)算公式為:Q=C×M×(T1-T2),Q為冷負(fù)荷,C為常數(shù),T1為回水總管溫度,T2為供水總管溫度,M為回水流量。當(dāng)負(fù)荷超過一臺(tái)機(jī)組制冷量的 80%時(shí),則第二臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。

(7)壓差旁通控制通過檢測(cè)集、分水器之間的壓差值A(chǔ)PO與大樓設(shè)定的恒壓差△P=1.5 kg/cm2,在系統(tǒng)制冷量大于實(shí)際冷負(fù)荷時(shí),即供水壓力與回水壓力差△PO>△P值,控制器根據(jù)實(shí)際差值計(jì)算輸出比例控制電壓 0～10 V,控制壓差旁通閥開度,冷凍水經(jīng)旁通管直接由分水器流至集水器,再參與系統(tǒng)循環(huán),減少冷量損失,降低循環(huán)水泵負(fù)荷,達(dá)到節(jié)能目的。通過電動(dòng)閥調(diào)節(jié)壓差,使壓差保持在設(shè)定值,保證冷凍水泵的水流量,并調(diào)節(jié)冷水主機(jī)的壓力差,以延長主機(jī)的壽命。

(8)冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控:通過監(jiān)控所有冷卻塔風(fēng)機(jī)和冷卻水泵的運(yùn)行狀態(tài),電動(dòng)蝶閥位置反饋,進(jìn)行電動(dòng)蝶閥的開度、啟?？刂?。監(jiān)測(cè)每臺(tái)冷卻水的回水溫度,通過與設(shè)定點(diǎn)的比較,調(diào)節(jié)相應(yīng)的冷卻水溫差閥的開度,保證進(jìn)入冷凍機(jī)冷凝器的冷卻水的最佳工況。通過監(jiān)測(cè)室外溫度,判斷冷卻塔的初步開啟數(shù)量。

5 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)試

5.1 風(fēng)機(jī)盤管調(diào)試

風(fēng)機(jī)盤管自控系統(tǒng)動(dòng)作溫度設(shè)定在 24℃,采樣周期 1 m in,避免電動(dòng)二通閥頻繁動(dòng)作,可延長使用壽命。

5.2 空調(diào)機(jī)組及新風(fēng)機(jī)組調(diào)試

空調(diào)機(jī)組送風(fēng)溫度設(shè)定為22℃,通過送風(fēng)管溫度傳感器TS-2006-GD-10反饋信號(hào)來調(diào)節(jié)冷水管二通閥開度及風(fēng)機(jī)速度,使實(shí)際溫度經(jīng)PID調(diào)節(jié)趨向設(shè)定溫度。新風(fēng)機(jī)組通過風(fēng)壓差開關(guān) DPS-400檢測(cè)風(fēng)壓差來控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制室內(nèi)溫度。

5.3 冷凍機(jī)組調(diào)試

(1)自選擇啟停:根據(jù)程序或大樓的日程安排自動(dòng)開關(guān)冷凍機(jī)組,自動(dòng)切換 3臺(tái)冷凍機(jī)組的運(yùn)行次序,累計(jì)每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間,自動(dòng)選擇運(yùn)行時(shí)間最短的機(jī)組,使每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間基本相等,以延長機(jī)組使用壽命。

(2)超前 /滯后控制:通過監(jiān)控室外的溫度,考慮到日期和運(yùn)行時(shí)間表,從而決策在保持舒適環(huán)境的同時(shí)盡可能少地開動(dòng)冷凍機(jī)組系統(tǒng),盡可能提前關(guān)閉冷凍機(jī)組系統(tǒng),維持使用功能要求的同時(shí)減少設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間以達(dá)到節(jié)能的目的。

(3)冷凍水的設(shè)定:在保持舒適環(huán)境的同時(shí),使冷凍水溫度設(shè)定盡可能保持在最大值,以達(dá)到節(jié)能的目的。通過檢測(cè)冷凍供回水溫度、冷凍水流量和旁通流量,計(jì)算平均負(fù)荷,以此對(duì)冷凍水和冷卻水溫度進(jìn)行再設(shè)定。即先確定一個(gè)大樓內(nèi)部環(huán)境溫度的設(shè)定值,后根據(jù)環(huán)境溫度和設(shè)定值的比較結(jié)果進(jìn)行冷凍水溫的再設(shè)定。

(4)冷卻水控制通過調(diào)節(jié)冷卻塔開啟的數(shù)量和風(fēng)機(jī)高低轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制冷卻水溫度的目的。冷卻塔設(shè)計(jì)溫度為:冷幅 Δt=5℃,進(jìn)水溫度 37℃,出水溫度 32℃,濕球溫度 28℃,大氣壓 1.004×105Pa。

(5)冷凍機(jī)組系統(tǒng)自動(dòng)開啟順序?yàn)?開啟系統(tǒng)(5 s延時(shí))※開啟冷凍水電動(dòng)蝶閥(10 s延時(shí))※開啟冷凍水泵(15 s延時(shí))※開啟冷卻水泵(15 s延時(shí))※開啟冷卻塔(1200 s延時(shí))※開啟制冷劑組;冷凍機(jī)組系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉順序?yàn)?關(guān)閉冷凍系統(tǒng)(5 s延時(shí))※關(guān)閉所有開啟的冷凍機(jī)(60 s延時(shí))※關(guān)閉所有冷卻塔(300 s延時(shí))※關(guān)閉所有冷卻水泵(15 s延時(shí))※關(guān)閉所有冷卻水電動(dòng)蝶閥(3600 s延時(shí))※關(guān)閉所有冷凍水泵(20 s延時(shí))關(guān)閉所有冷凍水電動(dòng)蝶閥。

6 系統(tǒng)調(diào)試

6.1 硬件調(diào)試

對(duì)各種傳感器用幾種不同方法校驗(yàn);對(duì)各種驅(qū)動(dòng)器用手動(dòng)、電動(dòng)模擬工作校驗(yàn);對(duì)各種 DDC進(jìn)行通電測(cè)試;對(duì)中央管理站設(shè)備通電測(cè)試。

6.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

對(duì)各 DDC子站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試:電源工作正常;接收各種傳感器信號(hào)正常;命令各種驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作正常;軟件工作正常,包括編程、歷史報(bào)告、趨勢(shì)報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警等。

6.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

整個(gè)系統(tǒng)通電調(diào)試,全部通訊無誤;所有動(dòng)態(tài)圖形、動(dòng)態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)無誤;所有遙測(cè)、遙控功能正常;艾頓 BACtalk for W indows操作終端軟件工作正常;各種需后期編制的圖形,程序編制完成調(diào)試成功;預(yù)設(shè)空調(diào)系統(tǒng)冬、夏、過渡季節(jié)工況參數(shù),并在相應(yīng)工況下進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)整,保證使系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

7 結(jié)論

艾頓操作終端軟件是一個(gè)真正的基于視窗的樓宇自控系統(tǒng)操作軟件,通過BACtalk,在一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)上就可以監(jiān)視和控制整個(gè)系統(tǒng),通過系統(tǒng)軟件平臺(tái),系統(tǒng)地管理空調(diào)設(shè)備,發(fā)揮設(shè)備的整體優(yōu)勢(shì)和潛力,優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間,提高其利用率,從而延長設(shè)備的壽命,做到降低能源消耗。