盧克安

身份證號碼：110107197606040638 廣西省南寧市 530021

摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，對生活、工作環(huán)境的空氣溫度、濕度、潔凈度和風(fēng)速都有一定的要求，空氣調(diào)節(jié)就是為了滿足這些要求出現(xiàn)的，此外，由于空調(diào)設(shè)備長期運(yùn)行，耗能巨大，對其進(jìn)行實(shí)時的自動監(jiān)控，也是整個系統(tǒng)優(yōu)化管理、節(jié)約人力、降低能量的需要。隨著空調(diào)的使用率正在逐漸增加，用量若是繼續(xù)加大，那么其所消耗的電力也會持續(xù)增加，這將導(dǎo)致很多城市的供電嚴(yán)重不足。因此，目前我們需要有一套完整的、有效的空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：樓宇空調(diào)；自動化系統(tǒng)；控制技術(shù)

一、空調(diào)自動化系統(tǒng)的控制的基本內(nèi)容

1、空氣溫度控制

按照人類生理要求和生活習(xí)慣，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制就是建立一個滿足要求的溫度環(huán)境?？諝鉁囟鹊目刂剖强照{(diào)系統(tǒng)最主要、最基本的功能。

2、空氣濕度調(diào)節(jié)

不論是舒適的生活與上作環(huán)境，還是特殊的生產(chǎn)和科研環(huán)境，都對環(huán)境中的濕度參數(shù)有一定的要求?？諝膺^于潮濕或過于干燥都會使人感到不舒適，而且隨著氣溫的變化，人們對空氣濕度的要求也不盡相同。在一些特殊產(chǎn)品的生產(chǎn)車間、特別貴重物品、儀器設(shè)備的存放間或使用工作間，對濕度有更為嚴(yán)格的要求?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)對濕度的調(diào)節(jié)是建立一個具有特定濕度環(huán)境所必需的。

3、空氣氣流速度調(diào)節(jié)

人生活在以低流速流動的空氣環(huán)境中，比在靜止的空氣環(huán)境中會感到舒適。而處于變流速的空氣環(huán)境中比恒流速更舒服。監(jiān)控氣流時，通常選距地面1.2 m的空氣流速作為監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)?？照{(diào)制冷時，水平風(fēng)速以0.3 m/s為宜；空調(diào)制熱時，水平風(fēng)速以0.5 m/s為合適，過高或過低的流速也會給人帶來不適。

4、空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)

空氣中含氧濃度的高低，直接影響人們的生活質(zhì)量；空氣中懸浮污物的含量，直接影響人們的身體健康?？諝庵泻鯘舛认陆?，使人感到胸悶憋氣，長期在這種環(huán)境下工作，危害人的健康，可通過新風(fēng)量的調(diào)節(jié)保證空氣中的含氧量?？照{(diào)房間中合適的溫濕度也利于細(xì)菌繁殖、懸浮污物的聚合，聚合后的懸浮污物攜帶各種細(xì)菌進(jìn)入空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中，最終被人吸入體內(nèi)，對人體帶來危害，可通過加強(qiáng)對這些懸浮顆粒的過濾以保證空調(diào)環(huán)境的清潔度?？諝夂趿亢涂諝馇鍧嵍鹊恼{(diào)節(jié)都屬于空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)。

5、空氣壓力調(diào)節(jié)

在一些特別的空調(diào)空間，如有超潔凈度要求的電子、光學(xué)、化學(xué)、制藥等特殊的生產(chǎn)工藝環(huán)境，通過控制使超潔凈環(huán)境中的空氣相對于外部環(huán)境的空氣維持一定的正壓，就避免了外部空氣的進(jìn)入，有利于保證空調(diào)空間的潔凈度；也有一些空調(diào)空間可能有負(fù)壓要求，如在有毒、有害氣體的空調(diào)環(huán)境中，為了避免有毒、有害氣體泄漏至內(nèi)部環(huán)境，可使該空調(diào)空間的氣壓相對于其他空間的氣壓保持一定的負(fù)壓，以保證有害氣體不向外泄漏造成環(huán)境的污染和損害。

空氣調(diào)節(jié)設(shè)備有新風(fēng)機(jī)組、空氣處理機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管、變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV）、送風(fēng)崩}風(fēng)系統(tǒng)等類型，下面在各類設(shè)備中，將選擇有代表性的新風(fēng)機(jī)組自動控制設(shè)備作為例子，進(jìn)行具體的分析與探討。

二、新風(fēng)機(jī)組自動控制的方法

1、新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)控點(diǎn)/位及常用傳感器

新風(fēng)溫度測量：取自安裝在新風(fēng)口上的溫度傳感器，采用風(fēng)管空氣溫度傳感器。新風(fēng)濕度測量：取自安裝在新風(fēng)口上的濕度傳感器，采用風(fēng)管空氣濕度傳感器（在BAS系統(tǒng)中，不是每個新風(fēng)口都安裝新風(fēng)溫/濕度傳感器，只需要在有代表性的少數(shù)新風(fēng)入口或室外適當(dāng)?shù)臋z測點(diǎn)安裝，測量值可供整個BAS系統(tǒng)共用）。

①過濾網(wǎng)兩側(cè)差壓監(jiān)測：取自安裝過濾網(wǎng)上的壓差開關(guān)輸出，采用壓差開關(guān)監(jiān)測過濾網(wǎng)兩側(cè)壓差。

②送風(fēng)溫度測量：取自安裝在送風(fēng)管上的溫度傳感器，采用風(fēng)管空氣溫度傳感器。

③送風(fēng)濕度測量：取自安裝在送風(fēng)管上的濕度傳感器，采用風(fēng)管空氣濕度傳感器。

④防凍開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測：取自安裝在送風(fēng)管靠近表冷器出風(fēng)側(cè)的防凍開關(guān)輸出，只在冬天氣溫低于0 ℃時使用。

⑤送風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測：送風(fēng)機(jī)配電柜接觸器輔助觸點(diǎn)，也可用監(jiān)測點(diǎn)在風(fēng)機(jī)前后的差壓開關(guān)監(jiān)測。

⑥送風(fēng)機(jī)故障監(jiān)測：送風(fēng)機(jī)配電柜熱機(jī)電繼電器輔助觸點(diǎn)。

⑦送風(fēng)機(jī)開關(guān)控制：從DDC（Direct Digital Control直接數(shù)字控制，通常稱為DDC控制器）數(shù)字輸出口（DO）輸出到送風(fēng)機(jī)配電箱接觸器控制回路。

⑧新風(fēng)口風(fēng)門開度控制：從DDC控制器數(shù)字輸出口（DO）輸出到新風(fēng)口風(fēng)門驅(qū)動器控制輸入點(diǎn)。

⑨冷/熱水閥門開度調(diào)節(jié)：從DDC模擬輸出口（AO）輸出到冷熱水二通調(diào)節(jié)閥閥門驅(qū)動器控制輸入口。

⑩加濕閥門開度調(diào)節(jié)：從DDC模擬輸出口（AO）輸出到加濕二通調(diào)節(jié)閥閥門驅(qū)動器控制輸入口。

?空氣質(zhì)量檢測：取自安裝在空調(diào)區(qū)域的空氣質(zhì)量傳感器，常選用二氧化碳（CO2）傳感器。

?送風(fēng)風(fēng)速檢測：取自送風(fēng)管上的風(fēng)速傳感器，采用風(fēng)管式風(fēng)速傳感器。

2、新風(fēng)機(jī)組連鎖控制

新風(fēng)機(jī)組啟動順序控制：新風(fēng)風(fēng)門開啟→送風(fēng)機(jī)啟動→冷熱水調(diào)節(jié)閥開啟→加濕閥開啟。新風(fēng)機(jī)組停機(jī)順序控制：關(guān)加濕閥→關(guān)冷熱水閥→送風(fēng)機(jī)停機(jī)→新風(fēng)閥門全關(guān)。

3、新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行與節(jié)能控制

（1）新風(fēng)機(jī)組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略

新風(fēng)機(jī)組的控制通常以出風(fēng)口溫度或房間溫度為被調(diào)參數(shù)，全年使用的新風(fēng)機(jī)組常以出風(fēng)口溫度和房間溫度共同作為被調(diào)參數(shù)。DDC控制器按照出風(fēng)口溫度或房間溫度傳感器測量的溫度值與給定值比較的偏差，用PID規(guī)律調(diào)節(jié)冷/熱水調(diào)節(jié)閥開度以達(dá)到控制冷凍（加熱）水量，夏天使房間溫度低于28℃，冬季則高于16℃。

（2）濕度調(diào)節(jié)

新風(fēng)機(jī)組濕度調(diào)節(jié)與空調(diào)系統(tǒng)的濕度調(diào)節(jié)過程基本相同，把出風(fēng)口（房間）濕度傳感器測量的濕度信號送入DDC控制器與給定值比較，產(chǎn)生偏差，由DDC按PI規(guī)律調(diào)節(jié)加濕電動閥開度，以保持空調(diào)房間的相對濕度。

（3）新風(fēng)風(fēng)門的調(diào)節(jié)

根據(jù)新風(fēng)的溫濕度、房間的溫濕度及焓值計(jì)算以及空氣質(zhì)量的要求，控制新風(fēng)門的開度，使系統(tǒng)在最佳的新風(fēng)風(fēng)量的狀態(tài)下運(yùn)行，以便達(dá)到節(jié)能的目的。

（4）過濾器堵塞保護(hù)

采用壓差開關(guān)測量過濾器兩端差壓，當(dāng)差壓超限時，壓差開關(guān)報(bào)警，表明過濾網(wǎng)兩側(cè)壓差過大，過濾網(wǎng)積灰積塵、堵塞嚴(yán)重，需要清理、清洗。

（5）空氣質(zhì)量控制

為保證空調(diào)房間的空氣質(zhì)量，應(yīng)選用空氣質(zhì)量傳感器，當(dāng)房間中CO2、CO濃度升高時，傳感器輸出信號到DDC，經(jīng)計(jì)算，輸出控制信號，控制新風(fēng)風(fēng)門開度以增加新風(fēng)量。

三、空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)技術(shù)

眾所周知，在我國現(xiàn)有的智能建筑當(dāng)中，采暖、降溫等系統(tǒng)所耗費(fèi)的能量在整幢大樓的能源消耗量中占據(jù)了絕大部分，約50%～60%。如，循環(huán)水泵、冷凍機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、冷卻塔、空調(diào)機(jī)組等等都是耗能的大戶，所以開發(fā)一種有效的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方法是必須的，特別是需要改善現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)自動化控制。DDC（Directdigital control）即直接數(shù)字化控制，是一項(xiàng)構(gòu)造簡單、操作容易的控制設(shè)備，它可借由接口轉(zhuǎn)接設(shè)備隨負(fù)荷變化作系統(tǒng)控制，如空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)、空調(diào)箱風(fēng)量變頻自動調(diào)節(jié)及冷卻塔散熱風(fēng)扇的變頻操控等，這些措施可以讓空調(diào)系統(tǒng)得到更有效率的運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅可以為物業(yè)管理帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益，而且還可使整個空調(diào)系統(tǒng)在較佳的工況下運(yùn)行，從而延長設(shè)備的使用壽命以及達(dá)到提供舒適的空調(diào)環(huán)境和節(jié)能的目的。

四、中央空調(diào)變頻調(diào)速控制

重要空調(diào)變頻調(diào)速技術(shù)的核心其實(shí)就是循環(huán)水系統(tǒng)的控制。循環(huán)水系統(tǒng)主要由兩部分組成：一部分是冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；另一部分是冷凍水循環(huán)系統(tǒng)。

中央空調(diào)系統(tǒng)的外部熱交換主要是由冷凍水和冷卻水兩個循環(huán)系統(tǒng)完成的。需要進(jìn)行熱交換的熱量，主要可以通過循環(huán)水系統(tǒng)的回水與進(jìn)（出）水溫度之差觀察出來。所以，為了控制進(jìn)行熱交換的速度，就需要根據(jù)回水與進(jìn)（出）水溫度之差，控制循環(huán)水的流動速度來實(shí)現(xiàn)，這也是當(dāng)前較為合理的一種控制方法之一，但是冷凍水和冷卻水略有不同，具體的控制如下：

（1）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制。因?yàn)槔鋬鏊某鏊疁囟仁抢鋬鰴C(jī)組“冷凍”的結(jié)果，所以其通常是比較穩(wěn)定的。這也就是說，房間內(nèi)的溫度，從單是回水溫度的高低就可以觀察出來。因此，根據(jù)回水溫度進(jìn)行簡單的控制，就可以很好的控制冷凍泵變頻調(diào)速系統(tǒng)，因?yàn)榛厮疁囟雀?，房間溫度也相應(yīng)增高，所以應(yīng)該提高冷凍泵的循環(huán)速度，以節(jié)約能源。

綜上所述，對冷凍水循環(huán)系統(tǒng)而言，回水溫度就是控制的依據(jù)，也就是通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)回水的恒溫控制。當(dāng)然為了確保最高樓層的壓力是足夠的，應(yīng)該在回水管上接一個壓力表，這樣，當(dāng)回水壓力低于規(guī)定值時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速將不再下降。一般來說，冷凍水系統(tǒng)變頻調(diào)速方案主要有兩種：

第一種：壓差為主、溫度為輔的控制。以壓差信號為反饋信號，進(jìn)行恒壓差控制。而壓差的目標(biāo)值可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)回水的溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)房間溫度較低時，使壓差的目標(biāo)值也適當(dāng)下降一些，減小冷凍泵的平均轉(zhuǎn)速，提高節(jié)能效果。這樣，既考慮了環(huán)境溫度的因素，又改善了節(jié)能效果。

第二種：溫（差）度為主、壓差為輔的控制。通過溫度或溫差信號的反饋，進(jìn)行恒溫控制，根據(jù)壓差大小對目標(biāo)信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果發(fā)現(xiàn)壓差偏高，表明其負(fù)荷比較重，此時就需要按照相關(guān)的要求適當(dāng)?shù)奶岣吣繕?biāo)信號，以便增加冷凍泵的平均轉(zhuǎn)速，保證最高樓層有足夠的壓力。

（2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制

①控制的基本情況和依據(jù)

一般來說，冷卻水的進(jìn)水溫度就是冷卻水塔內(nèi)的水溫，主要由環(huán)境溫度和冷卻風(fēng)機(jī)的工作情況來決定。因?yàn)槔鋮s塔的水溫是受環(huán)境溫度影響，隨環(huán)境溫度變化而變化的，因此，單測水溫并無法準(zhǔn)確反映冷凍機(jī)組內(nèi)產(chǎn)生熱量。也就是說，對冷卻泵而言，把進(jìn)水和回水間的溫差作為控制依據(jù)，完成進(jìn)水和回水間的恒溫差控制，是比較合理的。假如出現(xiàn)溫差較大，那就表示冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量大，此時需要提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，以便能夠增大冷卻水的循環(huán)速度；假如出現(xiàn)溫差較小的現(xiàn)象，則表明冷凍機(jī)組產(chǎn)生的熱量小，此時可以降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，同時減緩冷卻水的循環(huán)速度，以便能夠更好的節(jié)約能源。通過廣泛的實(shí)踐證明，采用進(jìn)水和回水間的溫差作為控制依據(jù)的控制，冷卻泵的變頻調(diào)速的方案是較為合理的。也就是說，當(dāng)進(jìn)水溫度低時，就需要著眼于節(jié)能效果，對溫差的目標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控；當(dāng)進(jìn)水溫度高時，就需要從保證冷卻效果出發(fā)適當(dāng)?shù)恼{(diào)低溫差的目標(biāo)。

（2）控制方案

冷卻循環(huán)系統(tǒng)的控制方法是多種多樣的，各種控制方式有不同的控制途徑和效果。本文主要是介紹一種冷卻泵的控制方案，也就是利用變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)功能，這種方式可以兼顧節(jié)能效果和冷卻效果的控制方案。

①反饋信號。我們所說的反饋信號，是指由溫差控制器得到的與溫差山成正比的電流或電壓信號。

②目標(biāo)信號。目標(biāo)信號是一個與進(jìn)水溫度“相關(guān)的、并且與目標(biāo)溫差成正比的值。其基本考慮是：當(dāng)進(jìn)水溫度高于32℃時，溫差的目標(biāo)定為3℃；當(dāng)進(jìn)水溫度低于24℃時，溫差的目標(biāo)值定為5℃；當(dāng)進(jìn)水溫度在24℃和32℃之間變化時，溫差的目標(biāo)將按照這個曲線自動調(diào)速。根據(jù)此控制要求，可以設(shè)計(jì)此冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制原理。

五、結(jié)束語

綜上所述，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)就是當(dāng)室內(nèi)外的空氣參數(shù)（溫度、濕度等）發(fā)生變化時，要求保持空調(diào)空間內(nèi)空氣參數(shù)不變或不超出給定的變化范圍。通常采取對空氣進(jìn)行加熱或冷卻達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的目的，通過加濕和除濕達(dá)到濕度調(diào)節(jié)的目的，通過過濾和調(diào)節(jié)新風(fēng)量來達(dá)到空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)的目的，為人們的生活、工作、學(xué)習(xí)提供更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。

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