2022年2022年空调智能化控制方案的探讨正文 .pdf

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1、空调自动控制方案的探讨Study on Air-conditioning Automation Control System 摘要：近年来笔者有机会参与了多项境外投资的工厂的总承包建设，由于这些工厂生产电子、 精细化工等产品按要求有空调，有的要求恒温恒湿或无尘，为了控制或值守之方便或节能的实现，这些空调系统通常要求设置自动控制系统，在增加大约占空调系统8 10的投资后，如何有效的使投入发挥应有的作用，是业主及总承包公司经常比较和探讨的问题，本文对某工厂的空调自控系统作一个介绍，意在和同行探讨， 获得性价比更好更优化的空调自控方案，以服务经济建设。Abstracts: Air-condition

2、ing system is required for electronic and fine chemical industries, even constant uniform temperature and moisture or dust-proof system needs to be provided under some circumstances. Automation Control System is usually used to control the air-conditioning system to facilitate operation and save ene

3、rgy. 关键词：空调自控优化Key words: A/C Automation Control Optimization 一、明确目标某工厂的空调自控系统主要采用的控制系统对工厂的冷冻水系统、空调系统、 通风及防排烟系统等进行自动控制，使装配区、模加工成型区、办公和服务区等达到设计的温度、风量；同时对冷热源系统进行启停、联锁、节能控制；对系统进行监测、管理。系统设计的目标，以高价格性能比为原则，通过优化的设备运行方案和管理方式，从而达到精确的工厂环境控制高效、节能的系统管理精确控制工厂环境，延长设备寿命提高系统效率，节约运行成本开放式平台设计，便于管理和扩展系统功能结合互联网技术，提供信息资

4、源共享采用某品牌的EBI 系统。二、选择监控系统EBI 建筑物自动化系统是集中运用了最新的数据库技术和网络技术以及控制技术, 体现了网络时代控制系统的发展趋势。把两个传统分离的控制系统和管理系统，连接到单一的软件环境中，控制的操作点和管理要点建立动态的沟通，使管理系统和控制系统协调一致工作。所采用的 EBI 的系统结构完全符合JGJ/T1692 第 26.2.2.6条， 即系统应采用中央站为核心， DDC与中央站实现数据通信，DDC 应设在受控对象附近 ( 采用 LonWork 的模块 ) 且 DDC间能实现同层通信。EBI 系统该系统以标准的以太网(IEEE802.3) 作为物理标准，TCP

5、/IP 为网络通讯协议，并采用 WindowsNT或 Windows2000 作为操作系统。EBI 系统的网络配置遵循分散控制、集中监视、资源和信息共享的基本原则，是一个工业化标准的集散型控制系统。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - EBI 是客户机 / 服务器的体系结构，它的服务器、工作站、客户机，都运行在微软公司的 Windows2000环境下。EBI 连接各种控制器，通过这些控制器再连到各类末端设备，包括HVA

6、C 传感器、执行器。 EBI 软件与控制器之间的通信提供系统广泛的监控功能。这些控制器包括HVAC 控制器、还可以包括其它第三方系统如空压机、冷水机组、变配电系统。自控系统基本结构三、现场控制设备3.1 Excel5000控制器Excel5000 是一个可自由编程系统，适用于复杂的HVAC 控制，采用DDC技术、模块化设计，其核心是一套多进程实时分布的 OS （操作系统），基于 32 位的 CPU 。系统可以提供强大运算能力及灵活的扩展性。Excel5000 的分布式体系结构完全支持分布式模块连接。机架式插槽连接方式直接利用了控制线路的内部总线，系统响应快，一般的工业PLC始终采用这种方式，有

7、时一台PLC可以控制上千点。 （如图所示）3.2 Excel10变风量控制器W7751H 控制器是 Excel10 系列中变风量(VAV)控制器，其功能为输入/输出数据，其中模拟输入选项：空间温度传感器、风道动压传感器、空间温度调整点、送风温度传中央监控系统现场控制系统XL500 、XL50现场设备传感器、阀门、执行机构、变送器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 感器；数字输入选项：旁路超驰按钮、窗口打开、占用传感器

8、、冷热转换、可在网络上一般性的输入监查； 数字输出选项： VAV执行器 （+浮点）、 VAV执行器 （-浮点）、再加热阀 （+浮点） 、再加热阀（ - 浮点） 、脉冲宽度调制、风机（串或并行）。本项目采用Excell5000的分布式系统，整个系统使用3 只 Excel500 的控制器、 46 只Excel10 的控制器（ W7751H ） ，各个控制之间通过C-bus 总线相连，通过通讯卡和上位机进行通讯。四、控制的实现4.1 温度监控4.1.1恒温空调在夏季工况时， 当混合风温度大于设定温度时，冷水调节阀开大；当混风温度逐渐向设定温度靠近时，调节水阀开度相应减小。整个过程通过PID 调节控制

9、实现。在冬季工况时，通过采用电加热。采用可控硅调节温度，使温度控制在一定的范围内，达到节约能源的作用。实施方法：调节可控硅，控制可控硅的通断时间，使室温始终控制在设定值范围内。冬季可节能20% 左右。在过渡工况时，主要对室内外温度、风机的运行状况、新回风比等进行监测和控制。4.1.2具有 VAV变风量控制的空调对于空调负荷变化大且频繁的办公区，使送风量随着空调负荷的变化而自动增减，达到最大限度的节能。TRAV （Terrminal Regulation Air Volume）将基于末端所有传感器的数值来通盘考虑风机的转速），实时控制风量的变化。对室内温度采用变化设定值的方式，以进一步节约能量。

10、W7751H 的 VAV控制器支持 TRAV系统 VAV控制器 W7551H 是联网通讯， 并且有较多的监控点，从恒温器的模式走向 DDC的模式， 从孤立的的参数控制，走向采用数字技术的信息综合处理。基于末端装置实时的风量要求，完成对空调机组风机的变速控制，提高变风量系统运行的稳定性，进一步节约送风能量。4.2 其它监控功能过滤器滤网堵塞报警，空气过滤器两端压差过大时报警, 提示清扫；机组定时启停控制，根据事先安排定的工作及节假日作息时间表；定时启停设备自动累计设备的运行时间，提示定时维修；混风温度传感器控制早晨预冷循环（冬季为预热循环）；联锁继电器保证早晨预冷循环时，冷水阀全开、 新风风门全

11、闭、 所有 VAV箱的风门全开；联锁保护设定联锁: 风机停止后 , 新回排风门电动阀电磁阀自动关闭保护 :风机启动后 , 其前后压差过低时故障报警, 并联锁停机，尤其是冬季工况采用电加热，如果风机故障会引起温度过高而燃烧。防冻保护 : 当温度过低时 , 开启电加热器, 关新风门停风机报警空调箱高温断路报警器提供在冬季工况下温度高达设定点的情况下切断电加热。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 新风、回风混风比控制在过渡

12、季节， 100% 利用新风；在极端季节，通过室内外焓值的比较，在满足新风的最低要求下，调节新风和回风的风门的开度，达到混风比的控制。4.3 空调冷源系统控制4.3.1监控内容及监控界面监控设备一般有：风冷热泵机组或其它冷热源系统、冷冻水和冷却水循环水泵、供回水温度、压力、流量等，以及工艺冷却水系统的监测。 BAS监控主要功能表监 控 内 容控制方法1冷负荷需求计算根据冷冻水供、回水温度和供水流量值，自动计算建筑空调实际所需冷负荷量2冷冻、冷却水泵变频控制根据建筑空调冷却水、冷冻水的流量、压差，自动调节冷冻水泵、冷却水泵的频率。3冷水机组联锁控制启动：冷却塔蝶阀开启、冷却水蝶阀开启，开冷却水泵冷

13、冻水蝶阀开启、开冷冻水泵、开冷水机组停止：停冷水机组、关冷冻水泵、关冷冻水蝶阀关冷却水泵、关冷却水蝶阀、关冷却塔风机、关冷却水蝶阀4冷冻水压差监控空调系统总供回水压差测量。5水泵保护控制水泵启动后，水流开关检测水流状态、如有故障则停机水泵运行时如发生故障、备用泵自动投入运行6 机组定启停控制根据事先安排定的工作及节假日作息时间表，定时启停机组自动累计个机组各水泵、风机的运行时间，提示定时维修7机组运行参数监测系统内各测点的温度、压力、流量等参数、自动打印及故障报警通过智能接口监测机组的运行参数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

14、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 4.3.2冷水机组的启停控控制根据用户侧总回水管的流量及供水、回水的温差， 计算负荷， 对冷水机组进行启停控制机组启动后通过彩色图形显示，显示不同的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任意修改设定值，以达到最佳的工况所有机组的启停与相关的负荷控制连锁，用户可以根据现场的具体情况和用户的要求对这些程式中的参数及连锁点自行修改和设定。BAS系统通过安装在热泵机房内的Excel500直接数字控制器来完成对冷冻机组的控制要求：热泵台数控制运行顺序的转换控制根据水系统的供回水温差和流量计算

15、空调系统的冷( 或热 )负荷，以此来对热泵机组、冷/ 热水泵、进水阀及相关的水阀实现联动控制, 同时监视其运行状态及故障状态。4.3.3定频冷水泵的控制监测运行状态、故障状态，启停控制。取水流开关的状态作为水泵的运行状态。压差旁通控制，保持系统流量和满足用户侧的需求。监测设备的手/自动状态。备用冷水泵切换: 同时在自动运行模式下，常用泵如发生故障，备用泵将自动切入。五、节能及能源控制5.1 焓值控制：对每种空气源进行全热值计算，并进行比较决策，自动选择空气源，使被冷却盘管除取的冷量或增加的热量最少，来达到所希望的冷却或加热温度。5.2 最佳启动：根据人员使用情况，提前开启HVAC 设备。在保证

16、人员进入时环境舒适的前提下，提前时间最短为最佳启动时间。5.3 最佳关机：根据人员使用情况，及航班动态，在人员离开之前的最佳时间，关闭 HVAC设备，既能人员离开之前空间维持舒适的水平，又能尽早地关闭设备，减少设备能耗。5.3 分散功率控制：在需要功率峰值到来之前，关闭一些事先选择好的设备，以减少高冷冻站控制界面名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - 峰功率负荷。5.4 零能量区域：设置冷却和加热两个设定值，有一个既不用

17、冷也不用热的区域，实现空间温度在该舒适范围内不消耗冷、热能源的控制。5.5 循环启停程序：自动按时间循环启停工作泵及备用泵，维护设备。5.6 非占用期程序：在夜间及期他非占用期编制专门的非占用期程序，自动停止一些可以停止运行的设备，以节约能源。5.7 例外日程序：为特殊日期、如假日提供时间例外日程序安排计划，中断标准系统处理，只运行少数必须运行的设备。5.8 临时日编程：如遇特殊情况可编制临时日编程，提前一天编制好下一天的临时日程序，停止运行一些不必要运行的设备，或运行一些必须运行的设备。临时日程序优先于其他时间程序。六. 系统集成空调自控系统主要功能就是提高效率，目前推荐采用EBI 系统比较

18、优秀的企业级楼宇设备集成管理系统。它的高度开放性使其具有提供对各类现有系统及过程的透明组合集成能力。这就使实现真正意义上大系统的集成成为可能。其它公用系统如配电系统、空压机、冷水机组等数据采集集中在EBI 系统统一监测， 这样可以达到减少管理人员，提高效率的作用。七、结论：上述空调控制系统简单明了，经济适用，其中中央监控中心57000 元 ，控制器 300000元，现场设备 240000 元 总价约 70 万元左右（变频装置在配电箱内），由于本工程由于采用了 VAV系统，使控制器投入明显加大，比风机盘管系统的温控器系统多了15 万元的投入。业主比较容易接受。在控制理念上，节能的措施比较有效，运

19、营一年后的回访显示，如果空调设备在装机功率下运行全年空调耗电8008246901600 度，电费约80 万元，自动控制系统的投入电费节省20是保守的估计，这样这个系统的投资静态回收期为45 年，投资价值是明显的。在接触其他业主谈项目时，笔者对自控系统的介绍使他们产生了增加自控系统的计划。参考文献 : 1.埃施朗公司 2001 2 美国2.Jurgen W hertel 2001 成都名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -