中央空调系统自控技术的应用

近年来随着自控技术的不断发展和硬件成本的持续下降，计算机自控在暖通空调领域有了更多应用。妥善地将自控技术运用于暖通空调系统的控制管理中，可以有效地改善系统运行品质，节省运行能耗，提高管理水平，并减少运行管理劳动强度，取得良好的经济效益和社会效益。本文根据上海松江大学城对外贸易学院项目的施工实践，浅述自控技术在中央空调系统的应用。

该工程为上海对外贸易学院行政楼，建筑面积1万平方米，共4层。空调通风系统基本采用风机盘管加新风的空调方式，新风机组分别设于每层的空调机房里，风机盘管为暗装卧式，计130台，新风机4台。风管系统为低压系统，整个系统包括：管道式轴流式风机、空气处理机、风机盘管、消声百叶、防火阀和排烟阀、空气分布器、各类侧送风口和回风口、散流器等。中央空调系统的自控主要分为以下三个方面：

一、冷热源及水管系统的全面调节与控制

目前，主机系统带有以微处理器为核心的单元控制器，该单元控制提供有关蒸发器及冷凝器的进出口温度、水流开关压缩机的进出气压力及温度等。

1.机组采用群控方案，完成对热泵自动连锁控制，完成对目标的监视、查询和报警。在机组正常运行时，系统积累运行时间，机组发生故障时，可及时在主控制器显示、报警。

2.系统通过RS232接口获得冷水供回水温度、压力、流量值，计算全楼的总冷负荷及冷冻水循环量，根据冷冻水总供应量、回水压差，自动调节冷冻水旁通阀以保证管内压力的稳定。

3.根据工作时间的安排，改变系统的设定数值。如在白天办公时间段设定值与夜间无人时间段不同。

4.可根据命令启停压缩机，根据冷冻机房出口设定值调整压缩机入口导叶阀等，并可设定冷冻水出口温度等。安装水温传感器，流量传感器等以监视这些主机的工作状态。

监控点信息的采集和控制由一台微处理器系统（DDC控制器）来实现。该系统是由微处理器、RAM、ROM等构成的系统，可采集被监控点的各种信息，完成控制任务。

5.冷冻水系统是由冷冻水循环泵通过管道系统连接冷冻机蒸发器及用户各种冷水设备（空调和风机盘管）而组成的。其自控系统的监控任务是保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻坏；向冷冻水用户提供足够的水量以满足使用要求，以及在满足使用要求的前提下尽可能减少循环水泵电耗等。

二、新风、空调机组基本参数的测量，设备的启停控制

1.在中央空调系统中，为了提高室内舒适度及空气新鲜度、洁净度等，需补充适量新风，并且新风量在空调冷热负荷中所占比重很大。本建筑有4台新风机组，每台新风机组须保证这一层面的新风要求。

1）在新风空调机组的风道及典型区域的送风道上安装温湿度传感器，通过调节机组盘管水流量和加湿法进行流量控制，使温度符合要求，每台新风、空调机组的表冷器盘管上和加湿蒸汽管上的电动调节阀及执行机构接受附近配置的控制器控制，实现一对一集散式控制；

2）系统根据室内温湿度值，计算温湿度负荷，自动决定风机转速的档位，进行风量控制，满足室内外舒适的要求。机组工作时，根据室内外温湿度及设定的温湿度，决定新风阀的开度，联动控制排风阀、旁通阀的开启，实现节能运行，机组停止工作时，新风阀、排风阀保持关闭状态，回风阀保持全开状态；

3）监视风机运行状态，记录风机运行时间，具有就地、远动、自动控制风机启停的功能。

2.空气水换热器夏季通入冷水对新风降温除湿，冬季通入热水对空气加热。干蒸汽加湿器则在冬季对新风加湿。因此，现场DDC控制器要完成如下几项功能：

1）根据要求启停新风机。根据新风温度，PID调节水阀，保持送风温度为设定值，控制干蒸汽加湿阀，使冬季风机出口空气相对温度达到设定值；

2）监测新风机的工作状态和故障状态。测量风机出口空气温湿度参数并使之达到控制要求。测量新风过滤器两侧压差，当其达到一定值时，产生过滤网堵塞报警，并有报警显示；

3） 在冬季，当热盘管后的温度低于某个设定值时，防冻保护器动作，控制器将停止风机运行并将新风风门关闭，并将热水阀开至100%，以防止盘管冻裂，同时报警。

三、风机盘管的监测与控制

1.在中央空调系统中，冷暖设备除新风机组和空调机组外，还大量使用风机盘管。它的作用类似于空调机组，只是简单了许多。

2.目前，市场上有两种控制器，一种是盘管控制器为DDC控制，并具备与主机通讯功能。这种控制器可通过中心控制，并可调节冷水及冷机，但价格较贵，使用不多。另一种是不具备通讯功能的盘管控制器，可按照水系统的连接情况，将风机盘管分为若干组。每组的支路入口处安装流量计、供回水压差变送器及供回水温度传感器。本楼采用后一种控制。

当然，现在中央空调系统的自控还不能做到完全靠DDC来控制，最终系统调试风量、制冷效果时，自控无法通过完成各风阀大小的自动调节来使风量均匀达到设计要求。我们一般采用“基准风口法”，手动进行风量调整。在系统风量调整前先对全部风口的风量初测一遍，并计算出各个风口后初测风量与设计风量的比值，将其进行比较后找出比值最小的风口，将这个比值最小的风口作为基准风口，由此风口进行调整。

现今，不少建筑物的中央空调一年中只有几十天时间处于最大负荷，中央空调冷负荷也始终处于动态变化之中。而大多数中央空调，因系统设计多数以最大冷负荷为最大功率驱动。这样，造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾，造成巨大能源浪费，给使用者造成巨额电费支出，增加经营者的成本。所以，节能、控制性能好、控制速率快、便于集中管理的中央空调自控系统定将在今后的工程中拥有更大的发展空间。