智能化控制在地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

(山西省招標有限公司，山西太原 030001)

在節(jié)能環(huán)保，要求PM2.5環(huán)境指數(shù)的今天，對于北方地區(qū)來說，冬季采暖的熱源是一個重要的污染源。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是一個解決北方地區(qū)冬季采暖重要的環(huán)保技術(shù)，智能化控制又是在此基礎(chǔ)上保證系統(tǒng)良好運行，節(jié)能的一種重要措施。針對太原武宿國際機場辦公綜合樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)智能化控制的具體工程實例，本文詳細介紹了智能化控制在實際工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

太原武宿國際機場辦公綜合樓是太原武宿國際機場改擴建項目中的一個重要項目，為迎接第六屆中國中部博覽會的山西省重點工程之一。工程位于太原市機場大道西側(cè)，總建筑面積1.3萬m2，地下1層，地上4層。內(nèi)部功能設(shè)計全面，1，2層為東航、海航辦公區(qū)，3，4層為飛行員、乘務(wù)員等的宿舍區(qū)，裙樓1層為24 h多功能餐廳、2層為多功能會議廳。根據(jù)設(shè)計要求，中央空調(diào)系統(tǒng)為整個樓層提供冬季采暖、夏季制冷，同時為整個樓層提供24 h衛(wèi)生熱水。整個中央空調(diào)系統(tǒng)采用智能化控制，空調(diào)主機房力爭實現(xiàn)無人化管理。太原武宿國際機場辦公綜合樓地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是山西首例使用地源熱泵技術(shù)進行空調(diào)系統(tǒng)的工程，也是一個標志性工程，為政府推廣節(jié)能減排的形象工程。

2 空調(diào)設(shè)計的選型及智能化控制系統(tǒng)要求

整個空調(diào)系統(tǒng)機房設(shè)計選型為4臺地源熱泵空調(diào)機組，其中3臺為空調(diào)系統(tǒng)使用，1臺提供衛(wèi)生熱水。5臺冷凍水泵，5臺地源側(cè)循環(huán)泵，水泵均為4用1備。衛(wèi)生熱水儲水箱兩個。

智能化控制系統(tǒng)要求:1)地埋管系統(tǒng)。在地埋管中選擇不同地點的8個孔埋入感溫探頭，埋管深度為±0.000下100 m，每隔25 m裝一個感溫探頭，全年24 h測地下土壤溫度。2)空調(diào)系統(tǒng)。4臺地源熱泵空調(diào)機組循環(huán)使用，使其中1臺供衛(wèi)生熱水，其余3臺根據(jù)末端系統(tǒng)冷量/熱量需要自動提供空調(diào)用水，每24 h自動循環(huán)一次。水泵根據(jù)空調(diào)機組啟停情況，自動啟停水泵，延時30 s，每24 h自動循環(huán)一次。3)衛(wèi)生熱水系統(tǒng)。衛(wèi)生熱水水位低于水箱設(shè)定高度時，空調(diào)制熱水自動加入;水位到達水箱設(shè)定高度時，停止加水。4)末端系統(tǒng)。末端系統(tǒng)中加入自動調(diào)節(jié)閥，根據(jù)水流量大小自動調(diào)節(jié)，做到節(jié)能控制。

3 智能化控制系統(tǒng)(WebAccess軟件系統(tǒng))的應(yīng)用

1)地埋管系統(tǒng)。地埋管系統(tǒng)方面主要面臨的問題是感溫探頭及信號線在高壓狀態(tài)下土壤內(nèi)探頭防水的處理、感溫探頭在±0.000下100 m的位置，在表土層上各種負載作用下的準確性和持久性，以及超過1000 m信號的傳輸準確無干擾。經(jīng)過我們多次的試驗，最后發(fā)現(xiàn)在感溫探頭外信號線包裹HOPE防滲膜，同時膜內(nèi)灌注高密度聚乙烯材料，防止施工HOPE防滲膜接口處的滲水。在施工中4個感溫探頭全部一次性同地埋管放入地下，必須一次成功。在下管時必須尋找好孔壁較光滑的孔放入，這樣可以保證屏蔽信號線及保護層不被損壞，保證使用效果。

2)空調(diào)機房系統(tǒng)的控制?？照{(diào)機房系統(tǒng)，綜合考慮空調(diào)主機整體效率，根據(jù)系統(tǒng)負荷和空調(diào)機組的COP值(能效比)，自動調(diào)整空調(diào)機組的運行負荷和運行臺數(shù)，使空調(diào)機組盡可能在其效率最高的工況下運行。4臺空調(diào)主機必須保證有1臺主機用于衛(wèi)生熱水加熱使用。冷凍水系統(tǒng)采用一次泵變流量，把原固定轉(zhuǎn)速的一次泵改為變頻調(diào)速水泵，利用冷凍機蒸發(fā)器在低水流量能力上的改進和新的測試技術(shù)，使冷凍水量可以按負荷的需要自動調(diào)節(jié)。同時冷凍水泵必須保證其中一臺泵24 h待供衛(wèi)生熱水系統(tǒng)使用。水源側(cè)水泵與冷凍水泵基本相同，均服務(wù)用于地埋管側(cè)供回水使用。同時計算機軟件使用服務(wù)器(SQL Server)作為數(shù)據(jù)記錄的數(shù)據(jù)庫，具體使用方法(open-database連接)連接到服務(wù)器(SQL Server)，這個數(shù)據(jù)庫將取代默認訪問記錄過程數(shù)據(jù)的(Access)數(shù)據(jù)庫，所以可以把管理系統(tǒng)(BMS層面)在項目管理和相關(guān)設(shè)備的運行參數(shù)的監(jiān)測員后臺數(shù)據(jù)庫，以在監(jiān)測員IPMS中(數(shù)據(jù)管理，查詢統(tǒng)計，會計)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3)衛(wèi)生熱水及空調(diào)末端系統(tǒng)的控制。a.衛(wèi)生熱水。水箱加水系統(tǒng)。在衛(wèi)生熱水水箱內(nèi)放入水位傳感器及溫度傳感器，同時在水箱注水管處安裝電動延時調(diào)節(jié)閥，信號接入智能化控制軟件系統(tǒng)。等計算機接到水箱水位信號后，根據(jù)設(shè)定要求對電動調(diào)節(jié)閥發(fā)出開啟或關(guān)閉信號，滿足水箱用水需要。即水箱水位下降到一定設(shè)定水位最低限時，說明衛(wèi)生熱水已短缺，不能滿足整個樓層用水需要，需要加水，此時電動調(diào)節(jié)閥根據(jù)控制系統(tǒng)命令自動開啟。等水位上升到水位高限時，水位傳感器將信號傳給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)接收到水位已滿信息處理后給電動調(diào)節(jié)閥關(guān)閉命令，停止加水。完成一次加水程序。衛(wèi)生熱水加熱系統(tǒng)。在水箱內(nèi)安裝溫度傳感器，24 h對水箱水溫進行監(jiān)測。整個系統(tǒng)進入智能化控制系統(tǒng)。同時在軟件控制系統(tǒng)中設(shè)定水溫的最高限和最低限，等水箱內(nèi)水溫低于設(shè)定最低溫度時，說明水溫過低，不滿足衛(wèi)生熱水使用要求。此時控制系統(tǒng)自動處理認為衛(wèi)生熱水需要加熱，同時將此信號處理后發(fā)給空調(diào)主機和冷凍水泵啟動命令，使冷凍水泵和空調(diào)主機啟動，期間延時30 s。衛(wèi)生熱水水溫上升達到設(shè)定高限時，控制系統(tǒng)自動發(fā)出停機命令，使冷凍水泵與空調(diào)機組順次停機。完成一次加熱程序。b.空調(diào)末端系統(tǒng)。在每一臺空調(diào)末端設(shè)備供水管路上安裝電動兩通閥，電動兩通閥與末端設(shè)備的開關(guān)連接。末端設(shè)備開啟時電動兩通閥自動開啟，關(guān)閉時則自動關(guān)閉。電動兩通閥關(guān)閉后冷凍水用水量減少，系統(tǒng)阻力減小，整個系統(tǒng)負荷自動降低，起到明顯節(jié)能效果。但是在施工過程中為了防止整個樓層末端系統(tǒng)全部關(guān)閉后，空調(diào)系統(tǒng)回水無法正常到達空調(diào)機組，使空調(diào)機組缺水保護停機，必須在空調(diào)機房冷凍水主供回水管集分水器的上面將供回水管路連接，同時在管路上安裝壓差旁通閥，防止冷凍水短路。這個系統(tǒng)不直接進入整個空調(diào)控制系統(tǒng)，僅僅是起到節(jié)能效果，對空調(diào)機組負荷進行調(diào)節(jié)，對空調(diào)機組COP值影響。空調(diào)主機根據(jù)冷負荷和系統(tǒng)控制情況進行自動調(diào)節(jié)(見圖1)。

圖1 空調(diào)末端系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)語

通過以上對水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的分析，利用網(wǎng)絡(luò)訪問的智能控制系統(tǒng)集成(WebAccess系統(tǒng))，不僅在管理層面實現(xiàn)了中央空調(diào)系統(tǒng)各設(shè)備的運行狀態(tài)實時監(jiān)測，而且還利用自身提供一個完整的數(shù)據(jù)庫接口的能力(ODBC技術(shù))管理水平，收集設(shè)備運行時間，能量消耗和物業(yè)管理是密切相關(guān)的數(shù)據(jù)通過接口傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的監(jiān)測員第三人，完成了中央空調(diào)系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，最后作出了各種不同的系統(tǒng)，成為一個有效的高性能，有效的智能管理系統(tǒng)，從而擺脫繁瑣的人工勞動，提高整體建筑中央空調(diào)管理水平，最終使投資者獲得盡可能大的投資回報，并提供一個舒適、安全、便利的工作環(huán)境。整個中央空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)智能化控制，機房系統(tǒng)基本實現(xiàn)無人化管理，同時使整個系統(tǒng)運行費用明顯下降20%，機組故障率降低，整個系統(tǒng)運行更為科學合理，機組使用壽命延長，滿足用戶要求，達到環(huán)保節(jié)能效果，成為標志性樣板工程。

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