淺述中央空調(diào)系統(tǒng)的自動控制

沐宏亮

摘 要：智能建筑是現(xiàn)代高科技技術(shù)的產(chǎn)物，它是結(jié)合了現(xiàn)代建筑技術(shù)與信息技術(shù)，是信息社會發(fā)展的需要和未來建筑發(fā)展的方向。中央空調(diào)控制系統(tǒng)是樓宇自動化系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，是一個復(fù)雜的多輸入、多輸出的多變量系統(tǒng)，有溫度、濕度等多個參數(shù)。要求使被控區(qū)域的溫濕度控制達(dá)到工藝或舒適性要求，要求對冷熱水的水閥開度大小的控制以及送風(fēng)量的控制，使系統(tǒng)的能耗最低。本文以山東冠世榴園酒店項目中的空調(diào)機房為例，對中央空調(diào)自動控制原理進行分析。

關(guān)鍵詞：空調(diào)機房 露點溫度 風(fēng)機盤管

一、工程概況

本工程位于山東，為山東冠世榴園酒店二期工程酒店部分，屬一類高層建筑。本建筑地上24層，地下4層，總建筑面積約3.5萬㎡，建筑高度99.7m。地下部分包括冷凍站、鍋爐房、熱交換間、發(fā)電機房、水泵房等，一～四層為酒店裙房，五層為娛樂用房，六～二十三層為酒店客房，二十四層為宴會廳及廚房，屋頂為機電用房。酒店大堂、中（西）餐廳、宴會廳等大空間采用全空氣單風(fēng)道定風(fēng)量系統(tǒng)，過渡季節(jié)可全新風(fēng)運行。會議室、健身房、辦公室、客房等小房間均采用風(fēng)機盤管+獨立新風(fēng)系統(tǒng)。

二、空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式

一般根據(jù)空調(diào)房間的溫度允許波動范圍和技術(shù)經(jīng)濟分析來選擇，對于波動范圍大于1攝氏度的系統(tǒng)，采用手動調(diào)節(jié)可滿足要求；而對于波動范圍小于1攝氏度的系統(tǒng)可采用自動調(diào)節(jié)。從空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程明顯地看出，要想使空調(diào)房間內(nèi)的空氣參數(shù)穩(wěn)定地維持在允許的波動范圍內(nèi)，必須對露點（或濕球溫度），二次加熱器后空氣溫度及溫室進行調(diào)節(jié)。因此，空調(diào)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由“露點”（或濕球溫度），二次加熱器及室溫調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)組成。

自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運行前，應(yīng)對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的聯(lián)鎖，信號，距離檢測和控制等裝置及調(diào)節(jié)器，檢測儀表進行檢查與試驗調(diào)整，在它聯(lián)動后，需要測定調(diào)節(jié)對象的基本特性，給調(diào)節(jié)系統(tǒng)在運行調(diào)整時創(chuàng)造有利的條件。

常見的中央式空調(diào)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)原理，為維持空調(diào)房間的溫度恒定，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)由“露點”，二次加熱后溫度和室溫三個各自獨立的環(huán)節(jié)組成。從整個空氣處理過程來看，這些環(huán)節(jié)是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體，且前一環(huán)節(jié)直接影響到后一環(huán)節(jié)的工作。

三、電氣儀表控制

1夏季：在室內(nèi)或回風(fēng)道內(nèi)設(shè)溫度敏感元件下，通過溫度調(diào)節(jié)器比例控制空氣冷卻器CC的電動三通閥V1（在直接蒸發(fā)式冷卻器中可以用雙位控制電磁閥的方式）。室內(nèi)溫度降低，則三通閥關(guān)小通往冷卻器的水路，開大旁通水路，于是送風(fēng)溫度就上升。但是這時去濕能力也降低，室內(nèi)溫度也會上升，當(dāng)相對溫度上升到允許的上限值時，設(shè)在室內(nèi)的相對濕度調(diào)節(jié)器H1，就使電動三通閥開大通往冷卻器的水路，冷水進入空氣冷卻器的量增多，去濕能力又增加，使室內(nèi)溫度又下降。而溫度下降，T2就命令空氣再加熱器HC工作，比例控制電動雙通閥V2關(guān)小，以防室內(nèi)過冷。但一定要注意這個方案夏季需要熱源。

2冬季：通過室內(nèi)或回風(fēng)道內(nèi)設(shè)置的T2比例控制HC的電動雙通閥V2通過H2比例控制噴霧加濕器AW的噴霧水加熱器WH的蒸汽電動閥V3這個加濕裝置的滯后較大，當(dāng)室內(nèi)溫度上升后H2雖然會命令V3關(guān)小，但室內(nèi)濕度還會繼續(xù)上升的傾向，所以一般都要再設(shè)一個H3進行上限控制，只要室內(nèi)相對濕度超過某個預(yù)先設(shè)定的上限值，那么就立即停止噴霧水的水泵，若加濕裝置采用噴蒸汽的方法，用電磁閥進行雙位控制，則不存在這個問題，可以不要H3這種方式中T2在夏季與冬季的給定值不同時，要用人工改變設(shè)定值。不能實現(xiàn)冬夏連續(xù)動作。

四、新風(fēng)量控制調(diào)節(jié)

新風(fēng)量控制調(diào)節(jié)與冬季的控制方法完全相同，所不同的是增加了新風(fēng)閥及回風(fēng)閥的控制，這兩個閥連動但一開一關(guān)，并且與風(fēng)機連鎖，風(fēng)機一停，新風(fēng)閥就要全關(guān)，風(fēng)機一開新風(fēng)閥就要開，但其開度由S預(yù)先設(shè)定。為了使這個風(fēng)閥控制更有效，在過渡季節(jié)里，還可以通過T1及調(diào)節(jié)器，控制風(fēng)閥的電機，用新風(fēng)來給室內(nèi)降溫，另外還在新風(fēng)道內(nèi)設(shè)有T4，當(dāng)新風(fēng)溫度逐漸升高，失去冷卻作用時，就命令新風(fēng)閥開到最小開度，節(jié)省能量。

五、新風(fēng)與旁通風(fēng)的調(diào)節(jié)

新風(fēng)與旁通風(fēng)的調(diào)節(jié)在新風(fēng)量控制調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上又加了冷卻器前的旁通風(fēng)門的控制。主風(fēng)閥與旁通閥應(yīng)連動（一開一關(guān)），通過T1來控制風(fēng)門開度，室內(nèi)溫度下降時，M4動作相反一開一關(guān)，在新風(fēng)道內(nèi)設(shè)置的T5就會令M3全關(guān)閉，采用夏季最小新風(fēng)量，這個新風(fēng)量的大小由M5決定，M5的開度由手動操作器S1設(shè)定?；仫L(fēng)道內(nèi)設(shè)了一個下限溫度敏感元件T6，以便在冬季剛一開動空調(diào)器時，室內(nèi)溫度很低，為了盡快使室溫上升要使新風(fēng)閥M5全關(guān)閉，待升到要求的室溫時再恢復(fù)到原定的開度。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)中沒有排風(fēng)機時，控制與此也大體相同，但是在排風(fēng)管上要加一個控制閥，控制排風(fēng)量。排風(fēng)閥的啟閉應(yīng)與新風(fēng)閥相反。

六、風(fēng)機盤管機組

風(fēng)機盤管機組是按最大負(fù)荷選用的，但最大負(fù)荷出現(xiàn)的時間是很短的，負(fù)荷少時，房間內(nèi)會出現(xiàn)過冷或過熱的現(xiàn)象，雖然可以用人去開停風(fēng)機或調(diào)速，但往往因為嫌麻煩而不去調(diào)節(jié)，結(jié)果不僅浪費了冷量，室溫達(dá)不到要求，而自動控制的風(fēng)機盤管比不加控制的夏季一個月可節(jié)省冷量達(dá)38%，所以最好還是加自動控制。 風(fēng)機盤管機組可以采用下列兩種控制方法，一是用室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器控制風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)或開停；另一種是用室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器控制水閥。控制風(fēng)機的做法較簡單，因為風(fēng)機盤管機組的風(fēng)機就帶有三種速度，改為自動控制時只是繼電器的通斷問題，但當(dāng)風(fēng)機盤管水平吊在頂棚下時，風(fēng)機停止轉(zhuǎn)動后，室內(nèi)氣流循環(huán)會變壞，冬天從門窗縫隙進來的冷風(fēng)會停留在地極附近，從而使室內(nèi)溫度梯度變大，這時最好用窗臺下放置的立式風(fēng)機盤管。

若使風(fēng)量保持一定，用控制水路的辦法來改變送風(fēng)溫差，那么室內(nèi)氣流循環(huán)就不會變差。在舒適性空調(diào)系統(tǒng)中，水路采用雙位控制已經(jīng)足夠，水路若采用雙通電磁閥時，當(dāng)一個系統(tǒng)中有許多風(fēng)機盤管的水路都關(guān)閉時，總水流需要量減少，管內(nèi)的壓力會升高，甚至產(chǎn)生振動和破壞，這時應(yīng)設(shè)水壓調(diào)節(jié)器相應(yīng)改變系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)水量，若采用前面講的三通閥，當(dāng)關(guān)閉通向盤管的水路時，水由旁路直接回到回水管，這樣可以保持總水量沒有太大變化。這種定流量的方法系統(tǒng)穩(wěn)定，但因水泵流量不變，耗電更大。因為風(fēng)機盤管機組的風(fēng)機是三速電機，可以用手動調(diào)節(jié)一定范圍，所以也不一定每臺機組都設(shè)水路調(diào)節(jié)裝置，因為在一座大的建筑物中，風(fēng)機盤管的水路最好是分區(qū)成為系統(tǒng)，比如南向的一個系統(tǒng)，北向的又一個系統(tǒng)，頂層一個系統(tǒng)，中向標(biāo)準(zhǔn)層一個系統(tǒng)，地下室又一個系統(tǒng)等等。這樣每個區(qū)負(fù)荷變化比較一致，只要每區(qū)設(shè)一個水溫調(diào)節(jié)裝置即可。

當(dāng)負(fù)荷減少，每個區(qū)要的冷水量少時，會使總供水管中壓力升高，然而管道中流量小，阻力損失又變小，于是大部分的阻力消耗都要加到每區(qū)的調(diào)節(jié)閥上，這樣可以使控制性能變壞，解決的辦法可以在蒸發(fā)器出口處加一恒壓閥，把水泵出水口與吸水口用帶恒壓閥的管道連接，當(dāng)蒸發(fā)器出口處由于流量減少，水壓升高達(dá)到一定值時，恒壓閥自動打開，使一部分水旁路，但流經(jīng)水泵及蒸發(fā)器的水量變化不大，同時管中水壓也不致升高。

七、制冷機的自動控制

在空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)負(fù)荷一般都是隨著時間而不斷變化的，所以也要求冷凍機能隨著負(fù)荷的變化而進行范圍較廣泛的制冷量調(diào)節(jié)。對制冷量調(diào)節(jié)的要求應(yīng)該是調(diào)節(jié)范圍廣，對負(fù)荷的變化反應(yīng)迅速，在低負(fù)荷時所要的動力要小，而且裝置要簡單可靠。一般空調(diào)的場合，最終都是為了保持室內(nèi)溫度或濕度為一定值。所以簡單的空調(diào)裝置中也有直接用室內(nèi)濕度調(diào)節(jié)器或室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器進行冷凍機能量控制的，但是，在大型裝置中或系統(tǒng)滯后很大，空調(diào)房間很多的時候或溫度要求精度較高時，用上述直接控制的方法就很困難了，這時一般是用壓縮機的吸氣壓力或蒸發(fā)器的冷凍水出水溫度作為制冷機組的待調(diào)參數(shù)。

八、結(jié)語

雖然一次性投資較大，但從長遠(yuǎn)的經(jīng)濟利益來看是值得的。這里也借鑒了一些節(jié)能改造的經(jīng)驗和實際效果，進一步驗證了利用變頻器、PLC、數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等組成的溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，對中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造是可行的?？梢赃_(dá)到我們當(dāng)初設(shè)計的預(yù)期效果。