集散控制系統(tǒng)在樓宇中央空調(diào)中的應用研究

李明

【摘要】隨著近幾年我國經(jīng)濟快速發(fā)展帶動房地產(chǎn)發(fā)展，對中央空調(diào)的市場需求也逐漸呈現(xiàn)上漲趨勢。中央空調(diào)能夠給人們帶來四季如春、溫馨舒適的生活環(huán)境，是商場、賓館、大廈等現(xiàn)代建筑中不可缺少的設施設備。但由于中央空調(diào)的功率較大、耗能速度較快，幾乎占據(jù)建筑物用電總量的一半以上，因此如何控制中央空調(diào)的耗能情況是目前應當解決的問題。

【關鍵詞】集散控制系統(tǒng) ?中央空調(diào) ?建筑能耗

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0240-02

二十世紀七十年代集散控制系統(tǒng)問世以來受到了廣大用戶的青睞，使其在工業(yè)控制領域得到了廣泛的使用，并獲得了長足發(fā)展。以PC機為基礎的集散控制系統(tǒng)，配合成熟的工控組態(tài)軟件將成為控制領域中的重要發(fā)展方向。

一、集散控制系統(tǒng)

1.1集散控制系統(tǒng)的概念

集散控制系統(tǒng)是對生產(chǎn)過程中進行分散控制與集中管理的計算機系統(tǒng)。是隨著現(xiàn)代化大型工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的進步和控制要求日漸復雜的衍生產(chǎn)物，集散控制系統(tǒng)是將網(wǎng)絡技術、計算機技術、自動控制技術、通訊技術融于一身的系統(tǒng)控制技術，它可以實現(xiàn)控制集中優(yōu)化、危險分散。

1.2集散控制系統(tǒng)的組成

集散控制系統(tǒng)的組成部分較為復雜，但通常都由過程控制單元、過程輸出/輸入接口單元、CRT顯示操作站、管理計算機、高速數(shù)據(jù)通路等五大主要部分組成的。

1.3集散控制系統(tǒng)的特點

1）人機交互能力

集散控制系統(tǒng)組態(tài)軟件提供有良好的用戶接口，方便在使用過程中操作人員及時獲取生產(chǎn)過程中詳細的報警顯示、趨勢畫面、流程畫面等信息。此外，操作人員還能在線修改參數(shù)與指令操作，有效干預運行過程。

2）可靠性較高

集散系統(tǒng)結構上的分散性使得系統(tǒng)危險也得到分散，在一定程度上提高了系統(tǒng)的可靠性。集散系統(tǒng)采用的容錯技術也為系統(tǒng)工作提高可靠性與抗干擾能力。

3）控制功能分散、管理集中

在整個生產(chǎn)過程中的管理信息全部集中儲存在數(shù)據(jù)庫中，生產(chǎn)過程中采用分散結構控制，再利用網(wǎng)絡通信設備或者信息高速公路傳輸至相關設備。

4）具有高度靈活性和可擴展性

集散控制系統(tǒng)中的硬件設備包含了多種不同功能與類型的插卡，在使用過程中選取不同的插卡組成不同的硬件環(huán)境使得集散控制系統(tǒng)變得靈活性較大，可擴展性較高。

二、中央空調(diào)變頻控制系統(tǒng)

2.1中央空調(diào)系統(tǒng)的組成

中央空調(diào)系統(tǒng)主要是由主機制冷系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)組成的。主機制冷系統(tǒng)是重要空調(diào)系統(tǒng)的中心，它是由冷凍主機、冷凝器、壓縮機、蒸發(fā)器構成的。

2.2中央空調(diào)系統(tǒng)的原理

蒸發(fā)器中的制冷劑與冷凍水之間發(fā)生熱量交換，使冷凍水降溫制冷，使得制冷劑吸收熱量再蒸發(fā);冷凝器中蒸發(fā)后的制冷劑與冷卻水之間發(fā)生熱量交換，制冷劑釋放出的熱量由冷卻水帶走。當室內(nèi)溫度過低時，中央空調(diào)系統(tǒng)將循環(huán)熱水流入風機盤管，將室外低溫空氣循環(huán)通過風機盤管，低溫空氣與風機盤管的鋁片進行熱交換，使得風機盤管鋁片將熱量傳遞給低溫空氣，將加熱后的低溫空氣送入房間內(nèi)，使得房間內(nèi)溫度升高。同理，當室內(nèi)溫度較高時，中央空調(diào)系統(tǒng)利用水泵將制冷主機提供的冷凍水循環(huán)流入風機盤管，當盤管內(nèi)的鋁片與循環(huán)進入的室外高溫空氣向接觸時進行熱交換后的冷空氣送入室內(nèi)，達到降溫的目的。

中央空調(diào)的工作過程就是不斷的以水為媒介進行熱量交互的過程，借由冷凍水與冷卻水的循環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)能量傳遞交換。中央空調(diào)結構原理圖如下：

圖1 中央空調(diào)結構原理圖

三、集散控制系統(tǒng)在樓宇中央空調(diào)中的應用

空調(diào)系統(tǒng)設計是以提高系統(tǒng)的可靠性、使用率、滿足控制指標為主要目標，其次，為相應國家號召盡可能的減少能源消耗。集散控制方式設計的空調(diào)系統(tǒng)可以達到以節(jié)約能源消耗為目的。

3.1 降低成本

根據(jù)相關技術資料統(tǒng)計，一臺中央空調(diào)從安裝到使用到淘汰，最初的安裝費用占據(jù)總成本的10%左右，而運行、維修、包養(yǎng)費用占據(jù)了90%左右。隨著近些年我國電價的普遍上漲，中央空調(diào)的運行費用也在不斷上升。離散控制系統(tǒng)應用到樓宇中央空調(diào)中，能夠從根本上優(yōu)化中央空調(diào)的運行方式，且能夠有效降低中央空調(diào)的維修與保養(yǎng)次數(shù)，從而降低成本。

3.2 智能化系統(tǒng)

跟傳統(tǒng)的電氣控制比較，離散控制系統(tǒng)的可靠性較高，且具有相當強的抗干擾能力，采用離散系統(tǒng)可以將傳統(tǒng)的復雜工作智能化，實現(xiàn)離散功能，從而能夠有效降低運行中風機與水泵的電能消耗。

中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗將是我國未來能源消費的主要增長點，采用集散控制系統(tǒng)技術來實現(xiàn)建筑節(jié)能將對我國未來能源消費產(chǎn)生深遠影響。

參考文獻：

[1]賀賀，羊彥.廣義離散系統(tǒng)保D-穩(wěn)定的動態(tài)輸出反饋H∞控制器設計[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，2013，33（7）：1852-1858.

[2]陳愛武，賈建芳，吳俊清等.基于自適應觀測器的線性離散系統(tǒng)故障診斷[J].南京理工大學學報（自然科學版），2011，35（3）：334-337.

[3]辛潔晴，吳亮.商務樓中央空調(diào)周期性暫停分檔控制策略[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，37（5）：49-54.