论文-制冷与空调自动控制.doc

谈谈自动控制技术在中央空调系统中的应用摘要：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。本文作者根据江苏省常州市某政府行政办公楼项目的施工实践，浅述自控技术在中央空调系统的应用。对广大建筑设备与环境专业的从业者具有一定的实践借鉴意义。关键词：中央空调; 自动控制; 应用实践前言：该工程为江苏省常州市某政府办公行政楼，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。四、总 结如今，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。参考文献：1何耀东,何青，中央空调实用技术M.北京，冶金工业出版社，2006.2杨昌智,刘光大，李念平，暖通空调工程设计方法与系统分析M.北京，中国建筑工业出版社,2001.浅谈暖通空调设计问题摘要：近年来，随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计施工人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题，对暖通空调设计方案技术经济中存在的一些问题进行探讨，从各种特性做分析，并指出在设计方案比较方面的一些认识误区，以供同行参考。关键词：暖通空调 ， 设计 ， 自动控制前言：根据设计单位的暖通空调工程设计，对照有关规范.规定标准，对目前暖通空调设计人员在贯彻执行现行规范规定标准方面，在系统设计.设备选型管网布置方面都存在着的问题，做出如下论述：1.经济性比较问题经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致。应采用相同的设计要求.使用情况.设备档次.能源价格.舒适状况.美观情况等基准条件进行比较，这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。一次投资是投资方最为关注的一个参数，在计算投资时应全面准确.不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资不仅包括各种设备.管道.材料的投资，而且应包括各种相关收费（如热力入网费.用电设备增容费.天然气的气源费等），相应的安装.调试费用，相关的工程管理等各种收费，相关水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用，而这些在实际设计工作中容易被遗漏。由于同一种设备的生产厂家较多，价格各异，因此在不同方案经济性计算比较时各种设备的价格应采用平均价格。以上都是直接费用，在一些情况下间接效益也应综合考虑。如果采用贷款进行建设，全面的经济性比较还应考虑贷款利率和还贷期限等动态因素。运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗除了应计算暖通空调主机（锅炉和制冷机等）的能耗外，还应计算其他辅助设备（如风机和水泵等）的能耗。不能简单按照设备铭牌功率和运行时间的乘积来计算能耗而应考虑在全年季节变化的情况下，建筑物实际负荷的变化，同时应考虑设备非标准状态下的效率。办公楼.教学楼.写字楼和游泳馆等建筑物的暖通空调设备通常间歇运行，其运行时间应为扣除停机时间后的实际运行时间。在计算过程中应注意不同地区.不同时期.不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多，如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用，目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。运行费用除了能耗费用如电费.燃油费.燃煤费.燃气费外，还应包括消耗的水费.人工费等。在经济性比较时，切忌图省事可直接采用有关厂家给出的比较数据和结果。2.调节性和可操作性暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的，因此系统应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案，如采用VAV空调系统和VRV变频空调系统的方案，其一次投资通常较高，但运行能耗较小，在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑.写字楼和教学楼，设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。设计方案的管理操作方便性是用户十分关心的问题。空调系统是否采用自动控制，应根据实际情况和要求，经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程，宜采用自动控制，以减少操作管理的工作量。但自动控制系统应尽可能简化，以提高系统的经济性和可靠性。对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑，系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求。3.可行性与可靠性问题能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设计方案应能满足有关方面的要求（如供电.供气.供水.供热等），并应特别顾及这些条件的长期.变化情况。对于一些无法采用标准设备的特殊情况，对非标准设备应提出详细的参数要求，并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题，尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程以及空调系统故障停机将产生严重损失的场所，应考虑系统中设备的工作可靠性和备份问题，进行系统工作可靠性分析。4.空调工程自动控制系统的设计4.1空调房间温湿度控制。空调房间温湿度的干扰因素的多样性，气候变化的多工况性以及房间存在的较大的热惯性等因素使得利用单回路直接控制房间温湿度的方法难以达到满意的调节效果。因此，应该另选有效的方法。针对空调房间的热特性，采用串级调节较适宜。4.2风机盘管空调系统的自动控制4.2.1温控器。（1）风机盘管宜采用温控器控制电动水阀，手动控制风机三速的控制方式。风机启停与电动水阀连锁；（2）冬夏季均运行的风机盘管，其温控器应有冬夏转换措施。一般以各温控器独自设置冬夏转换开关为好。4.2.2节能钥匙。（1）房间设有节能钥匙系统时，风机盘管宜与其连锁以节能；（2）当要求不高时，可采用插.拔钥匙使风机盘管启动或断电停转的方式。使用要求较高时，可增设一个温度开关。4.2.3定流量水系统。风机盘管定流量水系统自控方式较简单易行，但节能效果没有变流量自控方式好。4.3变风量系统的监控。变风量系统的基本思想是当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时，自动调节空调系统送入房间的送风量，使通过空气送入房间的负荷与房间的实际负荷相匹配，以满足室内人员的舒适要求或工艺生产要求。同时送风量的调节可以最大限度的减少风机的动力，节约运行能耗。除了节能的优势外，VAV系统还有以下特点：（1）能实现局部区域的灵活控制，可根据负荷变化或个人舒适度要求调节；（2）由于能自动调节送入各房间的冷量，系统内各用户可以按实际需要配置冷量，考虑各房间的同时使用系数和负荷分布，系统冷源配置可以减少20%30%左右，设备投资相应较大减少；（3）室内无过冷过热现象。4.4新风机组的监控。新风机组通常与风机盘管配合进行使用，主要是为各房间提供一定的新鲜空气，满足人员卫生要求。其基本监控功能有：（1）监测功能检查风机电机的工作状态，确定是处于开或关；检测风机电机的电流是否过载；测量风机出口处的空气温湿度，以了解机组是否已将新风处理到要求的状态；测量空气过滤器两侧的压差，以了解过滤器是否要求清洗；检查新风阀状态，确定是开还是关；（2）控制功能根据要求启停风机；控制水量调节阀的开度；控制干蒸汽加湿器调节阀的开度；换热器的冬季防冻保护；（3）集中管理功能显示新风机组启停状态，送风温湿度，风阀，水阀状态。结束语：暖通空调设计是一个涉及面广，影响因素多的复杂技术工作，对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。参考文献：1卿晓霞.建筑设备自动化M.重庆：重庆大学出版社.2龙惟定.试论我国暖通空调业的可持续发展J.暖通空调.浅议节能建筑空调系统优化摘要：中国建筑总能耗占据着社会终端能耗的20.7%，而空调一直是建筑能耗中的大户，约占整个建筑能耗的35%以上。针对我国能源利用率低、暖通空调能耗大的特点，有效利用能源节能成为了我国空调行业建筑节能市场的一大机遇。关键词：建筑能耗； 自动控制中图分类号：TU111 文献标识码： A 文章编号：随着节能技术的日趋完善，空调的节能目标已由昔日的以牺牲舒适性标准或降低空气质量要求来实现节能，转变为在保证舒适性要求的前提下以提高能源利用率来实现节能。针对我国能源利用率低、暖通空调能耗大的特点，这种以有效利用能源为节能目标的观念转变无疑是我国空调行业建筑节能市场的一大机遇。我国建筑总能耗占据着社会终端能耗的20.7%，建筑能耗对国家、社会造成了能源负担，也在一定程度上制约了我国经济的可持续发展。根据能源界的研究和实践，普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最直接、最有效的方式。现代建筑中广泛采用了空调、给（排）水、照明、电梯等耗能设备。空调一直是建筑能耗中的大户，约占整个建筑能耗的35%以上。空调系统的能耗主要有两个方面：一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。所以，建筑空调系统的节能主要包括降低设备能耗及运行控制能耗两大方面。减少冷热源的能耗成关键冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定，建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素为冷热负荷，包括室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等），室内空调设计标准，外墙门窗的传热特性，室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量等方面影响。减少冷热源的能耗可以通过以下三种形式实现：第一、降低冷热负荷冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等产品规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等产品的规格，降低空调系统的初投资，而且这些设备规格减小后，所需的配电功率也会减少，有利于减少变配电设备初投资以及空调设备日常运行耗电量，降低运行费用。减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去，减少建筑物的冷热负荷就是要改善建筑的保温隔热性能。第二、合理降低系统设计负荷目前我国多数设计人员在设计空调系统时往往采用负荷指标进行估算，并且出于安全的考虑往往取值过大，造成了系统的冷热源、能量输配、设备末端换热设备的容量都大大超过了实际需求，形成大马拉小车的现象，既增加了投资也不节能。如表1所示，合理降低系统的设计负荷，可以有效地降低系统能耗。第三、控制新风量与降低室内温湿度设计标准在有些建筑的空调系统中，需要大量引入新风以满足室内空气品质的要求。根据其新风引入方式，还可以通过在过渡季节和冬季直接引入室外的温湿度相对较低的新风来带走房间内所产生的各项热湿负荷，无需使用集中制冷系统达到“免费”供冷的节能效果。在夏季时，利用夜间相对低温的新风，可以在非营运时间预先冷却室内空气。带走部分室内热量，减少白天工作时间的室内冷负荷，实现间歇性的免费预冷。从空调系统空气处理过程中可以看出，夏季室内温度和相对湿度越高，冬季室内温度及相对湿度越低，系统耗能就越大。为了节约能耗，空调房间的室内温湿度基数在满足生产要求和人体舒适的条件下，可降低室内温湿度设计标准，例如：温度在1728、相对湿度在40%70%范围内，夏季取高值，冬季取低值。控制和正确使用新风量是空调系统有效的节能措施，在满足卫生、补偿排风、稀释有害气体浓度、保持正压等要求的前提下，不要盲目增大新风量，也可以采用CO2浓度控制器控制新风进风量。空调系统节能关注两大方面除了努力减少建筑物的冷热源的能耗之外，暖通空调在建筑节能中最重要的是空调系统的优化，可以通过采取变流量技术和增大送风温差和供回水温差的办法