【導讀】提出模擬建筑環(huán)境，根據(jù)模擬環(huán)境針對智能建筑空調系統(tǒng)作出設計方案。能化系統(tǒng)的概念，考慮滿足樓宇智能化系統(tǒng)的要求。[1]吳學.淺論中央空調系統(tǒng)節(jié)能[M].廣東:建筑熱能通風空調.[2]于景暉.當今空調的發(fā)展趨勢[M].天津:中國科技信息.[6]于志海.如何正確選用封閉式冷卻塔[M].暖通空調.中央空調是現(xiàn)代社會所必需的可顯著改善人們生活環(huán)境，提高生活質量的以人為本。許多商場、賓館、寫字樓、民用住宅都設有空調系統(tǒng)。當?shù)慕橘|把冷/熱量輸送到需要消除冷/熱負荷的空間，從而實現(xiàn)空氣調節(jié)的目的。情況，設置水環(huán)熱泵系統(tǒng)，由建筑的冷熱負荷，本地的氣象各種緣由對系統(tǒng)設備的選型，冷卻塔，風機進行調整控制。而隨著單片機，PLC等智能化技術的日益完善，現(xiàn)代網絡。本工程將利用PLC和網絡對系統(tǒng)進行遠

　　

【正文】 調機房四壁及天花設置吸聲材料。管道穿過機房圍護結構處四周的縫隙，應使用具有隔聲彈性材料填充密實。 ：在天花或樓板上安裝的風機，水泵、水塔等均做減振基礎，空調機設隔振墊?？照{機、水泵、水塔的出入水管設可屈撓橡膠軟接頭，管道安裝采用減振支吊架。 風管及水管絕熱設計 B1 級柔性泡沫橡塑板，保溫厚度為 9～ 19MM，新風管路無需保溫。 250 者采用無縫鋼管，管徑等于小于 250 者采用熱鍍鋅鋼管，冷凝水管采用 UPVC 塑料管，采用難燃 B1 級柔性泡沫橡塑管殼保溫材料，保溫厚度為6～ 15MM。冷卻水管無需保溫。 25 水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)原理圖 序號 名稱 序號 名稱 1 電子水處理儀 10 帶獨立冷源的臥式暗裝風機盤管機組 2 冷卻水泵 11 水冷整體明裝方型空調機（前回風前出風） 3 軟接頭 12 水冷分離臥式暗裝風機盤管機組 4 水過濾器 13 帶獨立冷源的吊掛式風柜 5 閘閥 14 帶獨立冷源的卡式雙出風型風機盤管機組 6 冷卻塔 15 水冷分離卡式雙出風型風機盤管機組 7 帶獨立冷源臥式明裝風機盤管機組 16 水冷分離掛壁式空調機 8 水冷分離式空調機外機 17 水冷分離立柜式空調機 9 水冷分離臥式明裝風機盤管機 組 26 4 系統(tǒng)自動控制 中央空調系統(tǒng)是高層樓宇主要的機電設備 ,其運行性能直接影響居住和辦公的舒適度。然而目前大多數(shù)中央空調仍采用有觸點的繼電器邏輯線路 , 這種觸點式的控制系統(tǒng)雖然也能實現(xiàn)自動起動和運行 , 但離不開人工調節(jié) , 尤其是冷凍水、冷卻水流量和溫度等參數(shù)的調整 , 機組的起、?？刂凭柙诂F(xiàn)場進行操作 , 這給空調系統(tǒng)的管理和控制帶來不便。因此 , 對中 央空調系統(tǒng)進行運行控制和狀態(tài)監(jiān)測是實現(xiàn)樓宇自動化的一個重要環(huán)節(jié) [9]。隨著計算機技術的發(fā)展 , 集散控制系統(tǒng) (DCS)作為一種新型的工業(yè)過程 控制系統(tǒng) , 正在取代傳統(tǒng)的儀表控制。它實質是利用計算機技術對生產過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新的控制技術 , 是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、通訊技術和人機接口技術相互滲透、相互發(fā)展而產生的一門成熟的系統(tǒng)工程技術。 為了適應中央空調高效管理模式的需求，針對水環(huán)熱泵的特點，采用中央空調集散控制系統(tǒng)有著明顯的控制節(jié)能方面的優(yōu)勢。中央空調集散控制是集控制技術、計算機技術和通迅網絡技術于一體的綜合應用技術。 中央空調集散控制系統(tǒng)，是針對水環(huán)熱泵空調而開發(fā)出來的一個上位機監(jiān)控系統(tǒng)。是末端設備 分散安裝，通過與上位機進行人機對話，對末端設備進行集中監(jiān)控和管理的一個自動控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)概況及功能要求 對機組的起、停和冷卻塔，風機流量、溫度、壓力差等參數(shù)進行實時監(jiān)測。參數(shù)的檢測也均可在遠端操控或觀察。其中也包括用變頻器對冷卻水泵和風機等進行變頻調速控制 , 用 PLC 取代繼電線路實現(xiàn)機組切換及水泵的變頻調速與市電供電恒速運行控制。在此基礎上 , 利用 RS485 總線將 PLC 和變頻器與 PC 機相連 , 這樣 , 空調機的起動、停止、運行可由中央控制室的 PC 機集中操作 , 也可在現(xiàn)場分散操作 , 現(xiàn)場操作 的優(yōu)先權高于中控室 , 現(xiàn)場控制主要方便單臺設備調試和維護。中控室的 PC 機能顯示冷卻水和冷凍水的溫度 , 也能顯示變頻器的頻率、電流及電壓參數(shù)。 系統(tǒng)的控制規(guī)律 PID 控 制 [14]根據(jù)偏差的比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)進行控制，簡稱 PID 控制，它是控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的一種控制規(guī)律。實際運行的經驗和理論的分析都表明，運27 用這種控制規(guī)律對許多工業(yè)過程進行控制時，都能得到滿意的效果。 PID 控制規(guī)律：dt tdeTdtteTteKtu t DIp )()(1)([)( 0? ??? PID 控制規(guī)律對控制性能的影響： * 比例控制 能迅速反映誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差， KP的加大會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定； * 積分控制的作用是，只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差。因此只要有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差，但是積分作用太強會使系統(tǒng)超調加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩； * 微分控制可以減小超調量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，減小調整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 變頻控制 變頻原理：中央空調系統(tǒng)中都采用交流電動機實現(xiàn)電氣傳動，冷凍機組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻風 機的耗能都與轉速有關，變頻控制的實質就是進行交流調速。交流調速系統(tǒng)中效率最高、性能最好的是變壓變頻調速，它是一種轉差功率不變型調速系統(tǒng)。 交流異步電動機的轉速為 n=60f(1s)/p 式中， n 為電動機的轉速， f 為電動機的頻率 ,p 為電動機的極對數(shù)； s 為異步電動機轉差率。 從式中可以看出，改變 f、 s、 p 都可改變電動機轉速。變極對數(shù)和變轉差率在調速領域內的應用范圍較小，而變頻調速具有高效率、寬范圍、高精度的調速性能，是比較合理的調速方法。但是，變頻調速決不是僅僅調節(jié)頻率就可以了，在變頻調速的過程中，必須保持磁 通量恒定。在水泵中，水泵流量與頻率成正比，水泵壓力與頻率的平方成正比，水泵消耗的功率與頻率的三次方成正比。對于變頻調速來說，轉速 n 基本上與電源頻率 f 成正比，當電源頻率 f 降低時，電動機轉速也降低，所需的功率就隨轉速的三次方迅速降低，可見，節(jié)能效果十分顯著。對于風機來說，其物理特性與水泵相似。由流體力學理論可知，風機風量 Q 與轉速 n 的一次方成正比，風壓 H 與轉速的平方成正比，軸功率 N 與轉速 n 的三次方成正比 .對于變頻調速來說，轉速 n 基本上與電源頻率 f 成正比，當電源頻率 f 降低時，電動機轉速也降低，所需的功率就隨轉速的三 次方迅速降低。所以，當負荷變化時，經 PID 調節(jié)帶動風機的電動機，轉速隨之變化，可降低功耗，28 節(jié)約電能 [15]。 4..3 集散控制系統(tǒng) 集散控制系統(tǒng)組成 中央空調集散控制系統(tǒng)是通過與上位機進行人機對話的方式，對末端設備進行集中控制、監(jiān)測和管理的應用系統(tǒng)。 集散控制系統(tǒng)監(jiān)控的對象 集散控制系統(tǒng)的監(jiān)控對象為整個中央空調系統(tǒng)中的末端設備，包括水環(huán)熱泵機組、空調水系統(tǒng)設備（冷卻塔風機、循環(huán)水泵等）、遠傳計費電能表等。 集散控制系統(tǒng)的硬件組成 集散控制系統(tǒng)的硬件組成主要包括：上位機 、串口擴展卡、轉接器、空調控制器、可編程控制器（ PLC）、變頻器、電能表數(shù)據(jù)采集器和遠傳計費電能表等。 上位機采用 RS485 通訊方式與各設備之間進行通信，實現(xiàn)上位機對各設備的監(jiān)控和管理。 系統(tǒng)拓撲結構圖 根據(jù)不同的監(jiān)控對象，劃分為四個系統(tǒng)模塊，分別為中央空調設備監(jiān)控系統(tǒng)、冷卻塔水系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)、遠傳電能表計費系統(tǒng)及報表數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。其系統(tǒng)結構圖 如圖 所示。 29 圖 集散控制系統(tǒng)拓撲結構圖 中央計算機 ： 中央計算機直接面向操作運行人員 ，主要任務是實現(xiàn)對整個空調系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、能量管理與優(yōu)化控制，系統(tǒng)采用全漢化的圖形軟件，人機界面友好。 中央計算機可以對各 NET 系列終端控制器集中監(jiān)測，管理及最優(yōu)控制，實時顯示各子系統(tǒng)上各監(jiān)測點的參數(shù)、表格及動態(tài)畫面。 處 理 器 英特爾 174。 奔騰 174。 4 處理器 內 存 512MB DDR 硬 盤 80GB 顯 示 器 商用深灰 15(54K)顯示器 顯 示 卡 集成高性能顯卡 顯 存 動態(tài)分配 光 驅 16X DVD 網卡 集成 Intel 10/100M 網卡 I/O接口 1串 ＋ 1并＋ 2PS/2+（ 4個前置） +2 組 AUDIO 擴展槽 3 PCI（不支持全高擴展卡） 鍵盤 聯(lián)想商用防水鍵盤 鼠標 商用因特網鼠標 電源 230W 操作系統(tǒng) Microsoft174。 Windows174。 XP（簡體中文版 ) 30 網絡控制器 (轉接器 )： 網絡控制器介于終端控制器與中央計算機之間，是集散控制系統(tǒng)必不可少的網絡通迅中轉器，它一端與中央計算機相連，另一端與現(xiàn)場 ZYDNET 系列終端控制器連接，執(zhí)行中央計算機與現(xiàn)場控制器之間的數(shù)據(jù)交換、自動校驗與糾錯。 終端控制器（主控面板） ： 終端控 制器，亦稱線控器。分布于建筑內各處，與空調機組安裝在一起，并與網絡控制器相連接，它能分別對各臺空調設備進行監(jiān)視及控制，如室內空調溫度過程控制，也可對壓力、電流等限值進行檢測與控制。 電表采集器 /電表 ： 利用當代微機技術、數(shù)字通訊技術與用戶儀表計量技術的完全結合，集計量、數(shù)據(jù)采集及處理于一體，將用戶的用電信息加以綜合處理的系統(tǒng)。 PLC 水系統(tǒng)控制器及輔助熱源控制器 ： 通過可編程控制器（ PLC）對水路的可調閥門進行調節(jié)控制（壓差控制閥、電動二通閥、動態(tài)平衡閥等），以及供回水溫、供回水壓差及水流量的數(shù)據(jù)傳輸； PLC 輔 助熱源控制器是通過信號的輸入對水環(huán)熱泵冬季采暖時輔助熱源的停啟、投入運行的數(shù)量臺數(shù)、進水水路的水壓及水溫進行有效的檢測及控制。 變頻器控制 ： 在冷卻塔出水口和回水口安裝檢測傳感器，由傳感器信號對變頻器進行控制 。 通訊線 ： 采用屏蔽雙絞線（ STP5 類）傳輸媒介，將分布于各地的終端設備有效的進行連接組網，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。 集散控制系統(tǒng)功能 中央空調集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了空調設備的自動化管理，提高了管理效率，降低了管理的人工成本，同時較大程度地降低了管理人員的勞動強度。 集散控制系統(tǒng)功能主要包括： 用戶管理 配置，遠程控制功能，定時啟?？刂乒δ?，狀態(tài)監(jiān)視功能，歷史報表功能。 用戶管理配置：為保證系統(tǒng)的安全，防止非授權人員進入系統(tǒng)，在登錄系統(tǒng)時需要輸入用戶名及口令以驗證使用者身份，進入系統(tǒng)按鈕，即可彈出用戶登陸窗口，用戶在登陸窗口中可進行登陸操作。 登錄系統(tǒng)后系統(tǒng)管理員可完成退出登錄、配置用戶、更改密碼、退出系統(tǒng)等操作。用鼠標單擊用戶管理圖標，下拉列表會顯示出退出登錄、分配用戶、更改密碼和退出系統(tǒng)31 四個用戶想要進行的操作內容。系統(tǒng)管理員有在系統(tǒng)中配置其他系統(tǒng)維護人員的權限。 遠程控制功能：通過人機對話可以方 便地在上位機上對空調機組、輔助熱源機組、循環(huán)水泵、冷卻塔風機等末端設備進行遠程控制，使管理人員從繁重的體力勞動中解放出來。遠程控制包括對設備進行啟動和關?？刂?、對設備進行運行參數(shù)的設置和監(jiān)控設備的運行狀態(tài)等。 （ 1） 單臺設備控制功能：用鼠標單擊畫面監(jiān)控按鈕，選擇想要進入的樓層監(jiān)控畫面。點擊想要進行控制的設備圖標，即可彈出所需控制的單臺機組控制畫面。通過人機對話可以完成對每臺空調機組在操作面板上能進行的所有操作功能，包括：機組開 /關控制；運行模式設置；目標溫度設置；運行風速設置。用鼠標單擊畫面監(jiān)控按鈕，選擇冷 卻塔或水泵監(jiān)控畫面。即可彈出冷卻塔、水泵的監(jiān)控畫面。通過人機對話可以完成對系統(tǒng)及設備在操作面板上能進行的所有操作功能， （ 2）群控功能：為方便管理，在各樓層空調機組的監(jiān)控畫面中，設置樓層空調機組的全開、全關按鈕，此功能鍵可快速方便地開啟和關閉各樓層的全部空調機組。 （ 3）水系統(tǒng)聯(lián)動功能 ：通過上位機開啟空調機組后，系統(tǒng)會自動啟動水系統(tǒng)相關設備，如循環(huán)水泵、冷卻塔風機（輔助熱源）等，確保空調機組正常運行。所有空調機組停止后，系統(tǒng)自動關閉水系統(tǒng)相關設備，防止所有空調機組停止后水系統(tǒng)設備繼續(xù)運行，避免造成不必要的 浪費。 定時啟?？刂乒δ埽和ㄟ^集散控制系統(tǒng)的控制，可以根據(jù)實際需要定時啟停中央空調設備。如工作日自動開啟系統(tǒng)，非工作日不啟動系統(tǒng)。在工作日，早上提前開啟中央空調系統(tǒng)，使得上班時間一到，室內達到舒適的溫度，在下午下班前，提前關閉中央空調系統(tǒng)，達到節(jié)約用電的目的。 狀態(tài)監(jiān)視功能 ：中央空調集散控制系統(tǒng)可以監(jiān)視空調機組、循環(huán)水泵、冷卻塔風機、輔助熱源機組、水 水高溫機組、變頻器和電能表等設備的運行。便于管理人員了解這些設備的當前運行狀態(tài)，當設備出現(xiàn)故障時可以實時地顯示在監(jiān)控畫面上，以提醒管理、維護人員對 其進行相應處理。 空調設備的運行狀態(tài)監(jiān)控畫面可以清楚地顯示各機組當前的運行狀態(tài)。 報表功能：中央空調集散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)報表功能是通過報表統(tǒng)計的歷史運行狀態(tài)、故障和耗電等情況，為以后整個空調系統(tǒng)的管理、維護提供參考數(shù)據(jù)。因此，在系統(tǒng)中設計了設備運行的歷史記錄報表。系統(tǒng)的報表功能自動建立整個中央空調系統(tǒng)運32 行的歷史日報表。所有的歷史日報表組成空調運行的報表數(shù)據(jù)庫，可以很方便地查詢任意日期任意時間段的設備運行狀況。 控制系統(tǒng)結構 控制系統(tǒng)結構分為三級：現(xiàn)場級 、控制級和監(jiān)控級，分別由三層計算機網絡即控制網絡 、監(jiān)控網絡和管理網絡把相應的設備連接在一起。 如圖 所示： 圖 控制系統(tǒng)結構圖 現(xiàn)場級設備一般位于被控生產過程的附近 ,包括傳感器、變送器和執(zhí)行器 ,它們將系統(tǒng)運行中的各類測量量 。 如溫度信號 ， 轉換為電信號 ， 并以模擬信號或開關信號的方式傳送至 DDC 控制器 ， 或者將 DDC 控制器輸出的控制量電信號 (模擬信號或開關信號 ) 轉換成對閥門等設備的操作量 ， 實現(xiàn)對生產過程的控制這些現(xiàn)場設備都有標準化的33 產品。 控制級主要由 DD