【導(dǎo)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(diào)系統(tǒng)作出設(shè)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(xué).淺論中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能[M].廣東:建筑熱能通風(fēng)空調(diào).[2]于景暉.當(dāng)今空調(diào)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(diào).中央空調(diào)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(zhì)量的以人為本。許多商場、賓館、寫字樓、民用住宅都設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)把冷/熱量輸送到需要消除冷/熱負(fù)荷的空間，從而實現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)的目的。情況，設(shè)置水環(huán)熱泵系統(tǒng)，由建筑的冷熱負(fù)荷，本地的氣象各種緣由對系統(tǒng)設(shè)備的選型，冷卻塔，風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整控制。而隨著單片機(jī)，PLC等智能化技術(shù)的日益完善，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)。本工程將利用PLC和網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)

　　

【正文】 調(diào)機(jī)房四壁及天花設(shè)置吸聲材料。管道穿過機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)處四周的縫隙，應(yīng)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(fēng)機(jī)，水泵、水塔等均做減振基礎(chǔ)，空調(diào)機(jī)設(shè)隔振墊?？照{(diào)機(jī)、水泵、水塔的出入水管設(shè)可屈撓橡膠軟接頭，管道安裝采用減振支吊架。 風(fēng)管及水管絕熱設(shè)計 B1 級柔性泡沫橡塑板，保溫厚度為 9～ 19MM，新風(fēng)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(diào)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(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 2 冷卻水泵 11 水冷整體明裝方型空調(diào)機(jī)（前回風(fēng)前出風(fēng)） 3 軟接頭 12 水冷分離臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 4 水過濾器 13 帶獨立冷源的吊掛式風(fēng)柜 5 閘閥 14 帶獨立冷源的卡式雙出風(fēng)型風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 6 冷卻塔 15 水冷分離卡式雙出風(fēng)型風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 7 帶獨立冷源臥式明裝風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 16 水冷分離掛壁式空調(diào)機(jī) 8 水冷分離式空調(diào)機(jī)外機(jī) 17 水冷分離立柜式空調(diào)機(jī) 9 水冷分離臥式明裝風(fēng)機(jī)盤管機(jī) 組 26 4 系統(tǒng)自動控制 中央空調(diào)系統(tǒng)是高層樓宇主要的機(jī)電設(shè)備 ,其運(yùn)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(diào)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(yùn)行 , 但離不開人工調(diào)節(jié) , 尤其是冷凍水、冷卻水流量和溫度等參數(shù)的調(diào)整 , 機(jī)組的起、?？刂凭柙诂F(xiàn)場進(jìn)行操作 , 這給空調(diào)系統(tǒng)的管理和控制帶來不便。因此 , 對中 央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)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(jī)技術(shù)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(zhì)是利用計算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新的控制技術(shù) , 是由計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通訊技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)相互滲透、相互發(fā)展而產(chǎn)生的一門成熟的系統(tǒng)工程技術(shù)。 為了適應(yīng)中央空調(diào)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(diào)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(diào)集散控制是集控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通迅網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的綜合應(yīng)用技術(shù)。 中央空調(diào)集散控制系統(tǒng)，是針對水環(huán)熱泵空調(diào)而開發(fā)出來的一個上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。是末端設(shè)備 分散安裝，通過與上位機(jī)進(jìn)行人機(jī)對話，對末端設(shè)備進(jìn)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(jī)組的起、停和冷卻塔，風(fēng)機(jī)流量、溫度、壓力差等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測。參數(shù)的檢測也均可在遠(yuǎn)端操控或觀察。其中也包括用變頻器對冷卻水泵和風(fēng)機(jī)等進(jìn)行變頻調(diào)速控制 , 用 PLC 取代繼電線路實現(xiàn)機(jī)組切換及水泵的變頻調(diào)速與市電供電恒速運(yùn)行控制。在此基礎(chǔ)上 , 利用 RS485 總線將 PLC 和變頻器與 PC 機(jī)相連 , 這樣 , 空調(diào)機(jī)的起動、停止、運(yùn)行可由中央控制室的 PC 機(jī)集中操作 , 也可在現(xiàn)場分散操作 , 現(xiàn)場操作 的優(yōu)先權(quán)高于中控室 , 現(xiàn)場控制主要方便單臺設(shè)備調(diào)試和維護(hù)。中控室的 PC 機(jī)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(jìn)行控制，簡稱 PID 控制，它是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。實際運(yùn)行的經(jīng)驗和理論的分析都表明，運(yùn)27 用這種控制規(guī)律對許多工業(yè)過程進(jìn)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(qiáng)會使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩； * 微分控制可以減小超調(diào)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(yīng)速度，減小調(diào)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(diào)系統(tǒng)中都采用交流電動機(jī)實現(xiàn)電氣傳動，冷凍機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻風(fēng) 機(jī)的耗能都與轉(zhuǎn)速有關(guān)，變頻控制的實質(zhì)就是進(jìn)行交流調(diào)速。交流調(diào)速系統(tǒng)中效率最高、性能最好的是變壓變頻調(diào)速，它是一種轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)。 交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n=60f(1s)/p 式中， n 為電動機(jī)的轉(zhuǎn)速， f 為電動機(jī)的頻率 ,p 為電動機(jī)的極對數(shù)； s 為異步電動機(jī)轉(zhuǎn)差率。 從式中可以看出，改變 f、 s、 p 都可改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速。變極對數(shù)和變轉(zhuǎn)差率在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍較小，而變頻調(diào)速具有高效率、寬范圍、高精度的調(diào)速性能，是比較合理的調(diào)速方法。但是，變頻調(diào)速決不是僅僅調(diào)節(jié)頻率就可以了，在變頻調(diào)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(diào)速來說，轉(zhuǎn)速 n 基本上與電源頻率 f 成正比，當(dāng)電源頻率 f 降低時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速也降低，所需的功率就隨轉(zhuǎn)速的三次方迅速降低，可見，節(jié)能效果十分顯著。對于風(fēng)機(jī)來說，其物理特性與水泵相似。由流體力學(xué)理論可知，風(fēng)機(jī)風(fēng)量 Q 與轉(zhuǎn)速 n 的一次方成正比，風(fēng)壓 H 與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率 N 與轉(zhuǎn)速 n 的三次方成正比 .對于變頻調(diào)速來說，轉(zhuǎn)速 n 基本上與電源頻率 f 成正比，當(dāng)電源頻率 f 降低時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速也降低，所需的功率就隨轉(zhuǎn)速的三 次方迅速降低。所以，當(dāng)負(fù)荷變化時，經(jīng) PID 調(diào)節(jié)帶動風(fēng)機(jī)的電動機(jī)，轉(zhuǎn)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(diào)集散控制系統(tǒng)是通過與上位機(jī)進(jìn)行人機(jī)對話的方式，對末端設(shè)備進(jìn)行集中控制、監(jiān)測和管理的應(yīng)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(diào)系統(tǒng)中的末端設(shè)備，包括水環(huán)熱泵機(jī)組、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備（冷卻塔風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵等）、遠(yuǎn)傳計費(fèi)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(jī) 、串口擴(kuò)展卡、轉(zhuǎn)接器、空調(diào)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(yuǎn)傳計費(fèi)電能表等。 上位機(jī)采用 RS485 通訊方式與各設(shè)備之間進(jìn)行通信，實現(xiàn)上位機(jī)對各設(shè)備的監(jiān)控和管理。 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(diào)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、冷卻塔水系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)傳電能表計費(fèi)系統(tǒng)及報表數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 如圖 所示。 29 圖 集散控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 中央計算機(jī) ： 中央計算機(jī)直接面向操作運(yùn)行人員 ，主要任務(wù)是實現(xiàn)對整個空調(diào)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(jī)界面友好。 中央計算機(jī)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(nèi) 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(qū) 16X DVD 網(wǎng)卡 集成 Intel 10/100M 網(wǎng)卡 I/O接口 1串 ＋ 1并＋ 2PS/2+（ 4個前置） +2 組 AUDIO 擴(kuò)展槽 3 PCI（不支持全高擴(kuò)展卡） 鍵盤 聯(lián)想商用防水鍵盤 鼠標(biāo) 商用因特網(wǎng)鼠標(biāo) 電源 230W 操作系統(tǒng) Microsoft174。 Windows174。 XP（簡體中文版 ) 30 網(wǎng)絡(luò)控制器 (轉(zhuǎn)接器 )： 網(wǎng)絡(luò)控制器介于終端控制器與中央計算機(jī)之間，是集散控制系統(tǒng)必不可少的網(wǎng)絡(luò)通迅中轉(zhuǎn)器，它一端與中央計算機(jī)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(jī)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(nèi)各處，與空調(diào)機(jī)組安裝在一起，并與網(wǎng)絡(luò)控制器相連接，它能分別對各臺空調(diào)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視及控制，如室內(nèi)空調(diào)溫度過程控制，也可對壓力、電流等限值進(jìn)行檢測與控制。 電表采集器 /電表 ： 利用當(dāng)代微機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)與用戶儀表計量技術(shù)的完全結(jié)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(diào)閥門進(jìn)行調(diào)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(yùn)行的數(shù)量臺數(shù)、進(jìn)水水路的水壓及水溫進(jìn)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(jìn)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(shè)備有效的進(jìn)行連接組網(wǎng)，確保數(shù)據(jù)可靠傳輸。 集散控制系統(tǒng)功能 中央空調(diào)集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了空調(diào)設(shè)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(qiáng)度。 集散控制系統(tǒng)功能主要包括： 用戶管理 配置，遠(yuǎn)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(quán)人員進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)單擊用戶管理圖標(biāo)，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(jìn)行的操作內(nèi)容。系統(tǒng)管理員有在系統(tǒng)中配置其他系統(tǒng)維護(hù)人員的權(quán)限。 遠(yuǎn)程控制功能：通過人機(jī)對話可以方 便地在上位機(jī)上對空調(diào)機(jī)組、輔助熱源機(jī)組、循環(huán)水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等末端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使管理人員從繁重的體力勞動中解放出來。遠(yuǎn)程控制包括對設(shè)備進(jìn)行啟動和關(guān)?？刂?、對設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。 （ 1） 單臺設(shè)備控制功能：用鼠標(biāo)單擊畫面監(jiān)控按鈕，選擇想要進(jìn)入的樓層監(jiān)控畫面。點擊想要進(jìn)行控制的設(shè)備圖標(biāo)，即可彈出所需控制的單臺機(jī)組控制畫面。通過人機(jī)對話可以完成對每臺空調(diào)機(jī)組在操作面板上能進(jìn)行的所有操作功能，包括：機(jī)組開 /關(guān)控制；運(yùn)行模式設(shè)置；目標(biāo)溫度設(shè)置；運(yùn)行風(fēng)速設(shè)置。用鼠標(biāo)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(jī)對話可以完成對系統(tǒng)及設(shè)備在操作面板上能進(jìn)行的所有操作功能， （ 2）群控功能：為方便管理，在各樓層空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控畫面中，設(shè)置樓層空調(diào)機(jī)組的全開、全關(guān)按鈕，此功能鍵可快速方便地開啟和關(guān)閉各樓層的全部空調(diào)機(jī)組。 （ 3）水系統(tǒng)聯(lián)動功能 ：通過上位機(jī)開啟空調(diào)機(jī)組后，系統(tǒng)會自動啟動水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，如循環(huán)水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)（輔助熱源）等，確?？照{(diào)機(jī)組正常運(yùn)行。所有空調(diào)機(jī)組停止后，系統(tǒng)自動關(guān)閉水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，防止所有空調(diào)機(jī)組停止后水系統(tǒng)設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，避免造成不必要的 浪費(fèi)。 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(diào)設(shè)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(diào)系統(tǒng)，使得上班時間一到，室內(nèi)達(dá)到舒適的溫度，在下午下班前，提前關(guān)閉中央空調(diào)系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)約用電的目的。 狀態(tài)監(jiān)視功能 ：中央空調(diào)集散控制系統(tǒng)可以監(jiān)視空調(diào)機(jī)組、循環(huán)水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、輔助熱源機(jī)組、水 水高溫機(jī)組、變頻器和電能表等設(shè)備的運(yùn)行。便于管理人員了解這些設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)設(shè)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(hù)人員對 其進(jìn)行相應(yīng)處理。 空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控畫面可以清楚地顯示各機(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。 報表功能：中央空調(diào)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(yùn)行狀態(tài)、故障和耗電等情況，為以后整個空調(diào)系統(tǒng)的管理、維護(hù)提供參考數(shù)據(jù)。因此，在系統(tǒng)中設(shè)計了設(shè)備運(yùn)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(diào)系統(tǒng)運(yùn)32 行的歷史日報表。所有的歷史日報表組成空調(diào)運(yùn)行的報表數(shù)據(jù)庫，可以很方便地查詢?nèi)我馊掌谌我鈺r間段的設(shè)備運(yùn)行狀況。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三級：現(xiàn)場級 、控制級和監(jiān)控級，分別由三層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)即控制網(wǎng)絡(luò) 、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)把相應(yīng)的設(shè)備連接在一起。 如圖 所示： 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 現(xiàn)場級設(shè)備一般位于被控生產(chǎn)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(yùn)行中的各類測量量 。 如溫度信號 ， 轉(zhuǎn)換為電信號 ， 并以模擬信號或開關(guān)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(guān)信號 ) 轉(zhuǎn)換成對閥門等設(shè)備的操作量 ， 實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制這些現(xiàn)場設(shè)備都有標(biāo)準(zhǔn)化的33 產(chǎn)品。 控制級主要由 DD