【正文】 2 中央空調(diào)系統(tǒng)控制原理分析 空調(diào)系統(tǒng)簡介 空調(diào)系統(tǒng)的分類 、半集中式空調(diào)系統(tǒng)和局部空調(diào)系統(tǒng)。這種空調(diào)系統(tǒng)處理空氣量大，需要設(shè)計中冷源何熱源 (2)半集中式空調(diào)也稱為混合式 空調(diào)系統(tǒng)，對空氣既有集中處理又有局部處理裝置。 (3)局部空調(diào)系統(tǒng)也稱全分散空調(diào)系統(tǒng)，是由分散在各空調(diào)房間的空調(diào)機組來承擔(dān)空調(diào)任務(wù)的，該機組將冷、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備集中設(shè)置在一個箱體內(nèi)。 (1)全空氣系統(tǒng)利用空氣作為負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的介質(zhì)，將經(jīng)過處理的空氣送入空調(diào)房間內(nèi)，同時消除室內(nèi)余熱和余濕的同時，向室內(nèi)補充熱量。因此，占用的建筑空間也較大。 (2)空氣 水系統(tǒng)使用空氣和水作為負(fù)荷室內(nèi)的介質(zhì)，屬于半集中式空調(diào)系統(tǒng)。風(fēng)機盤管所需冷熱水是集中供應(yīng)的。水的比熱比空氣大很多，所以在相同條件下只需較小的水量，從而使管道所用 第 頁 6 的空間減少了許多。因而通常不單獨采用這種方法。這種方式屬于局部空調(diào)系統(tǒng)，通常用于分散安裝的局部空調(diào)機組，如窗式空調(diào)器。 空調(diào)系統(tǒng)的組成 一般空調(diào)系統(tǒng)包括以下幾個部分： （ 1）進風(fēng) 根據(jù)人對空氣新鮮度的生理要求，空調(diào)系統(tǒng)必須有一部分空氣取自于室外，常稱新風(fēng)。 （ 2）空氣過濾 由進風(fēng)部分引入的新風(fēng)，必須先經(jīng)過一次預(yù)過濾，以除去顆粒較大的塵埃。根據(jù)過濾的效率不同，大致可以分為初（粗）小過濾器、中效過濾器和高校過濾器。熱濕處理設(shè)備主要有兩大類型：直接接觸式和表面式。噴水室、蒸汽加濕器、局部補充加濕裝置以及使用固體吸濕劑的設(shè)備均屬于這一類。表面式換熱器屬于這一類。這是空氣系統(tǒng)空氣輸送和分配部分的任務(wù)，它由風(fēng)機和不同型式的管道組成。管道截面通常為矩形和圓形兩種，一般低速風(fēng)道多采用矩形，而高速風(fēng)道多用圓形。冷源有自然冷源和 人工冷源兩種。自然熱源指地?zé)岷颂柲堋? 空氣調(diào)節(jié)原理 空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)，在于按照使用的目的，對房間或公共建筑物內(nèi)的空氣狀態(tài)參數(shù)進行調(diào)節(jié)，為人們的工作和生活，創(chuàng)造一個溫度適宜，濕度恰當(dāng)?shù)氖孢m環(huán)境。 按照人類的生理特征和生活習(xí)慣，常要求居住和工作環(huán)境與外界的溫差不宜過大，從保健的角度來看，以 5℃左右對人體健康比較有益，夏日里，如溫差過大，則人由 室外進入室內(nèi)時將受到冷沖擊，而由室內(nèi)走到室外，又將受到熱沖擊，這兩種情況都會使人體感到不舒服。 生活經(jīng)驗得知，空氣過于潮濕或過于干燥都將使人感到不舒適。假如溫度適宜，相對濕度即便在 40%～ 70%的范圍內(nèi)變化，人們也是基本適應(yīng)。 ② 冷卻：噴水室、表面式換熱器做冷卻用（稱為表面式冷卻器），傳熱介質(zhì)為冷水，當(dāng)冷水溫度高于空氣的露點溫度而低于空氣的干球溫度時，能使空氣等濕冷卻。 第 頁 8 ③ 加濕：蒸汽加濕器、電加濕器。 （ 2）空氣的凈化處理設(shè)備 凈化：過濾器。他由集中管理部分、分散控制部分和通信部分等組成。集中管理部分用于系統(tǒng)的集中監(jiān)視與操作、系統(tǒng)的組態(tài)與維護以及系統(tǒng)的信息管理和優(yōu)化控制。分散控制系統(tǒng)軟件一般由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信軟件、組態(tài)軟件和各種應(yīng)用 軟件組成。各現(xiàn)場控制單元只控制少量的回路，發(fā)生故障時影響面小，風(fēng)險分散、提高系統(tǒng)的安全性。采用交互圖形顯示，復(fù)合窗口技術(shù)，用鍵盤、鼠標(biāo)以及觸摸屏進行操作，可顯示總貌、分組合單元等的數(shù)據(jù)、模擬圖、趨勢圖，以及各種操作、報警信息等。利用先進的控制與管理技術(shù)，提高設(shè)備利用率，降低能耗，實現(xiàn)被控對象的最優(yōu)控制與管理。采用模塊、 模件結(jié)構(gòu)，可以靈活組建系統(tǒng)，具有很強的通用性。采用冗余（增加額外設(shè)備）技術(shù)和冗錯技術(shù)，各單元都具有自診斷、自檢查和自修復(fù)功能，以及故障自動報警功能。 由于暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備多，需要監(jiān)測的參數(shù)也較多，并且要求高，所 第 頁 10 以在智能建筑中暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)實中央監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。 中央空調(diào)各子系統(tǒng)的控制原理分析 空調(diào)機組 自控系統(tǒng) 供冷空調(diào)空調(diào)機組有 DDC 控制器通過變頻驅(qū)動器（ VFD）控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)供冷風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量。變風(fēng)量箱的供冷風(fēng)量增大時，供冷主風(fēng)管靜壓降低 ， DDC 控制器會提高風(fēng)機的轉(zhuǎn)速以維持恒定的靜壓?？刂茍D如圖 所示（為了簡化，圖中冷水供應(yīng)管和熱水供應(yīng)管畫為一根，注意實際是有區(qū)別的）。當(dāng)送風(fēng)溫度低于設(shè)定值時， DDC 控制器將減少冷凍閥的（ TV1）的開度。回風(fēng)溫度和混合溫度的變化也會使 DDC 控制器發(fā)出相應(yīng)的控制命令。 DDC 控制器根據(jù)供熱送風(fēng)主管的靜壓自動調(diào)節(jié)送風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，使供熱主管上保持一定的靜壓。若變風(fēng)量箱的供熱風(fēng)量減小，供熱主風(fēng)管靜壓上升，控制器則會降低風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，以維持恒定的靜壓。當(dāng)送風(fēng)溫度高于設(shè)定值時， DDC 控制器將減小水閥 (TV1)的開度。 差壓 開關(guān)（ P1） 檢測過濾器兩端的壓力差，當(dāng)過濾器的容塵量超過設(shè)定值時，控制器發(fā)出警報信號，通知用戶更換過濾器。 節(jié)能模式控制能自動檢測室外空氣的溫度值，根據(jù)外界空氣溫度值決定是否采用全新風(fēng)工作方式。 新風(fēng)機組 自控系統(tǒng) 圖 。使得在夏季通過表冷器使新風(fēng)降溫、除濕，冬季通過加熱器、加濕器使空氣加 熱、加濕。則該系統(tǒng)不加加熱、加濕器。 該系統(tǒng)監(jiān)控功能如下： （ 1）風(fēng)溫度監(jiān)控 由送風(fēng)通道的溫度傳感器 T 實測送風(fēng)溫度，信號送入 DDC 中，與送風(fēng)溫度設(shè)定值進行比較，采取 PID 控制，由 DDC 發(fā)出指令控制加熱器（或表冷器）上的電動調(diào)節(jié)閥 TV1（或 TV2）的閥門開度，用以調(diào)節(jié)熱水（或冷風(fēng)流量），使送風(fēng)的溫度控制在設(shè)定的范圍內(nèi)， 使室內(nèi)的溫度保持相對恒定。比如，夏季環(huán)境溫度高、濕度大，可以通過開大表冷器上的冷水閥門進行去濕冷卻；如果在冬季，環(huán)境比較干燥，則可通過調(diào)節(jié)加濕器的閥門 TV3，控制蒸汽流量，使被調(diào)環(huán)境的濕度保持相對恒定。 （ 4）機組定時啟動控制 按實際需要預(yù)先編制程序，控制風(fēng)機起停時間，并累加機組工作時間，達(dá)到自動調(diào)整維護系統(tǒng)，使新風(fēng)機組工作效率提高，能量損耗減少。表冷器的后風(fēng)溫低于 5℃時，防凍開關(guān)接通，向 DDC 送入信號，控制加熱器熱水閥門的開啟。 空調(diào)機組全新風(fēng) /排風(fēng) 自控系統(tǒng) 空調(diào)機組全新風(fēng) /排風(fēng)系統(tǒng) 比新風(fēng)機組系統(tǒng)增加了回風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)，其目的是為節(jié)約能源，凈化室內(nèi)空氣，并可與消防系統(tǒng)聯(lián)合排煙。 為了節(jié)約能源空調(diào)機組全新風(fēng) /排風(fēng)系統(tǒng)增加了回風(fēng)系統(tǒng)，因此就要增加新風(fēng)、回風(fēng)空氣的溫度、濕度檢測點，由于新風(fēng)與回風(fēng)混合處空氣溫度、濕度不均勻，因此在空氣混合處不加溫度、濕度測試點。 第 頁 15 H1T1P1P2P3SH3T3T4H4H2T2排風(fēng)室外新風(fēng)過濾器表冷器加熱器加濕器回風(fēng)機送風(fēng)機回風(fēng)送風(fēng)熱水冷水蒸汽防凍開關(guān)被 調(diào) 區(qū) 域AOFV3AOFV2AIAIAIAIAIAIAOAOAOFV1TV1TV2TV3DODIDIDIH濕度傳感器/變送器；FV電動風(fēng)門；TV電動調(diào)節(jié)閥 圖 新風(fēng)/排風(fēng)機組監(jiān)控原理圖 第 頁 16 （ 2） 回風(fēng)濕度監(jiān)控 由回風(fēng)通道的濕度傳感器 H2 實測回風(fēng)通道濕度信號，送入 DDC 中，與濕度設(shè)定值進行比較，采取 PID 控制，由 DDC 輸出信號控制冷水閥 TV1（或蒸汽閥TV3）的開度，控制表冷器冷卻流量（或控制蒸汽流量），使回 風(fēng)濕度保持一定。 （ 4） 排煙系統(tǒng)監(jiān)控 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，新風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)立即停止工作，啟動排煙系統(tǒng)，打開排煙閥。 其余部分輸入、輸出通道的監(jiān)控原理同新風(fēng)機組監(jiān)控原理。 以確保冷凍機有足夠的冷卻水通過，冷卻塔的風(fēng)機、水泵安全正常工作，并根據(jù)實際冷負(fù)荷調(diào)整冷卻水運行情況，保證足夠的冷凍水流量。采用直接數(shù)字 (DDC)控制器進行控制。 （ 1）冷水機組聯(lián)鎖控制 制冷設(shè)備啟停順序由中央監(jiān)控系統(tǒng)按預(yù)先編制的程序來實現(xiàn)的。 第 頁 17 集水箱FSFSFS 冷水機組制冷機組 FSFSFS分水器補水箱L風(fēng)機 風(fēng)機冷卻塔 冷卻塔冷卻泵 水流開關(guān)電動閥電磁閥冷水回水 冷水供水V 旁通閥冷凍泵D I D OD I D OD I D OD I D OD I D OD I D OD I D OD I D O2 D I 2 DO2 D I 2 DO2 D I 2 DO2 D I 2 DO2 D I 2 DO2 D I 2 DODIDIDIDIDIDIAI AIAIAIAIPFDID I D OT 2 T 1AO2 D I 2 DO 2 D I 2 DO2 D I 2 DO2 D I 2 DOT 4 T 3T 溫度傳感器 / 變送器 ； P 差壓變送器 / 變送器 ； AI / AO 模擬輸入 / 輸出量 ；F 流量傳感器 / 變送器 ； L 液位傳感器 / 變送器 ； DI / DO 數(shù)字輸入 / 輸出量 ；圖 制冷系統(tǒng)監(jiān)控原理圖 第 頁 18 啟動順序：冷卻塔風(fēng)機、電動閥 — 冷卻水電動閥 — 冷卻水泵 — 冷凍水電動閥 — 冷凍水泵 — 冷水機組。 （ 2）冷凍水供 /回水溫度監(jiān)測 通過供水總管上的溫度傳感器 T1 檢測冷凍水供水溫度，檢測的信號送入DDC（ AI）中。 （ 3）冷凍水供水水流量監(jiān)控 通過供水總管上的流量傳感器 F 檢測冷凍水流量，送入 DDC（ AI） 中。以達(dá)到最佳節(jié)能效果。 DDC 送出相應(yīng)信號（ AO），調(diào)節(jié)位于供、回水總管之間的旁通管上的旁通閥的開度，實現(xiàn)進水與回水之間的旁通，以保持供、回水壓差恒定。如果流量太小，甚至斷流、把信號送入 DDC，則系統(tǒng)自動報警， DDC 送出信號自動停止相應(yīng)制冷機運行。 （ 7）冷卻水溫度監(jiān)測 利用溫度傳感器 T4檢測冷卻塔出水溫度，檢測信號送入 DDC（ AI），實時控 第 頁 19 制冷卻塔風(fēng)機的啟停臺數(shù)。 （ 9）水箱補水控制 通過液位傳感器 LT檢測水箱水位， DDC 根據(jù)水位信號，控制進水電磁閥 LV的開、閉，以維持水位在允許范圍內(nèi)，水位越限時發(fā)出報警信號。 熱交換 自控 系統(tǒng) 熱交換系統(tǒng)是以熱交換器為主要設(shè)備。 圖 。 （ 1）熱量計量系統(tǒng) 圖 F與溫度傳感器 T T6 構(gòu)成熱量計量系統(tǒng)， DDC 裝置通過測量這 3 個參數(shù)的瞬時值，可以得到每個時刻從供熱網(wǎng)輸入的熱量，再通過軟件的累加計算，即可得到每日的總熱量及每季度總耗熱量。 （ 3）熱交換器二次側(cè)熱水出口溫度控制 由溫度傳 感器 T T2 監(jiān)測二次熱水出口溫度，送入 DDC 與預(yù)定值比較得到的偏差，運用比例積分（ PI 控制）規(guī)律進行調(diào)節(jié)， DDC 再輸出相應(yīng)信號，去控制熱交換器上一次熱水 /蒸汽電動調(diào)節(jié)閥 V V2的閥門開度，調(diào)節(jié)一次熱水 /蒸汽流量，使二次熱水出口溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)，從而保證空調(diào)采暖溫度。 （ 5）工作狀態(tài)顯示與打印 包括二次熱水出口溫度，熱水泵啟 /停狀態(tài)、故障顯示，一次側(cè)熱水 /蒸汽進出口溫度、壓力、流量、二次側(cè)熱水供、回水溫度等，并且累計機組運行時間及用電量。 T1 上的恒溫器有通 /斷兩個工作位置，當(dāng)恒溫器打到“