變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

文｜浙江中控研究院有限公司 孫 全

在建筑物內(nèi)，暖通空調(diào)系統(tǒng)隨環(huán)境及使用情況的不同，負(fù)荷也不斷發(fā)生變化，建立一個(gè)實(shí)時(shí)調(diào)整并合理滿足暖通使用需求的空調(diào)系統(tǒng)已成為建筑運(yùn)營(yíng)的迫切需求；而變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是近年來(lái)被廣泛推廣并應(yīng)用到建筑空調(diào)的節(jié)能技術(shù)，其是一種基于逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。例如在一個(gè)建筑中，各個(gè)區(qū)域負(fù)荷差異較大，就可以通過(guò)變風(fēng)量系統(tǒng)調(diào)整系統(tǒng)風(fēng)量和冷量達(dá)到使用需求及節(jié)能目標(biāo)，通過(guò)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的有效控制，可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用20%～30%。

在我們?nèi)粘Ｊ褂玫亩L(fēng)量系統(tǒng)中，采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管通過(guò)溫控器控制，容易產(chǎn)生環(huán)境溫度過(guò)冷或過(guò)熱、冷凝水過(guò)多對(duì)吊頂造成污染、噪聲大影響工作或休息等；而設(shè)計(jì)如采用變風(fēng)量系統(tǒng)則不會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，除了能最大程度保證恒溫運(yùn)行外，噪聲等其他問(wèn)題也能得到很好的解決；系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需求符合實(shí)現(xiàn)按需提供、按需分配、按需運(yùn)行等，系統(tǒng)運(yùn)行靈活、調(diào)節(jié)合理、使用便捷等。

1 項(xiàng)目概況

某辦公大樓，地下2層、地面21層，建筑面積五萬(wàn)余平方米，其中地下層為汽車(chē)停車(chē)庫(kù)、非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)庫(kù)、重要機(jī)房、庫(kù)房等；1至5層為群房，配備咖啡店、健身中心、商場(chǎng)、銀行、消控中心及弱電機(jī)房等；6至21層為辦公。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中辦公層采用帶熱水加熱盤(pán)管的VAV末端裝置，夏季通過(guò)調(diào)節(jié)VAV末端裝置的冷風(fēng)量來(lái)適應(yīng)負(fù)荷的變化，冬季調(diào)節(jié)VAV設(shè)備的冷風(fēng)量，冷風(fēng)量減少到最小設(shè)定風(fēng)量，室溫仍低于設(shè)計(jì)溫度時(shí)，開(kāi)啟加熱盤(pán)管上電動(dòng)閥加熱以滿足使用要求。

大樓公共區(qū)域采用中央空調(diào)，在大樓群房1至5層區(qū)域采用吊頂式新風(fēng)機(jī)組及臥式空調(diào)機(jī)組，其具體控制內(nèi)容如下：對(duì)每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，通過(guò)軟件進(jìn)行時(shí)間的累計(jì)和生成溫度曲線；新風(fēng)機(jī)組設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)控制，每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組都有就地選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇手動(dòng)/樓宇自動(dòng)化控制。在樓宇自動(dòng)控制模式下，樓宇自控系統(tǒng)將按時(shí)間表來(lái)操作新風(fēng)機(jī)組，執(zhí)行相關(guān)的控制程序和聯(lián)鎖。在手動(dòng)模式下，樓宇系統(tǒng)控制功能失效，但監(jiān)視功能和新風(fēng)機(jī)末端風(fēng)量調(diào)節(jié)仍然保持工作；新風(fēng)機(jī)組末端都配有電動(dòng)風(fēng)閥和電動(dòng)執(zhí)行器，以達(dá)到控制風(fēng)量的目的。

控制過(guò)程如下：

在新風(fēng)門(mén)和末端送風(fēng)門(mén)安裝的電動(dòng)新風(fēng)閥門(mén)接受就地安裝的DDC控制器的指令。當(dāng)DDC控制器接收的室內(nèi)CO2濃度或者室內(nèi)壓力與設(shè)定值有偏差時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)DDC控制器內(nèi)置的控制算式，如比例控制P、比例加積分控制PI、PID和優(yōu)化PID發(fā)出控制信號(hào)到電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥，調(diào)節(jié)末端送風(fēng)閥的開(kāi)度，這樣構(gòu)成閉環(huán)控制，保持室內(nèi)CO2濃度和室內(nèi)壓力在要求的控制范圍內(nèi)，達(dá)到空氣清新的環(huán)境要求。當(dāng)新風(fēng)機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉新風(fēng)閥。

電動(dòng)新風(fēng)閥門(mén)與送風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖控制，送風(fēng)機(jī)工作時(shí)，閥門(mén)保持打開(kāi)狀態(tài)；送風(fēng)機(jī)組停止工作時(shí)，閥門(mén)保持關(guān)閉狀態(tài)。

在新風(fēng)過(guò)濾段上設(shè)置壓差開(kāi)關(guān)，監(jiān)測(cè)過(guò)濾器上的積塵所造成的氣阻，當(dāng)積塵過(guò)多時(shí)，則發(fā)出報(bào)警，提示清理過(guò)濾器。

每臺(tái)新風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)送風(fēng)的溫度情況，DDC通過(guò)設(shè)定溫度與送風(fēng)溫度的比對(duì)，實(shí)施調(diào)整表冷器電動(dòng)二通閥執(zhí)行器，嚴(yán)格控制表冷器內(nèi)的冷凍水流量，始終將送風(fēng)溫度控制在設(shè)定溫度范圍內(nèi)，以確保室內(nèi)環(huán)境溫度的舒適性。

各個(gè)公共區(qū)域溫濕度信號(hào)和室外的溫濕度信號(hào)，通過(guò)相應(yīng)的DDC采集數(shù)據(jù)，然后通以MODBUS TCP網(wǎng)關(guān)形式讀取到電腦上，電腦主機(jī)與LED屏之間通過(guò)通信接口，在LED屏上發(fā)布各溫濕度信息。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）采用單層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：Optisys系統(tǒng)采用了單層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，使得Optisys集散系統(tǒng)無(wú)論在可靠性和技術(shù)上都是世界領(lǐng)先的水平。中央控制室單獨(dú)設(shè)立中央工作站，通過(guò)訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)控制器將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析后，反饋給現(xiàn)場(chǎng)控制器，通過(guò)控制器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)管理、控制一體化。

（2）系統(tǒng)硬件配置：整個(gè)大廈樓宇自控系統(tǒng)共配置19臺(tái)PCS300系列DDC控制柜，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)組成控制主網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)CAN總線分別擴(kuò)展了21臺(tái)DDC控制柜。以滿足空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備及其他機(jī)電等設(shè)施的要求。

（3）系統(tǒng)軟件配置：運(yùn)行于Windows 2003/XP中文平臺(tái)，靈活的動(dòng)態(tài)圖形操作界面，軟功能鍵、下拉式菜單，可用鼠標(biāo)完成大部分功能。如：面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)、跨平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)交換、接口與服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集與管理應(yīng)用軟件、運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)顯示應(yīng)用軟件、運(yùn)行記錄報(bào)表的打印應(yīng)用軟件、中央調(diào)度及智能遠(yuǎn)動(dòng)控制應(yīng)用軟件、故障診斷及報(bào)警應(yīng)用軟件、面向Excel的趨勢(shì)數(shù)據(jù)界面、可制定的權(quán)限、運(yùn)行畫(huà)面若干張、現(xiàn)場(chǎng)控制單元編程軟件。

（4）設(shè)備功能：系統(tǒng)由PC主機(jī)、彩色屏幕顯示器及打印機(jī)組成，可直接與以太網(wǎng)相連，通過(guò)密碼訪問(wèn)樓宇自動(dòng)化管理軟件，對(duì)全動(dòng)態(tài)窗口進(jìn)行監(jiān)測(cè)；完成直觀的圖文操作、對(duì)數(shù)據(jù)歷史保存和打印、故障診斷和報(bào)警，方便管理和系統(tǒng)備份。

（5）BAS和電氣設(shè)備的I/O信號(hào)接口要求：按系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，BAS對(duì)大樓內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，所以BAS和大樓的這些機(jī)電設(shè)備要建立一定的I/O信號(hào)連接。

這種信號(hào)連接對(duì)于風(fēng)機(jī)等電氣設(shè)備的電器控制盤(pán)（柜）的技術(shù)要求：

◆ BAS的輸入信號(hào)：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，過(guò)載報(bào)警，手動(dòng)/自控狀態(tài)；

◆ BAS的輸出信號(hào)：設(shè)備啟?？刂?。

對(duì)于照明燈光的電器控制箱（盤(pán)）的技術(shù)要求：

◆ BAS的輸入信號(hào)：設(shè)備狀態(tài)，手動(dòng)/自控狀態(tài)；

◆ BAS的輸出信號(hào)：開(kāi)關(guān)控制。

BAS對(duì)電氣設(shè)備I/O信號(hào)的特別要求：

◆ BAS和電氣設(shè)備之間傳送的接點(diǎn)信號(hào)都是獨(dú)立的不帶電的，俗稱(chēng)“干接點(diǎn)”；

◆ 從電氣控制箱送往BAS的狀態(tài)接點(diǎn)要求電阻小于1Ω。

從BAS的DDC控制盤(pán)送到電氣控制箱的開(kāi)關(guān)控制接點(diǎn)額定容量為230V或24V，如啟動(dòng)觸點(diǎn)功率過(guò)大，則采用隔離繼電器進(jìn)行隔離啟動(dòng)。

（6）BA系統(tǒng)電源和接地

BA系統(tǒng)電源采用單獨(dú)設(shè)置，由機(jī)房?jī)?nèi)的UPS統(tǒng)一供電，不與動(dòng)力、照明等合用。BA系統(tǒng)電源箱設(shè)置在中央控制室，至各現(xiàn)場(chǎng)控制器的電源均由BA系統(tǒng)電源箱集中供應(yīng)。樓宇自控系統(tǒng)接地采用綜合接地方式，接地電阻小于1Ω。

4 結(jié)束語(yǔ)

樓宇自控系統(tǒng)在充分考慮現(xiàn)有設(shè)備和環(huán)境結(jié)構(gòu)的同時(shí)，采用了在優(yōu)化控制系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)了樓內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)化控制，其降低成本，節(jié)約能源，為大樓建筑創(chuàng)建了一個(gè)安全、舒適、便捷的辦公環(huán)境。