某寫字樓AHU自控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

李躍華，馮營偉，張文輝

(1. 中廣有線棗莊分公司，棗莊 277000; 2. 北京國安電氣有限責任公司，北京 100080)

1 項目概況及需求

該項目位于陜西省西咸新區(qū)，主要功能為寫字樓，由三棟單體組成，地上建筑面積約66 000m2，地下建筑面積24 509.84m2。建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)包括變配電檢測、給排水檢測、電梯檢測、AHU自控、新風盤管等系統(tǒng)，本文重點介紹AHU自控系統(tǒng)。

業(yè)主要求建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)自身的通信標準滿足當今主流的開放協(xié)議，以實現(xiàn)與安防系統(tǒng)間的通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)設備聯(lián)動控制和資源共享。要求為全中文圖形化操作界面、操作簡單、易于上手，建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)軟件具備能耗分析、運行管理等功能，并可隨時打印報表，能實現(xiàn)實時語音報警，為管理部門和決策部門提供詳細的設備運行情況。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項目AHU系統(tǒng)采用集散控制方式，各子系統(tǒng)通過DDC可離線獨立控制，也可在監(jiān)控主機或遠程做集中監(jiān)控。經(jīng)統(tǒng)計，合計點位1 346個。部分系統(tǒng)圖如圖1所示，考慮到系統(tǒng)的開放性和集成性，本工程選擇基于BACnet標準的設備。

系統(tǒng)采用層級結(jié)構(gòu)，第一級為監(jiān)控主機，設置在一層監(jiān)控中心，以上所列監(jiān)控對象狀態(tài)可在監(jiān)控主機顯示，還可通過監(jiān)控主機對上述監(jiān)控對象進行控制，遠程可通過以太網(wǎng)訪問監(jiān)控主機進而監(jiān)控本大廈內(nèi)所受監(jiān)控的機電設備。第二級為帶以太網(wǎng)功能的網(wǎng)絡控制器AS-P，AS-P支持BACnet IP、BACnet MS/TP、Modbus TCP、Modbus RTU、LON FTT-10、Webservice等通信協(xié)議，起到協(xié)議轉(zhuǎn)換、管理現(xiàn)場控制器的作用。本項目監(jiān)控主機通過交換機下接4臺網(wǎng)絡控制器AS-P，通過BACnet MS/TP協(xié)議控制BAS設備，分別設置在(1)地下一層，用于地下一層、二層冷熱源機組、排煙風機、送風補風機的BAS設備；(2)一層，用于控制一層、二層、三層的空氣處理機組、新風機組、空調(diào)機組的BAS設備；(3)四層，用于控制四到八層新風機組、空調(diào)機組的BAS設備；(4)九層，用于控制九到二十三層新風機組、空氣處理機的BAS設備。第三級為現(xiàn)場直接式DDC控制器，本項目使用的是BACnet標準下的MS/TP協(xié)議，易于集成、擴展；現(xiàn)場控制器(DDC)以手拉手的方式掛接在相應的網(wǎng)絡控制器上。第四級為現(xiàn)場溫濕度傳感器、壓差開關、風閥、水閥等傳感器及執(zhí)行機構(gòu)。

圖1 BAS系統(tǒng)圖

圖2 空調(diào)機組設備監(jiān)控原理圖

3 空調(diào)機組控制原理及流程

如圖2所示，對空調(diào)機組而言主要監(jiān)控對象與作用包括三部分：(1)通過監(jiān)測室內(nèi)CO2濃度來反映室內(nèi)空氣質(zhì)量情況，控制器采集到此數(shù)據(jù)用于PID運算，調(diào)節(jié)新風、回風閥開度在保證空氣質(zhì)量的基礎上盡可能多的利用回風，減少熱量損失，從而使空調(diào)機組節(jié)能運行；(2)通過監(jiān)測送風溫度、回風溫度與設定溫度，傳輸至DDC，經(jīng)PID運算控制冷、熱水閥開度，保證用戶工作、生活環(huán)境舒適；(3)監(jiān)測過濾器阻塞、防凍開關、風機壓差、風機的送風、風機的手/自動狀態(tài)、運行和故障等狀態(tài)信號來反映空調(diào)機組運行，保證機組在正常工控下可靠運行。

空調(diào)機組運行流程如圖3所示，首先監(jiān)測防凍開關是否動作及風機狀態(tài)，若有動作或出現(xiàn)故障報警，則關閉風機、風閥，水閥全部打開后結(jié)束程序；在防凍開關無動作、風機狀態(tài)正常情況下收到空調(diào)機組開啟命令后，啟動風機。設定室內(nèi)溫度、采集回風溫度等數(shù)據(jù)通過相應工況下的PID運算，來控制調(diào)節(jié)水閥開度進行溫度調(diào)控。具體為在過渡季節(jié)關閉水閥，新風閥全開；冬季通過加熱PID運算及空氣質(zhì)量PID運算來調(diào)節(jié)新風閥、水閥的開度來控制新風量和熱水流量；夏季通過制冷PID運算及空氣質(zhì)量PID運算來調(diào)節(jié)新風閥、水閥的開度來控制新風量及冷水流量。本項目設計運行工況為冷水溫度7℃、回水溫度12℃，PID參數(shù)分別為kp=0.6，ki=0.02，kd=0.01，冬季熱水溫度60℃、回水50℃，PID參數(shù)分別為kp=0.2，ki=0.01，kd=0.01。同理也可以將CO2濃度作為衡量空氣質(zhì)量的指標，通過PID運算來控制新風閥、回風閥的開度，在滿足室內(nèi)空氣質(zhì)量達標的基礎上盡可能做到節(jié)能。

4 空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控點表

結(jié)合空調(diào)機組控制原理及相關需求，本文節(jié)選其中一臺空調(diào)機組的設備點位配置表(如表1所示)，以便于控制、執(zhí)行設備選型、配置。

空調(diào)機組點位配置表 表1

5 結(jié)束語