集中管理控制系統(tǒng)在變頻多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)中的應(yīng)用

李東明

（上杭縣人民政府招待所，福建 上杭 364200）

1 引言

中央空調(diào)是常用的電氣產(chǎn)品，變頻多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)是其中的重要類型，其應(yīng)用十分廣泛。變頻多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)是由一臺(tái)室外機(jī)和若干臺(tái)室內(nèi)機(jī)組成的一個(gè)冷媒循環(huán)系統(tǒng)，通過改變制冷劑流向、應(yīng)用流量控制技術(shù)從而達(dá)到制冷、制熱及冷量調(diào)節(jié)的功能[1]。變頻中央空調(diào)利用壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)期的高頻高速運(yùn)轉(zhuǎn)配合電子膨脹閥的開度，能夠達(dá)到初始運(yùn)行快速制冷、快速制熱的目的，在增加變頻壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作頻率的同時(shí)，減小已經(jīng)運(yùn)行一段時(shí)間的室內(nèi)的電子膨脹閥開度，制冷劑流量向剛投入運(yùn)行的室內(nèi)機(jī)傾斜分配，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，快速達(dá)到舒適溫度，縮短高頻運(yùn)行時(shí)間[2]，每臺(tái)室內(nèi)機(jī)均可根據(jù)用戶設(shè)定的溫度、風(fēng)速自由開關(guān)機(jī)。但同時(shí)，變頻多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)也是用能大戶，在辦公大樓、酒店、商場(chǎng)等場(chǎng)所廣泛使用。

為貫徹國務(wù)院印發(fā)的《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》，國家全面開展節(jié)能減排工作，創(chuàng)建國家級(jí)節(jié)約型公共機(jī)構(gòu)工作對(duì)能源資源消耗控制提出了更高的要求。中央空調(diào)是能耗最大的設(shè)備之一，中央空調(diào)一般都有幾十間房間的末端，末端由單獨(dú)的控制開關(guān)控制，如果在使用過程中溫度設(shè)置不科學(xué)，導(dǎo)致機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，且中央空調(diào)長(zhǎng)時(shí)間處于開機(jī)狀態(tài)，在某些單獨(dú)的場(chǎng)所，相關(guān)人員無法進(jìn)入了解內(nèi)部空調(diào)的使用情況，使其處于失管狀態(tài)。為了滿足使用要求，且避免不必要的電能浪費(fèi)，需要控制空調(diào)使用場(chǎng)所的溫度、時(shí)間和模式，使其能夠穩(wěn)定安全地運(yùn)行，并將不利因素對(duì)空調(diào)運(yùn)行的影響降至最低。為此，需要對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行系統(tǒng)改造，采用裝有三菱電機(jī)G-2000A 中央控制軟件的電腦、三菱電機(jī)G-50A 中央控制器等構(gòu)成集中管理控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠性高、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便，集流程顯示、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理及報(bào)警功能于一體，已運(yùn)行多年能夠滿足使用要求。

2 集中管理控制系統(tǒng)的組成與工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由一臺(tái)裝有TG-2000A 中央控制軟件的電腦連接一個(gè)G-50A 或多個(gè)G-50A 中央控制器，通用PLC 設(shè)備、指定的OS 和中央空調(diào)內(nèi)外機(jī)、室內(nèi)線控器等組成。TG-2000A 負(fù)責(zé)處理整個(gè)系統(tǒng)的信息，G-50A 控制器通過屏蔽線纜與分布于各個(gè)房間的室內(nèi)空調(diào)機(jī)和線控器將各個(gè)信息連成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)分布控制、集中管理。

2.2 工作原理

控制系統(tǒng)通過傳感器采集室內(nèi)舒適性所需參數(shù)、室外環(huán)境實(shí)際參數(shù)和制冷系統(tǒng)運(yùn)行狀況的運(yùn)行參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)線和通信線的連接進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和反饋，通過設(shè)置室內(nèi)溫度的高低、風(fēng)速的大小、空調(diào)系統(tǒng)，從而改變變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷，控制空調(diào)外機(jī)的散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，室內(nèi)電子膨脹閥等可控部件隨之調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在最佳狀態(tài)[3]。

3 集中管理控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

3.1 中央空調(diào)集中管理控制系統(tǒng)的節(jié)能措施

中央空調(diào)是能源消耗大戶，也是造成能源浪費(fèi)的主要源頭，造成浪費(fèi)的主要原因是溫度設(shè)置不科學(xué)，以及在使用過程中人為未能關(guān)閉或忘記關(guān)閉機(jī)器。由于無法獲得運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，因此，相關(guān)人員無法對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)和調(diào)整。為了改變中央空調(diào)失管的被動(dòng)局面，可以利用系統(tǒng)監(jiān)控功能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)盤管機(jī)和室外機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行精細(xì)化調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.1.1 定時(shí)開關(guān)機(jī)的設(shè)置

當(dāng)前，根據(jù)區(qū)域的使用功能，如走廊和大廳等公共區(qū)域的空調(diào)，其溫度設(shè)置混亂甚至設(shè)置到下限。走廊和大廳空間大、人員流動(dòng)多，導(dǎo)致冷空氣或熱空氣流失，密閉性差，空調(diào)回風(fēng)溫度很難達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，因此，空調(diào)為達(dá)到設(shè)定溫度一直運(yùn)行無法停機(jī)。此外，當(dāng)人們來到辦公室時(shí)他們會(huì)打開空調(diào)，但存在下班或在出差時(shí)忘記關(guān)機(jī)的情況。鑒于上述現(xiàn)象，溫度設(shè)置的范圍應(yīng)受到系統(tǒng)的限制，針對(duì)每個(gè)區(qū)域的使用功能制定周計(jì)劃、月計(jì)劃和年度計(jì)劃，并設(shè)置不同節(jié)假日時(shí)段空調(diào)開閉的時(shí)間。通過系統(tǒng)對(duì)溫度和時(shí)間的科學(xué)控制，在各個(gè)場(chǎng)所的空調(diào)舒適性以及節(jié)能方面都取得了良好的效果，如圖1 所示。

圖1 時(shí)間與溫度設(shè)定

3.1.2 空調(diào)過濾器的重設(shè)

空調(diào)的室內(nèi)熱交換器是室內(nèi)制冷制熱空氣循環(huán)的主要換氣設(shè)備，交換器由表面有細(xì)密鋁翅片的盤管、風(fēng)扇電機(jī)及電氣控制部分組成，為了避免在交換器運(yùn)行期間灰塵通過盤管表面循環(huán)并留在翅片上，通常在吸風(fēng)口安裝過濾器以阻擋空氣中的灰塵等雜物。室內(nèi)機(jī)過濾網(wǎng)臟堵會(huì)影響室內(nèi)盤管機(jī)的熱交換效率，降低空調(diào)制冷量，影響制冷效果，在預(yù)期設(shè)定的溫度值內(nèi)延長(zhǎng)空調(diào)（壓縮機(jī)）的運(yùn)行時(shí)間，相應(yīng)增加電能損耗。通過設(shè)置集中管理系統(tǒng)內(nèi)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到過濾網(wǎng)需清洗時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)得到相關(guān)信息并顯示清洗提示，為及時(shí)清洗過濾網(wǎng)避免超時(shí)或忘記清洗過濾網(wǎng)、改善空調(diào)熱交換功效、過濾器重設(shè)功能發(fā)揮了重要作用，如圖2 所示。

圖2 過濾器重設(shè)

3.2 集中管理控制系統(tǒng)在故障維修中的作用

中央空調(diào)在運(yùn)行過程中，人為因素或系統(tǒng)因素會(huì)影響空調(diào)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致空調(diào)故障。如何快速準(zhǔn)確地判斷和排除故障，盡快恢復(fù)設(shè)備運(yùn)行，將影響降至最低，是管理者和維護(hù)人員面臨的問題。在實(shí)際工作中，缺乏直觀反映故障現(xiàn)象和故障發(fā)生點(diǎn)信息的系統(tǒng)平臺(tái)，維修人員只能依靠經(jīng)驗(yàn)來判斷故障點(diǎn)位和規(guī)劃維修方案，即使是微小的問題維修人員也需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行排查。為了保證中央空調(diào)的穩(wěn)定運(yùn)行，可以使用集中管理控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，完成故障查找、故障維修，這是解決管理及維護(hù)人員維修難題的最佳幫手，系統(tǒng)運(yùn)行以來發(fā)揮的作用、取得的效果非常明顯。

3.2.1 直觀快速查找作用

多聯(lián)機(jī)空調(diào)的同一組合中某一個(gè)室內(nèi)控制器選擇的制冷或制熱模式與其他室內(nèi)控制器設(shè)置的模式不一致時(shí)，空調(diào)機(jī)組無法運(yùn)行。對(duì)此，可以使用系統(tǒng)監(jiān)視需要查看的空調(diào)組合的系統(tǒng)界面，控制系統(tǒng)界面所顯示的是同一組合各個(gè)場(chǎng)所室內(nèi)機(jī)實(shí)時(shí)反饋的信息，根據(jù)所顯示信息找到不同的模式，在系統(tǒng)上直接操作予以糾正，無需逐一檢查每個(gè)控制器的模式并進(jìn)行校正，如圖3 所示。

圖3 監(jiān)視操作界面

3.2.2 輔助排查膨脹閥故障作用

目前，變頻多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)的室內(nèi)機(jī)主要是以電子膨脹閥組成的制冷系統(tǒng)，電子膨脹閥具有流量調(diào)節(jié)范圍寬、控制精度高和適于電路控制等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)整體負(fù)荷變化的大范圍流量調(diào)節(jié)，通過對(duì)電子膨脹閥開度的控制可以實(shí)現(xiàn)制冷劑在各個(gè)單獨(dú)室內(nèi)盤管機(jī)按理想方式進(jìn)行分配，從而得到最舒適的溫度。膨脹閥故障是很難發(fā)現(xiàn)的一類故障，膨脹閥故障導(dǎo)致的制冷效果不理想的現(xiàn)象不會(huì)反映在發(fā)生故障本機(jī)，反而會(huì)影響到其他場(chǎng)所，故障本機(jī)場(chǎng)所的制冷效果不會(huì)受到影響甚至好于平常。究其原因，同一組合中某一臺(tái)室內(nèi)機(jī)膨脹閥存在關(guān)閉不嚴(yán)故障，系統(tǒng)制冷劑會(huì)大量流向此處，造成室內(nèi)機(jī)的機(jī)體溫度降低。當(dāng)同一組合內(nèi)某個(gè)空調(diào)的制冷效果不理想時(shí)，在排除正常開機(jī)、風(fēng)機(jī)正常的基礎(chǔ)上，可通過調(diào)取控制系統(tǒng)的方式，觀察同一組合室內(nèi)機(jī)開機(jī)狀況、設(shè)定的預(yù)期溫度值以及適時(shí)反饋顯示的溫度值，若某一臺(tái)室內(nèi)機(jī)反饋顯示的溫度值始終低于其他室內(nèi)機(jī)反饋的溫度值或設(shè)定的預(yù)期溫度值，可判斷這臺(tái)室內(nèi)機(jī)的電子膨脹閥可能發(fā)生故障，這減輕了維修人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。

3.2.3 計(jì)劃查詢作用

中央空調(diào)連接著數(shù)量眾多的室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)等設(shè)備，維護(hù)好設(shè)備是維護(hù)人員的重要工作。防范故障發(fā)生，在故障發(fā)生時(shí)把故障排除在微小或初始狀態(tài)，是維護(hù)人員最高的工作目標(biāo)，為達(dá)目的，應(yīng)把經(jīng)常和較容易出現(xiàn)的故障一一列出，制定對(duì)應(yīng)的巡查保養(yǎng)計(jì)劃。其中，關(guān)鍵是準(zhǔn)確界定經(jīng)常和較容易出現(xiàn)的故障，只有這樣才能保證重點(diǎn)部位的重點(diǎn)巡查養(yǎng)護(hù)計(jì)劃能夠有效實(shí)施。集中管理控制系統(tǒng)能夠監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備的異常情況，記錄故障發(fā)生的狀況，存儲(chǔ)故障履歷及操作履歷，通過查看故障履歷，維護(hù)人員可對(duì)故障多發(fā)點(diǎn)制定管理計(jì)劃和應(yīng)對(duì)措施，有效保障空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，如圖4 所示。

圖4 故障履歷提示

4 集中管理控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景

集中管理控制系統(tǒng)具有良好的開放性、擴(kuò)展性，通過升級(jí)改進(jìn)系統(tǒng)可以和建筑物的BA 系統(tǒng)及消控系統(tǒng)進(jìn)行通信和聯(lián)動(dòng)。具體有計(jì)費(fèi)功能：能夠?qū)γ颗_(tái)內(nèi)機(jī)產(chǎn)生的電費(fèi)進(jìn)行計(jì)算，方便管理人員及時(shí)了解用電情況，合理地進(jìn)行用電的計(jì)劃制定和調(diào)整，提高空調(diào)使用的效率；運(yùn)行趨勢(shì)查看功能：能夠查看每臺(tái)空調(diào)在每個(gè)時(shí)間段的運(yùn)行情況，包括開關(guān)機(jī)時(shí)間、設(shè)置溫度、室內(nèi)溫度等，有助于合理開展運(yùn)行管控；融合功能：能夠和大樓BA 系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，融合大樓的智能化管理系統(tǒng)，對(duì)建筑物的燈光、窗簾等設(shè)備進(jìn)行智能化的控制，出現(xiàn)火警時(shí)能夠通過消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)及時(shí)關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)。

5 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的中央空調(diào)在現(xiàn)代建筑中運(yùn)行?？照{(diào)系統(tǒng)在環(huán)境溫度和室內(nèi)負(fù)荷變化的條件下工作，空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行和應(yīng)用過程中，受到一些人為因素和系統(tǒng)因素等因素的影響，導(dǎo)致各種問題的出現(xiàn)，通過控制系統(tǒng)適時(shí)地調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)各部分、各環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)，能夠消除影響，實(shí)現(xiàn)舒適、高效的最佳狀態(tài)，提高中央空調(diào)運(yùn)行時(shí)的整體效率。降低能源損耗是行業(yè)乃至社會(huì)積極推行的理念和執(zhí)行的要求，做好節(jié)能降耗工作，需要引入更多的現(xiàn)代化控制技術(shù)與最優(yōu)化設(shè)備組合。集中管理控制系統(tǒng)是一個(gè)含有多變量的復(fù)雜系統(tǒng)，針對(duì)制冷和制熱模式下的精確控制和維護(hù)可以提高空調(diào)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。隨著人工智能技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用，中央空調(diào)的舒適性和控制精度將不斷提高，具有廣闊的應(yīng)用前景[4]。