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BA楼宇自控系统之空调系统介绍

发布时间:2022-05-11 15:05:58

设计空气调节能系统的目的在于,创造一个良好的空气环境,即根据季节变化提供合适的空气温度、相对湿度、气流速度和空气洁净度,以保证人的舒适度。在智能建筑中,由于使用着大量的办公设备和电信电气设备,空调负荷中主要是内部发热量引起的负荷,在设备使用高峰期,设备发热量可达内部发热量的50%左右。因此,智能化大楼的内区基本上全年供冷,周边区可能出现供热,供冷交替反复形式。夏季冷负荷,智能化大楼可以达到一般大楼的1.31.4倍,而冬季热负荷却仅为后者的50%。所以智能化大楼的空调也将根据不同区域有着不同的方式。

通过BA系统的监控环境温度可控制在设定温度的+/-2℃范围。需要强调的是,尽管机组不同、应用的场合不同,但是,对它们的控制均有一个共同的目标和控制重点就是在保证舒适性的前提下,保证机组可靠运行,提供节能措施。对每一台机组的控制原理和控制方式,均建立在这个基础上。

空调监控系统包括对空调机组、新风机组和末端风机盘管系统的控制。

空调机组和新风机组是冷热源的主要负载,所以对机组的自动控制目的是在保证被控区域舒适性的基础上,尽可能地节能。

一、新风机组监控

新风机组是半集中式空调系统中用来集中处理新风的空气处理装置。新风在机组内进行过滤及热湿处理,然后利用风机通过管道送往各个房间。新风机组由过滤器、空气冷却器/空气加热器、送风机等组成,有的新风机组还设有加湿装置。

新风机组一般带有水阀调节控制、过滤网压差传感器、风机压差状态、处理新风温度监测功能。具体监控内容以监控点表为准。

新风机组监控.png 

主要监控功能如下:

监测机组的运行状态、手/自动状态、风机故障报警、送风温度。

过滤网堵塞报警:当过滤网两端压差过大时报警,提示清扫。风机两端压差报警:在风机两端设置压差开关,当压差与风机运行指令不符时,报警。

送风温度自动控制:以送风温度设定值作为控制目标,以送风温度测量值作为过程变量,以控制阀门作为执行器,采用闭环控制方案一进行PID调节,使送风温度保持在设定值的附近。在夏季工况时,当送风温度高于设定值时,增大阀门开度;当送风温度低于设定值时,减少阀门开度。在冬季工况时,当送风温度高于设定值时,减少阀门开度;当送风温度低于设定值时,增大阀门开度。使送风温度始终控制在设定值范围内。

送风机变频调节(若变频):根据CO2浓度自动调节送风机变频频率。系统CO2监测的目的,是为了在室内CO2浓度发生变化的情况下,保证了系统有足够的新风量。

焓值控制:对空气源进行全热值计算,并进行比较决策,自动选择空气源,使被冷却盘管除去的冷量或增加的热量最少,来达到所希望的冷却或加热温度。

连锁控制,风机启动:水阀执行自动控制;风机停止:水阀关闭,在冬季水阀则保持30%的开度,以保护热水盘管,防止冻裂。

报警功能:如机组风机未能对启停命令作出响应,发出风机系统故障警报;风机系统故障、风机故障均能在手操器和中央监控中心上显示,以提醒操作员及时处理。待故障排除,将系统报警复位后,风机才能投入正常运行。

启停时间控制:从节能目的出发,编制软件,控制风机启/停时间;同时累计机组工作时间,为定时维修提供依据;例如,正常日程启/停程序:按正常上、下班时间编制;节、假日启/停程序;制定法定节日、假日及夜间启/停时间表;间歇运行程序:在满足舒适性要求的前提下,按允许的最大与最小间歇时间,根据实测温度与负荷确定循环周期,实现周期性间歇运行。编制时间程序自动控制风机启停,并累计运行时间。

二、空调机组监控

空调机组是指对空气进行加热/冷却、加湿及净化处理,以创造一个温度适宜并符合卫生要求的空调环境。常见的组合式空调机组包括混合段、过滤段、加热/冷却、和送风等功能段。

空调机组监控.png 

主要监控功能如下:

监测机组的运行状态、手自动状态、风机故障报警、回风温度。

过滤网堵塞报警:当过滤网两端压差过大时报警,提示清扫。

风机两端压差报警:在风机两端设置压差开关,当压差与风机运行指令不符时,报警。

回风温度自动控制:以回风温度设定值作为控制目标,以回风温度测量值作为过程变量,以控制阀门作为执行器,采用闭环控制方案一进行PID调节,使回风温度保持在设定值的附近。在夏季工况时,当回风温度高于设定值时,增大阀门开度;当回风温度低于设定值时,减少阀门开度。在冬季工况时,当回风温度高于设定值时,减少阀门开度;当送风温度低于设定值时,增大阀门开度。使送风温度始终控制在设定值范围内。

节能控制:采集典型的室外温湿度参数,供系统最优启停控制与焓值控制及其他节能控制。各空调机组的参数设定值由中央管理站设定。

焓值控制:对空气源进行全热值计算,并进行比较决策,自动选择空气源,使被冷却盘管除去的冷量或增加的热量最少,来达到所希望的冷却或加热温度。

连锁控制,风机启动:新风风阀打开、水阀执行自动控制;风机停止:新风风阀关闭、水阀关闭,在冬季水阀则保30%的开度,以保护热水盘管,防止冻裂。

报警功能:如机组风机未能对启停命令作出响应,发出风机系统故障警报;风机系统故障、风机故障均能在手操器和中央监控中心上显示,以提醒操作员及时处理。待故障排除,将系统报警复位后,风机才能投入正常运行。

启停时间控制:从节能目的出发,编制软件,控制风机启/停时间;同时累计机组工作时间,为定时维修提供依据;例如,正常日程启/停程序:按正常上、下班时间编制;节、假日启/停程序;制定法定节日、假日及夜间启/停时间表;间歇运行程序:在满足舒适性要求的前提下,按允许的最大与最小间歇时间,根据实测温度与负荷确定循环周期,实现周期性间歇运行。编制时间程序自动控制风机启停,并累计运行时间。

三、末端风机盘管系统

风机盘管系统是空调系统的末端设备,可以通过改变经过盘管的水流量而送风量不变,或改变送风量而水流量不变两种方式来达到调节室内温度的目的。末端风机盘管系统直接控制室内温度,满足用户的空气环境需求。楼宇自动化系统对风机盘管系统也进行集中控制,不过这种监控只是针对风机盘管系统的供电电源进行控制,而对风机盘管系统设备进行控制而言,则是采用独立的末端控制器。

目前,各智能大厦都能采用变风量末端风机盘管系统(VAV),与常规的全空气系统相比,VAV系统最重要的特点就是每个房间的送风入口处装一个VAV末端装置,该末端装置实际上是一个风阀。调节此风阀以增加或减少送入房间的风量,从而实现对各个房间温度的单独调节。

1、VAV系统概述

VAV变风量空调系统一般由带变频调节电机的空调机组和多个变风量末端(VAVBOX)组成,每个VAVBOX控制器可根据空调负荷的变化及室内要求参数的改变,自动调节空调送风量,以满足室内人员的舒适要求或其它工艺要求。同时,根据实际送风量自动调节送风机的转速,最大限度地减少风机动力,节约能量。

安装于现场的VAV箱由主空调机组供风,空调机组的出风温度则由基于所有VAV箱的最高“末端负荷”要求进行重置。

在变风量系统中每个控制区域都一个末端风阀装置,称为“VAVBox”变风量箱。通过改变VAV送风末端风阀的开度可以控制送入各区域的风量,从而满足不同区域的个性负荷需求。同时,由于变风量系统仅根据各控制区域的负荷需求决定总负荷输出,在低负荷状态下送风能源、冷热量消耗都获得节省(与定风量系统相比),尤其在各控制区域负荷差别较大的情况下,节能效果尤为明显。与新风机组加风机盘管相比,变风量系统属于全空气系统,舒适性更高,同时避免了风机盘管的结露问题。由于其舒适性和节能性,变风量系统在近几年获得广泛应用,特别适合于高档办公楼等应用场合。

VAV空调机组控制:

常用的VAV空调机组是二管制变频组合式空调机组,具有温度控制、风管静压监测、风阀调节控制的控制。

末端风机盘管系统监控.png

VAVbox控制

VAV控制器根据室内温度调节风阀以满足设定温度的需要。同时检测风阀开度和风量的数据。这些数据上传至相关的DDC,再由DDC判别风阀开度来调节变风量空调机组的频率。VAV控制内容包括了温度控制和风量控制,控制器则仅进行风量控制,下面就VAV控制内容详细展开。

VAV控制器控制内容:

1)室温控制

供冷时根据区域温度T控制调节VAV进风量,当达到供冷设定点时维持新风需求的最小进风量不变。

变风量设备的控制环路分为两个环节:

a室内温度控制环路:通过房间温度传感器测得室内温度,将之与温度控制器中的设定值作比较,然后给出一个电信号给风量控制器,从而根据房间温度的变化来调节送风量。

b风量串级控制环路:闭环控制环路(测量-比较-调整)。通过VAV设备前端的压差测量管测得动压,由压差变送器转换成电信号给风量控制器,风量控制器将之转换成风量值,将此实际测量值与设定值(温度控制器给出)比较,得出的偏差为一电信号,给执行器后调节阀片,从而改变风量,直到与设定值相同。

2)联锁控制

VAV关闭时,联锁关闭(进风阀和风机);

VAV起动时先开启风机,防止风机反转,再全开进风阀。

3)VAV系统控制设定点

送风:温度,湿度,静压

回风:温度

新风:新风量

末端:VAV葙控制

风系统:风机跟踪控制

4)VAV控制系统还具备下述功能:

进风量检测,显示;

最大/最小风量设定,显示;

供冷/供暖点设定,显示;

室内温度检测同,显示,再设定;

风机启停,状态显示;

热水调节阀阀位状态显示

5)与中央监控站通信

VAV控制器与中央监控站通信要求:室内温度输出。

AV最大、最小风量设定功能:使用来自VAV控制器的风量设定信号,进行各VAV控制器的最大风量和最小风量的设定。将该风量设定信号在VAV控制器的室内的温度控制输出工作台上进行置换。对于VAV装置的容许最大风量,风量设定信号为20mA,对于风量设定0,则为4mA,能够通过空调监视系统进行设定。

进风阀阀位信号输出(如系统需要)

要求送风温度再设定信号输出

VAV起动信号输入

室内温度再设定输入:通过空调监视系统,进行温度设定,在用户处无手动设定。

6)VAV风量计算

将由VAV本体输出的风量信号输入于VAV控制器,使VAV制造商的指示公式计算风量,对空调监视系统进行通信并表示。回风和送风的VAV的风量控制应纳入系统总风量平衡之中。

7)VAV冬/夏季节模式自动转换

我们主要根据室外温度来进行VAV冬/夏季节模式自动转换的,具体的冬/夏季节的温度设定可参考:上海的夏季一般需要连续5天日平均温度高于22℃,冬季是连续五天平均气温低于10℃。

8)火警模式下VAVBOX的运行

如果在空调机组服务的楼层或区域内探测到火警情况,则发生下列控制作用:

VAVBOX控制器将风门驱动到可将流过风箱的风速控制到0升/秒的位置上。

VAVBOX再加热盘管水阀执行器被驱动到完全关闭的位置。

只要火警输入返回到正常状态,则相关VAVBOX将返回到当天该时段的正常控制功能。

楼宇自控系统是智能大厦中的一个集成子系统,通过对变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水等众多分散设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能管理进行集中监控管理,系统地管理相互关联的设备,发挥设备整体的优势和潜力,提高利用率,优化设备的运行状态和时机,从而延长设备的服役寿命,做到降低能源消耗,减低维护人员的劳动强度和工时,最终降低设备的运行成本。

空调系统作为楼宇自控系统的一个重要子系统,在建筑节能方面发挥着重要作用。康沃思物联深耕楼宇自控领域,聚焦智能建筑和行业数字化转型,通过数字化产品和技术,赋能建筑能源管理,为建筑提供科学的智慧能源管理解决方案,筑就绿色智能建筑。

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 关于空调系统方面的知识,今天先介绍到这里。更多专业楼宇自控知识,康沃思物联持续整理分享中。

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