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变风量空调系统有各种类型它们有哪几个部分构成-lonworks技术变风量空调系统设计

变风量空调系统有各种类型它们有哪几个部分构成-lonworks技术变风量空调系统设计

楼宇lóu yǔ,名词,即楼房、大厦(shà)。

大楼的设施管理者们在为管理大楼环境的楼宇自控系统投入资金时必须考虑多个因素。成本通常是第一要素,但其它因素如系统可靠性、维护成本和能否提供现成的替换DDC等也不可忽略。从长远观点看,这些因素都会影响运行成本。

系统可靠性影响成本最明显的方式是,当需要更换网络中的DDC时,且如果DDC很容易失效时,更换成本将会提高。DDC的配置在整个系统的可靠性方面也起着至关重要的作用。在早些年的控制应用中,通常在接线允许范围内将大部分或全部任务分配到一个处理能力强的大型DDC中。这种做法常会将相互无关的功能分配至同一个通用控制器。这就意味着一旦该DDC失效,与此相关的所有功能也将丧失,从而影响多个设备正常工作。多个功能分配至一个大型DDC也意味着发现并修理故障是费时的过程,因系统配置无功能的逻辑分组,楼宇自动化系统而且更换大型DDC的成本也比小型DDC为高。

基于上述因素,现今的做法已向更模块化方向发展,为克服使用大型 DDC的缺陷,出现了专用DDC(Application Specific DDC)的概念。即每台AS DDC 专用于某一逻辑相关的特定功能,如一台DDC专用于一台变风量终端箱,一台风机盘管,一个区域照明控制等等。这种一台DDC专注于一种特定功能即为模块化,且一旦故障,发现并修理故障将很容易。某一设备故障将立刻被发现并找到相应控制器,更换小型控制器也会更便宜。因其实现“单一”功能,一台大型多功能DDC实现多功能任务,一旦故障需要整个更换,这就是导致成本提高所在。

小型控制器并不意味着其能力弱于大型控制器,技术发展到今天,小型控制器具有与大型控制器相同的决策能力,其能力来自于固化在每台专用控制器上的软件(也称为固件)的更智能的控制策略。每台模块式控制器能够监测输入量并独立做出适当的控制输出到受控设备,即为智能化DDC,这种智能及不依赖系统服务器的决策能力对系统的可靠性至关重要。只要电源不中断,不依赖服务器而独立决策的DDC能够继续工作,确保设备的控制不受影响。即使服务器工作异常或网络通讯中断。

当考虑简单的设备诸如风机盘管和照明等,专用的一对一DDC是一理想的应用。许多厂商生产用于简单设备如VAV终端的控制器,但只有为数不多的厂商愿意生产较大型HVAC设备如冷水机及相关水泵、冷却塔的专用控制器。部分原因是相比大楼内所需的照明或风机盘管DDC数量而言,一对一应用会需要较多的实现冷水机组内不同控制功能的DDC,但数量较少,达不到一定数量自然意味着大型设备的专用DDC 很昂贵,因此许多冷水机组的控制依然是通用DDC(与 专用DDC相反)的领地。由系统集成商根据需要在现场编程实现控制。

此种做法的结果是成本依然较高,这并非对DDC厂商,而是对业主而言。专门编程的通用DDC并非模块化。直接的一对一更换有可能出问题,如果已完成的编程逻辑未做完整详细的文件记录,DDC失效的代价是昂贵的。因更换通用DDC将是一个恢复从前配置的复杂过程,其编程并未遵循特定标准而是集成商工程师根据情况编制,这意味着每个配置的系统可能是不同的。如果原来的系统集成工程师不再承担替换工作,遇到的问题将直接导致昂贵的修理费用。

专用 DDC将有所不同,由于更换简单直接且是模块化,因而是即插即用的做法。此外,如果新建系统选择了普遍应用的开放通讯协议,例如LonWorks网络,更换DDC甚至可以选择不同品牌从而节省成本,因业主可从中选择具有价格优势的产品。

缺乏大型设备的专用DDC的主要原因是未能深入研究不同设备组的模块划分。迈科智控UCP2484L采用的新颖的做法是根据逻辑功能分组划分模块,而不是分配给冷水机组的每套设备一台DDC。

每台冷水机须配备相应的水泵,这些设备逻辑上关联且按一定顺序操作。将这些设备分组,称为“每套冷水机组”,意味着模块化的确是可能的。具有该特点的DDC,迈科智控的UCP2484L采用该方式而成为专用DDC,该DDC控制每套冷水机组内的所有设备,包括冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔。

此处重要的是需注意逻辑分组是垂直而非水平的。也就是说,分组跨越了不同类型设备。相同类型设备的水平分组也可达到逻辑功能分组并专用的目的。但代价是牺牲了可靠性。因存在DDC失效的可能性,尽管作为工业用数字化产品这种可能性很低。设备水平分组意味着任意一个DDC失效后整个冷冻机房自动工作失效。例如,负责冷冻水泵操作的DDC失效时,所有冷水机组将无法开动,整个冷热源系统不能自动工作,故障率相当于冷冻机房所有监控冷水机组设备的DDC的总故障率。

从设备垂直分组可看出,任意一台迈科智控UCP2484L或一套机组内设备(如一台冷却塔)故障不会导致整个系统自动工作失效。而只会影响某一套机组。在所有带一台以上冷水机组的建筑物内,可在冷冻机房使用一台以上的迈科智控UCP2484L。另一种控制器UCL0882L是智能的群控控制器,它协调几台UCP2484L的操作并根据冷负荷需求量决定需开动的冷水机组台数。与天气逐渐变暖而按时间表启动各冷水机组,经常导致提供过多冷量的做法相反,此种控制极大地减少能耗,因冷水机组的耗电量占整个建筑物空调系统的50%以上。该控制法在新加坡管理大学冷水机组的控制中取得了显著的节能效果,其空调风系统为变风量系统。

该群控器DDC也能够顺序(按固定排序或运行小时)启动各冷水机组,以保证各机组磨损率基本相同,尽量减少机器故障及方便安排维护。然而,在现实中冷水机组的配置经常不会是一成不变的。这种时常存在的差别使得冷水机组专用DDC的概念变得困难。不同的情形很多,如:使用无冷却塔的风冷式机组、备用泵、二次泵及容量不同的冷水机等。以及在有些项目中,由于空间有限,冷却水泵与冷却塔一同置于屋顶、远离地下层的冷水机组等。还有的系统采用不带旁通阀的平衡管配置。

第二幅管线图取自实际工程配置,显示迈科智控控制器UCP2484L及UCL0882L也能够控制带不同容量冷水机组和二次泵的水系统(大容量机组及水泵标有字母”B”,而小容量者标有”S”,带相同号码的设备接至同一DDC)。该设计还应用了两台其它的专用DDC:迈科智控USP2484L,用于控制二次水泵组,一台控制大容量泵组,另一台控制小容量泵组。

即使对配置各异的冷冻水系统设计,该应用展示的灵活性也是实际和令人信服的,同时还保证了专用DDC的应用。随着当前的教育趋势集中于生物科技和信息技术,寻找具有必要的设备自控专业经验的暖通工程师已变得困难。因此,选择专用型的方式较从前更有意义。所有的智能控制策略写入DDC的固件中,让DDC处理控制并节省人力。

可以肯定的是,冷水机组控制正逐渐走向专用DDC的方向,因其给使用者带来的种种益处及可实现的成本节省。

楼宇的自控系统

楼宇自控系统作为智能建筑集成管理系统的一个子系统,应当发挥其节能降耗的特性。但是,正如我们所知,楼宇自控系统并不能被很好地利用。导致这一问题的原因有多方面,其中,如何设计楼宇自控系统是重中之重。

首先,设计人员要充分理解控制工艺和控制逻辑。楼宇自控系统之所以有别于智能化系统的其他子系统,是因为它是一个控制系统,涉及自动化专业和控制专业。因此,在进行楼宇自控系统设计时,应该了解并掌握所控设备的工艺过程,对被控设备有何作用、如何进行工作、关键的控制过程是如何实现的等有充分的掌握。以冷热源系统为例,如果一个楼宇自控系统的设计师不了解冷热源系统的工作原理、工作过程,他是不可能设计好一个冷热源的自动控制过程的,最终必将导致楼宇自控系统只能实现远程控制,而无法实现系统群控这样的功能。

其次是要做好前期配合协调。没有好的沟通就没有好的设计,没有好的配合也就没有好的实施。楼宇自控系统所涉及的机电设备极为广泛,因此楼宇自控系统的设计者和各个专业的人员都会有接触,其中和强电专业人员的沟通是必不可少的。建筑机电设备中所有的空调、风机、水泵、照明等设备都有自己的控制电箱,让这些电箱为楼宇自控系统提供有效的I/O采集点和控制点至关重要。无论楼宇自控系统设计得多么好,如果在最后的实施过程中才发现强电专业的电箱中没有二次回路的信号接入点,必将导致强电电箱重新更改设计,或是楼控系统对这些设备不监控。

最后是要重视深化设计的跟进。任何一个设计都会因为前期的不明确或者后期的变更而出现问题,因此在楼宇自控系统设计的过程中,也要不断跟进项目的进度情况。大部分项目在进行弱电设计时,其建筑设计也处在一个更改变化的过程中,即使本已全部完成,也可能因为业主要求的变化而有新的变更产生。所以楼宇自控系统的设计也将是一个不断变化、不断更新的过程。设计者要根据水、电、暖及其他系统的变化,对所设计的楼宇自控系统进行更新设计以使之满足要求。深化设计的跟进不仅应该在前期设计过程中得到重视,更应该在后期项目实施过程中进行,保持一个连续的状态,从而保证整个楼宇自控系统的可控性。

楼宇自控系统的设计不容小觑。在对系统背后的涉及逻辑充分理解后,充分沟通,持续跟进,一定会使楼宇自控系统的设计更进一个台阶!

智能建筑楼宇自控系统再认识及发展趋势?

大楼的设施管理者们在为管理大楼环境的楼宇自控系统投入资金时必须考虑多个因素。成本通常是第一要素,但其它因素如系统可靠性、维护成本和能否提供现成的替换DDC等也不可忽略。从长远观点看,这些因素都会影响运行成本。

系统可靠性影响成本最明显的方式是,当需要更换网络中的DDC时,且如果DDC很容易失效时,更换成本将会提高。DDC的配置在整个系统的可靠性方面也起着至关重要的作用。在早些年的控制应用中,通常在接线允许范围内将大部分或全部任务分配到一个处理能力强的大型DDC中。这种做法常会将相互无关的功能分配至同一个通用控制器。这就意味着一旦该DDC失效,与此相关的所有功能也将丧失,从而影响多个设备正常工作。多个功能分配至一个大型DDC也意味着发现并修理故障是费时的过程,因系统配置无功能的逻辑分组,而且更换大型DDC的成本也比小型DDC为高。 基于上述因素,现今的做法已向更模块化方向发展,为克服使用大型 DDC的缺陷,出现了专用DDC(Application Specific DDC)的概念。即每台AS DDC 专用于某一逻辑相关的特定功能,如一台DDC专用于一台变风量终端箱,一台风机盘管,一个区域照明控制等等。这种一台DDC专注于一种特定功能即为模块化,且一旦故障,发现并修理故障将很容易。某一设备故障将立刻被发现并找到相应控制器,更换小型控制器也会更便宜。因其实现“单一”功能,一台大型多功能DDC实现多功能任务,一旦故障需要整个更换,这就是导致成本提高所在。

小型控制器并不意味着其能力弱于大型控制器,技术发展到今天,小型控制器具有与大型控制器相同的决策能力,其能力来自于固化在每台专用控制器上的软件(也称为固件)的更智能的控制策略。每台模块式控制器能够监测输入量并独立做出适当的控制输出到受控设备,即为智能化DDC,这种智能及不依赖系统服务器的决策能力对系统的可靠性至关重要。只要电源不中断,不依赖服务器而独立决策的DDC能够继续工作,确保设备的控制不受影响。即使服务器工作异常或网络通讯中断。

当考虑简单的设备诸如风机盘管和照明等,专用的一对一DDC是一理想的应用。许多厂商生产用于简单设备如VAV终端的控制器,但只有为数不多的厂商愿意生产较大型HVAC设备如冷水机及相关水泵、冷却塔的专用控制器。部分原因是相比大楼内所需的照明或风机盘管DDC数量而言,一对一应用会需要较多的实现冷水机组内不同控制功能的DDC,但数量较少,达不到一定数量自然意味着大型设备的专用DDC 很昂贵,因此许多冷水机组的控制依然是通用DDC(与 专用DDC相反)的领地。由系统集成商根据需要在现场编程实现控制。

此种做法的结果是成本依然较高,这并非对DDC厂商,而是对业主而言。专门编程的通用DDC并非模块化。直接的一对一更换有可能出问题,如果已完成的编程逻辑未做完整详细的文件记录,DDC失效的代价是昂贵的。因更换通用DDC将是一个恢复从前配置的复杂过程,其编程并未遵循特定标准而是集成商工程师根据情况编制,这意味着每个配置的系统可能是不同的。如果原来的系统集成工程师不再承担替换工作,遇到的问题将直接导致昂贵的修理费用。

专用 DDC将有所不同,由于更换简单直接且是模块化,因而是即插即用的做法。此外,如果新建系统选择了普遍应用的开放通讯协议,例如LonWorks网络,更换DDC甚至可以选择不同品牌从而节省成本,因业主可从中选择具有价格优势的产品。

缺乏大型设备的专用DDC的主要原因是未能深入研究不同设备组的模块划分。迈科智控UCP2484L采用的新颖的做法是根据逻辑功能分组划分模块,而不是分配给冷水机组的每套设备一台DDC。

每台冷水机须配备相应的水泵,这些设备逻辑上关联且按一定顺序操作。将这些设备分组,称为“每套冷水机组”,意味着模块化的确是可能的。具有该特点的DDC,迈科智控的UCP2484L采用该方式而成为专用DDC,该DDC控制每套冷水机组内的所有设备,包括冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔。

此处重要的是需注意逻辑分组是垂直而非水平的。也就是说,分组跨越了不同类型设备。相同类型设备的水平分组也可达到逻辑功能分组并专用的目的。但代价是牺牲了可靠性。因存在DDC失效的可能性,尽管作为工业用数字化产品这种可能性很低。设备水平分组意味着任意一个DDC失效后整个冷冻机房自动工作失效。例如,负责冷冻水泵操作的DDC失效时,所有冷水机组将无法开动,整个冷热源系统不能自动工作,故障率相当于冷冻机房所有监控冷水机组设备的DDC的总故障率。

从设备垂直分组可看出,任意一台迈科智控UCP2484L或一套机组内设备(如一台冷却塔)故障不会导致整个系统自动工作失效。而只会影响某一套机组。在所有带一台以上冷水机组的建筑物内,可在冷冻机房使用一台以上的迈科智控UCP2484L。另一种控制器UCL0882L是智能的群控控制器,它协调几台UCP2484L的操作并根据冷负荷需求量决定需开动的冷水机组台数。与天气逐渐变暖而按时间表启动各冷水机组,经常导致提供过多冷量的做法相反,此种控制极大地减少能耗,因冷水机组的耗电量占整个建筑物空调系统的50%以上。该控制法在新加坡管理大学冷水机组的控制中取得了显著的节能效果,其空调风系统为变风量系统。

该群控器DDC也能够顺序(按固定排序或运行小时)启动各冷水机组,以保证各机组磨损率基本相同,尽量减少机器故障及方便安排维护。然而,在现实中冷水机组的配置经常不会是一成不变的。这种时常存在的差别使得冷水机组专用DDC的概念变得困难。不同的情形很多,如:使用无冷却塔的风冷式机组、备用泵、二次泵及容量不同的冷水机等。以及在有些项目中,由于空间有限,冷却水泵与冷却塔一同置于屋顶、远离地下层的冷水机组等。还有的系统采用不带旁通阀的平衡管配置。

第二幅管线图取自实际工程配置,显示迈科智控控制器UCP2484L及UCL0882L也能够控制带不同容量冷水机组和二次泵的水系统(大容量机组及水泵标有字母”B”,而小容量者标有”S”,带相同号码的设备接至同一DDC)。该设计还应用了两台其它的专用DDC:迈科智控USP2484L,用于控制二次水泵组,一台控制大容量泵组,另一台控制小容量泵组。

即使对配置各异的冷冻水系统设计,该应用展示的灵活性也是实际和令人信服的,同时还保证了专用DDC的应用。随着当前的教育趋势集中于生物科技和信息技术,寻找具有必要的设备自控专业经验的暖通工程师已变得困难。因此,选择专用型的方式较从前更有意义。所有的智能控制策略写入DDC的固件中,让DDC处理控制并节省人力。

可以肯定的是,冷水机组控制正逐渐走向专用DDC的方向,因其给使用者带来的种种益处及可实现的成本节省。

下面中达咨询为大家介绍智能建筑楼宇自控系统及发展趋势,以供参考。

建筑设备监控系统通过对大厦内的各种机电设施进行全面的计算机监控管理,利用分散控制和集中管理技术,为建筑物用户提供良好的工作环境,为建筑物的管理者提供方便的管理手段,从而减少建筑物的能耗、延长设备使用寿命、提高劳动生产率并降低劳动力管理成本。

目前的楼宇自控系统尽管发展到一定程度,无论是硬件上还是软件比较先进可靠,但真正要达到预期的目的,还有很多的工作要做。笔者根据多年的工作经验,在此提供一些新的认识和看法。

1、基于楼宇自控系统的投资和效果的认识

自2000年以来,智能建筑的楼宇自动化系统的初投资大幅度下降,从BA控制检测点2000元/点,下降到不到1000元/点,还处于不断的下降趋势中,而房产的价格却不断上涨,至今平均上涨幅度为3倍,目前尚处于高位运行。从中可以看出智能建筑的楼宇自动化系统的初投资占整个大楼投资比重越来越少,而且现代高楼的平均寿命为百年以上,尽管楼宇自动化设备将会不断落后,但整个布线框架是存在的,升级改造将非常方便。

智能建筑的楼宇自动化系统是节能的一种重要手段,一定要认识到其紧迫性,首先应加强建筑节能的宣传力度,使所有人都认识到,节能不仅仅是钱和环境的问题,而是国家能否持续稳定发展的前提。目前的智能建筑楼宇自动化系统运行的节能效果不是很理想,原因是多方面的,首先部分管理者由于认识上的偏差,以为楼宇自控系统没有用,还不如几个人手动开开就可以了。这就走入了一个误区,实际上依靠人的手动控制,根本无法实现建筑设备的节能、高效、安全运行。因此认识上一定要加以转变,加强物业队伍的培训和建设,对设备的管理可以在保修期到期后,委托专业公司打理,提高设备的运行寿命,最大限度的发挥系统的作用。否则由于设备管理的水平低下使运行费用居高不下,造成投资的浪费。

楼宇自控系统的节能一定要从细节做起,养成一种习惯,说到节能的设计,电气设计人员通常会想到选择合适的变压器、变频器、软启动器、给灯具配节能镇流器,盘管系统采用三速风机加电动阀,这是楼宇自控系统中普遍设计的内容。此外,节能设计还体现在因地制宜的细节中,比如对宾馆客房设计节电开关,人在时将电源接通,人离开时把电源切断,以达到节能目的。

2、智能化的楼宇自控系统对大楼机电设备提出更高的要求

智能建筑楼宇自控系统需要各种专业的配合,楼宇自动化的节能不仅是某一个专业的事情,它需要智能化、建筑结构、暖通通风、电力、给排水等专业共同参与合作,提出有节能潜力的方法。照明系统作为大楼一个独立的子系统,包括公共区域的公共照明(比如停车场、大堂、走廊、餐厅照明、室内照明(办公室、会议室等),室外照明(装饰照明、道路照明、泛光照明)等。大楼照明的耗能占整个楼宇的20%左右,照明系统有这样特点:

第一,在电力输送过程中,要以较高的电压输送确保终端设备的工作电压,随着设备运行的负荷下降,输出电压将会上升,因此通过楼宇自控系统进行动态调压控制方式,达到节电目的。

第二,对照明功能的需求,每天的时间段是不同的,特别是可以结合室外照度传感器结合起来,对公共区域进行分组,分片控制方式或直接全部关闭方式,比如地下车库灯光的控制。

第三,随着新照明源的发展,新型节能照明灯具不断涌现,代替传统发热的荧光灯、节能灯、白炽灯、金卤灯等多种灯具的开关控制,采用数字技术及计算机技术充分结合起来的智能控制采用软启动的方式,能控制电网冲击电压和浪涌电压,使灯丝免受热冲击,灯具寿命又得到延长。智能照明系统通常能使灯具寿命延长2-4倍,不仅节省大量灯具,而且大大减少更换灯具的工作量,有效地降低了照明系统的运行费用,对于大量使用灯具和安装困难的区域具有特殊的意义。此外,智能照明系统还有潜在的价值回报,使整个系统工作在使人们最舒适的状态,从而保证了人们的身心健康,提高了工作效率。

空调系统又是另一个子系统,它分为空气处理末端设备如新风机组、空调机组、VAV变风量,另一部分为冷源系统,它的电耗一般占整个大楼的70%左右,如何运行及管理空调的相关设备比较重要,采用先进的楼宇自控系统,在满足房间的舒适度的情况下,既可以节约电能,延长设备寿命,又可以减少设备管理人数,现逐一进行分析阐述;

(1)新风系统主要功能是根据楼层的面积大小,输送一定温度的的新鲜空气量,保证房间的空气质量,新风系统的自控设计一般确定一个送风温度点,如果有湿度要求高的话需要增加一个湿度点,空调管道如采取二管制的话,冬天通热水夏天通冷水,选用一个电动调节阀。对于温湿度要求高的建筑,空调管道一般采取四管制,冷热水管单独安装,并各安装一个电动调节阀,为了防止冬天的冷凝器冻裂,安装防冻开关和新风电动阀,碰上室外温度低,空调没有使用直接关闭新风门或将热水循环泵启动,热水在小流量下运行。

在空调运行时,控制的目标参数为送风温度和送风湿度,与设定值比较,得到的偏差值经DDC运算输出信号,控制冷(热水)电动二通阀的开度。对于新风机组的温度设定值楼控系统可以结合室外温度的大小,自动进行调整,冬天为30-32℃,夏天为18-20℃。

(2)对于公共区域(大堂、餐厅)的温湿度环境改善是主要通过空调机组的空气处理方式来实现的,它的工艺流程图比新风机复杂,增加回风管道。

一般自控配置的设备为冷热水阀、加湿阀、新回风阀、送风温度、回风温度,有些还要安装公共区域内的温度传感器,送风量通过变频能够进行调节,对于目标控制参数的确定一般以回风温度为准,但也不一定合适,比如回风口离门口较近,取样的数据就很不准确,也可以在公共区域布设多个温度传感器,然后取平均值,因此具体工程要具体分析,全面进行考虑。对于控制策略它比新风机送风温度控制来得复杂,它本身的特点是纯滞后的,反应慢,如果采取常规的PID控制必将造成控制的阀门频繁开关,温度随之将大幅波动。因此采取非常规的控制策略,比如区方式,当目标参数进入与设定值认可的偏差范围DT1(一般为0.5度)时,冷(热)水阀将保持不变。变PID控制方式,就是当目标参数与设定值大时,控制作用强一些,当目标参数与设定值小时,控制作用弱一些。还可以采取根据温度偏差及上升或下降快慢的模糊控制方式,当温度与设定值处于正偏差DT2(1度)以内时,但处于下降过程中,水阀将慢慢开大,当温度与设定值处于负偏差DT2以内时,但处于上升降过程中,水阀将慢慢关小。总之,对于目标参数的控制,充分考虑温度测量值、设定值、单位时间内的温度偏差值,“多看少动”才能真正将目标参数控制好。为了节能,根据室外温度的大小,冬天有条件将温度设定值下降1度,夏天有条件将温度设定值提高1度,同时充分利用新回风阀的连锁功能,在过渡季全开新风阀,在盛夏或严冬将新风阀可以关到最小,这样可以节能达到12%.

楼宇自控系统不仅具有丰富的控制功能,而且有强大的管理功能,人性化的界面设计,过滤网堵塞和风机故障会发出声光报警,提醒管理人员清冼和维护,统计设备的运行时间,定期进行设备的保养,在使用过程中,充分利用楼控系统的功能以及新风机组空调机组的特点,根据时间程序进行节能启/停运行,具体体现在:

间歇运行:使设备合理间歇启停,但不影响环境舒适程度和工艺要求。

最佳启动:根据人员使用情况或生产工艺情况,预先开启空调设备,夏天采取大风量低温度;冬天采取大风量高温度;房间温度稳定以后,在低风量下运行。

最佳关机:根据人员下班情况或生产工艺情况,提前停止空调设备。

(3)变风量系统(VAV)是一种新型的空调方式,在智能楼宇的空调中被越来越多地应用。当室内环境温度发生变化时,改变送风的温度和改变送风量大小两种控制方式都可以达到相同结果。采用变风量系统的中央空调系统可节能40%,而且系统只在冷热负荷达到峰值时才使用最大风量,因此可以大大降低能耗。

VAV系统一般由带变频调节电机的空调机组和变风量可调风阀末端装置组成。监控内容包括控制风机的启停,并监视风机的运行状态,根据室内温度的大小,自动调节新回风门的大小和水阀的开度来实现对温度的控制,使室温保持稳定。带有VAV装置的空调系统各环节需要协调控制,其内容主要体现在以下几个方面:

① 由于各房间的负荷是不一样,那么送入各房间风量是变化的,空调机组的风量将随之变化,因此应采用调节变频的大小对送风机进行控制。

② 送风机速度调节时,可以采用定静压或变静压控制方式,使各房间的压力保持稳定,保证装置正常工作。

③ 对于VAV系统,需要检测各房间风量,温度及风阀位置等信号,并经过综合的分析处理后才能给出送风温度设定值。

④ 在进行送风量调节的同时,还应调节新、回风阀,以使各房间有充分的新风量,保证房间的空气品质。

(4)冷源系统是暖通系统的核心部分,如何协调管理至关重要,对能耗影响相当巨大,一般体现为量调和质调两种调节方式,量调就是根据负荷的变化,调节冷冻水泵的开启台数,或通过水泵的变频进行水量调节,然后根据冷源系统总负荷量(供回水温差与总流量的相乘)进行冷水机组台数控制。质调就是调节冷冻水的出口温度,一般在低负荷的情况下,适当将冷机的出口温度提高几度,实现机组最优启停时间控制,使设备交替运行,优化设备的运行时间。

以某一大楼为例,冷冻站系统中有四台冷冻机组,5台冷冻水泵(备用一台),5台冷却水泵(备用1台),4个冷却塔及膨胀水箱,采用楼宇自控系统通过安装在冷冻机房内的直接数字控制器DDC来完成对冷冻机组的控制要求:对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷却塔进水阀及相关的设备实现联动控制,同时监视其运行状态及故障状态。检测冷冻水供回水温度、供回水压力和流量,冷却水进回水温度、压力,计算空调系统的冷负荷。

实现联动控制:

冷冻水阀门开→冷冻水循环水泵开(延时1分钟)→冷却水阀门开→冷却水循环水泵开→冷却塔风扇开→冷水主机开。

联动停止顺序:

冷水主机关→(延时5分钟)冷却塔风扇关→冷却水循环水泵关(延时20分钟)→冷却水阀门关→冷冻水循环水泵关→冷冻水阀门关。

除了上述的严格连锁外,在运行过程中,为了保护冷冻机,一旦冷冻水泵发生意外,水泵停止运行,冷冻机必须停止运行,冷却水泵也必须停止运行。

楼宇自控系统完成上述的基本功能外,更主要对冷冻机实现优化控制,中央站采集现场DDC的数据进行统筹计算,不断分析确定每一时间段大楼负荷实际情况,确定冷机运行台数,通过通信模式对现场DDC发命令,目前着重解决下列问题。

① 如何确定冷水机组运行初始台数

在系统投入初期由人工手动设定系统运行的冷水机组初始运行台数,系统自动记录所有操作当日的气候条件以及逐时的冷量负荷,并开始执行负荷预测和优化控制软件,在积累到一定程度以后,监控系统将按照负荷预测结果,并对之前的气候条件、负荷情况以及系统运行数据的经验数据进行分析,取得一定规律,并逐渐实现对冷水机组系统运行控制进行优化。从而确定冷水机组运行的初始台数。

② 如何实现冷水机组运行台数的增减控制

第一,增开冷水机组控制方法

当系统负荷增加,监控系统监测到供回水两端的压差减少,冷冻水量增加,此时机组根据自身负荷能进行调节,当该台冷水机组的系统负荷上升到其电流百分比FLA的95%时(可根据实际情况调整),则说明单台机组的满载运行和水泵的满载运行已不足以满足系统负荷值,且冷冻水出水温度不会稳定在出水温度设定值上,这样第二台机组的电动阀门马上开启,经过一定的阀门开启时间之后,第二台机组迅速开启。

下面的K计算很突兀,应该明确是什么样的规则,从而判定开启。

其中:△T=CHWT-CHWT.STP

CHWT ; 冷冻水出水温度

CHWT.STP ; 冷冻水出水温度的设定值(7℃)

即设定冷冻水出水温度值为7℃,当△T≥0.3℃(可根据实际情况调整)时,同时冷水机组的电流百分比FLA≥95%时,第二台机组(运行时间最短的)自动开启。

第二,自动减机策略

假设两台机组正在运行,当系统负荷变小时,供回水二端的压差增加,即反应到机组的负荷相应减小,当两台机组的负荷总量仅有甚至小于一台机组的负荷总量时(设两台机组的FLA < 50%,可根据实际情况调整),冷水机组群控系统适当延时后关掉其中一台机组,以使得另一台机组在高负荷效率状况下运行同时满足负荷的要求。根据冷水机组的综合效率曲线,将冷水机组控制在最佳能效范围内运行,是冷水机组群控的目的。

3、智能楼宇设备自动化系统的最新发展趋势

最初,人们在大楼里引进自动控制的目的,在于解决一些具体的实际问题:温度的控制、设备的启动。随着大楼的智能设备不断增多,自动控制系统局限性不断显现出来了:第一,传统的楼宇系统还是一个相对封闭的系统,表现在通信协议上,各厂家还是各自为政,互不兼容,系统设备之间的连接不能做到无缝连接。因此,对于一个封闭的系统来说,要将大楼内的所有设备集成在一个系统平台上将会有很多的工作要做,不仅成本高,而且性能差;第二,由于系统是封闭的,从设计、供货、安装、调试、升级只能由厂家垄断,业主无能为力,只能被动接受,因此,初投资将得不到保护;第三,当今世界计算机的发展日新月异,产品的更新周期越来越短,楼宇自控的新产品也必将层出不穷。对于一个封闭系统来说,产品的更新必将受到厂家的抵制和垄断,阻止技术的发展,实际上以低成本跟踪先进技术的发展是不可能的。

因此,采用开放的、标准的通信协议是楼宇自控系统的发展趋势,需要所有厂家共同执行,才能彻底改变现状。真正意义上的开放系统,必须采用标准的通信协议,而且该协议必须是主流的,要被各厂家接受认可。目前在楼宇自控系统中用得很普遍的是美国Echelon公司推出的LonWorks 技术协议,一般采用双绞线连接,通信速率为76.8K,采用手拉手总线方式通信距离可达2500m,若采用自由拓扑结构也可以达到500m,LonTalk是唯一的点对点通信,它的使用为完全实现开放性和互操作性提供了解决途径,使整个大楼的自控系统更现代化、高效化。现场的设备(比如阀门及传感器)也可以采用网络化传输的方式,减少现场的管线及施工的工程量。对于目前那些还是非标的设备,可以限定一个过渡期,只要能够提供有关设备的相关协议,楼控中央站本身具有Modbus、BACnet、DDE、OPC等接口插件功能,通过编程接口软件,将相关的设备,比如锅炉及冷冻机,连接至楼宇自控系统中,随着Internet的普及,通过密码管理的方式既可以在办公室也可以在家里,或只要能上网的地方都可以浏览整个大楼设备的运行情况,管理既简单又可以节约能源。

由于采用先进开放的楼宇自控系统,符合国际的最新潮流,产品选择更加多样性,在系统维护及升级方面可以有多种设备选择余地,包括各厂家的DDC控制器,路由器等产品,有效控制运行成本,保护现有投资,发挥更大的作用。同时在认知,设计,工程施工等细节方面多做文章,采取综合管理的方法,楼宇自动化的作用将会充分地发挥,有利于整个大楼的管理、节能,真正造福于人类,前景将会越来越广。

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