收藏项：暖通空调自动控制系统的应用

概述

随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展，对建筑物的结构、系统、服务及管理最优化组合的要求越来越高，要求建筑物提供一个合理、高效、节能和舒适的工作环境。人类提出智能建筑的概念，世界上第一座智能大厦是1984年1月在美国康涅狄格州的哈特福特市（Hartford）诞生的。大厦配有语言通信、文字处理、电子邮件、市场行情信息、科学计算和情报资料检索等服务，实现自动化综合管理，大楼内的空调、电梯、供水、防盗、防火及供配电系统等都通过计算机系统进行有效的控制。我国2000年10月正式颁布《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000），中国正式接纳智能建筑的概念，相继又在2006年及2015年根据市场国情的需要对标准陆续进行修改。目前我国实行的国家标准GB 50314-2015《智能建筑设计标准》。2015年标准规定智能建筑系统配置分项应分别以信息化应用系统、智能化集成系统、信息设施系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、机房工程等设计要素展开，如图所示，2015年的设计标准，在组织架构上根据现代化发展的要求，做了相应的变更。建筑设备管理系统做了更专业的划分：建筑设备监控系统与建筑能效监管系统两大类，分工与界限更明确。

建筑设备监控系统，作为智能建筑的机电设备的核心控制系统，对建筑是否能够提供合理、高效、节能和舒适的工作环境的重要因数。

建筑设备监控系统包含：

1）暖通空调系统的监控(HVAC);

2）给排水系统监控;

3）送排风系统监控;

4）供配电与照明系统监控；

5）电梯运行状况的监控；

6）冷热源系统的监控；

其中暖通空调据统计占整个建筑的能耗的50%以上，故而暖通空调自动控制系统显得尤为重要。

系统机电设备的组成

在暖通空调系统中，我们一般在三个场合看到暖通空调的机电设备：

1）冷冻机房（含热源）

在冷冻机房一般有锅炉，冷冻机，(热泵机组)，水泵，热交换器或其他相关设备。

2)空调机房

有些空调机组可能在吊顶上，也可能在空调机房内。一般的空调机组由冷、热盘管，风机、过滤网、风门等设备组成。其作用是将处理过的新风（空气）送入指定的区域。

3)室内

温控器，风机盘管，VAV末端箱等，它们再把空调机组送出的风进行调整。

自动控制系统

1、组成

系统一般由中央监控软件、网络控制器、DDC控制器、各类传感器和变送器、阀门和驱动器等组成。

2、点位

“DI”，Digital Input 表示ON, OFF。如压差开关，液位开关，设备的运行状态点等。需为无源干触点。其最大连接距离应不超过305米。(暖通设计学习交流加微星抠抠2130054815)

“DO”，Digital Output即从控制器送出的点。如风机启停。触点容量为250VAC 5A。

“AI”，Analogy Input模拟量输入点，即连续点，而不是二位制的。如温度传感器，湿度变送器等。温度传感器距离控制器最好不要超过105米，否则，会增加测量误差。

4－20mA的输入信号，需在外端接入250Ω的电阻。

“AO”，Analogy Output，即连续输出点。如风门，水阀等。模拟量输出的可外接500Ω电阻来把电流信号转换为电压信号。

3、控制策略

节能策略：

负荷控制机组台数

根据总供 / 总回水温差及流量计算出系统负荷量。依据经验，尽量保持冷冻机组在80%以上的负载，可以让机组保持最低的能耗，最高能效比。而机组一般的冷却水进水温度为12~13℃，这样也同样给节能带来了巨大的空间，为了机组的安全，一般最低冷却水温度控制在15℃。

HCHKW = C *（HCHKT1-HCHST）*HCHRF。其中，HCHKW为总负荷量；C为系数；HCHKT1为总回水温度；HCHST为总供水温度；HCHRF为总回水流量。

每30min把HCHKW与当前运行机组的额定负荷相比，如HCHKW>当前运行机组总负荷，并且其电流百分比大于95%时（可调百分比）（电流百分比的时实数据可通过与机组的通讯接口网关采集），则运行机组数量+1；如HCHKW

为最大化的保护机组，不允许单台机组在低于可选工况点30%以下运行，除非只有单台机组用于承担冷负荷。

累计运行时间，控制运行次序

累计每台机组运行时间。同类的机组开机的次序为先开运行时间短的机组，再开运行时间长的机组，关机时相反。

B.空调机组（空调机房、吊顶）

冬季自动P.I.D（比例、积分、微分）连续调节热水阀开度，保证回风温度为设定值。

夏季自动P.I.D（比例、积分、微分）连续调节冷水阀开度，保证回风温度为设定值。

过渡季节建议可根据室外温湿度计算焓值，自动调节回风、新风风阀混风比，在保证回风温度的前提下，尽量采用室外新风，关闭水阀，从而节约能耗。根据回风湿度与设定值比较，控制加湿阀开关，保证室内一定的湿度，从而改善室内空气质量。

盘管防冻保护：冬季当室外温度小于等于5℃（建议将超限温度点设定在5℃，因为在考虑到室外温湿度传感器的安装位置以及各空调机组所处方位不同，会有1~3℃的偏差。如设置在0℃，加上偏差值，此时盘管前进风温度已降至冰点以下，对设备会造成一定损伤，而且需要更长的预热时间，不利节约能耗）时自动报警，并在开机前先打开20%以上热水阀开度，关闭新风风门，进行管道预热模式，待一段时间后再开启新风风门及风机。

送风温度设定的控制

根据送风温度的当前设定值和偏差值的叠加计算出新的送风温度的设定值。

当系统启动的时候送风温度设定值的计算将被禁止，按照固定的送风温度设定值进行控制。

自动监测初效、中效过滤网两端压差，堵塞时报警，自动提示清洗过滤网，提高过滤效率，保证室内空气品质。

空调机组与各设备进行连锁控制：空调机停止时，关闭相关水阀和风阀。

显示机组的运行状态和每个参数的值，通过修改设定值，以求达到最佳工况。

在工作站上对机组的运行参数进行列表汇报， 趋势分析，超限报警。

监测各水阀、风阀的阀位位置或全开 / 全关反馈信号，一旦信号无反馈，立即显示报警信息。

按最佳的节能效果和营运环境进行控制，至少保证10%~15%的最小新风量。

C. 室内末端设备

室内设备具有分布零散，点位多，控制要求多样化，通讯布线难等特点，传统的控制系统一般采用就地式小型面板控制，独立运行。但是近几年，由于节能需求，智能建筑增加能效监管系统，室内末端通过无线、有线网关等方式纳入中央管控平台，进行集中管控：启停、温度限值等功能。