淺談暖通空調(diào)系統(tǒng)的BA控制_百度文庫

1、淺談暖通空調(diào)系統(tǒng)的BA 控制浙江省建筑設(shè)計研究院(浙江省杭州市安吉路18號310006 孫濤摘 要：本文通過對暖通空調(diào)系統(tǒng)實施BA 控制若干技術(shù)環(huán)節(jié)的探討，使BA 系統(tǒng)更好地服務(wù)于受控的空調(diào)通風系統(tǒng)，力圖使二者在技術(shù)上緊密結(jié)合成為一個密不可分的機電系統(tǒng)。通過本文的探討獲得了一些初步的結(jié)論。關(guān)鍵詞：空調(diào) 通風 樓宇自動化一. 引言21世紀信息化的時代已經(jīng)到來, 以網(wǎng)絡(luò)通訊和計算機技術(shù)為背景的建筑智能化正是順應(yīng)這一時代潮流的必然趨勢。作為智能建筑3A 系統(tǒng)之一的樓宇自動化系統(tǒng)（BAS ）對大樓的水電暖通等機電設(shè)備進行集中的監(jiān)控和管理已日益成為現(xiàn)代建筑中必不可少的配置。根據(jù)初步的統(tǒng)計，我院目前正在設(shè)

2、計的公建項目中采納樓宇自動化系統(tǒng)的已超過半數(shù)。與前幾年對比，這種增長的勢頭是非常強勁的。實施BAS 所能帶來的節(jié)能效益和管理效益是廣為人知的，并且在實施中業(yè)主往往對這一系統(tǒng)抱以很高的期望。然而，從許多已竣工的項目來看，并沒有到預(yù)期的效果，其中突出表現(xiàn)在以下二個方面1：a 開通率底，距業(yè)內(nèi)人士估計，不超過20%。b 目前已開通的BAS 系統(tǒng)，多數(shù)只實現(xiàn)了建筑設(shè)備的自動啟停和監(jiān)測，其節(jié)能也主要表現(xiàn)在一些設(shè)備的定時啟閉，而作為建筑耗能的重點空調(diào)系統(tǒng)，如何優(yōu)化運行，如何根據(jù)實際系統(tǒng)盡可能進行節(jié)能經(jīng)濟運行則遠未能實現(xiàn)。 中央空調(diào)系統(tǒng)，管路復(fù)雜，運行工況多變，是建筑物能耗大戶。為此實施BA 系統(tǒng)一般將空調(diào)

3、系統(tǒng)作為監(jiān)控的重點，往往投入60%以上的監(jiān)控點和超過水電監(jiān)控投資總和的投入。部分中小型項目考慮到投資能力，將BA 系統(tǒng)僅僅局限于暖通空調(diào)系統(tǒng)的做法也是不鮮見的。事實上，由于中央空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性，對暖通空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)整體功能實現(xiàn)的好壞已成為制約BAS 成敗的瓶頸因素之一。要做好BA 系統(tǒng), 僅靠弱電工程師的力量是不夠的，暖通工程師積極參與到系統(tǒng)方案的制訂過程中是十分必要的。二. 暖通空調(diào)BAS 控制方案的優(yōu)化1. 直接數(shù)字控制器（DDC ）的選用主流BA 系統(tǒng)供貨商都能提供大中小不同處理能力的DDC ，冷凍機房、熱力站監(jiān)控點是密集場合應(yīng)優(yōu)先采用大型控制器，以減少故障率和控制器間的通訊。這種控制器的

4、典型特征是有強大的處理器(如：摩托羅拉的68302 和1MB 以上的RAM ，尤其是能夠和I O 擴展模塊連接達到輸入輸出功能的擴展，例如SIEMENS MBC 可以掛接40個I/O模塊，Trend IQ251控制器允許有8*16點的接口擴展能力。對空氣處理機、新風機、通風機一般采用中型或小型的控制器即可。近年來, 可編程邏輯控制器件(PLC進步很快，其應(yīng)用不再局限于工業(yè)場合，在空調(diào)通風的現(xiàn)場設(shè)備控制工程中不應(yīng)將其排斥在外。2. 控制器的布置控制器一般應(yīng)靠近受控設(shè)備，宜與相應(yīng)配電箱并列布置以利于布線。同一個機房內(nèi)的空調(diào)通風設(shè)備可以合用一個控制器，但應(yīng)考慮控制器的運算能力和控制點是否足夠。有的系

5、統(tǒng)集成商將不同樓層的若干個新風機合用一個控制器，這種做法雖然節(jié)約了一定的成本，但對日后的管理和調(diào)試是不利的，不值得推薦?？刂破鞯碾娫匆思泄?yīng), 有條件可以從UPS 總電源引出; 從受控設(shè)備現(xiàn)場引用電源的做法不值得推薦。3. 關(guān)于BACnet 和LonWorks 的支持BACnet和LonWorks 的提出是為了在不同層面解決控制系統(tǒng)的互聯(lián)互操作問題。LonWorks 采用現(xiàn)場總線控制技術(shù)（FCS ），突破了以往的集散型控制技術(shù)（DCS ）。它的提出是BA 技術(shù)的一次飛躍，是今后BAS 發(fā)展的技術(shù)趨勢。但目前受到各種條件限制LonWorks 技術(shù)優(yōu)勢還不能完全發(fā)揮出來，工程實現(xiàn)并不完善。若自控

6、系統(tǒng)規(guī)模不是很龐大，最好不用全面采用LonWorks 技術(shù)2。如果仔細分析目前主流的BA 產(chǎn)品，會發(fā)現(xiàn)其實它們在不同程度上部分采用或部分支持現(xiàn)場總線技術(shù)，這種取長補短的混合模式在當前是切合工程實際的, 可以實現(xiàn)技術(shù)的平穩(wěn)過渡。BACnet協(xié)議由美國ASHRAE 制定并頒布，是現(xiàn)行美國國家標準及歐共體預(yù)備標準。運用BACnet 協(xié)議，可以使空調(diào)冷熱源主機自帶的控制器直接進入BAS 控制網(wǎng)絡(luò)。但實施中應(yīng)注意空調(diào)主機和BA 供貨商對BACnet 的支持程度和技術(shù)協(xié)調(diào)，目前非標準的數(shù)據(jù)通訊格式仍大量存在于主機設(shè)備中?？傊?，在設(shè)計BA 系統(tǒng)的過程中切不可一味追求技術(shù)的先進性。4. 控制網(wǎng)絡(luò)在滿足擴展性和

7、靈活性的前提下，控制網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡化、清晰，無論基于RS485總線或基于LonTalk 總線的控制網(wǎng)絡(luò)都是如此。分支、分級多的網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜、可靠性低。LonTalk 總線在理論上可以組成任意拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，這種布線設(shè)計的隨意性如果運用不當, 在工程實踐中仍然是有技術(shù)風險的，并可能增加系統(tǒng)的投資。小型工程盡可能運用基于RS485總線的控制網(wǎng)絡(luò)，采用“手拉手”的布線方式，大型工程可以考慮樓層網(wǎng)絡(luò)分級。5. 控制權(quán)通常BA 遵從的是中央控制站集中管理的原則。有時也有其不便的一面。在某些場合（如會議室）將空調(diào)、通風系統(tǒng)的參數(shù)的設(shè)定功能放置在現(xiàn)場可能更符合使用者的需要。DDC 本身并不提供這樣

8、的功能，需要專門部件來實現(xiàn)。例如：Honeywell T7780A數(shù)字顯示墻掛式Lon 分站，可以在液晶面板上顯示房間的溫度，通過4個按鈕完成設(shè)定房間溫度，風機速度、啟動/停止風機等功能, 并能通過LonTalk 總線驅(qū)動空調(diào)箱的DDC 控制器執(zhí)行相應(yīng)的動作。這類功能接近VRV 控制面板的設(shè)定器給房間的使用者帶來極大的便利和舒適性，必要時應(yīng)積極采用。6. 控制策略PID控制:空氣處理機的DDC 通常采用PID 控制, 選擇合適的PID 參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是非常關(guān)鍵的。PID 系數(shù)高，空調(diào)對室內(nèi)溫度波動的反應(yīng)特性曲線陡，達到設(shè)定溫度的過渡過程較短；相反PID 系數(shù)低，達到設(shè)定溫度的過渡過程

9、較長。但并不是PID 系數(shù)越高越好，否則易引起DDC 控制系統(tǒng)失穩(wěn)，表現(xiàn)為室內(nèi)溫度的振蕩和水側(cè)的電動調(diào)節(jié)閥周期性的來回運動無法在固定開度上運行。 PID 能解決大部分場合的空調(diào)控制，但對于影劇院等大熱慣性空調(diào)場合, 靠高的PID 系數(shù)來提高空調(diào)機組對負荷變化的響應(yīng)速度是不足以解決問題的。這時可以采用圖1所示的雙級控制。即分別在空調(diào)的送風道和室內(nèi)安裝溫度傳感器，室內(nèi)的溫度設(shè)定由主DDC 控制器完成，水閥的驅(qū)動由副DDC 根據(jù)風道溫度傳感器和主DDC 的指令完成，由于風道溫度變化速度快于房間溫度的變化，這一控制方式加速了系統(tǒng)對溫度波動的響應(yīng)。必須注意的是，為防止水閥被人為關(guān)死或水系統(tǒng)供水不足等異常

10、情況對控制系統(tǒng)的影響，副DDC 通常只需采用比例控制算法(P,不可加入積分分量(I。在實際的工程設(shè)計中并非一定需要二個完全獨立的DDC 來完成雙級控制，如果DDC 內(nèi)置二個控制回路則完全可以用一個控制器勝任，例如：SIEMENS UC-2控制器。 圖1. 空氣處理機的雙級控制方式BA系統(tǒng)對空調(diào)的節(jié)能控制有多種手段可以采用，例如室內(nèi)外焓值比較法、二氧化碳等污染物濃度檢測法確定新風量，基于日程表的定時操作等等。工程設(shè)計中可以視需要靈活運用，以達到最優(yōu)的效果。例如，辦公、商場等場合, 夏秋季在清晨時通過程序啟動空氣處理機(或新風機 ，利用室外涼爽空氣對室內(nèi)全面換氣預(yù)冷，既節(jié)約新風能耗又提高了室內(nèi)空氣

11、品質(zhì)。7. 空氣品質(zhì)傳感器一氧化碳和二氧化碳含量傳感器，應(yīng)謹慎采用。一氧化碳傳感器應(yīng)用于地下車庫的排風系統(tǒng)，用于驅(qū)動通風機動作。由于一氧化碳傳感器長期處于污染環(huán)境中，其敏感元件受汽車尾氣的毒害，有效壽命通常2年左右。當靈敏度下降到一定程度后即不能正確指示污染物濃度，因此在停車庫的通風系統(tǒng)中如采用一氧化碳傳感器，仍需以日程表啟停控制方式作為必要的補充手段，在確定BAS 方案時應(yīng)避免系統(tǒng)對這類傳感器的過度依賴。在室內(nèi)采用二氧化碳傳感器也有類似的問題。ASHARE 研究表明，隨著人均占有建筑面積的增大，在類似辦公室這樣的場合人工合成材料正在取代二氧化碳成為首要污染物。在允許吸煙的場所，煙氣應(yīng)是首要污

12、染物。除非證明采用后確能產(chǎn)生很好的節(jié)能效益（如人員密度波動很大的商場、展廳），一般不應(yīng)大量采用二氧化碳傳感器作為調(diào)節(jié)新風量的主要依據(jù)，否則在傳感器性能劣化后，對空調(diào)系統(tǒng)的影響將是長期的，且很難發(fā)現(xiàn)問題癥結(jié)所在。8. BAS監(jiān)控中心BAS監(jiān)控中心負責監(jiān)控整個空調(diào)、通風、動力系統(tǒng)，一般與消防控制、安保監(jiān)控等合用一室。由于該機房通常遠離冷凍機房、鍋爐房，在這里遠程操作這些關(guān)鍵設(shè)備是不合適的。推薦的做法是在凍機房和鍋爐房現(xiàn)場控制室另設(shè)置一臺監(jiān)控分站，由該分站負責冷凍機、鍋爐監(jiān)控功能，并且該分站功能受權(quán)局限為冷熱源設(shè)備。三. 小結(jié)本文通過對暖通空調(diào)系統(tǒng)BA 控制的傳感器、執(zhí)行器、控制器、網(wǎng)絡(luò)等若干環(huán)節(jié)的探討，力圖使BA 系統(tǒng)更好地服務(wù)于受控的空調(diào)通風系統(tǒng)，使二個系統(tǒng)在技術(shù)上緊密結(jié)合成為一個智能化的密不可分的機電系統(tǒng)。本文只是作者在工程實踐中獲得的一些淺見，希望起到拋磚引玉的作用?？偨Y(jié)上文有以下結(jié)論：1 按受控設(shè)備的要求選用不同處理能力的DDC 控制器；2 空間距離較遠的設(shè)備不宜合用同一DDC 控制器；3 LonWorks 技術(shù)具有前瞻性，應(yīng)關(guān)注，但目前尚不完善，不宜刻意采用；4 訂購設(shè)備時關(guān)注冷水機組、鍋爐對BACnet 或Lon 的支持；5 集散型控制技術(shù)向現(xiàn)場總線控制技術(shù)轉(zhuǎn)型是技術(shù)趨勢，集散控制仍是目前主流技術(shù)；6 實現(xiàn) BAS，應(yīng)給