舊有空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制改造的幾個(gè)問題

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　1 引言

　　空調(diào)耗能是建筑物耗能中的大戶，隨著能源供應(yīng)的日趨緊張及人們對室內(nèi)熱環(huán)境、空氣品質(zhì)的要求愈來愈高，迫切要求在保持空調(diào)區(qū)域一定舒適度的前提下最大限度地降低空調(diào)能耗。

　　空調(diào)自控系統(tǒng)可以使建筑內(nèi)環(huán)境更舒適、設(shè)備運(yùn)行更可靠、能源利用更充分，是現(xiàn)代樓宇空調(diào)系統(tǒng)重要的組成部分。但是由于資金缺口和工程進(jìn)度等等問題，許多已建成的商用建筑和辦公大樓的空調(diào)系統(tǒng)往往都沒有設(shè)計(jì)或安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，隨著建筑物的投入使用，會(huì)發(fā)現(xiàn)空調(diào)區(qū)域的溫、濕度波動(dòng)很大，往往會(huì)超過允許的變化范圍，這時(shí)業(yè)主會(huì)提出空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制改造的要求?！　?/p>

　　這種舊有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制改造與新空調(diào)系統(tǒng)的自控設(shè)計(jì)相比有許多不同之處，比如舊有的空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中往往遭到一些人為因素的影響，致使風(fēng)系統(tǒng)平衡遭到破壞，加裝自控系統(tǒng)前必須先對舊有空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道系統(tǒng)重新進(jìn)行平衡調(diào)整，不然自控系統(tǒng)可能達(dá)不到預(yù)期限效果；另外加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對原空調(diào)系統(tǒng)的制冷、供熱和水循環(huán)系統(tǒng)都交有一定的影響；同時(shí)在改造進(jìn)程中也會(huì)遇到一些特殊的問題，有些問題在舊有空調(diào)系統(tǒng)的自控改造中是要特殊考慮的?！?/p>

　　筆者于2001年參加了某廣播電視大樓的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制改造的工作，該大樓的空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)初由于種種原因沒有安裝自控系統(tǒng)。隨著室外氣象條件的變化和室內(nèi)負(fù)荷的變化，空調(diào)區(qū)域的溫、濕度發(fā)生了很大的波動(dòng)，常常會(huì)超過允許的變化范圍。幾年運(yùn)行下來，每年都發(fā)生有的房間過熱有的房間過冷的問題。室內(nèi)工作人員為了防止過熱或過冷大多將本室的部分送風(fēng)口用膠紙等物遮擋，結(jié)果導(dǎo)致了風(fēng)系統(tǒng)阻力的不平衡，破壞了其他房間的溫、濕度狀況，造成整個(gè)系統(tǒng)的失調(diào)。很多工作室出現(xiàn)了冬熱夏冷的情況，這大大影響了工作人員的工作效率，而且對工作人員身體健康有著很大的損傷，且給室內(nèi)高級機(jī)器設(shè)備的正常工作造成了一定的隱患（情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響對溫、濕度比較敏感的設(shè)備的正常工作）。由于系統(tǒng)失調(diào)，冷站和鍋爐房提供的能量沒能合理使用，造成極大的浪費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用大大提高。在這種情況下，業(yè)主提出了給空調(diào)系統(tǒng)增加自動(dòng)控制的要求。下面我們對此空調(diào)系統(tǒng)自控改造進(jìn)行中遇到的問題和相應(yīng)采取的解決方法作一個(gè)介紹，希望能給空調(diào)、自控設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理人員一些啟迪。　　

　　2 空調(diào)控制系統(tǒng)方案的確定　　　　

　　室溫控制是空調(diào)自動(dòng)系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，它是用溫度敏感元件來控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得送風(fēng)溫度隨擾量的變化而變化。改變送風(fēng)溫度的方法有：調(diào)節(jié)加熱器的加熱量或冷卻器的冷卻量，調(diào)節(jié)新、回風(fēng)混合比或一、二次回風(fēng)比等。此廣播電視大樓的空調(diào)系統(tǒng)是由11個(gè)空氣處理機(jī)組組成的全空氣系統(tǒng)，每個(gè)機(jī)組都是一次回風(fēng)式系統(tǒng)，本著經(jīng)濟(jì)、簡便的方針，此次空調(diào)系統(tǒng)的改造我們采用了常用的調(diào)節(jié)加熱器的加熱量和冷卻器的冷卻量的方法以改變送風(fēng)濕度。室內(nèi)相對濕度的控制可以采用兩種方法：間接控制法（變露點(diǎn)）、直接控制法（變露點(diǎn)），此廣播電視大樓很多工作室因一些儀器設(shè)備的緣故對室內(nèi)相對濕度的要求較為嚴(yán)格，為此我們選用了直接控制法去控制室內(nèi)空氣的相對濕度，即用相對濕度敏感元件，控制相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，直接根據(jù)相對濕度偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償室內(nèi)熱濕負(fù)荷的變化。另外我們還加了一些輔助控制設(shè)備以更好的完成空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。在此次改造進(jìn)程中自控系統(tǒng)的所有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和執(zhí)行器我們?nèi)坎捎昧嗣绹鳫ownywell公司的產(chǎn)品。

　　為此我們對原冷水、供熱循環(huán)系統(tǒng)因自控改造的影響程度進(jìn)行了評估，具體如下：　　　

　　5.1 加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對原冷水循環(huán)系統(tǒng)影響的分析 　　　　

　　因?yàn)樵渌h(huán)系統(tǒng)的供回水主干管之間未接旁通控制裝置，當(dāng)末端裝置采用變流量調(diào)節(jié)閥以后，末端裝置水流量的減少將使水系統(tǒng)的阻力增大，主干管之間的壓差增大，冷凍水泵的工作點(diǎn)偏移，在這種情況下冷凍水泵是否可以正常工作？同時(shí)，調(diào)節(jié)閥關(guān)小是否會(huì)對制冷機(jī)的工作造成不好的影響？分析如下：　　

　　5.1.1 對制冷機(jī)的影響　　

　　經(jīng)甲方提供的數(shù)據(jù)計(jì)算得出待改造的11臺空調(diào)機(jī)組所在的工作區(qū)所需的總制冷量約為2306500kcal/h，此工作區(qū)還包括很多風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，但我們可以計(jì)算出11套系統(tǒng)總需冷量為714000 kcal/h，占全部需冷量的百分比為：

　　5.2 加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后對原供熱系統(tǒng)影響的分析　　　　

　　加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)后是否會(huì)對供熱系統(tǒng)的板式換熱器、熱水循環(huán)泵等造成影響，我們也進(jìn)行了分析：　　

　　5.2.1 目前的供熱系統(tǒng)是由鍋爐提供3kg/cm2的蒸汽，經(jīng)過兩臺Alfal laval 板式換熱器換成90℃的熱水，再經(jīng)過兩臺ISR125-100-200循環(huán)水泵供給A區(qū)低層，B區(qū)和C區(qū)的大約36臺新風(fēng)機(jī)組一組合式空調(diào)機(jī)組熱水盤管，向相關(guān)區(qū)域提供熱量后變70℃的回水，再經(jīng)過板式換熱器加熱后供出。整個(gè)系統(tǒng)的最高處大約32m，膨脹水箱裝在8.5層的設(shè)備層內(nèi)，水箱內(nèi)水面距鍋爐房熱水循環(huán)泵入口處的高度為33.5m，系統(tǒng)設(shè)有一補(bǔ)水泵，補(bǔ)消耗在熱水循環(huán)泵入口處，水泵揚(yáng)程為82.6m.　　主要設(shè)備的規(guī)格：　　① 熱水循環(huán)泵：ISR 125-100-200 三臺 揚(yáng)程：50m，流量200m3/h　　②板式換熱器：M15-MFCL 兩臺 熱負(fù)荷：6400kW　　設(shè)計(jì)壓力：16.0barg 實(shí)驗(yàn)壓力：20.8barg 設(shè)計(jì)溫度：150℃ 　?、垩a(bǔ)水泵：40DL×7揚(yáng)程：82.6m　　　　

　　5.2.2 影響分析　　可以看出，熱水循環(huán)水泵入口的靜壓為33.5m，經(jīng)過循環(huán)泵加壓后的壓力為33.5m+50m=83.5m，這一點(diǎn)是系統(tǒng)的最高壓力，系統(tǒng)中其他點(diǎn)的壓力都不會(huì)超過這一點(diǎn)的壓力。

　　6 結(jié)論　　 　　

　　6.1 加裝自動(dòng)控制系統(tǒng)是解決舊有空調(diào)系統(tǒng)溫度超限、分布不均、局部過熱/過冷和能量浪費(fèi)的有效方法，對改善空調(diào)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量，減少能量損失，降低運(yùn)行成本有著顯著的作用?！　　?/p>

　　6.2 對由多臺空氣處理器組成的較大規(guī)模空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行自控改造時(shí)，集散熱量式控制系統(tǒng)是應(yīng)該首選的一種控制方式，它具有結(jié)構(gòu)簡單，功能強(qiáng)大 、傳輸方便、數(shù)據(jù)安全可靠的特點(diǎn)?！　　　?/p>

　　6.3 自控系統(tǒng)的調(diào)試就在對舊有空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道系統(tǒng)重新進(jìn)行平衡調(diào)整后進(jìn)行，不然自控系統(tǒng)可能達(dá)不到預(yù)期的效果。　　　　

　　6.4 暖通空調(diào)工程中的控制對象多為溫度、流量等這些具有非線性、滯后特征的參數(shù)，單一的控制算法很難獲得較好的控制效果，PID控制與模糊控制的結(jié)合是個(gè)很好的算法選擇。