特殊四管制空调水系统控制解决方案论文

关于特殊四管制空调水系统的控制解决方案摘要:陕北某五星级酒店空调盘管水系统采用特殊的四管制,故传统四管制接线、控制程序的风机盘管控制器无法满足现空调水系统使用。

本文通过分析传统四管制风机盘管控制器及相应更改方案在本水系统中会出现的控制结果,并提出相应的控制解决方案。

关键词:特殊的四管制水系统风机盘管控制器冬夏季转换
0 引言
陕北某五星级酒店空调系统由某设计院设计。

其空调盘管水系统采用特殊的四管制,其中风机盘管水系统分为二管制和四管制两种。

四管制风机盘管用于酒店裙房内区和客房东、南、西三面,二管制风机盘管用于酒店其他区域。

所有风机盘管水阀选用york品牌的apc-vlv 2201vx型电动阀,其动作形式为开关量;工作电
压:220v;常闭,通电开启,断电弹簧复位。

二管制水系统冬季由市政热水通过板式换热器对闭式系统进行加热,管道内通热水;夏季由冷机对闭式系统进行降温,管道内通冷冻水。

盘管由一个电动阀控制,与传统二管制一致,这里不作考虑。

四管制由两个电动阀控制,其中定义为a,b两阀。

a阀管道水系统冬季由市政热水通过板式换热器对闭式系统进行加热,管道内通热水;夏季由冷机对闭式系统进行降温,管道内通冷冻水。

此管与二管制为同一个水系统,工作模式相同。

b阀管道水系统冬季由冷却塔冷却水通过板式换热器对其闭式系统进行降温,管道内通冷水;夏季管道内无循环水。

而传统四管制风机盘管是一阀门固定为热水阀门,另一阀门固定为冷水阀
门。

本项目水系统非传统四管制系统,故传统四管制接线、控制程序无法满足现空调水系统使用。

酒店裙房内区四管制风机盘管由可耐佛品牌的s600bf型号四管制风机盘管控制器进行控制,客房东、南、西三面四管制风机盘管由尊宝品牌的ja-80c型号风机盘管控制器进行控制。

以下将详细论证说明本问题及解决方案。

1 传统四管制接线、控制程序及结果
传统四管制热水阀和冷水阀均为固定阀门,故电动阀a(热水)始终接盘管控制器控热端子,电动阀b(冷水) 始终接盘管控制器控冷端子。

控制方法及分析:冬季时室外环境温度低,室温属自然下降趋势。

制冷模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(热水)关闭。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(冷水)当室温高于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温;当室温达到设定温度或低于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;最终室温趋近于环境温度。

制热模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(热水)当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;当室温低于设定温度2℃时,阀体打开,功能升温;最终室温趋近于设定温度。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(冷水)关闭。

制热模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(热水)当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然升温;当室温低于设定温度2℃时,阀体打开,功能升温;最终室温趋近于环境温度。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(冷水)关闭。

结论:传统四管制接线、控制程序在冬季制冷模式可使室温最终趋近于环境温度,制热模式下使室温最终趋近于设定温度,冬季符
合控制要求;在夏季制冷模式可使室温最终趋近于设定温度,制热
模式下使室温最终趋近于环境温度,夏季符合控制要求。

故系统使室温趋近于设定温度或环境温度,可以满足用户需求。

2 传统四管制接线、控制程序在本项目空调水系统中的问题
本项目风机盘管水系统为:
a阀管道水系统冬季管道内通热水,夏季管道内通冷水;
b阀管道水系统冬季管道内通冷水,夏季管道内无循环水。

控制方法及分析:冬季时室外环境温度低,室温属自然下降趋势。

制冷模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(热水)关闭。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(冷水)当室温高于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温;当室温达到设定温度或低于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;最终室温趋近于环境温度。

制热模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(热水)当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;当室温低于设定温度2℃时,阀体打开,功能升温;最终室温趋近于设定温度。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(冷水)关闭。

夏季时室外环境温度高,室温属自然上升趋势。

制冷模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(冷水)关闭。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(无循环水)由于管中无循环水,故电动阀b不论开闭与否不影响室温,自然升温;最终室温趋近于环境温度(bug)。

制热模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(冷水)当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然升温,最终室温趋近于环境温度;当室温低于设定温度2℃时,阀体打开,持续降温且不终止;最终室温趋近于一极限低温(bug)。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(无循环水)关闭。

结论:传统四管制接线、控制程序在冬季制冷模式可使室温最终趋近于环境温度,制热模式下使室温最终趋近于设定温度,冬季符合控制要求;在夏季制冷模式控制无效(bug),室温最终趋近于设定温度,制热模式出现bug使室温最终趋近于环境温度或一极限低温,故系统在夏季无法正常满足用户需求。

3 客房内风机盘管控制器的解决方案
由于客房内风机盘管控制器属客房控制系统,可以实现分散控制,集中监视及控制的效果。

故管理电脑需在冷站盘管水系统冬夏季转换阀门切换时,通过客房控制网络对各个风机盘管控制器下发冬夏季工作方式切换程序,其冬夏季工作方式程序及结果如下: 控制方法及分析:冬季时室外环境温度低,室温属自然下降趋势。

制冷模式时:接盘管控制器a端子的电动阀a(热水)关闭。

接盘管控制器b端子的电动阀b(冷水)当室温高于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温;当室温达到设定温度或低于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;最终室温趋近于环境温度。

制热模式时:接盘管控制器a端子的电动阀a(热水)当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;当室温低于
设定温度2℃时,阀体打开,功能升温;最终室温趋近于设定温度。

接盘管控制器b端子的电动阀b(冷水)关闭。

夏季时室外环境温度高,室温属自然上升趋势。

制冷模式时:接盘管控制器a端子的电动阀a(冷水)当室温高于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温;当室温达到设定温度或低于设定温度2℃时,阀体关闭,自然升温;最终室温趋近于设定温度。

接盘管控制器b端子的电动阀b(无循环水)关闭。

制热模式两个阀体均不工作。

结论:通过改变风机盘管控制器冬夏季控制程序,在冬季制冷模式可使室温最终趋近于环境温度,制热模式下使室温最终趋近于设定温度,冬季符合控制要求;在夏季制冷模式可使室温最终趋近于设定温度,制热模式不工作,夏季符合控制要求。

故系统使室温趋近于设定温度或环境温度,可以满足本项目用户需求。

4 裙房内区风机盘管控制器的解决方案
方法一:根据第二部分的结果,传统四管制接线、控制程序在本项目盘管水系统的bug主要出现在夏季,如不更改风机盘管控制器的内置程序,则需考虑在冬夏季转换时(需与冷站冬夏季转换阀门同步完成)通过更改接线方式使电动阀a(冷水)通过接盘管控制器控冷端子,从而达到控制要求。

但人工更改接线劳动量巨大,基本不可行。

方法二:更改接线方式有多种方式,可在各风机盘管控制器旁增设一冬夏季转换开关(内含两组单刀双掷开关),由人工对每个风机盘管控制器接线方式进行更改。

此方法工程及材料量相对较小,但
需人工对每个转换开关进行更改,并配合装修单位采购外观美观的特殊转换开关。

但若冬夏季开关被误操作(冬季打到夏季模式,夏季打到冬季模式),系统会出现严重bug,固不可行,分析如下:
传统四管制控制程序、增加转换开关接线方式后误操作结果:冬季时室外环境温度低,室温属自然下降趋势。

制冷模式时:通过转换开关接盘管控制器控冷端子的电动阀a(热水)当室温高于设定温度2℃时,阀体打开,功能升温,最终室温趋近于一极限高温(bug);当室温达到设定温度或低于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温,最终室温趋近于环境温度。

通过转换开关接盘管控制器控热端子的电动阀b(冷水)关闭。

制热模式时:通过转换开关接盘管控制器控冷端子的电动阀
a(热水)关闭。

通过转换开关接盘管控制器控热端子的电动阀b(冷水)当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;当室温低于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温,最终室温趋近于一极限低温(bug)。

夏季时室外环境温度高,室温属自然上升趋势。

制冷模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(冷水)关闭。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(无循环水)由于管中无循环水,故电动阀b不论开闭与否不影响室温,自然升温;最终室温趋近于环境温度。

制热模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(冷水) 当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然升温,最终室
温趋近于环境温度;当室温低于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温;最终室温趋近于一极限低温(bug)。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(无循环水)关闭。

结论:传统四管制控制程序、增加转换开关接线方式在误操作时极有可能出现bug,故不能采用此方法。

方法三:由于以上几种更改接线方法皆有不足,则考虑通过增加楼宇自控系统ddc控制器中的数字量输出信号控制相应继电器实现自动冬夏季接线自动切换。

优点:可与冷站冬夏季转换开关同时动作,同时切换接线电路;避免误操作;减少后期维护施工量。

缺点:需根据风机盘管数量增加相应数量继电器和控制线缆,若继电器距离ddc控制器距离较远,还需考虑电压降,需增加相应强电控制回路继电器和末端电压变压器方可实现。

①夏季模式转冬季模式:在冷站盘管水系统工作模式由夏季到冬季改变时,盘管控制器的接线同步改变,ddc控制器控制其外置继电器常闭触点吸合,常开触点断开。

即ac闭合,b d断开。

这时盘管控制器的控热端子控制电磁阀a,其控冷端子控制电磁阀b。

此时盘管控制模式转为冬季控制模式。

②冬季模式转夏季模式:在冷站盘管水系统工作模式由冬季到夏季改变时,盘管控制器的接线同步改变,ddc控制器控制其外置继电器常闭触点断开,常开触点吸合。

即“冬夏控制转换器”内的b d 闭合,a c断开,这时电磁阀a由盘管控制器的控冷端子控制,电磁阀
b由盘管控制器的控热端子控制。

此时盘管控制系统的模式转为夏季控制模式。

控制方法及结果分析:冬季时室外环境温度低,室温属自然下降趋势。

制冷模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(热水)关闭。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(冷水)当室温高于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温;当室温达到设定温度或低于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;最终室温趋近于环境温度。

制热模式时:接盘管控制器控热端子的电动阀a(热水)当室温达到设定温度或高于设定温度2℃时,阀体关闭,自然降温;当室温低于设定温度2℃时,阀体打开,功能升温;最终室温趋近于设定温度。

接盘管控制器控冷端子的电动阀b(冷水)关闭。

夏季时室外环境温度高,室温属自然上升趋势。

制冷模式时:通过转换开关接盘管控制器控冷端子的电动阀a(冷水)当室温高于设定温度2℃时,阀体打开,功能降温;当室温达到设定温度或低于设定温度2℃时,阀体关闭,自然升温;最终室温趋近于设定温度。

通过转换开关接盘管控制器控热端子的电动阀b(无循环水)关闭。

制热模式时:通过转换开关接盘管控制器控冷端子的电动阀
a(冷水)关闭。

通过转换开关接盘管控制器控热端子的电动阀b(无循环水) 由于管中无循环水,故电动阀b不论开闭与否不影响室温,自然升温;最终室温趋近于环境温度。

结论:传统四管制控制程序、增加继电器转换开关的接线方式在冬季制冷模式可使室温最终趋近于环境温度,制热模式下使室温最
终趋近于设定温度;在夏季制冷模式可使室温最终趋近于设定温度,制热模式下使室温最终趋近于环境温度。

故整体使室温趋近于设定温度或环境温度,可以满足用户需求。

5 结论
由于本项目空调水系统是特殊四管制:a阀管道水系统冬季管道内通热水,夏季管道内通冷水;b阀管道水系统冬季管道内通冷水,
夏季管道内无循环水。

故客房内风机盘管控制器可通过客房控制网络对各个风机盘管控制器下发冬夏季工作控制程序,且可达到使用功能。

而裙房风机盘管在冬夏季转换时采用更改风机盘管控制器内置程序成本最低,但人工量相对较大,且容易出现误操作(冬季打到夏季模式,夏季打到冬季模式)和漏操作问题,故不建议采用。

建议采用通过增加楼宇自控系统ddc控制器中的数字量输出端子控制相应冬夏季转换继电器实现冬夏季接线的自动切换,其功能稳定,并
不会出现上述问题。

第一作者:郭懿,北京泰豪智能工程有限公司,大学本科,助理工程师,国家一级注册建造师;
第二作者:位永辉,西安思源学院电子信息工程学院,教师、助教、硕士研究生。