饭店空调系统的直接数字控制技术与实例

饭店空调系统的直接数字控制技术与实例

0前言

随着我国经济建设的发展，国内饭店建筑的空调系统更趋庞大和复杂，目前某些星级饭店空调系统能耗已占建筑总能耗的50％以上。为了对空调设备的运行进行有效的控制和管理，充分利用节能技术，实现空调系统的节能运行，空调系统必须设置相应的自动控制系统。据调查，在同类型饭店建筑中采用自动控制的空调系统运行费用可下降10％～20％左右。在楼宇自动控制管理系统(BAS)中，空调系统的控制只是其中的一部分。目前空调自控系统已引入微机控制，一般采用直接数字控制(DDC)技术。

1DDC控制技术

DDC是英文Direct Digital Control(直接数字控制)的缩写。DDC系统的最大特点是，从参数收集、传输到控制等各个环节均采用数字控制功能来实现。它采用数字控制器代替常规的仪表控制器，并且一个数字控制器可同时完成多个常规仪表控制器的功能，可以有多个不同对象的控制环路。DDC系统代表高层民用建筑空调控制系统的发展方向，它适用于临近参数点多、控制功能复杂、使用和管理要求高的建筑。

DDC控制器(现场控制器)是整个控制系统的核心部分，是完成控制功能的关键。其构成如图1所示。DDC控制器实际上是一个具有输入、输出、通讯功能的微型计算机控制器。空调系统的各种信号(如温湿度参数及设备工作状态等)通过输入装置后，变成了计算机可接受的数字信号(A/D转换)。在微处理器中按事先编好的程序运算，而后将运算结果以数字方式输出。通过D/A 转换及输出装置后去控制各种设备或元器件。

DDC控制器的控制点通常有以下几种组合：

DI———数字量(开关量)输入，如风机、水泵等设备运行状态及压差开关状态等。

DO———数字量输出，如控制设备开和停的信号、双位阀的控制信号等。

AI———模拟量输入，如温度、湿度、压力、流量等信号。

AO———模拟量输出，如风阀、电机变速等控制信号。

控制点多少是评价一个DDC控制器的重要指标，控制点越多，表明其控制功能越强，可控制和管理的范围越大。DDC控制器的点数和台数选择是一个很重要问题，它直接与经济性、管理的可靠方便有关。各种型号的DDC控制器都有一定规格，其各种点数是按一定比例搭配的。在实际工程中应根据被控对象的要求去选择DDC控制器的点数。

2系统的网络结构

BAS控制系统主要采用总线集散型网络控制系统。集散型控制系统的基本思路是分散控制、集中操作、分级管理。分散是指工艺设备地理位置分散，被控设备相应分散。集散型控制系统一般分为三级。第一级为现场控制级，它承担分散控制任务，并与过程及操作站联系。第二级为监控级，包括信息的集中管理。第三级为企业管理级，它把建筑物自动控制系统与企业管理信息系统有机结合起来，其结构如图2所示。由图2可知，它将复杂的对象分解为若干子对象，由现场控制级(器)进行局部控制。中央站实施最优控制策略，对整个工作过程进行集中监视、操作、管理。通过现场控制器对工作过程各部分进行分散控制，使系统整体运行最佳。

应当指出，并不是所有控制系统都具有三层功能，大多数中小规模系统只有一二层，只有大规模系统才有第三层。

3DDC系统典型控制实例

3.1压缩式制冷系统

3.1.1制冷系统的监控目标

(1)保证冷水机组蒸发器通过一定水量，冷水机组正常安全运行；

(2)在节能运行前提下，向空调末端装置提供足够水量，满足用户使用要求；

(3)在满足使用要求的前提下，适当提高冷冻水供水温度，从而提高冷水机组COP，实现系统的经济运行。

3.1.2制冷系统的监控功能制冷系统具有以下监控功能：

(1)启停控制和运行状态显示；

(2)冷冻水进出口温度、压力测量；

(3)冷却水进出口温度、压力测量；

(4)过载报警；

(5)水流量测量和冷量纪录；

(6)冷冻水旁通阀压差控制；

(7)台数控制。

图3是制冷系统DDC控制原理图。

3.1.3制冷系统监控功能描述

(1)制冷系统启停程序

为了保证制冷系统安全运行，只有当润滑系统启动，冷却水、冷冻水流动后，压缩机才能最后启动。

制冷系统启动顺序为：冷却塔风机－冷却水阀门－冷却水泵－冷冻水阀门－冷冻水泵－冷水机组。停止顺序则相反。

(2)运行台数控制

为使设备容量与负荷相匹配，节省运行能耗，通过供水管网分水缸和集水缸上设置的温度传感器(T1、T2)检测冷冻水供回水温度(AI信号)，通过回水总管的流量传感器F 检测冷冻水流量，再送入DDC后计算出实际的空调冷负荷，然后根据实际冷负荷的大小控制冷水组运行台数及各台机组的运行工况。

(3)压差旁通控制

为了保证冷水机组蒸发器有稳定的水流量通过，在供回水干管间设置压差传感器Δρ。测出的压差值由1路AI信号送入DDC，与设定值比较。当实际的压差大于设定值时，DDC送出1路AO控制信号，旁通电动调节阀开度加大，旁通流量增加，从而保持蒸发器水流量稳定。当实际的压差值小于设定值时，旁通阀动作相反。

3.1.4制冷系统能量调节与控制

(1)在保证空调末端装置冷量和室内温湿度控制的前提下，尽可能提高冷冻水供水温度，以提高冷水机组COP。

(2)根据空调系统冷负荷的大小，控制冷水机组运行台数。

(3)尽可能降低冷却水水温，以提高冷水机组的COP。

3.2新风空调机组

3.2.1新风机组的监控功能

新风机组有以下监控功能：

(1)风机运行控制及运行状态显示；

(2)室外新风及送风温湿度测量及显示；

(3)过滤器状态显示及报警；

(4)冷热水流量调节；

(5)加湿控制；

(6)风机、风阀和水阀的连锁控制；

(7)寒冷地区换热器防冻报警及控制。

图4是新风机组的控制原理图。