淺談智能建筑中空調(diào)自控機(jī)械系統(tǒng)

翟曉

摘要： 本文簡(jiǎn)要地介紹了智能建筑中的空調(diào)自控系統(tǒng)，介紹了近年來發(fā)展起來的VAV-TRAV空調(diào)系統(tǒng)的做法。

關(guān)鍵詞： 智能建筑 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng) 末端調(diào)節(jié)

一、引 言

空調(diào)自控系統(tǒng)是智能建筑集成系統(tǒng)的重要組成部分，空調(diào)自控設(shè)備是智能建筑物中重要的自控設(shè)備，而空調(diào)設(shè)備本身是建筑的耗能耗電大戶，而且由于智能建筑中大量電子設(shè)備的應(yīng)用使得智能建筑的空調(diào)負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)建筑物，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)用改變送風(fēng)量的方法，維持室溫恒定，以適應(yīng)不同的室內(nèi)負(fù)荷，VAV系統(tǒng)（變風(fēng)量空調(diào)）有突出的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能潛力大，控制靈活，可避免冷凍水、冷凝水上頂棚的麻煩等；近幾年特別是計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，使變風(fēng)量空調(diào)設(shè)備具有智能能力，因此，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，在國(guó)內(nèi)外特別是美國(guó)、日本、香港等地的實(shí)際工程中得到了普遍廣泛的應(yīng)用。

二、空調(diào)自控功能介紹

智能建筑空調(diào)自控主要包括建筑物內(nèi)的空調(diào)機(jī)組控制、新風(fēng)機(jī)組控制、變風(fēng)量末端（VAV）控制等。它們?cè)跇怯钭詣?dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控和管理下，使建筑物內(nèi)的溫、濕度達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，同時(shí)以最低的能源和電力消耗來維持系統(tǒng)和設(shè)備的正常工作，以求取得最低的運(yùn)行成本和最高的經(jīng)濟(jì)效益：

2.1空調(diào)機(jī)組控制空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)包括新/回風(fēng)閥門驅(qū)動(dòng)器、風(fēng)管式溫/濕度傳感器、過濾網(wǎng)壓差報(bào)警開關(guān)、防凍報(bào)警開關(guān)、恒速風(fēng)機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、配電裝置和空調(diào)機(jī)組控制等硬件，該系統(tǒng)包括新風(fēng)、回風(fēng)和送風(fēng)三部分： （1） 機(jī)組啟/停：機(jī)組可控制定時(shí)啟/停，也可強(qiáng)制啟/停；（2）風(fēng)機(jī)控制：風(fēng)機(jī)隨機(jī)組啟/停而自動(dòng)啟/停，也可強(qiáng)制啟/停或機(jī)旁手動(dòng)啟/停，運(yùn)行時(shí)間和啟/停次數(shù)累計(jì)，有風(fēng)機(jī)故障報(bào)警輸出網(wǎng)絡(luò)變量；（3）溫度控制：夏季送冷風(fēng)，冬季送熱風(fēng)，過渡季節(jié)送新風(fēng)以節(jié)能，根據(jù)回風(fēng)溫度與設(shè)定值的偏差，控制電動(dòng)水閥，調(diào)節(jié)冷/熱水閥門的開度，使回風(fēng)溫度維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，可進(jìn)行冷/熱水閥門的強(qiáng)制開度控制和機(jī)旁手動(dòng)開度控制（0～100%）；（4）濕度控制：在冬季模式下才進(jìn)行濕度的控制。當(dāng)回風(fēng)濕度下降到下限時(shí)，控制加濕閥開啟，增加空氣中的濕度含量；當(dāng)回風(fēng)濕度上升到上限時(shí)，停止加濕閥的工作。可進(jìn)行加濕閥的強(qiáng)制啟/?？刂坪蜋C(jī)旁手動(dòng)啟/?？刂?；（5）新/回風(fēng)閥門控制：在冬/夏季新風(fēng)閥門開至最小開度，回風(fēng)閥門開至最大開度；在過渡季調(diào)節(jié)新/回風(fēng)閥門的開度來調(diào)節(jié)溫度，亦可進(jìn)行新/回風(fēng)閥門的強(qiáng)制開度控制和機(jī)旁手動(dòng)開度控制（0～100%）；（6） 聯(lián)鎖控制：防凍報(bào)警開關(guān)和風(fēng)機(jī)、水閥、新/回風(fēng)閥門聯(lián)鎖控制；（7）報(bào)警：過濾網(wǎng)堵塞報(bào)警、風(fēng)機(jī)故障報(bào)警及防凍開關(guān)報(bào)警。

2.2 新風(fēng)機(jī)組控制新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)主要由新風(fēng)閥門驅(qū)動(dòng)器、風(fēng)管式溫/濕度傳感器、過濾網(wǎng)壓差報(bào)警開關(guān)、防凍報(bào)警開關(guān)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、恒速風(fēng)機(jī)、配電裝置和新風(fēng)機(jī)組控制等硬件組成，該系統(tǒng)包括新風(fēng)、送風(fēng)兩部分： （1） 機(jī)組啟/停：機(jī)組可控制定時(shí)啟/停；（2）風(fēng)機(jī)控制：風(fēng)機(jī)隨機(jī)組啟/停而自動(dòng)啟/停，也可強(qiáng)制啟/?；驒C(jī)旁手動(dòng)啟/停，運(yùn)行時(shí)間和啟/停次數(shù)累計(jì)，有風(fēng)機(jī)故障報(bào)警輸出網(wǎng)絡(luò)變量；（3）溫度控制：夏季送冷風(fēng)，冬季送熱風(fēng)，過渡季節(jié)送新風(fēng)以節(jié)能，根據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定值的偏差，控制電動(dòng)水閥，調(diào)節(jié)冷/熱水閥門的開度，使送風(fēng)溫度維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，可進(jìn)行冷/熱水閥門的強(qiáng)制開度控制和機(jī)旁手動(dòng)開度控制（0～100%）；（4）濕度控制：在冬季模式下才進(jìn)行濕度的控制，當(dāng)回風(fēng)濕度下降到下限時(shí)，控制加濕閥開啟，增加空氣中的濕度含量；當(dāng)回風(fēng)濕度上升到上限時(shí)，停止加濕閥的工作，亦可進(jìn)行加濕閥的強(qiáng)制啟/?？刂坪蜋C(jī)旁手動(dòng)啟/?？刂疲唬?）新風(fēng)閥門控制：在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，新風(fēng)閥門全開，可進(jìn)行新風(fēng)閥門的強(qiáng)制開/關(guān)控制和機(jī)旁手動(dòng)開/關(guān)控制；（6）聯(lián)鎖控制：防凍報(bào)警開關(guān)和風(fēng)機(jī)、水閥、新風(fēng)閥門聯(lián)鎖控制；（7） 報(bào)警：過濾網(wǎng)堵塞報(bào)警、風(fēng)機(jī)故障報(bào)警和防凍開關(guān)報(bào)警。

2.3 變風(fēng)量（VAV）末端控制功能（1） 風(fēng)機(jī)控制：由手動(dòng)開關(guān)控制風(fēng)機(jī)的啟/停，有風(fēng)機(jī)狀態(tài)的輸出網(wǎng)絡(luò)變量；（2） 溫度控制：根據(jù)室內(nèi)溫度測(cè)量值，調(diào)節(jié)風(fēng)閥的開度值勤，使室內(nèi)溫度保持恒定；（3） 濕度控制：根據(jù)室內(nèi)濕度測(cè)量值，控制水閥的開/關(guān)，使室內(nèi)濕度保持恒定。

三、VAV-TRAV空調(diào)系統(tǒng)

VAV空調(diào)系統(tǒng)的原理：變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)（VRV）用改變送風(fēng)量的方法，維持室溫恒定，以適應(yīng)不同的室內(nèi)負(fù)荷，關(guān)鍵需要實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量原理的末端送風(fēng)裝置，特別地有關(guān)末端裝置以及整個(gè)VAV系統(tǒng)的自動(dòng)控制設(shè)備，在最近二十年左右的時(shí)間里，不僅VAV末端裝置，而且相應(yīng)的控制系統(tǒng)，甚至變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的型式都發(fā)生了很大變化，有關(guān)的新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，由于 VAV技術(shù)的快速發(fā)展，特別是有關(guān)的DDC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)學(xué)者提出了TRAV的新概念，TRAV（Terminal Regulated Air Volume，末端調(diào)節(jié)的變風(fēng)量系統(tǒng)）和VAV一樣，也是一種變風(fēng)量系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)風(fēng)量來創(chuàng)造舒適環(huán)境，但TRAV不采用VAV中的靜壓調(diào)節(jié)，而由末端裝置直接控制送風(fēng)機(jī)，TRAV基于末端裝置實(shí)時(shí)的風(fēng)量需求，采用先進(jìn)的控制軟件，實(shí)施對(duì)送風(fēng)機(jī)的控制，在傳統(tǒng)的VAV系統(tǒng)里，當(dāng)負(fù)荷下降并導(dǎo)致流量減少時(shí)，末端風(fēng)閥關(guān)小以節(jié)流，管道內(nèi)靜壓保持不變；而在TRAV系統(tǒng)中，在相同的情況下，末端風(fēng)閥保持打開，而管道靜壓降低，于是在相同的流量下，TRAV系統(tǒng)所要求的風(fēng)機(jī)功率要低得多， TRAV是建筑在 "集成控制"、和"動(dòng)態(tài)控制"等概念的基礎(chǔ)上的：（1）所謂"動(dòng)態(tài)控制"，是指有預(yù)測(cè)的、隨時(shí)間而變化的控制，就房間的熱狀態(tài)來說，它不要求時(shí)時(shí)熱平衡從而保持房間狀態(tài)于某一"點(diǎn)"，而是充分考慮各種熱因素的相互作用從而保持房間在某一個(gè)舒適范圍；（2）所謂"集成控制"，是指：設(shè)定點(diǎn)的計(jì)算和控制決定被安排在控制級(jí)以上進(jìn)行，控制器只是簡(jiǎn)單地用于保持當(dāng)前的設(shè)定值，在高性能控制中不使用控制器的重新設(shè)定（controller resets）和串級(jí)控制器，這樣做的目的，是可以集中、統(tǒng)一地考慮與HVAC系統(tǒng)有關(guān)的各種因素，避免傳統(tǒng)方法中各分立模塊獨(dú)立運(yùn)行可能導(dǎo)致的相互沖突，而且有可能最大限度地利用自由冷源（熱源）和建筑物本身的蓄熱放熱作用，因此，集成控制將使系統(tǒng)更穩(wěn)定，而且更舒適、更節(jié)能。

四、總結(jié)

智能建筑是信息技術(shù)與建筑技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，概括地說，它是以建筑為平面，具有通信自動(dòng)化、建筑設(shè)備自動(dòng)化和辦公自動(dòng)化三者的智能化集成系統(tǒng)，它為人們提供舒適、安全、高效、方便的環(huán)境，空調(diào)自控系統(tǒng)是組成智能建筑很重要的一部分，特別是近年來控制技術(shù)的發(fā)展特別是微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使空調(diào)儀表走向智能化，功能大量增加，為變風(fēng)量空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用提供了可靠的保證，從而為智能建筑提供高舒適低能耗的系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

1.陸偉良，智能化建筑導(dǎo)論。北京：中國(guó)建筑出版社，2014；

2.施鑒諾，智能建筑中VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制和運(yùn)行，"信息與控制"，2012.2；

3.電子工業(yè)部第十設(shè)計(jì)研究主編《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013年。