精密空調與VAV空調系統集中監控設計方案

一、精密空調與VAV空調系統集中監控設計方案

1.軟件程序的應用

DDC一般都自帶先進的功能模塊(如標準控制、焓值控制、露點控制、HAVC控制、最佳起動、事件起動控制、工作循環、比例控制、積分控制、微分控制、自適應控制、順序控制、時間起動控制等)，內置了各種先進的數學函數(如代數計算、總值計算、設備運行時間、布爾運算、數據整合、分段線性函數、最大及最小值記錄等)和智能邏輯判斷模塊，還具有時鐘和脈動累計、能量監測功能。通過編程將DDC中的控制模塊與各種數學函數、智能邏輯判斷模塊有機結合，綜合應用。在仿真軟件上根據模擬工況對空調系統進行動態仿真，實現室內溫、濕度的精確控制，制冷量或耗熱量的自動計算，以及冷水機組、冷水泵、熱水泵程序群控，并能夠根據環境變化進行自適應控制，達到節能的目的。

此外，DDC還具有監控點歷史記錄、動向趨勢記錄和累積記錄功能，可自動存放所有監控點的歷史記錄和累積記錄。通過對DDC進行編程，管理人員可將動向趨勢軟件應用在空調系統的任意監控點上，優化系統的運行。根據空調設備的運行累積時間記錄和起/停次數累積記錄，按一定的策略自動對其進行優先起/停，從而均衡其運行時間，延長其使用壽命。

2.能源管理曲線

通過軟件自定義空調系統的舒適度曲線，定義一個最舒適的溫、濕度范圍，并在舒適度曲線上顯示各房間的濕、溫度值。一旦監測點的值不在用戶定義的舒適度范圍內或在其邊緣上，就可迅速聯動其他設備，自動進行調節，使濕、溫度維持在設定范圍內，并實現節能。

3.時間調度

根據軟件中的時間程序按天、月、季節，兼顧節假日和特殊日期進行時間程序編程。通過圖形日歷編輯日程，從而提供全年的日程調度表，并實現自動時制轉換。可通過編程預先設定某一時間到另一時間系統自動調整時鐘，以便更好地調整系統的運行。根據時令季節的變化，自動更改系統的溫、濕度設定值，決定送冷風還是熱風以及過渡季節新風量。另外，在節假日或特定日期關閉系統，有效地達到節能目的。

根據建筑內熱負荷的季節性變換，制定科學、合理的運行計劃表。在滿足室內環境要求的前提下，盡量減少系統的運行時間。如在人員進入室內前的最佳時刻開啟系統，進行預熱，使房間溫度在人員進入時達到設定的要求；在人員離開房間前最佳時刻停止系統的運行，利用系統存儲的冷量維持環境溫度至人員的離開，從而減少設備的運行時間，實現節能。

4.設備運行優化

設備優先起/停的策略一般有如下幾種:累計運行時間的長短優先起/停、當前停運時間的長短優先起/停和輪流排隊起/停。為延長空調設備的使用壽命，可根據軟件提供的關于每日運行過程中設備的運行時間、起/停次數匯總報告，統計設備的當前運行時間或累計設備的歷史運行時間，合理地選擇設備優先起/停策略，充分結合軟件中預置的設備工作循環程序表，實現對各設備的優先起/停控制。并在合適的時候進行設備切換，盡可能均衡設備的運行，為設備的管理和維護提供依據，實現設備的可持續應用。

5.能源趨勢分析

集成管理軟件的實時資料庫一般存儲了大量歷史數據，以及由歷史數據再分析而得到的各種數據，使管理人員可通過單點和多點的直方圖、多點線圖、X-Y二維坐標圖和數值表等多種形式對空調系統運行參數進行分析、處理，從而得出各監控點的最佳運行值，并進行參數再設定，以便使空調系統維持在最佳運行狀態，有效地降低空調系統的能源消耗。

此外，還可根據軟件提供各式各樣的趨勢評估，及時準確地分析歷史資料及由歷史資料推演出的數據，對空調系統做出趨勢評估；根據軟件的動作趨勢中的能源管理分析曲線，分析系統是否處于最佳的工作狀態，及時對系統的運行進行自動調節，進一步降低空調系統的能耗。

二、直接膨脹式風冷精密空調

風冷式直接膨脹機組從房間吸取熱量通過冷凝器傳遞到室外空氣中。機組安裝完畢后，室內機組于室外冷凝器構成閉合回路。安裝方便快捷，適用于水源缺乏的地區和無冷卻水系統的場所。

精密空調系統

1、制冷量測定條件，進風干球溫度23℃，濕球溫度17℃，冷凝器進風干球溫度35℃，濕球溫度24℃。

2、蒸發盤管，直接膨脹式蒸發器、銅管為高熱傳導無縫銅管外套親水沖縫鋁片，鋁片緊附于銅管上并經機械漲管，使銅管與鋁片緊密貼合。

3、合理的制冷循環、維護保養方便，機組結構緊湊、外型小巧，所有維護、保養均可正面進行，有效減少安裝維修空間，便于安裝、運輸及維護。

4、安全可靠的運行、優秀穩定的性能，壓縮機全部采用高性能渦旋式壓縮機，送風機選用低噪音高效率離心式風機，制冷系統配件皆來自國際知名品牌，性能穩定。

5、人性化的微電腦控制系統，操作簡單方便。高精度的PLC控制技術，多級能量調節，室內溫濕度波動小，溫度精度達±0.5°C，濕度精度±3%。

三、空調系統監控系統的設計原理

1.空調監控系統節能的科學內涵

空調監控系統實現的主要功能有:

①根據系統實際冷負荷調節冷凍水泵、冷卻水泵、冷水機組以及冷卻塔的運行臺數，投入合適的運行臺數；

②根據室內實際溫、濕度變化，調節新風/回風閥的開度及冷/熱水閥、蒸汽閥的開度；

③根據房間實際負荷變化，進行變風量(VAV)調節。通過上述功能使建筑物內的溫、濕度達到預定目標，并以最低能耗來維持系統和設備的正常工作，降低系統的運行成本。

空調監控系統節能主要從軟件和硬件兩個方面實現:

①硬件上對空調監控系統進行統籌規劃，以合理設置監控點為主，以變頻調速、紅外感應等新的節能手段為輔，將兩種節能手段充分結合，實現優勢互補；

②軟件上將DDC自帶的節能控制模塊與集成管理軟件中的節能程序進行有機結合，最大限度的降低空調系統能耗，實現空調系統節能。

2.空調監控系統的優化設計

空調監控系統監控方案的優化設計通常從冷源系統、空氣處理系統的工作原理出發，合理設置監控點，通過DDC進行實時監控。綜合運用DDC自帶的各種控制模塊、運算函數、智能邏輯判斷能力等，根據系統實際負荷，自動調整制冷設備的運行臺數以及各風閥、水閥的開度等，達到最佳的節能效果。

3.冷源系統的節能控制

冷源系統的監控原理,主要實現的功能有:①水流狀態監測；②冷卻水供回水溫度監測；③冷凍水供回水溫度監測；④供水流量監測；⑤冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風機、冷水機組運行監控；⑥故障狀態監測及起停控制；⑦電動水閥、壓差旁通閥的開度控制。

4.冷凍水泵的節能控制

根據制冷系統的實際工況，在滿足工作壓力、冷凍水流量的前提下，通過DDC中的預置程序自動調整壓差旁路的設定值和冷凍水泵的運行臺數，以降低能耗。

(1)一次冷凍水泵節能控制。一次水泵采用負荷(冷量)控制方式。根據實際冷量調節水泵和制冷機組的臺數，確定投入合適的運行臺數。

(2)二次冷凍水泵節能控制。當應用變風量控制空氣機組時，冷凍水流量變化范圍不大，采用總冷量控制方式調節二次冷凍水泵轉速，改變供水量。如果負荷太小時，調節壓差旁通閥的開度，保證二次水泵轉速不變，維持恒定供水流量，調節旁通水量來滿足冷量的需求。

5.冷水機組的節能群控

在冷量控制中，根據冷凍水供回水溫度差和流量計算空調系統實際冷負荷，投入合適的制冷機運行臺數，實現節能的目的。

(1)制冷機組節能群控。將冷凍水回水溫度控制和冷量控制兩種策略有機結合。通過DDC中的預置程序進行計算，合理調整冷水機組投入運行的臺數以及滿負荷制冷量，使冷水機組以最少的臺數運行。在滿負荷狀態下，總的制冷量和空調系統的冷負荷相匹配，實現制冷系統的高效運行和制冷機組的節能。

(2)冷卻塔風機、冷卻水泵的節能控制。室外溫度較低時，通過冷卻水回路的自然冷卻即可滿足制冷機對冷卻水溫度的要求。關掉所有冷卻塔風機，僅靠冷卻水循環過程的自然冷卻實現冷卻水降溫。根據制冷系統對冷卻水流量和溫度的要求，投入合適的冷卻水泵和冷卻塔風機運行臺數，達到節能的目的。

6.空氣處理監控系統的節能控制

空氣處理監控系統主要監控新風機組、空調機組、風機盤管等設備的運行狀態及參數，為用戶提供舒適的工作和生活環境，達到節能的目的。空調機組的監控原理，通常需要設置的監控內容有:新風閥、排風閥、回風閥的開度，室內外溫、濕度監測，送回風溫、濕度監測，過濾器兩側壓差監測，防凍開關狀態監測，送風機、回風機的故障狀態監測及起停控制，冷熱水閥、蒸汽閥的開度控制。

7.提高室內溫、濕度控制精確度

據美國國家標準局統計資料顯示，夏季設定溫度值下調1℃，將增加9%的能耗；冬季設定溫度值上調1℃，將增加12%的能耗。可見，提高溫、濕度控制的精確度可節省大量能耗。空氣處理監控系統可通過如下方式提高溫、濕度控制精確度:①按照軟件預置程序自動調節室內溫、濕度，夏季送冷風，冬季送熱風，過渡季節送新風；②根據實測送風溫度與設定值之差，調節冷、熱水閥的開度，維持恒定的送風溫度；③冬季模式下進行濕度控制，根據實測濕度與設定值之差，自動調節加濕閥的開度，保證恒定的空氣濕度。

8.新風量節能控制

隨著時間的變化和季節的變更以及室內人員數量的變化，室內環境對新鮮空氣需求也隨之變化，空調監控系統根據室內或回風中的CO2濃度，通過DDC預置的控制模塊進行焓值運算，調整新風、回風閥和排風閥的開度比例，從而控制送入室內的新風量，保證室內空氣的新鮮度，并滿足節能的要求。

9.VAV和TRAV技術

目前，變風量(VAV)空調系統日益成熟、完善，在大型建筑中得到了越來越廣泛的應用，取得了良好的節能效果。

10.1VAV技術

VAV空調系統采用變風量運行方式。根據各房間的實際負荷的變化，通過末端裝置調節末端風量，實現送風量動態調整，從而適應室內實際負荷的動態變化，維持室溫恒定，保證各房間的空氣品質，并可靈活地控制局部區域的溫度，避免局部區域產生過冷和過熱現象，可減少制冷或制熱負荷的15%～30%。

VAV空調系統多采用變靜壓控制，盡量使風閥處于全開(即風閥全開度的85%～100%)狀態，使系統靜壓降至最低，從而最大限度地降低風機轉速，實現節能目的。VAV空調系統的控制分為室內送風量控制，總風量控制和送風溫、濕度控制3個環節。

(1)室內送風量控制的目的是保持送風溫度一定。根據室溫實測值與程序設定值之差計算實際所需風量，調節風閥開度來改變實際送風量。

(2)總風量控制是以各風閥的開度決定系統需要的總風量。通過調節送風機的轉速，改變送風量以滿足總風量的要求。

(3)當室內熱負荷不斷降低致使風閥開度低于設定的最小開度時，可通過提高送風溫度的方式使整個空調系統重新達到平衡。

11.2TRAV技術

隨著VAV技術特別是DDC技術和網絡技術的快速發展，出現了末端調節的變風量系統(Ter2minalRegulatedAirVolume，TRAV)。TRAV基于末端裝置實時的風量需求，采用先進的控制軟件，通過調節風量來實現末端裝置對送風機的精確控制。在TRAV系統中，當負荷下降并導致流量減少時，關小末端風閥實現節流，保持管道內靜壓不變，減少所要求的風機功率。

12.新技術在空調監控系統中的應用

隨著新技術的不斷涌現，空調監控系統的節能方式也隨之不斷發生變化。空調監控系統中融入了越來越多的新技術，特別是變頻調速技術和紅外感應技術的應用，大大提高了空調系統的節能效果。

13.變頻調速技術

空調監控系統采用變頻調速控制，可根據不同季節、天氣和時段室內實際負荷的變化，綜合運用焓值、比例、積分、自適應等控制策略，通過變頻調速實現對冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風機的轉速控制。通過調整冷、熱負荷，實現恒溫控制，達到良好的節能效果。

14.冷卻塔風機的變頻控制

根據天氣、季節的變化，通過調節變頻器的頻率來調節冷卻塔風機的轉速，主要實現:①天氣較熱時，提高冷卻塔風機轉速；②天氣較涼時，降低冷卻塔風機的轉速。

15.冷卻泵的變頻控制

進、回水溫差較大時，通過變頻器提高冷卻泵的轉速，帶走多余的熱量；進、回水溫差較小時，降低冷卻泵的轉速，減緩冷卻水的循環速度，以節約能源。

16.冷凍泵的變頻控制

回水溫度較高時，調節變頻器，提高冷凍泵的轉速，增加投入運行水泵的數量；回水溫度較低時，降低冷凍泵的轉速，減少水泵投入運行的數量，從而最大限度地優化冷凍水泵的運行，更有效地進行系統節能。

空調監控系統采用變頻調速技術，提高了溫、濕度控制精度和電機的運行效率，改善了水泵運行狀況，實現了設備的軟起動，從而節省了系統的運行成本，延長了設備的使用壽命，減少了設備的維護管理費用，給用戶帶來極大的經濟效益。

17.紅外感應技術

將紅外感應技術用于空調監控系統中，自動感知建筑中各房間有無人和人員數量的變化，并結合先進的數字控制技術、溫度自動補償技術和微電腦控制技術，根據冷、熱負載變化曲線與溫度設定范圍，進行VAV末端最佳調節，精確控制室溫，系統處于耗電最少的最佳工作狀態，最大限度地降低空調能耗。