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標題: DDC控制器在樓宇自控系統空調設計中的合理配置 [打印本頁]

作者: qib 時間: 2012-4-10 10:00 標題: DDC控制器在樓宇自控系統空調設計中的合理配置

一個成功的樓宇自控設計必需滿足空調設計的要求，現場應用的需求，具有可靠性、安全性、經濟性、靈活性，達到節能、節人、延長設備壽命的目標，為此，需各專業相互配合、互相理解并創造條件實現設計目標。

　　1．1 多臺冷水機組配置應優先采用群機、群泵、群塔系統

　　此種方式運行靈活，可以滿足不對稱設備故障時系統正常運轉的要求。例如：當1#冷水機組、2#冷卻塔發生故障時，可以啟動2#冷水機組、2#(1#)冷凍泵、2#(1#)冷卻泵、1#冷卻塔工作。

　　1．2變流量系統供回水旁通閥安裝位置

　　目前，工程多見變流量空調系統，而空調設計中多為2臺及2臺以上的冷水機組工程，基本都采用計算冷負荷方法實現冷水機組臺數控制，但是，冷負荷計算精度至關重要，否則不能實現理想控制目標。

　　1．2．1 分水器有2個及2個以上分水系統

　　當分水器有2個及2個以上分水系統時，在負荷回水干管上裝設流量計，用流量乘以負荷供回水溫差再乘常數就等于現場實際冷量。用實際冷量與單臺冷水機冷量比較，再決定增加或減少冷水機組的工作臺數。但在現場和很多資料中可以看到，旁通閥安裝在分水器和集水器之間，而流量計安裝在旁通閥的回水側。也就是說，流量計所測的流量是負荷水和旁通水之和，而回水溫度計檢測的也是負荷水和旁通水混合的水溫。由此計算出冷負荷誤差太大，因此，建議空調設計在考慮有樓宇控制的工程中，供回水旁通閥應在冷凍泵供回水并連管道處兩側安裝，并且留有從集水器至旁通閥有15倍回水管徑的水平直線段的要求(負荷回水段)，這樣回水溫度探側器也安裝在此回水直線段管路上，由此計算出的冷負荷就可保證其精度。

　　1．2．2 無分水器或只有1個分水用戶

　　冷水機組工程無分水器或只有1個分水用戶時，不存在上述問題。只需保證流量計的管徑回水管15倍并水平直線段安裝這樣的條件即可。

　　1．3 多個換熱系統的工程盡量簡化系統

　　傳統的多個換熱系統設計中，每個子系統都有自己的獨立膨脹水箱和補水泵，這樣，I／O點數增多，增加了DDC控制器的容量或控制器臺數。如果從工藝角度考慮，減少膨脹水箱和補水泵，既做到滿足系統需求，I／O點數又少，做出了各專業都合理的方案。筆者曾見過一個工程具有空調(冷熱)采暖熱水鍋爐、地熱、風幕4個系統采用2個膨脹水箱8臺補水泵，改造后為2個膨脹水箱2臺補水泵。使I／O點明顯減少，系統運行費用降低，可見系統更加合理。

　　1．4 采用群機、群泵、群塔系統對冷水機組臺數控制時

　　必須加裝電動蝶閥

　　采用群機、群泵、群塔系統對冷水機組臺數控制時，各臺冷水機組蒸發器和冷凝器進出水手閥必須在開閥狀態下運行，才能確保冷量負荷增大時自動增加一臺冷水機組滿足冷負荷需要。由于開機、停機都有水通過冷水機組向負荷供水，而此水為混合水，主要為蒸發器換熱后的冷水，另一部分未經換熱的回水又混合向負荷供水，使冷凍水質量下降，為此，應在蒸發器和冷凝器的出口加裝電動蝶閥以確保供水質量。

　　1．5 并連換熱器系統，一次加裝電動蝶閥實現換熱器臺數控制

　　換熱器容量和臺數是暖通專業按最大負荷條件選擇的，而在實際運行中，最大負荷發生的時間很短，系統經常處于負荷率不高的條件下運行，尤其是寫字樓、綜合樓等功能建筑物，只是一般工作制，員工下班后和休息日，大廈基本上處于保系統低溫運行，因此，換熱器臺數可以減少為1臺工作，這樣一次加熱系統換熱負荷下降，甚至一次水溫也可以根據自身條件改變設定溫度，從而節約能源，在水—水換熱器一次回水側加裝電動蝶閥來實現控制(氣—水換熱器應在一次供氣管路上加裝)。

　　1．6 北方地區冷凍泵、冷卻泵不必一定安裝備用泵

　　筆者有先后6年參與長春兩個安裝中央空調的大廈的運行管理。其中的冷凍泵、冷卻泵，均較冷水機組多出一臺作為備用，實踐中冷水機組沒有全部同時使用。而且泵均是屬于夏季工作，冬季停機，負荷處于最大負荷的30％~70％的時間多(詳見下表)，保養和維修可利用低負荷及冬季進行，所以，安裝備用泵意義不大。冷凍泵應與采暖循環泵分開設置。采用群機、群泵、群塔系統，實施應用非常靈活。

　　1．7 提供電動調節閥兩端的壓差等參數

　　電動調節閥口徑選擇至關重要，兩端壓差是選擇的重要依據，口徑選擇恰當保證了流通能力，否則可能出現閥門開度最大或開度最小仍不能滿足調節需求。因此，空調設計應提供電動調節閥安裝位置、工藝管徑、媒體溫度、性質、壓力、兩端壓力差等參數。

　　1．8 空調機、新風機臺數

　　現場DDC控制器一般情況按控制2臺空調機或新風機配置，空調機、新風機臺數愈多，DDC控制器和傳感器就愈多，甚至樓控投資要多于空調投資。

　　1．9 加裝旁通閥

　　空調水系統根據控制的需要在不同部位安裝了電動蝶閥和電動調節閥，為了使檢修處理故障時不影響系統的正常運行，應在空調設計中考慮旁通閥的設計，并為電動蝶閥和電動調節閥留有水平和垂直距離上的安裝空間。

　　1．10送風機

　　在很多工程中，地下各層送風機在火災時兼做送風機用(滿足規范要求50％排煙量的送風量)，北方寒冷地區為了防止冬季凍壞空調水系統的設備，均選用帶有回風風閥的送風機，新風閥采用保溫閥關閉，回風閥在手動打開情況下運行。這樣系統就有在火災時新風閥需打開，回風閥應關閉(否則有可能因回風而送出煙氣)，而新風閥是由樓控有源控制，消防又不能控制，而萬一樓控不好用，就無法送風。筆者建議此種系統送風設計兩個新風閥，1個閥由樓控有源自動控制，另一個閥則由消防有源自動控制。主管路仍然為1路，回風閥由消防聯動控制。送風機的啟／停由于是無源控制，樓控和消防均可以控制，使樓控與消防獨立分開各完成自己的控制功能。

　　1．11 熱負荷計量

　　二管制系統，可以利用計量冷負荷的流量計和供回水溫度差，用計算冷負荷同一公式來計算熱負荷。但需要將換熱器二次供水管接在冷凍泵并連供水管路與供回水旁通閥匯合處，換熱器二次回水管接至冷凍泵并連回水管路與供回水旁通閥匯合處(此時流量計安裝于匯合點上游)即可。

　　1．12 冷水機組臺數設置

　　筆者根據幾年的運行經驗認為冷機設置3臺較為合理。如果臺數多于3臺占地面積大，操作復雜，I／O點數多，樓控費用增加，同時使用率低。2臺運行不靈活，只有2種運行方式，不利于節能。3臺應選擇1小(總冷量1／4)2大(總冷量3／4)，共有5種運行方式。運行靈活，制冷效率基本能在運行高效區工作，有利于節能。

　　1．13 空調機組回風管道設置

　　有的工程采用吊頂空調機組，設計中利用吊頂做靜壓箱，不專門設置回風管道，在使用中回風溫度檢測控測器沒有安裝位置，隨意放在吊頂上，實踐證明，這種運行方式調節性能差，不能滿足工藝需求。從運行經驗上設置一段回路管路較為合理，在落地專用機組布置時，當機房相鄰使用場所不設回風管道，但需將回風口用管道引至相鄰外墻天花板設置回風百頁處即可。

　　2 DDC控制器配置原則

　　2．1 設備臺數集中的場所

　　冷站、鍋爐房、換熱站、變電所均為設備集中場所，均應選擇大容量DDC控制器。例如：Honeywell、Excel5000、XL-500、Siemens600、MBC。XL-500I／O點為128、MBC，可帶I／O模塊80個(每個I／O模塊為1或2或4點)，均可以擴展。

　　例如，某工程投標書：XL-500模擬和數字輸入輸出混合用時650元／點，純數字輸入輸出為400元／點。XL-50模擬和數字輸入輸出混合用時850元／點(上述只考慮控制器的單價，不包括傳感器和執行器)。

　　從經濟條件下考慮由上述可見，有條件選用大容量的DDC控制器是合理的。

　　2．2 流程相關的設備需求，應配置同一控制器

　　按流程相關的設備需求應配置同一控制器，這樣便于調試和運行(監視)維修。例如：同一冷站控制器監視、控制、管理除冷水機組、冷凍泵、冷卻泵、補水泵外，還應包括距冷站安裝距離較遠的冷卻塔、膨脹水箱。熱源系統中的鍋爐、鍋爐一次循環泵、鍋爐給水泵、熱交換器、二次采暖循環泵及與鍋爐有關的交換器、循環泵、補水泵、膨脹水箱(其中包括各不同安裝位置)也應放同一控制器。

　　2．3 按運行時間和季節配置控制器

　　按上述配置，有的設備是屬于夏季運行、冬季停機，有的冬季運行、夏季停機，有的全年運行。下面分析一般工程設備的運行季節。

　　夏季運行設備：冷水機組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻風塔、專用供冷站的變配電設備。

　　冬季運行設備：采暖用熱水燃油鍋爐、采暖用熱交換器、鍋爐熱水循環泵(一次)、采暖循環泵(二次)、燃油鍋爐供油泵、鍋爐給水泵(除工程中的生活熱水用蒸汽燃油鍋爐換熱時為四季用外，其余為冬季運行)、地熱、熱風幕用熱交換器及相關的循環泵、補水泵、膨脹水箱等。

　　全年運行設備：生活熱水用蒸汽燃油鍋爐及蒸汽鍋爐補水泵、軟化器、軟化水箱、凝結水箱、凝結水泵、空調補水泵、空調膨脹水箱、空調機、新風機、風機盤管行)、生活熱水用熱交換器及循環泵、游泳池用的加熱器、循環過濾泵、加藥器、給排水設備、送排風機、電梯、照明、供配電設備、分水器、集水器，供回水旁通閥(指供暖地區)、水池、生活與消防合用的水箱等。

　　可將全年運行安置在一個控制器上，這樣便于按季節維修控制器時，系統運行不受影響。

　　2．4 系統出現2條及以上通訊總線時的配置

　　2．4．1 無網絡控制器

　　有的產品中央工作站與現場控制器DDC通訊中的只加轉換器無有網絡控制器，例如：Excel500中央工作站通過xpc-500或Q7055轉換器后，可以連接3條C—Bus總線，每條可接29臺DDC控制器。SiemensS600中央工作站通過538-675換器可接4條BLN總線，每條可接100臺DDC控制器，控制器之間工作中需要通信的，在無條件安置在一臺控制器時，要盡量安置同一條C-Bus或同一條BLN總線上，這樣可以確保通信不受工作站故障影響，仍然能滿足通信的工藝要求。例如：冷站控制器與膨脹水箱、冷卻風塔的控制器不在同一控制器上，但兩臺控制器應下掛在同一總線上。

　　2．4．2 有網絡控制器

　　有的產品中央工作站與現場控制器DDC通訊中間需安裝網絡控制器。例如：Johnson產品中央站與DDC控制器之間需要安裝網絡控制器，這樣就存在不同網絡控制器下掛的DDC控制器在任何1個網絡控制器故障情況下不能通訊，因此，這樣的系統工作中有通訊要求的應安置在同一網絡控制器下掛總線上。

　　2．5 按監控對象的安裝地點進行配置

　　當監控對象安裝較集中，同一房間相鄰房間和相鄰樓層時，又是相互無關互相獨立應充分運用DDC控制器容量布置在一臺控制器上，如果有富裕I／0點，布線長度又在產品允許范圍內，而且是獨立的不需要與其它DDC通訊的點都可以布置在一個控制器上http://www.daikin2010.com。(SiemensI／O線最長230m，DI／DO：14AWG-22AWG、AI／AO：18AWG-20AWG)。

　　2．6 DDC控制器不同的配置比較后，再做推薦方案

　　對工程中根據監視、控制、管理設備的使用功能和分布地點，現場需求，采用不同的控制器配置不同方案，需要綜合比較才能決策推薦方案。例如，某工程設備分布、功能、監控內容管理需求己確定可以考慮DDC配置條件，采用XL-500集中配置，還是采用XL-500通過Lon-Bus總線擴展方案，或者采用XL-500和XL-100組合方案。當采用MBC擴展方案還是采用MBC和MEC組合方案，甚至于還有MEC擴展與多個MEC配置方案，都需要做一定工作后，從性能價格比，使用維修等綜合比較后再做推薦方案。

　　2．7 DDC控制器監控目標為空調機、新風機時的配置

　　在高層建筑中，有很多相同的功能、相同平面的樓層，空調設備布置為同一平面位置同一設備臺數。DDC控制器一般都選擇1臺中型控制器控制2臺空調機或新風機，或設備臺數多時應選用大型控制器。此種配置采用不同控制器分別監視、澳柯瑪空調維修電話控制、管理朝南和朝北較為合理。這樣在編制開機、停機時間上，設定溫度上均能按組(朝向)，甚至于按樓層和朝向分組編制時間表運行更加便捷。

　　3 DDC控制器監視、控制、管理原則

　　DDC控制器是建筑設備自動化最重要的組成部分，它能編制存儲程序，使設備按程序運行，可采集設備各種準備、運行、故障狀態傳輸到工作站，并接受工作站的各種命令及時傳輸給設備及執行機構去完成命令，由此可以看到DDC控制器在系統中的重要作用。

　　DDC控制器對建筑物內的空調通風系統，熱源和交換系統、冷凍和冷卻系統、變配電系統、公共照明系統、電梯和扶梯等系統進行監視、控制、管理。但在設計中要執行國家、各部委規程、規范、規定的要求，下面談談筆者的看法。

　　3．1與消防設施的界面

　　3．1．1 DDC控制器不能監控消防專用設備及設施

　　屬于消防專用設備及設施的有：水滅火用消火栓、噴淋水泵、防排煙用排煙機、正壓送風機、防火卷簾、電梯回降首層、消防電梯、消防電梯集水坑污水泵、火災應急照明、疏散指示標志燈、應急廣播、供消防設施供電電源、消防專用貯水池和專用高位水箱。

　　3．1．2 DDC控制器監控正常工作與火災發生用的設備及設施 (1)地下層排煙機：通常設計中在正常工作時兼作排風機。但一種為雙速電機單風道系統，低速為正常工作時排風用，DDC控制器應該監控。高速為火災時用，由火災控制器監控。另外一種為雙電機，兩臺電機不等容量時，往往小風量電機為正常工作時排風用，DDC控制器應該監控。另一臺大風量與小風量風機均在火災時用，由火災控制器監控；

　　(2)地下室送風機：有些工程將地下室送風機兼作火災時送風用，滿足規范要求50％排煙量。這類設備DDC控制器在正常工作時應監控，作為送風機用。在火災時由火災控制器監控起、停，并打開專用新風閥，關閉回風閥；

　　(3)生活與消防合用貯水池或高位水箱；

　　當生活和消防合用貯水池時，水位下降到稍高于消防水位信號，由DDC控制器檢測后發出低水位報警，并且停止生活給水，值班人員查找原因，應向水池內注水，并設稍低于溢流水位時DDC控制器發高水位報警(如果設置給水電動閥，接到高位信號后，應立即關閉給水電動閥)，值班人員查找原因。當水池水位低于消防水位，火災控制器接收低水位信號并發出低水位報警信號。

　　當生活和消防合用高位水箱時，水位下降到稍高于消防水位，由DDC控制器檢測后，應立即讓給水泵輸水，但若出現水位降底至消防水位時，不能供生活水 (利用生活給水管安裝標高來限止)，此信號由火災控制器接受信號后發生報警，值班人員查找原因。當高位水箱水位稍低于溢流水位時，DDC控制器發高水位報警的同時，要立即停止給水泵工作。

　　3．2 與配套電控設備的界面

　　3．2．1 有電梯集中監視盤

　　在選用電梯集中監控盤工程中，DDC控制器沒有必要對電梯監控轎箱位置只監視運行狀態和故障。

　　3．2．2 不設電梯集中監視盤

　　不設電梯集中監視盤工程中，一般只監視運行狀態和故障報警。若監視轎箱位置時，采用二進制編碼器作法，這樣可以節約很多DI點。例如，30層建筑可節省25個點。

　　3．2．3 污水泵

　　一般高層建筑工程中均有污水泵，而且配套電控，它是按液位(配套)自動起、停。因此，DDC控制器不應監控起、停，只監視故障報警、手自動狀態、運行狀態、也不用選擇液位傳感器。但業主訂購污水泵要明確提供液位傳感器和外引監視點所用端子排，并要求配套廠家將DDC控制器所需的接點連接到端子排上。

　　3．2．4 變頻生活給水泵

　　很多工程采用恒壓力變頻給水系統。基本上電控設備是配套電控，水泵的起、停根據壓力自動運行。因此，DDC控制器只監視故障報警、手、自動狀態、運行狀態。只需配套廠家將DDC控制器所需的接點連接到端子排上。

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