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智能建筑楼宇自控系统再认识及发展趋势,http://www.5idzw.com
最佳关机:根据人员下班情况或生产工艺情况,提前停止空调设备。
(3)变风量系统(VAV)是一种新型的空调方式,在智能楼宇的空调中被越来越多地应用。当室内环境温度发生变化时,改变送风的温度和改变送风量大小两种控制方式都可以达到相同结果。采用变风量系统的中央空调系统可节能40%,而且系统只在冷热负荷达到峰值时才使用最大风量,因此可以大大降低能耗。
VAV系统一般由带变频调节电机的空调机组和变风量可调风阀末端装置组成。监控内容包括控制风机的启停,并监视风机的运行状态,根据室内温度的大小,自动调节新回风门的大小和水阀的开度来实现对温度的控制,使室温保持稳定。带有VAV装置的空调系统各环节需要协调控制,其内容主要体现在以下几个方面:
① 由于各房间的负荷是不一样,那么送入各房间风量是变化的,空调机组的风量将随之变化,因此应采用调节变频的大小对送风机进行控制。
② 送风机速度调节时,可以采用定静压或变静压控制方式,使各房间的压力保持稳定,保证装置正常工作。
③ 对于VAV系统,需要检测各房间风量,温度及风阀位置等信号,并经过综合的分析处理后才能给出送风温度设定值。
④ 在进行送风量调节的同时,还应调节新、回风阀,以使各房间有充分的新风量,保证房间的空气品质。
(4)冷源系统是暖通系统的核心部分,如何协调管理至关重要,对能耗影响相当巨大,一般体现为量调和质调两种调节方式,量调就是根据负荷的变化,调节冷冻水泵的开启台数,或通过水泵的变频进行水量调节,然后根据冷源系统总负荷量(供回水温差与总流量的相乘)进行冷水机组台数控制。质调就是调节冷冻水的出口温度,一般在低负荷的情况下,适当将冷机的出口温度提高几度,实现机组最优启停时间控制,使设备交替运行,优化设备的运行时间。
以某一大楼为例,冷冻站系统中有四台冷冻机组,5台冷冻水泵(备用一台),5台冷却水泵(备用1台),4个冷却塔及膨胀水箱,采用楼宇自控系统通过安装在冷冻机房内的直接数字控制器DDC来完成对冷冻机组的控制要求:对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷却塔进水阀及相关的设备实现联动控制,同时监视其运行状态及故障状态。检测冷冻水供回水温度、供回水压力和流量,冷却水进回水温度、压力,计算空调系统的冷负荷。
实现联动控制:
冷冻水阀门开→冷冻水循环水泵开(延时1分钟)→冷却水阀门开→冷却水循环水泵开→冷却塔风扇开→冷水主机开。
联动停止顺序:
冷水主机关→(延时5分钟)冷却塔风扇关→冷却水循环水泵关(延时20分钟)→冷却水阀门关→冷冻水循环水泵关→冷冻水阀门关。
除了上述的严格连锁外,在运行过程中,为了保护冷冻机,一旦冷冻水泵发生意外,水泵停止运行,冷冻机必须停止运行,冷却水泵也必须停止运行。
楼宇自控系统完成上述的基本功能外,更主要对冷冻机实现优化控制,中央站采集现场DDC的数据进行统筹计算,不断分析确定每一时间段大楼负荷实际情况,确定冷机运行台数,通过通信模式对现场DDC发命令,目前着重解决下列问题。
① 如何确定冷水机组运行初始台数
在系统投入初期由人工手动设定系统运行的冷水机组初始运行台数,系统自动记录所有操作当日的气候条件以及逐时的冷量负荷,并开始执行负荷预测和优化控制软件,在积累到一定程度以后,监控系统将按照负荷预测结果,并对之前的气候条件、负荷情况以及系统运行数据的经验数据进行分析,取得一定规律,并逐渐实现对冷水机组系统运行控制进行优化。从而确定冷水机组运行的初始台数。
② 如何实现冷水机组运行台数的增减控制
第一,增开冷水机组控制方法
当系统负荷增加,监控系统监测到供回水两端的压差减少,冷冻水量增加,此时机组根据自身负荷能进行调节,当该台冷水机组的系统负荷上升到其电流百分比FLA的95%时(可根据实际情况调整),则说明单台机组的满载运行和水泵的满载运行已不足以满足系统负荷值,且冷冻水出水温度不会稳定在出水温度设定值上,这样第二台机组的电动阀门马上开启,经过一定的阀门开启时间之后,第二台机组迅速开启。
下面的K计算很突兀,应该明确是什么样的规则,从而判定开启。
其中:△T=CHWT-CHWT.STP
CHWT —— 冷冻水出水温度
CHWT.STP —— 冷冻水出水温度的设定值(7℃) 。
即设定冷冻水出水温度值为7℃,当△T≥0.3℃(可根据实际情况调整)时,同时冷水机组的电流百分比FLA≥95%时,第二台机组(运行时间最短的)自动开启。
第二,自动减机策略
假设两台机组正在运行,当系统负荷变小时,供回水二端的压差增加,即反应到机组的负荷相应减小,当两台机组的负荷总量仅有甚至小于一台机组的负荷总量时(设两台机组的FLA < 50%,可根据实际情况调整),冷水机组群控系统适当延时后关掉其中一台机组,以使得另一台机组在高负荷效率状况下运行同时满足负荷的要求。根据冷水机组的综合效率曲线,将冷水机组控制在最佳能效范围内运行,是冷水机组群控的目的。
3 智能楼宇设备自动化系统的最新发展趋势
最初,人们在大楼里引进自动控制的目的,在于解决一些具体的实际问题:温度的控制、设备的启动。随着大楼的智能设备不断增多,自动控制系统局限性不断显现出来了:第一,传统的楼宇系统还是一个相对封闭的系统,表现在通信协议上,各厂家还是各自为政,互不兼容,系统设备之间的连接不能做到无缝连接。因此,对于一个封闭的系统来说,要将大楼内的所有设备集成在一个系统平台上将会有很多的工作要做,不仅成本高,而且性能差;第二,由于系统是封闭的,从设计、供货、安装、调试、升级只能由厂家垄断,业主无能为力,只能被动接受,因此,初投资将得不到保护;第三,当今世界计算机的发展日新月异,产品的更新周期越来越短,楼宇自控的新产品也必将层出不穷。对于一个封闭系统来说,产品的更新必将受到厂家的抵制和垄断,阻止技术的发展,实际上以低成本跟踪先进技术的发展是不可能的。
因此,采用开放的、标准的通信协议是楼宇自控系统的发展趋势,需要所有厂家共同执行,才能彻底改变现状。真正意义上的开放系统,必须采用标准的通信协议,而且该协议必须是主流的,要被各厂家接受认可。目前在楼宇自控系统中用得很普遍的是美国Echelon公司推出的LonWorks 技术协议,一般采用双绞线连接,通信速率为76.8K,采用手拉手总线方式通信距离可达2500m,若采用自由拓扑结构也可以达到500m,LonTalk是唯一的点对点通信,它的使用为完全实现开放性和互操作性提供了解决途径,使整个大楼的自控系统更现代化、高效化。现场的设备(比如阀门及传感器)也可以采用网络化传输的方式,减少现场的管线及施工的工程量。对于目前那些还是非标的设备,可以限定一个过渡期,只要能够提供有关设备的相关协议,楼控中央站本身具有Modbus、BACnet、DDE、OPC等接口插件功能,通过编程接口软件,将相关的设备,比如锅炉及冷冻机,连接至楼宇自控系统中,随着Internet的普及,通过密码管理的方式既可以在办公室也可以在家里,或只要能上网的地方都可以浏览整个大楼设备的运行情况,管理既简单又可以节约能源。
由于采用先进开放的楼宇自控系统,符合国际的最新潮流,产品选择更加多样性,在系统维护及升级方面可以有多种设备选择余地,包括各厂家的DDC控制器,路由器等产品,有效控制运行成本,保护现有投资,发挥更大的作用。同时在认知,设计,工程施工等细节方面多做文章,采取综合管理的方法,楼宇自动化的作用将会充分地发挥,有利于整个大楼的管理、节能,真正造福于人类,前景将会越来越广。
,智能建筑楼宇自控系统再认识及发展趋势
最佳关机:根据人员下班情况或生产工艺情况,提前停止空调设备。
(3)变风量系统(VAV)是一种新型的空调方式,在智能楼宇的空调中被越来越多地应用。当室内环境温度发生变化时,改变送风的温度和改变送风量大小两种控制方式都可以达到相同结果。采用变风量系统的中央空调系统可节能40%,而且系统只在冷热负荷达到峰值时才使用最大风量,因此可以大大降低能耗。
VAV系统一般由带变频调节电机的空调机组和变风量可调风阀末端装置组成。监控内容包括控制风机的启停,并监视风机的运行状态,根据室内温度的大小,自动调节新回风门的大小和水阀的开度来实现对温度的控制,使室温保持稳定。带有VAV装置的空调系统各环节需要协调控制,其内容主要体现在以下几个方面:
① 由于各房间的负荷是不一样,那么送入各房间风量是变化的,空调机组的风量将随之变化,因此应采用调节变频的大小对送风机进行控制。
② 送风机速度调节时,可以采用定静压或变静压控制方式,使各房间的压力保持稳定,保证装置正常工作。
③ 对于VAV系统,需要检测各房间风量,温度及风阀位置等信号,并经过综合的分析处理后才能给出送风温度设定值。
④ 在进行送风量调节的同时,还应调节新、回风阀,以使各房间有充分的新风量,保证房间的空气品质。
(4)冷源系统是暖通系统的核心部分,如何协调管理至关重要,对能耗影响相当巨大,一般体现为量调和质调两种调节方式,量调就是根据负荷的变化,调节冷冻水泵的开启台数,或通过水泵的变频进行水量调节,然后根据冷源系统总负荷量(供回水温差与总流量的相乘)进行冷水机组台数控制。质调就是调节冷冻水的出口温度,一般在低负荷的情况下,适当将冷机的出口温度提高几度,实现机组最优启停时间控制,使设备交替运行,优化设备的运行时间。
以某一大楼为例,冷冻站系统中有四台冷冻机组,5台冷冻水泵(备用一台),5台冷却水泵(备用1台),4个冷却塔及膨胀水箱,采用楼宇自控系统通过安装在冷冻机房内的直接数字控制器DDC来完成对冷冻机组的控制要求:对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷却塔进水阀及相关的设备实现联动控制,同时监视其运行状态及故障状态。检测冷冻水供回水温度、供回水压力和流量,冷却水进回水温度、压力,计算空调系统的冷负荷。
实现联动控制:
冷冻水阀门开→冷冻水循环水泵开(延时1分钟)→冷却水阀门开→冷却水循环水泵开→冷却塔风扇开→冷水主机开。
联动停止顺序:
冷水主机关→(延时5分钟)冷却塔风扇关→冷却水循环水泵关(延时20分钟)→冷却水阀门关→冷冻水循环水泵关→冷冻水阀门关。
除了上述的严格连锁外,在运行过程中,为了保护冷冻机,一旦冷冻水泵发生意外,水泵停止运行,冷冻机必须停止运行,冷却水泵也必须停止运行。
楼宇自控系统完成上述的基本功能外,更主要对冷冻机实现优化控制,中央站采集现场DDC的数据进行统筹计算,不断分析确定每一时间段大楼负荷实际情况,确定冷机运行台数,通过通信模式对现场DDC发命令,目前着重解决下列问题。
① 如何确定冷水机组运行初始台数
在系统投入初期由人工手动设定系统运行的冷水机组初始运行台数,系统自动记录所有操作当日的气候条件以及逐时的冷量负荷,并开始执行负荷预测和优化控制软件,在积累到一定程度以后,监控系统将按照负荷预测结果,并对之前的气候条件、负荷情况以及系统运行数据的经验数据进行分析,取得一定规律,并逐渐实现对冷水机组系统运行控制进行优化。从而确定冷水机组运行的初始台数。
② 如何实现冷水机组运行台数的增减控制
第一,增开冷水机组控制方法
当系统负荷增加,监控系统监测到供回水两端的压差减少,冷冻水量增加,此时机组根据自身负荷能进行调节,当该台冷水机组的系统负荷上升到其电流百分比FLA的95%时(可根据实际情况调整),则说明单台机组的满载运行和水泵的满载运行已不足以满足系统负荷值,且冷冻水出水温度不会稳定在出水温度设定值上,这样第二台机组的电动阀门马上开启,经过一定的阀门开启时间之后,第二台机组迅速开启。
下面的K计算很突兀,应该明确是什么样的规则,从而判定开启。
其中:△T=CHWT-CHWT.STP
CHWT —— 冷冻水出水温度
CHWT.STP —— 冷冻水出水温度的设定值(7℃) 。
即设定冷冻水出水温度值为7℃,当△T≥0.3℃(可根据实际情况调整)时,同时冷水机组的电流百分比FLA≥95%时,第二台机组(运行时间最短的)自动开启。
第二,自动减机策略
假设两台机组正在运行,当系统负荷变小时,供回水二端的压差增加,即反应到机组的负荷相应减小,当两台机组的负荷总量仅有甚至小于一台机组的负荷总量时(设两台机组的FLA < 50%,可根据实际情况调整),冷水机组群控系统适当延时后关掉其中一台机组,以使得另一台机组在高负荷效率状况下运行同时满足负荷的要求。根据冷水机组的综合效率曲线,将冷水机组控制在最佳能效范围内运行,是冷水机组群控的目的。
3 智能楼宇设备自动化系统的最新发展趋势
最初,人们在大楼里引进自动控制的目的,在于解决一些具体的实际问题:温度的控制、设备的启动。随着大楼的智能设备不断增多,自动控制系统局限性不断显现出来了:第一,传统的楼宇系统还是一个相对封闭的系统,表现在通信协议上,各厂家还是各自为政,互不兼容,系统设备之间的连接不能做到无缝连接。因此,对于一个封闭的系统来说,要将大楼内的所有设备集成在一个系统平台上将会有很多的工作要做,不仅成本高,而且性能差;第二,由于系统是封闭的,从设计、供货、安装、调试、升级只能由厂家垄断,业主无能为力,只能被动接受,因此,初投资将得不到保护;第三,当今世界计算机的发展日新月异,产品的更新周期越来越短,楼宇自控的新产品也必将层出不穷。对于一个封闭系统来说,产品的更新必将受到厂家的抵制和垄断,阻止技术的发展,实际上以低成本跟踪先进技术的发展是不可能的。
因此,采用开放的、标准的通信协议是楼宇自控系统的发展趋势,需要所有厂家共同执行,才能彻底改变现状。真正意义上的开放系统,必须采用标准的通信协议,而且该协议必须是主流的,要被各厂家接受认可。目前在楼宇自控系统中用得很普遍的是美国Echelon公司推出的LonWorks 技术协议,一般采用双绞线连接,通信速率为76.8K,采用手拉手总线方式通信距离可达2500m,若采用自由拓扑结构也可以达到500m,LonTalk是唯一的点对点通信,它的使用为完全实现开放性和互操作性提供了解决途径,使整个大楼的自控系统更现代化、高效化。现场的设备(比如阀门及传感器)也可以采用网络化传输的方式,减少现场的管线及施工的工程量。对于目前那些还是非标的设备,可以限定一个过渡期,只要能够提供有关设备的相关协议,楼控中央站本身具有Modbus、BACnet、DDE、OPC等接口插件功能,通过编程接口软件,将相关的设备,比如锅炉及冷冻机,连接至楼宇自控系统中,随着Internet的普及,通过密码管理的方式既可以在办公室也可以在家里,或只要能上网的地方都可以浏览整个大楼设备的运行情况,管理既简单又可以节约能源。
由于采用先进开放的楼宇自控系统,符合国际的最新潮流,产品选择更加多样性,在系统维护及升级方面可以有多种设备选择余地,包括各厂家的DDC控制器,路由器等产品,有效控制运行成本,保护现有投资,发挥更大的作用。同时在认知,设计,工程施工等细节方面多做文章,采取综合管理的方法,楼宇自动化的作用将会充分地发挥,有利于整个大楼的管理、节能,真正造福于人类,前景将会越来越广。
,智能建筑楼宇自控系统再认识及发展趋势
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