分析多源暖通空調(diào)控制技術(shù)應(yīng)用

崔安俊

摘要：在我國進(jìn)入21世紀(jì)的新時期，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，空調(diào)應(yīng)用越來越廣泛，人們在關(guān)注生活質(zhì)量的同時，更加注重能源消耗。傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中耗能較大，幾乎占到了整個建筑總耗能的一半以上，這一不利局面大大制約了暖通空調(diào)系統(tǒng)在我國各類建筑中的應(yīng)用與推廣。論文從多源暖通空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)概念入手，分析了多源暖通空調(diào)系統(tǒng)在清潔能源利用和能源配置調(diào)節(jié)等方面的優(yōu)勢，并對其控制系統(tǒng)的組成和部分創(chuàng)新策略進(jìn)行相應(yīng)的論述，以期為同行提供借鑒或參考。

關(guān)鍵詞：多源暖通空調(diào);控制技術(shù);創(chuàng)新

引言

1發(fā)展趨勢

在我國，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要前提。作為低品位能源的綠色能源如太陽能、地?zé)嵩?、空氣源等，在暖通空調(diào)工程中應(yīng)用能夠較好提高能源利用效果，克服冬季空氣溫度低，熱泵機(jī)組蒸發(fā)溫度容易低結(jié)霜等缺點。在不同地區(qū)考慮可以利用的太陽能、地下水、空氣能是否能夠為暖通空調(diào)工程所用，并且能夠回收冷凝熱，所以如何應(yīng)用不同地區(qū)的低品位綠色能源實現(xiàn)新型多源熱泵機(jī)組的有效利用將成為暖通空調(diào)行業(yè)發(fā)展的方向，結(jié)合智能化的控制系統(tǒng)，就可以大幅降低暖通空調(diào)能耗。目前我國與太陽能、空氣、水等多種熱源復(fù)合應(yīng)用的熱泵機(jī)組相類似的產(chǎn)品大多還處于理論和實驗研究階段，也意味著還未實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)與熱泵暖通空調(diào)系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行。為了實現(xiàn)一種制冷劑工質(zhì)同時在同個多源熱泵機(jī)組中對兩種熱源（空氣源、水源）進(jìn)行有效的熱量交換，利用冷凝器釋放的熱量制取洗浴熱水，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的高效、節(jié)能、穩(wěn)定運(yùn)行的條件下降低工程應(yīng)用成本，設(shè)計研究多源暖通空調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用與實現(xiàn)。結(jié)合了風(fēng)冷熱泵、水源熱泵、太陽能熱水等技術(shù)的多源暖通空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)用于學(xué)生宿舍的工程實踐中，突破了風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)在室外環(huán)境溫度低的情況下運(yùn)行效率低或結(jié)霜等缺陷。新型的多熱源復(fù)合型熱泵機(jī)組不僅能夠?qū)崿F(xiàn)夏季空調(diào)系統(tǒng)制冷、學(xué)生宿舍洗浴用熱水供應(yīng)，還可以實現(xiàn)單純的制取學(xué)生熱水。而且，在冬季還可以實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)采暖，學(xué)生洗浴用熱水供應(yīng)。在學(xué)生宿舍、小型酒店、花卉大棚等建筑中應(yīng)用多源暖通控制技術(shù)進(jìn)行冬季室內(nèi)供暖也具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。在整個多源熱泵機(jī)組與空調(diào)工程、洗浴熱水工程工程中應(yīng)用控制技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測控制。這種多源暖通空調(diào)與控制系統(tǒng)結(jié)合的創(chuàng)新課題研究也為太陽能、空氣能、水能的多能源復(fù)合熱泵的發(fā)展進(jìn)一步指明了方向。暖通空調(diào)節(jié)能領(lǐng)域的研究趨勢必將應(yīng)用這種綜合性、高效性、節(jié)能型的專家控制系統(tǒng)。

2多源暖通空調(diào)控制技術(shù)應(yīng)用

2.1現(xiàn)場級控制系統(tǒng)

現(xiàn)場級控制系統(tǒng)所控制的設(shè)備主要包括多源熱泵機(jī)組、空氣循環(huán)熱泵機(jī)組、太陽能熱泵循環(huán)機(jī)組等熱源供應(yīng)設(shè)備，其還包括了各類傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場控制器。傳感器通常被用于收集供暖空間及暖通設(shè)備本身的各項物理量數(shù)據(jù)，如溫度、液體壓強(qiáng)、液體流量、空氣濕度等指標(biāo)，也正因上述暖通系統(tǒng)內(nèi)外觀測數(shù)據(jù)的收集，才能為控制軟件提供各類設(shè)備啟閉運(yùn)行決策的依據(jù)。執(zhí)行器是指將控制軟件輸出的各類控制指令施加到暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)被控制的設(shè)備，其作為末端的執(zhí)行設(shè)備改變流入或流出被控對象的物質(zhì)量或能量形成被控制參數(shù)的調(diào)節(jié)，例如，供水管道中的閥門、水泵的啟閉等?，F(xiàn)場控制器主要負(fù)責(zé)監(jiān)控各類傳感器的數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)與被檢測對象的系統(tǒng)預(yù)設(shè)值進(jìn)行比對，從而計算出相應(yīng)的控制作用。根據(jù)相關(guān)的計算機(jī)控制部分設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時，現(xiàn)場級控制器還可與暖通系統(tǒng)的中央管理計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)動，接受其發(fā)出的所有指令，而當(dāng)暖通系統(tǒng)中央管理級控制軟件出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場控制器仍舊可以按照其設(shè)備內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)管控其所負(fù)責(zé)控制的系統(tǒng)設(shè)備?，F(xiàn)場控制器主要由I/O接口、運(yùn)算單元、顯示單元等部分組成。

2.2多源暖通空調(diào)熱泵機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計

多源熱泵機(jī)組系統(tǒng)的控制方案的設(shè)計采用可視化上位機(jī)和下位機(jī)協(xié)同工作實現(xiàn)。以在冬季為例，控制系統(tǒng)在實現(xiàn)全天候的持續(xù)供暖前提下，考慮省電和能源的回收利用，在太陽能水源（本系統(tǒng)采用太陽能水源，其他系統(tǒng)可采用自來水、地下水、污水等水源）溫度較高時，控制系統(tǒng)開啟單水源模式進(jìn)行制熱;當(dāng)空氣溫度和太陽能水溫都較低時開啟雙源工作模式。自動控制系統(tǒng)需要監(jiān)測作為蒸發(fā)器的水源換熱器排氣口的制冷劑溫度來調(diào)節(jié)制冷劑管路系統(tǒng)節(jié)流機(jī)構(gòu)電子膨脹閥的開度。同時，整個多源熱泵機(jī)組還需要采集壓縮機(jī)進(jìn)出口的制冷劑溫度、作為冷凝器的水源換熱器的制冷劑出口的溫度、作為蒸發(fā)器的水源換熱器的制冷劑出口的溫度、進(jìn)出多源熱泵機(jī)組的換熱介質(zhì)水的溫度等，溫度傳感器進(jìn)行各個位置的溫度值采集，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由總處理器進(jìn)行算法處理，最后將處理的有效數(shù)據(jù)反饋給熱泵系統(tǒng)，調(diào)節(jié)各個動作啟動、關(guān)閉、調(diào)節(jié)，實現(xiàn)宿舍空調(diào)系統(tǒng)與洗浴熱水系統(tǒng)正常供應(yīng)?？刂葡到y(tǒng)由上位機(jī)、下位機(jī)、驅(qū)動器、溫度和水位檢測模塊、電源管理單元、JTAG調(diào)試接口、LAN總線通信口、液晶觸摸顯示屏等組成。

2.3數(shù)據(jù)模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)模塊是系統(tǒng)的核心，多源空調(diào)系統(tǒng)的輸入即是該模塊處理的實時溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模塊對多源空調(diào)系統(tǒng)的16路溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的存儲，歷史溫度數(shù)據(jù)的查詢及保存;對多源機(jī)組的電子膨脹閥開度實時數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和顯示;具體來說就是下位機(jī)將16路溫度數(shù)據(jù)及其校驗碼等組成一幀數(shù)據(jù)，每隔一定時間向上位機(jī)發(fā)送一次，接著由上位機(jī)完成溫度數(shù)據(jù)的接收、存儲、查詢、保存等功能。對太陽能水箱、洗浴水箱、太陽能水箱等的液位進(jìn)行實施數(shù)據(jù)的更新和存儲;對各個機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)等進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控;該模塊為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，它主要負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視即上位機(jī)與excel之間的數(shù)據(jù)處理，為推理判斷提供依據(jù)，并且實現(xiàn)對知識規(guī)則的添加和修改功能。

3結(jié)語

綜上所述，多源暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠充分使用空氣源、水源等多項多源熱泵機(jī)組技術(shù)。做好暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的探究工作，從而使系統(tǒng)向著自動化、節(jié)能化方向不斷前行。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：沈陽華維工程技術(shù)有限公司）