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樓宇自控

西門子潔凈空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用

一、前言
1、潔凈間空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范
按照中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)GBJ73-84《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，其與空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)為：
 
A、空氣潔凈度
等級每M3空氣中≥0.5微米塵粒數(shù)每M3空氣中≥0.5微米塵粒數(shù)
100級≤35×100
1000級≤35×1000≤250
10000級≤35×10000≤2500
100000級≤35×100000≤25000
 
B、溫、濕度
（1）滿足生產(chǎn)要求；
（2）生產(chǎn)工藝無溫、濕度要求時，潔凈室溫度為20-26℃，濕度小于70％；
（3）人員凈化用室和生活用室溫度為16-28℃。
 
C、潔凈室正壓
潔凈室必須維持一定的正壓。不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的靜壓差，應(yīng)不小于4.9Pa，潔凈區(qū)與室外的靜壓差，應(yīng)不于9.8Pa.。此外，還有對于風(fēng)量，風(fēng)速等的技術(shù)要求。總之，潔凈間的各項指標(biāo)都非常嚴(yán)格，因此，對其進(jìn)行**的控制就成為必須。
 
2、潔凈間空調(diào)自控的意義
在現(xiàn)代商業(yè)及工業(yè)樓宇中，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備較多，自動化管理是使其**工作并良好運行的重要保證。同時，空調(diào)的能源消耗一般占總能源消耗的40％以上，因此空調(diào)節(jié)能是節(jié)能的重要手段。對潔凈間而言，更是如此。采用空調(diào)自控產(chǎn)品，會產(chǎn)生下列一系列好處：
首先，由于空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)自動化監(jiān)控，可以使系統(tǒng)能夠更**的運行，并大限度的提高舒適程度。對潔凈間來說，更成為保證生產(chǎn)所必須的條件。此外，由于實現(xiàn)了自動化監(jiān)控，可以在滿足系統(tǒng)**運行及保證系統(tǒng)的各種技術(shù)指標(biāo)的同時，大限度的實現(xiàn)節(jié)能控制，符合日益突出的節(jié)能和環(huán)保需要。有關(guān)資料表明，采用空調(diào)自控系統(tǒng)后，可節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備年度運行費用的10％。更樂觀的估計認(rèn)為可達(dá)15％-30％。而空調(diào)自控產(chǎn)品的投資占整個樓宇或廠房總投資的不到0.5％，收回投資時間短。同時，由于實現(xiàn)設(shè)備的自動控制和管理，可縮減人員維護(hù)，節(jié)約人員開支，提高綜合管理水平，減少突發(fā)事故的發(fā)生和設(shè)備損壞，從而帶來潛在效益。
 
二、潔凈間空調(diào)自控系統(tǒng)構(gòu)成
1、模擬儀表自動控制
模擬控制儀表由于其理論成熟、結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易于調(diào)整等因素，過去在空調(diào)、冷熱源及給排水等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。一般模擬控制器為電氣式或電子式，只有硬件部分，無需軟件支持。因此，在調(diào)整、投運過程中比較簡單。其組成一般為單回路控制系統(tǒng)，只能適用于小規(guī)模空調(diào)系統(tǒng)。從發(fā)展趨勢來說，己經(jīng)較少采用，在此不作進(jìn)一步說明。
 
2、計算機(jī)控制系統(tǒng)
由于計算機(jī)枝術(shù)、控制技術(shù)、通信技工及圖像技術(shù)的發(fā)展，使微計算機(jī)控制技術(shù)在制冷空調(diào)自動控制的應(yīng)用愈來愈普遍。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在引人微計算機(jī)后，就可以充分利用計算機(jī)的強大算術(shù)運算、邏輯　運算及記憶等功能，運用微機(jī)指令系統(tǒng)，編制出符合控制規(guī)律的軟件。微機(jī)執(zhí)行這些程序，就能實現(xiàn)被控參數(shù)的控制與管理，如數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等。計算機(jī)的控制過程可歸納為實時數(shù)據(jù)采集、實時決策和實時控制三個步驟。這三個步驟不斷地重復(fù)進(jìn)行就會使整個系統(tǒng)按照給定的規(guī)律進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)。同時，也對被控變量及設(shè)備運行狀態(tài)、故障等進(jìn)行監(jiān)測、超限報警和保護(hù)，記錄歷史數(shù)據(jù)等。應(yīng)該說，計算機(jī)控制在控制功能如精度、實時性、可靠性等方面是模擬控制所無法擬控制所無法比擬的。更為重要的是，由于計算機(jī)的引入而帶來的管理功能（如報警管理，歷史記錄等）的增強更是模擬控制器根本無法實現(xiàn)的。因此，近年來，在制冷空調(diào)自動控制的應(yīng)用上，尤其在大中型空調(diào)系統(tǒng)的自動控制中，計算機(jī)控制已經(jīng)占主導(dǎo)地位。
 
A、直接數(shù)字控制
所謂在接數(shù)字控制是以微處理機(jī)動為基礎(chǔ)、不借助模擬儀表而將系統(tǒng)中的傳感器或變送器或的輸出信號直接輸入到微型計算機(jī)中，經(jīng)微型計算機(jī)按預(yù)先編制的程序計算處理直接驅(qū)動執(zhí)行器的控制方式，簡稱DDC（Direct Digital Control），這種計算機(jī)稱為直接數(shù)字控制器，簡稱DDC控制器。DDC控制器中的CPU運行速度很快，并且其配置的輸入出端口（I/0）般較多。因此，它可以同時控制多個回路，相當(dāng)于多個模擬價格比高等特點。
 
B、集散型控制系統(tǒng)
集散型控制系統(tǒng)Total Distributed System縮寫為TDS。與過去傳統(tǒng)的計算機(jī)控制方法相比，它的控制功能盡可能分散，管理功能盡可能集中。它是由中央站、分站、現(xiàn)場傳感器與通信通道連接起來。分站就是上述以微處理為核心的DDC控制器。它分散于整個系統(tǒng)各被控設(shè)備的現(xiàn)場，與現(xiàn)場的傳感器及執(zhí)行器等直接連接，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的檢測與控制。中央站實現(xiàn)集中監(jiān)控和管理功能，如集中監(jiān)視、集中啟?？刂啤⒓袇?shù)修改、報警及記錄處理等?？梢阅昕闯?，集散型控制系統(tǒng)的集中管理功能由中央站完成，而控制與調(diào)節(jié)功能由分站即DDC控制器完成。
 
三、潔凈間空調(diào)自控系統(tǒng)的實現(xiàn)
1、空氣凈化
一般的潔凈間空間系統(tǒng)中，空氣化處理采用空氣過濾器。通常情況下，安裝初效過濾器和中效過濾器后，空氣潔凈度可以達(dá)到10000級。而對于的超凈要求的潔凈間還應(yīng)安裝高效過濾器。這樣，空氣潔凈度可以達(dá)到更高（如100級甚至更高）。過濾器長期使用時，濾料上沉附的灰塵將慢慢增加，這樣會增大氣流阻力，影響整個空調(diào)系統(tǒng)的運行。因此，工程上應(yīng)對過濾器的氣流阻力變力進(jìn)行自動檢測和報警。通常采用差壓法測量過濾器前后的壓差Pd,并將此差壓信號進(jìn)行顯示和根據(jù)設(shè)定的差壓限值報警，以便及時清理或更換。
 
2、溫度控制
A、一次加熱的控制
空氣一次加熱又稱預(yù)加熱，是用來加熱新風(fēng)或加熱新風(fēng)與一次回風(fēng)的混合風(fēng)。一次加熱一般只用于冬季很冷的地區(qū)，防止新風(fēng)與一次回風(fēng)混合后達(dá)到飽和，產(chǎn)生水霧或結(jié)冰。一次加熱還應(yīng)用于一次混合不允許變動的超凈空調(diào)系統(tǒng)中。當(dāng)采用蒸氣或熱水進(jìn)行加熱時，一般采用控制蒸氣或熱水的調(diào)節(jié)閥開度實現(xiàn)溫度控制；當(dāng)采用電加熱時，通過晶閘管電力控制器，控制其加熱電功率實現(xiàn)溫度控制。
 
B、二次加熱與三次加熱的控制
空氣二次加熱通常設(shè)在表冷器之后或二次回風(fēng)混合段后。二次加熱的目的是在有相對濕度要求的情況下，為了保證送風(fēng)溫度或空調(diào)室內(nèi)的溫度。其控制方式與一次加熱的情況基本相同。三次加熱又成精加熱，通常是在高精度溫度控制時，用于溫度微調(diào)而設(shè)置的加熱段。其控制應(yīng)根據(jù)具體情況參照上述原理實施。
 
3、濕度控制
A、加濕處理及控制
潔凈間空調(diào)工程中，加濕操作一般是在冬季或過渡季節(jié)空氣干燥時進(jìn)行。空氣加濕的方法比較多。通常采用蒸汽加濕器和電加濕器的開關(guān)控制或功率調(diào)節(jié)。蒸汽加濕時，根據(jù)濕度控制要求，可通過對電磁閥進(jìn)行位式控制或采用二通調(diào)節(jié)閥的連續(xù)調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。
 
B、除濕（干燥）處理及控制
空氣冷卻干燥處理常用表冷器來完成。表冷對空氣的處理的等濕冷卻二種處理過程。采用表冷器進(jìn)行濕度控制時，是通過調(diào)節(jié)表冷器的冷媒（如冷凍水）流量來實現(xiàn)。當(dāng)濕度高于要求的值時，可通過加大冷水閥的開度來加大其流量，實現(xiàn)除濕（即干燥）處理；反之減少流量，實現(xiàn)加濕處理。應(yīng)該說明的是，由于空氣的物理性質(zhì)，其濕度的控制相對比較復(fù)雜，方法也較多。而且，空氣的溫度和濕度二個參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中又相互影響。如某些原因使室內(nèi)溫度升高，引起空氣中水蒸汽的飽和分壓變化，在含濕量不變的情況下，將使相對濕度減少。因此，對其中某一參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時，也會引起另一參數(shù)的變化。例如在夏季采用表冷器進(jìn)行除濕調(diào)節(jié)，開大冷水閥時，在使?jié)穸然謴?fù)正常的同時，也使溫度降低。因此，在工藝設(shè)計和自控方案設(shè)計時都應(yīng)充分考慮到這一特點。
 
4、正壓控制
我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不同級別潔凈室之間應(yīng)大于4.9Pa,潔凈區(qū)與之間應(yīng)大于9.8Pa。潔凈室內(nèi)的結(jié)構(gòu)等基本確定，在運行過程中，保持正壓可以通過控制新風(fēng)量或回風(fēng)量來實現(xiàn)。即通過控制新風(fēng)門或回風(fēng)門的開度來實現(xiàn)。
 
5、其它控制與空調(diào)節(jié)能
對潔凈間而言，除上述必需保證的技術(shù)指標(biāo)示，還有一些對于**與節(jié)能等方面的要求。結(jié)合多年的工程實踐，主要有如下一些方面。
 
A、風(fēng)機(jī)故障報警。
通過檢測風(fēng)機(jī)的風(fēng)流狀態(tài)判斷風(fēng)機(jī)是否正常工作。若因電機(jī)燒毀或皮帶松動等原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，應(yīng)立即報警。
 
B、風(fēng)機(jī)變頻控制
為保持潔凈間內(nèi)穩(wěn)定的正壓或一定的新風(fēng)/回風(fēng)比，可以對機(jī)（電機(jī)）轉(zhuǎn)數(shù)實施變頻控制。實踐證明，變頻控制比單純的風(fēng)門開度調(diào)節(jié)控制效果更佳，而且可大幅度節(jié)約電力消耗。因為在空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)/回的輸送占電能消耗的大比例。而風(fēng)門控制實際上是通過節(jié)流裝置（即風(fēng)門）來實現(xiàn)氣流的改變。
 
C、水泵變頻控制
在一泵對一調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，采用變頻調(diào)速（水泵轉(zhuǎn)數(shù)）實現(xiàn)流量控制比采用節(jié)流裝置（即調(diào)節(jié)閥）為佳。這種方式不僅體現(xiàn)在控制效果更佳，同時體現(xiàn)在大幅度節(jié)約電力消耗上。
 
D、節(jié)能程序
由于計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使節(jié)能控制成為現(xiàn)實。即除了上述對空調(diào)系統(tǒng)工藝特點實施的節(jié)能控制手段外，計算機(jī)控制還可實現(xiàn)如焓差控制、夜晚循環(huán)、夜風(fēng)凈化、佳啟停、零能量區(qū)等。當(dāng)然，對于某個特定的潔凈廠房，其節(jié)能程序應(yīng)根據(jù)其具體情況進(jìn)行編制，以達(dá)到佳的節(jié)能效果。
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