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樓宇自控

西門子潔凈空調系統(tǒng)應用

一、前言
1、潔凈間空調系統(tǒng)相關規(guī)范
按照中華人民共和國標準GBJ73-84《潔凈廠房設計規(guī)范》，其與空調系統(tǒng)相關的主要技術指標為：
 
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）滿足生產要求；
（2）生產工藝無溫、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，應不小于4.9Pa，潔凈區(qū)與室外的靜壓差，應不于9.8Pa.。此外，還有對于風量，風速等的技術要求?？傊?，潔凈間的各項指標都非常嚴格，因此，對其進行**的控制就成為必須。
 
2、潔凈間空調自控的意義
在現(xiàn)代商業(yè)及工業(yè)樓宇中，空調系統(tǒng)設備較多，自動化管理是使其**工作并良好運行的重要保證。同時，空調的能源消耗一般占總能源消耗的40％以上，因此空調節(jié)能是節(jié)能的重要手段。對潔凈間而言，更是如此。采用空調自控產品，會產生下列一系列好處：
首先，由于空調系統(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)的各種技術指標的同時，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。有關資料表明，采用空調自控系統(tǒng)后，可節(jié)約空調系統(tǒng)設備年度運行費用的10％。更樂觀的估計認為可達15％-30％。而空調自控產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)設備的自動控制和管理，可縮減人員維護，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)生和設備損壞，從而帶來潛在效益。
 
二、潔凈間空調自控系統(tǒng)構成
1、模擬儀表自動控制
模擬控制儀表由于其理論成熟、結構簡單、投資少、易于調整等因素，過去在空調、冷熱源及給排水等系統(tǒng)中得到廣泛應用。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)模空調系統(tǒng)。從發(fā)展趨勢來說，己經較少采用，在此不作進一步說明。
 
2、計算機控制系統(tǒng)
由于計算機枝術、控制技術、通信技工及圖像技術的發(fā)展，使微計算機控制技術在制冷空調自動控制的應用愈來愈普遍。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在引人微計算機后，就可以充分利用計算機的強大算術運算、邏輯　運算及記憶等功能，運用微機指令系統(tǒng)，編制出符合控制規(guī)律的軟件。微機執(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)據采集和數(shù)據處理等。計算機的控制過程可歸納為實時數(shù)據采集、實時決策和實時控制三個步驟。這三個步驟不斷地重復進行就會使整個系統(tǒng)按照給定的規(guī)律進行控制、調節(jié)。同時，也對被控變量及設備運行狀態(tài)、故障等進行監(jiān)測、超限報警和保護，記錄歷史數(shù)據等。應該說，計算機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，在制冷空調自動控制的應用上，尤其在大中型空調系統(tǒng)的自動控制中，計算機控制已經占主導地位。
 
A、直接數(shù)字控制
所謂在接數(shù)字控制是以微處理機動為基礎、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中，經微型計算機按預先編制的程序計算處理直接驅動執(zhí)行器的控制方式，簡稱DDC（Direct Digital Control），這種計算機稱為直接數(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、集中啟停控制、集中參數(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，而控制與調節(jié)功能由分站即DDC控制器完成。
 
三、潔凈間空調自控系統(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，空氣潔凈度可以達到10000級。而對于的超凈要求的潔凈間還應安裝高效過濾器。這樣，空氣潔凈度可以達到更高（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，影響整個空調系統(tǒng)的運行。因此，工程上應對過濾器的氣流阻力變力進行自動檢測和報警。通常采用差壓法測量過濾器前后的壓差Pd,并將此差壓信號進行顯示和根據設定的差壓限值報警，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加熱，是用來加熱新風或加熱新風與一次回風的混合風。一次加熱一般只用于冬季很冷的地區(qū)，防止新風與一次回風混合后達到飽和，產生水霧或結冰。一次加熱還應用于一次混合不允許變動的超凈空調系統(tǒng)中。當采用蒸氣或熱水進行加熱時，一般采用控制蒸氣或熱水的調節(jié)閥開度實現(xiàn)溫度控制；當采用電加熱時，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在表冷器之后或二次回風混合段后。二次加熱的目的是在有相對濕度要求的情況下，為了保證送風溫度或空調室內的溫度。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，用于溫度微調而設置的加熱段。其控制應根據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)空氣干燥時進行?？諝饧訚竦姆椒ū容^多。通常采用蒸汽加濕器和電加濕器的開關控制或功率調節(jié)。蒸汽加濕時，根據濕度控制要求，可通過對電磁閥進行位式控制或采用二通調節(jié)閥的連續(xù)調節(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。采用表冷器進行濕度控制時，是通過調節(jié)表冷器的冷媒（如冷凍水）流量來實現(xiàn)。當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。應該說明的是，由于空氣的物理性質，其濕度的控制相對比較復雜，方法也較多。而且，空氣的溫度和濕度二個參數(shù)在調節(jié)過程中又相互影響。如某些原因使室內溫度升高，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)進行調節(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行除濕調節(jié)，開大冷水閥時，在使?jié)穸然謴驼５耐瑫r，也使溫度降低。因此，在工藝設計和自控方案設計時都應充分考慮到這一特點。
 
4、正壓控制
我國國家標準規(guī)定，不同級別潔凈室之間應大于4.9Pa,潔凈區(qū)與之間應大于9.8Pa。潔凈室內的結構等基本確定，在運行過程中，保持正壓可以通過控制新風量或回風量來實現(xiàn)。即通過控制新風門或回風門的開度來實現(xiàn)。
 
5、其它控制與空調節(jié)能
對潔凈間而言，除上述必需保證的技術指標示，還有一些對于**與節(jié)能等方面的要求。結合多年的工程實踐，主要有如下一些方面。
 
A、風機故障報警。
通過檢測風機的風流狀態(tài)判斷風機是否正常工作。若因電機燒毀或皮帶松動等原因導致風機停轉，應立即報警。
 
B、風機變頻控制
為保持潔凈間內穩(wěn)定的正壓或一定的新風/回風比，可以對機（電機）轉數(shù)實施變頻控制。實踐證明，變頻控制比單純的風門開度調節(jié)控制效果更佳，而且可大幅度節(jié)約電力消耗。因為在空調系統(tǒng)中，新風/回的輸送占電能消耗的大比例。而風門控制實際上是通過節(jié)流裝置（即風門）來實現(xiàn)氣流的改變。
 
C、水泵變頻控制
在一泵對一調節(jié)系統(tǒng)時，采用變頻調速（水泵轉數(shù)）實現(xiàn)流量控制比采用節(jié)流裝置（即調節(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
由于計算機控制系統(tǒng)的應用，使節(jié)能控制成為現(xiàn)實。即除了上述對空調系統(tǒng)工藝特點實施的節(jié)能控制手段外，計算機控制還可實現(xiàn)如焓差控制、夜晚循環(huán)、夜風凈化、佳啟停、零能量區(qū)等。當然，對于某個特定的潔凈廠房，其節(jié)能程序應根據其具體情況進行編制，以達到佳的節(jié)能效果。
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