某写字楼AHU自控系统设计与实现

李跃华，冯营伟，张文辉

(1. 中广有线枣庄分公司，枣庄 277000; 2. 北京国安电气有限责任公司，北京 100080)

1 项目概况及需求

该项目位于陕西省西咸新区，主要功能为写字楼，由三栋单体组成，地上建筑面积约66 000m2，地下建筑面积24 509.84m2。建筑设备监控系统包括变配电检测、给排水检测、电梯检测、AHU自控、新风盘管等系统，本文重点介绍AHU自控系统。

业主要求建筑设备监控系统自身的通信标准满足当今主流的开放协议，以实现与安防系统间的通信联网，实现设备联动控制和资源共享。要求为全中文图形化操作界面、操作简单、易于上手，建筑设备监控系统软件具备能耗分析、运行管理等功能，并可随时打印报表，能实现实时语音报警，为管理部门和决策部门提供详细的设备运行情况。

2 系统结构

本项目AHU系统采用集散控制方式，各子系统通过DDC可离线独立控制，也可在监控主机或远程做集中监控。经统计，合计点位1 346个。部分系统图如图1所示，考虑到系统的开放性和集成性，本工程选择基于BACnet标准的设备。

系统采用层级结构，第一级为监控主机，设置在一层监控中心，以上所列监控对象状态可在监控主机显示，还可通过监控主机对上述监控对象进行控制，远程可通过以太网访问监控主机进而监控本大厦内所受监控的机电设备。第二级为带以太网功能的网络控制器AS-P，AS-P支持BACnet IP、BACnet MS/TP、Modbus TCP、Modbus RTU、LON FTT-10、Webservice等通信协议，起到协议转换、管理现场控制器的作用。本项目监控主机通过交换机下接4台网络控制器AS-P，通过BACnet MS/TP协议控制BAS设备，分别设置在(1)地下一层，用于地下一层、二层冷热源机组、排烟风机、送风补风机的BAS设备；(2)一层，用于控制一层、二层、三层的空气处理机组、新风机组、空调机组的BAS设备；(3)四层，用于控制四到八层新风机组、空调机组的BAS设备；(4)九层，用于控制九到二十三层新风机组、空气处理机的BAS设备。第三级为现场直接式DDC控制器，本项目使用的是BACnet标准下的MS/TP协议，易于集成、扩展；现场控制器(DDC)以手拉手的方式挂接在相应的网络控制器上。第四级为现场温湿度传感器、压差开关、风阀、水阀等传感器及执行机构。

图1 BAS系统图

图2 空调机组设备监控原理图

3 空调机组控制原理及流程

如图2所示，对空调机组而言主要监控对象与作用包括三部分：(1)通过监测室内CO2浓度来反映室内空气质量情况，控制器采集到此数据用于PID运算，调节新风、回风阀开度在保证空气质量的基础上尽可能多的利用回风，减少热量损失，从而使空调机组节能运行；(2)通过监测送风温度、回风温度与设定温度，传输至DDC，经PID运算控制冷、热水阀开度，保证用户工作、生活环境舒适；(3)监测过滤器阻塞、防冻开关、风机压差、风机的送风、风机的手/自动状态、运行和故障等状态信号来反映空调机组运行，保证机组在正常工控下可靠运行。

空调机组运行流程如图3所示，首先监测防冻开关是否动作及风机状态，若有动作或出现故障报警，则关闭风机、风阀，水阀全部打开后结束程序；在防冻开关无动作、风机状态正常情况下收到空调机组开启命令后，启动风机。设定室内温度、采集回风温度等数据通过相应工况下的PID运算，来控制调节水阀开度进行温度调控。具体为在过渡季节关闭水阀，新风阀全开；冬季通过加热PID运算及空气质量PID运算来调节新风阀、水阀的开度来控制新风量和热水流量；夏季通过制冷PID运算及空气质量PID运算来调节新风阀、水阀的开度来控制新风量及冷水流量。本项目设计运行工况为冷水温度7℃、回水温度12℃，PID参数分别为kp=0.6，ki=0.02，kd=0.01，冬季热水温度60℃、回水50℃，PID参数分别为kp=0.2，ki=0.01，kd=0.01。同理也可以将CO2浓度作为衡量空气质量的指标，通过PID运算来控制新风阀、回风阀的开度，在满足室内空气质量达标的基础上尽可能做到节能。

4 空调系统监控点表

结合空调机组控制原理及相关需求，本文节选其中一台空调机组的设备点位配置表(如表1所示)，以便于控制、执行设备选型、配置。

空调机组点位配置表 表1

5 结束语