空调自控系统的模块化设计研究

(整期优先)网络出版时间:2023-10-28
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空调自控系统的模块化设计研究

梁钦

广东美控智慧建筑有限公司 佛山 528300

摘 要:在高温和高湿环境下,空调系统是一个非常巨大的工程,其使用的空调器种类繁多,如组合空调、螺杆式冷水空调、风冷柜式空调、风机盘管和恒温恒湿空调等,其规模和数目都非常巨大,若没有模块化的方法,难以在短期之内高品质的进行设计。本文重点对空调自控系统的模块设计展开了深入的探讨,并最后完成了整体系统的模块设计,希望能在暖通空调设计中,大大缩短了空调自控系统设计的时间,降低了重复设计的工作量,从而提升了系统的设计效率和质量。

关键词:空调自控系统;模块化设计;设计优化

在工程项目多、工期紧的情况下,为了保证工程项目的顺利实施,必须对工程项目进行流程优化。通过对设计过程的分析,实现了对设计工作的模块化设计,从而缩短了设计周期,降低了设计工作量,提高了设计效率,提高了设计质量。

模块化设计指的是将某一特定区域中的不同功能或者同一功能、不同性能、不同规格的产品,对其进行功能分析、划分,并设计出一系列的功能模块,经过对模块的选择与组合,最终形成不同的客户定制产品。[1]

模块化设计是一种以模块为基础的、以模块为核心的设计思想,其核心思想就是将模块化的系统划分为多个模块,从而达到降低系统复杂性的目的。每一个模块化的子系统都可以被看作是一个复用的单位,随着系统的复杂性的增加,一个能使设计者在进行模块化设计时获得成功的一个重要因素,就是如何能够使模块化的子系统复用程度得到提高。[2]

如何把一个大型的系统划分成若干个模块,是实现整个系统模块化设计的关键。将不同的空调单元划分为多个小型模块化子系统,可以增加模块化的可用性。通过对多个项目的分析,我们发现,我们经常使用的空调机组包括:组合空调机组,螺杆式冷水空调机组,风冷柜式空调机组,风机盘管机组,恒温恒湿空调机组。在空调单元的模块化设计中,最重要的就是接口,这就需要制造商根据标准的接口来进行设计,在设计过程中,一方面能够降低制造商数据的限制,从而获得设计的主动,另一方面也能够降低控制系统的数量,从而使空调自动控制系统更加简洁。

现将各个空调机组的模块化介绍如下:

1 组合式空调机组模块

组合式空调机组一般由回风段、回风消音段、新排风调节段(节能段)、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、加热+加湿段、送风机段、送风消音段、送风段及部件组成。每个组合式空调机组都有新风阀、排风阀、混风阀、送风阀、回风阀、水阀,显然构成一台组合式空调机组的设备数量很多,如果全部用空调自控系统来进行控制,工作量会很大,而且IO点数会很多,使得整个空调自控系统显得非常复杂和庞大。

所以,我们需要先将组合式空调机组展开模块化设计。首先,要求对组合式空调的控制,由空调机制造厂商来完成,并将以上所有设备的供货包含在内。当设备统一由制造厂供货后,我们就可以实现组合式空调机组的机电一体化设计。这样,我们就可以在工厂内部完成大部分的工作,从而降低许多设计及现场施工的工作量。

组合空调机组的控制是由制造商来完成的,它要求制造商来完成对组合空调机组的控制,包括:新风、排风阀、混风阀、送风阀、回风阀、水阀,组合空调机组的送、回风口温湿度传感器,组合空调机组的初级、中效过滤段压差开关等等,组合空调机组安装了加热器,那么组合空调机组的加热器也要由制造商来控制。

当这些设备全部交由工厂生产制造时,不但降低了空调机与自动控制系统的相互配合,而且为模块化的设计创造了先决条件。这样就能统一要求生产商提供与远方控制的接口,在技术规范书中就可以规定:“应配备组合式空调机组的电控柜,并预留远方控制的接口,接口位于电控柜的端子排上。”提供每台机组都应该留有与空调自控系统的硬接线接口,具体内容包括了以下内容:为使空调自动控制系统能对单元进行监控,由卖方提供数据和其它必要的支撑。”

在将组合式空调机组进行模块化之后,每台空调机组最少能减少18个DI点、8个DO点、3个AI点、3个AO点,因此,每台空调机组最少能减少32个IO点,如果一个工程使用4台组合式空调机组,那就能减少128个IO点,这个数字是很大的,这就使得空调自控系统得到了极大的简化,并且还能简化空调自控系统的控制逻辑。同时也节省了设备的订购,供电,接线等大量的配合和现场建设的工作量。

2 螺杆式冷水空调机组

螺杆式冷水空调机组和组合式空调机组的要求相同,空调机组本身所需的全部设备都是由制造厂配套提供的,只需要空调机组预留6个硬接线接口,以便于暖通空调系统能监控机组运行,这6个硬接线接口分别是:“机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号”。并可为螺旋型冷气空调器提供制冷水的流量控制和安装。

除此之外,还需要指出的是,通常情况下,螺杆式冷水空调机组还会与其相匹配的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔,它们的数量通常与空调机组的数量一一对应。因此,对这些设备的控制也需要制造厂进行配套,并预留出每台设备的远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号6个硬接线接口,并将上述设备就地控制箱的电气原理图及端子排接线图都一并提供出来[3]。

3 风冷柜式空调机及风机盘管

模块化对风冷柜式空调机和风扇盘管的控制都很相似,因此它们可以被看作是一种模块。这两种空调机组都需要保留机组远程启动指令、停止指令、机组运行状态、停止状态、就地/远方状态、故障报警信号6个硬接线接口。

此外,还应该指出,在每一台风扇盘管的入口处都有一个电动三通水阀,这种水阀可以依据室内的温度,来对风扇盘管的进水量进行调整,从而达到对室内温度进行调整的目的。因为,风机盘管通常都是在一个房间内安装一台,所以,风机盘管所需的温度传感器和电动三通水阀都必须由制造厂提供,并要负责对风机盘管机组进行基于温度的自动控制。不然的话,每个风扇盘管都要订购温度传感器、电动三通阀,并且要对与之有关的接线以及电动三通阀的分配进行专门的管理。这样就能实现模块化设计,这样就能节省大量的现场工作,而且还能使控制系统得到简化,给供货、施工、设计和运行等带来了极大的便利。

4 恒温恒湿空调机组模块

恒温恒湿的空调器和组合空调器都是一种复合空调器,由许多不同的装置构成。但是,为了满足模块化的需要,恒温恒湿的空调机组需要和其他机组相同,所以,在恒温恒湿的空调机组上,还需要提供6条硬连接的线路,这些线路上有:“机组远程启动命令,停止命令,机组运行状态,停止状态,就地/远方状态,故障报警”,这6条硬连接的线路与其他空调的线路是完全相同的,从而实现了不同空调线路的模块化。

5 结束语

通过这种方式,就可以完成对整个空调自控系统的模块化设计,无论最终选择哪个生产商的空调机,无论传感器、阀门与风机有几台,我们的要求是相同的,预留的接口是相同的,最后设计出来的成品也是相同的。因此,在设计过程中,可以大大降低重复设计的工作量,大大缩短设计周期,并可有效地提高设计效率和质量。

参考文献

[1]田宝庆,韩新民.模块化设计的实现方法研究[J].成组技术与生产现代化,2008,25(4):48-51.

[2]周奇,等.热电联产汽轮机模块化设计分析[J].山东电力高等专科学校学报,2010,13(3):32-35.

[3]马志军.产品设计中模块化设计的再认识与思考[J].包装世界,2008,118(7):80-81.