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潔凈間空調(diào)自控系統(tǒng)解決方案？

　　【學(xué)員問(wèn)題】潔凈間空調(diào)自控系統(tǒng)解決方案？

　　【解答】1、潔凈間空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，目前在電子、制藥、食品、生物工程、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)崈糸g的要求越來(lái)越高，潔凈技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)。它綜合了工藝、建筑、裝飾、給排水、空氣凈化、暖通空調(diào)等各方面的技術(shù)。按照中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GBJ73-84《潔凈廠房設(shè)計(jì)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(jí)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(jí)≤35×1001000級(jí)≤35×1000≤25010000級(jí)≤35×10000≤2500100000級(jí)≤35×100000≤25000B．溫、濕度

　?。?）滿足生產(chǎn)要求；

　?。?）生產(chǎn)工藝無(wú)溫、濕度要求時(shí)，潔凈室溫度為20-26℃，濕度小于70%；

　?。?）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(jí)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(duì)于風(fēng)量，風(fēng)速等的技術(shù)要求?？傊?，潔凈間的各項(xiàng)指標(biāo)都非常嚴(yán)格，因此，對(duì)其進(jìn)行精確的控制就成為必須。

　　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(dòng)化管理是使其安全工作并良好運(yùn)行的重要保證。同時(shí)，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(duì)潔凈間而言，更是如此。采用空調(diào)自控產(chǎn)品，會(huì)產(chǎn)生下列一系列好處：

　　首先，由于空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，可以使系統(tǒng)能夠更安全的運(yùn)行，并最大限度的提高舒適程度。對(duì)潔凈間來(lái)說(shuō)，更成為保證生產(chǎn)所必須的條件。此外，由于實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控，可以在滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行及保證系統(tǒng)的各種技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，最大限度的實(shí)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(yùn)行費(fèi)用的10%.更樂(lè)觀的估計(jì)認(rèn)為可達(dá)15%-30%.而空調(diào)自控產(chǎn)品的投資占整個(gè)樓宇或廠房總投資的不到0.5%，收回投資時(shí)間短。同時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制和管理，可縮減人員維護(hù)，節(jié)約人員開(kāi)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(lái)潛在效益。

　　3、潔凈間空調(diào)控制系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介

　　Excel20中文版控制器是美國(guó)HONEYWELL公司先進(jìn)Excel5000控制器家族中的一員。特別適合應(yīng)用于潔凈間如手術(shù)室，潔凈廠房的空調(diào)控制，依照《潔凈室施工驗(yàn)收規(guī)范》，《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)》，《采通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并綜合考慮上述各系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，我們以Excel20為核心構(gòu)建了較完整的潔凈間空調(diào)自控系統(tǒng)，它具備恒溫恒濕比例積分控制、室內(nèi)遠(yuǎn)程啟?？照{(diào)、室內(nèi)溫度設(shè)定、關(guān)鍵故障（火災(zāi)）報(bào)警及聯(lián)鎖、非關(guān)鍵故障（濾網(wǎng)堵塞送風(fēng)過(guò)熱）報(bào)警及聯(lián)鎖、夏季防止送風(fēng)凝露冬季防凍、開(kāi)機(jī)順序和連鎖、自定義啟停時(shí)間程序等特點(diǎn)。

　　二、潔凈間空調(diào)自控系統(tǒng)構(gòu)成

　　1、模擬儀表自動(dòng)控制

　　模擬控制儀表由于其理論成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、易于調(diào)整等因素，過(guò)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(wú)需軟件支持。因此，在調(diào)整、投運(yùn)過(guò)程中比較簡(jiǎn)單。其組成一般為單回路控制系統(tǒng)，只能適用于小規(guī)?？照{(diào)系統(tǒng)。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，己經(jīng)較少采用，在此不作進(jìn)一步說(shuō)明。

　　2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

　　由于計(jì)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(jì)算機(jī)控制技術(shù)在制冷空調(diào)自動(dòng)控制的應(yīng)用愈來(lái)愈普遍。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在引人微計(jì)算機(jī)后，就可以充分利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及記憶等功能，運(yùn)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(shí)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(jì)算機(jī)的控制過(guò)程可歸納為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)決策和實(shí)時(shí)控制三個(gè)步驟。這三個(gè)步驟不斷地重復(fù)進(jìn)行就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)按照給定的規(guī)律進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)。同時(shí)，也對(duì)被控變量及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、超限報(bào)警和保護(hù)，記錄歷史數(shù)據(jù)等。應(yīng)該說(shuō)，計(jì)算機(jī)控制在控制功能如精度、實(shí)時(shí)性、可靠性等方面是模擬控制所無(wú)法擬控制所無(wú)法比擬的。更為重要的是，由于計(jì)算機(jī)的引入而帶來(lái)的管理功能（如報(bào)警管理，歷史記錄等）的增強(qiáng)更是模擬控制器根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，近年來(lái)，在制冷空調(diào)自動(dòng)控制的應(yīng)用上，尤其在大中型空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制中，計(jì)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(dòng)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(hào)直接輸入到微型計(jì)算機(jī)中，經(jīng)微型計(jì)算機(jī)按預(yù)先編制的程序計(jì)算處理直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的控制方式，簡(jiǎn)稱DDC（DirectDigitalControl），這種計(jì)算機(jī)稱為直接數(shù)字控制器，簡(jiǎn)稱DDC控制器。DDC控制器中的CPU運(yùn)行速度很快，并且其配置的輸入出端口（I0）般較多。因此，它可以同時(shí)控制多個(gè)回路，相當(dāng)于多個(gè)模擬價(jià)格比高等特點(diǎn)。

　　B．集散型控制系統(tǒng)

　　集散型控制系統(tǒng)TotalDistributedSystem縮寫(xiě)為T(mén)DS.與過(guò)去傳統(tǒng)的計(jì)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(chǎng)傳感器與通信通道連接起來(lái)。分站就是上述以微處理為核心的DDC控制器。它分散于整個(gè)系統(tǒng)各被控設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)，與現(xiàn)場(chǎng)的傳感器及執(zhí)行器等直接連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢測(cè)與控制。中央站實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控和管理功能，如集中監(jiān)視、集中啟?？刂?、集中參數(shù)修改、報(bào)警及記錄處理等?？梢阅昕闯觯⑿涂刂葡到y(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(shí)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(guò)濾器。通常情況下，安裝初效過(guò)濾器和中效過(guò)濾器后，空氣潔凈度可以達(dá)到10000級(jí)。而對(duì)于的超凈要求的潔凈間還應(yīng)安裝高效過(guò)濾器。這樣，空氣潔凈度可以達(dá)到更高（如100級(jí)甚至更高）。過(guò)濾器長(zhǎng)期使用時(shí)，濾料上沉附的灰塵將慢慢增加，這樣會(huì)增大氣流阻力，影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，工程上應(yīng)對(duì)過(guò)濾器的氣流阻力變力進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警。通常采用差壓法測(cè)量過(guò)濾器前后的壓差Pd，并將此差壓信號(hào)進(jìn)行顯示和根據(jù)設(shè)定的差壓限值報(bào)警，以便及時(shí)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(lái)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(dòng)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(shí)，一般采用控制蒸氣或熱水的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度實(shí)現(xiàn)溫度控制；當(dāng)采用電加熱時(shí)，通過(guò)晶閘管電力控制器，控制其加熱電功率實(shí)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(duì)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(shí)，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(shí)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(guò)渡季節(jié)空氣干燥時(shí)進(jìn)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(kāi)關(guān)控制或功率調(diào)節(jié)。蒸汽加濕時(shí)，根據(jù)濕度控制要求，可通過(guò)對(duì)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(lái)實(shí)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(lái)完成。表冷對(duì)空氣的處理的等濕冷卻二種處理過(guò)程。采用表冷器進(jìn)行濕度控制時(shí)，是通過(guò)調(diào)節(jié)表冷器的冷媒（如冷凍水）流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)濕度高于要求的值時(shí)，可通過(guò)加大冷水閥的開(kāi)度來(lái)加大其流量，實(shí)現(xiàn)除濕（即干燥）處理；反之減少流量，實(shí)現(xiàn)加濕處理。應(yīng)該說(shuō)明的是，由于空氣的物理性質(zhì)，其濕度的控制相對(duì)比較復(fù)雜，方法也較多。而且，空氣的溫度和濕度二個(gè)參數(shù)在調(diào)節(jié)過(guò)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，在絕對(duì)含濕量不變的情況下，將使相對(duì)濕度減少。因此，對(duì)其中某一參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，也會(huì)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(kāi)大冷水閥時(shí)，在使?jié)穸然謴?fù)正常的同時(shí)，也使溫度降低。因此，在工藝設(shè)計(jì)和自控方案設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)充分考慮到這一特點(diǎn)。

　　4、正壓控制

　　我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不同級(jí)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(yùn)行過(guò)程中，保持正壓可以通過(guò)控制新風(fēng)量或回風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。即通過(guò)控制新風(fēng)門(mén)或回風(fēng)門(mén)的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　5、其它控制與空調(diào)節(jié)能

　　對(duì)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(duì)于安全與節(jié)能等方面的要求。結(jié)合多年的工程實(shí)踐，主要有如下一些方面。

　　A．風(fēng)機(jī)故障報(bào)警。

　　通過(guò)檢測(cè)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(dòng)等原因?qū)е嘛L(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，應(yīng)立即報(bào)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(duì)機(jī)（電機(jī)）轉(zhuǎn)數(shù)實(shí)施變頻控制。實(shí)踐證明，變頻控制比單純的風(fēng)門(mén)開(kāi)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?yàn)樵诳照{(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)回的輸送占電能消耗的最大比例。而風(fēng)門(mén)控制實(shí)際上是通過(guò)節(jié)流裝置（即風(fēng)門(mén)）來(lái)實(shí)現(xiàn)氣流的改變。

　　C．水泵變頻控制

　　在一泵對(duì)一調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，采用變頻調(diào)速（水泵轉(zhuǎn)數(shù)）實(shí)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(shí)體現(xiàn)在大幅度節(jié)約電力消耗上。

　　D．節(jié)能程序

　　由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使節(jié)能控制成為現(xiàn)實(shí)。即除了上述對(duì)空調(diào)系統(tǒng)工藝特點(diǎn)實(shí)施的節(jié)能控制手段外，計(jì)算機(jī)控制還可實(shí)現(xiàn)如焓差控制、夜晚循環(huán)、夜風(fēng)凈化、最佳啟停、零能量區(qū)等。當(dāng)然，對(duì)于某個(gè)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)到最佳的節(jié)能效果。

　　四、空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)備配置

　　實(shí)現(xiàn)空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)備有控制器、傳感器及執(zhí)行器等。如前的主流控制系統(tǒng)己以從模擬控制轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)控制，在此，主要對(duì)實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制既DDC控制的設(shè)備作簡(jiǎn)單介紹。

　　1、DDC控制器

　　電源：24

　　耗電：45

　　防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：

　　后備電池：3V鋰電池

　　液晶顯示：4行×16安符

　　EPROM中駐有標(biāo)準(zhǔn)程序

　　Excel能型DDC控制器，是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的DCP智能型分站。每臺(tái)控制器之編程均貯存在自己的記憶體內(nèi)。Excel20含有16位微處理器i80186可控制16個(gè)物理點(diǎn)，（即可聯(lián)接16個(gè)探測(cè)器，開(kāi)關(guān)，執(zhí)行器）。

　　它由基本的CPU模塊及電源模塊作為基礎(chǔ)，再任意按照實(shí)際需要由軟件置以下功能模塊：類比輸和入模塊（AL）：7個(gè)點(diǎn)，0~1VDC，2~10VDC，420MA；類比輸出模塊（AO）：3個(gè)點(diǎn)，210VDC；數(shù)字輸入模塊（DI）：2點(diǎn)，干接點(diǎn)；數(shù)字輸出模塊（DI）：4個(gè)繼電器輸出；開(kāi)關(guān)量的啟?？梢酝ㄟ^(guò)時(shí)間計(jì)劃表來(lái)控制其何時(shí)啟停；彈性時(shí)間計(jì)劃最長(zhǎng)可達(dá)1年。

　　2、溫度傳感器

　　有效溫度范圍：-20℃到50℃

　　最大傳輸距離：200米

　　環(huán)境要求：-35℃到60℃、5%RH到95%RH

　　電氣接線：2×1.5MM2，應(yīng)與線電源屏蔽

　　3、冷熱水閥及驅(qū)動(dòng)器

　　比例積分電動(dòng)閥。其中包括：閥門(mén)V5011、等百分比特性、電動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行器ML7984或M7421、選配不同閥體適用于冷凍水和熱水介質(zhì)、DN25-150各格供選擇。

　　4、蒸汽加熱加濕閥及驅(qū)動(dòng)器

　　閥門(mén)V5011、線性特性、電動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行器M7421、選配不同閥體，適用于蒸汽介質(zhì)、DN25-150各規(guī)格供選擇、4.6電動(dòng)風(fēng)門(mén)驅(qū)動(dòng)器、電動(dòng)新風(fēng)閥ML6184、風(fēng)門(mén)執(zhí)行器ML6XXX，ML7XXX，ML8XXX、適用于0.75M2-15M2面積的風(fēng)門(mén)、有開(kāi)關(guān)型斷續(xù)型連續(xù)型供選擇。

　　5、空氣壓差開(kāi)關(guān)

　　DPS400

　　壓力范圍：40-400Pa

　　保護(hù)級(jí)：IP54

　　開(kāi)關(guān)容量：1.5A250VAC6、空氣壓差表及壓差變送器

　　微壓差表2000系列：

　　現(xiàn)場(chǎng)顯示：指針顯示；

　　測(cè)量范圍：最小節(jié)0-60Pa；

　　微壓差變送器MODT30

　　測(cè)量范圍：最小0-25Pa

　　輸出信號(hào)：4-20MA

　　輸入信號(hào)：空氣壓差

　　工作電源：10-35VDC7、其它檢測(cè)、校驗(yàn)儀器

　　便攜式數(shù)字溫濕度表485-12：量程：溫度-30-85℃、濕度0-100%RH；精度：溫度±0.5℃、溫度±2%RH；供電：9V堿性電池；探頭長(zhǎng)度：219mm（485-2型）。

　　便攜式數(shù)字壓力壓差表477型（帶溫度顯示）：量程：最小0-1000Pa；工作溫度：0-50℃；精度：50%FS；供電：9V堿性電池；

　　便攜式數(shù)字風(fēng)速表471型（帶溫度顯示）：量程：最小0-1000Pa；工作溫度：0-40℃；精度：±3%FS；供電：9V堿性電池。

　　便攜式數(shù)字粒子計(jì)數(shù)器：手持式、電池操作；以0.1FM（立方英尺分鐘）計(jì)算0.3或0.5微米粒子；5種計(jì)算模式；存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：200組；RS232RS485輸出；顯示：4行液晶顯示、7位計(jì)算結(jié)果。

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