集中管理控制系統在變頻多聯機中央空調中的應用

李東明

（上杭縣人民政府招待所，福建 上杭 364200）

1 引言

中央空調是常用的電氣產品，變頻多聯機中央空調是其中的重要類型，其應用十分廣泛。變頻多聯機中央空調是由一臺室外機和若干臺室內機組成的一個冷媒循環系統，通過改變制冷劑流向、應用流量控制技術從而達到制冷、制熱及冷量調節的功能[1]。變頻中央空調利用壓縮機啟動時期的高頻高速運轉配合電子膨脹閥的開度，能夠達到初始運行快速制冷、快速制熱的目的，在增加變頻壓縮機運轉工作頻率的同時，減小已經運行一段時間的室內的電子膨脹閥開度，制冷劑流量向剛投入運行的室內機傾斜分配，經過一段時間的運行，快速達到舒適溫度，縮短高頻運行時間[2]，每臺室內機均可根據用戶設定的溫度、風速自由開關機。但同時，變頻多聯機中央空調也是用能大戶，在辦公大樓、酒店、商場等場所廣泛使用。

為貫徹國務院印發的《“十四五”節能減排綜合工作方案》，國家全面開展節能減排工作，創建國家級節約型公共機構工作對能源資源消耗控制提出了更高的要求。中央空調是能耗最大的設備之一，中央空調一般都有幾十間房間的末端，末端由單獨的控制開關控制，如果在使用過程中溫度設置不科學，導致機組長時間運行，且中央空調長時間處于開機狀態，在某些單獨的場所，相關人員無法進入了解內部空調的使用情況，使其處于失管狀態。為了滿足使用要求，且避免不必要的電能浪費，需要控制空調使用場所的溫度、時間和模式，使其能夠穩定安全地運行，并將不利因素對空調運行的影響降至最低。為此，需要對中央空調進行系統改造，采用裝有三菱電機G-2000A 中央控制軟件的電腦、三菱電機G-50A 中央控制器等構成集中管理控制系統，系統可靠性高、性能穩定、操作簡便，集流程顯示、參數設置、數據處理及報警功能于一體，已運行多年能夠滿足使用要求。

2 集中管理控制系統的組成與工作原理

2.1 系統組成

系統主要由一臺裝有TG-2000A 中央控制軟件的電腦連接一個G-50A 或多個G-50A 中央控制器，通用PLC 設備、指定的OS 和中央空調內外機、室內線控器等組成。TG-2000A 負責處理整個系統的信息，G-50A 控制器通過屏蔽線纜與分布于各個房間的室內空調機和線控器將各個信息連成一個整體，實現分布控制、集中管理。

2.2 工作原理

控制系統通過傳感器采集室內舒適性所需參數、室外環境實際參數和制冷系統運行狀況的運行參數，通過網絡線和通信線的連接進行信號的發送和反饋，通過設置室內溫度的高低、風速的大小、空調系統，從而改變變頻壓縮機轉速及負荷，控制空調外機的散熱風扇轉速，室內電子膨脹閥等可控部件隨之調節，保證室內環境的舒適性，使空調系統穩定運行在最佳狀態[3]。

3 集中管理控制系統的具體應用

3.1 中央空調集中管理控制系統的節能措施

中央空調是能源消耗大戶，也是造成能源浪費的主要源頭，造成浪費的主要原因是溫度設置不科學，以及在使用過程中人為未能關閉或忘記關閉機器。由于無法獲得運行狀態的實時信息，因此，相關人員無法對其進行實時干預和調整。為了改變中央空調失管的被動局面，可以利用系統監控功能實時監測室內盤管機和室外機的運行狀態，并進行精細化調節，以達到節能的目的。

3.1.1 定時開關機的設置

當前，根據區域的使用功能，如走廊和大廳等公共區域的空調，其溫度設置混亂甚至設置到下限。走廊和大廳空間大、人員流動多，導致冷空氣或熱空氣流失，密閉性差，空調回風溫度很難達到預設溫度，因此，空調為達到設定溫度一直運行無法停機。此外，當人們來到辦公室時他們會打開空調，但存在下班或在出差時忘記關機的情況。鑒于上述現象，溫度設置的范圍應受到系統的限制，針對每個區域的使用功能制定周計劃、月計劃和年度計劃，并設置不同節假日時段空調開閉的時間。通過系統對溫度和時間的科學控制，在各個場所的空調舒適性以及節能方面都取得了良好的效果，如圖1 所示。

圖1 時間與溫度設定

3.1.2 空調過濾器的重設

空調的室內熱交換器是室內制冷制熱空氣循環的主要換氣設備，交換器由表面有細密鋁翅片的盤管、風扇電機及電氣控制部分組成，為了避免在交換器運行期間灰塵通過盤管表面循環并留在翅片上，通常在吸風口安裝過濾器以阻擋空氣中的灰塵等雜物。室內機過濾網臟堵會影響室內盤管機的熱交換效率，降低空調制冷量，影響制冷效果，在預期設定的溫度值內延長空調（壓縮機）的運行時間，相應增加電能損耗。通過設置集中管理系統內機的運行時間，當系統累計運行時間達到過濾網需清洗時間時，系統會檢測得到相關信息并顯示清洗提示，為及時清洗過濾網避免超時或忘記清洗過濾網、改善空調熱交換功效、過濾器重設功能發揮了重要作用，如圖2 所示。

圖2 過濾器重設

3.2 集中管理控制系統在故障維修中的作用

中央空調在運行過程中，人為因素或系統因素會影響空調的正常運行，導致空調故障。如何快速準確地判斷和排除故障，盡快恢復設備運行，將影響降至最低，是管理者和維護人員面臨的問題。在實際工作中，缺乏直觀反映故障現象和故障發生點信息的系統平臺，維修人員只能依靠經驗來判斷故障點位和規劃維修方案，即使是微小的問題維修人員也需要花費大量的時間進行排查。為了保證中央空調的穩定運行，可以使用集中管理控制系統實時監控設備的運行狀況，完成故障查找、故障維修，這是解決管理及維護人員維修難題的最佳幫手，系統運行以來發揮的作用、取得的效果非常明顯。

3.2.1 直觀快速查找作用

多聯機空調的同一組合中某一個室內控制器選擇的制冷或制熱模式與其他室內控制器設置的模式不一致時，空調機組無法運行。對此，可以使用系統監視需要查看的空調組合的系統界面，控制系統界面所顯示的是同一組合各個場所室內機實時反饋的信息，根據所顯示信息找到不同的模式，在系統上直接操作予以糾正，無需逐一檢查每個控制器的模式并進行校正，如圖3 所示。

圖3 監視操作界面

3.2.2 輔助排查膨脹閥故障作用

目前，變頻多聯機中央空調的室內機主要是以電子膨脹閥組成的制冷系統，電子膨脹閥具有流量調節范圍寬、控制精度高和適于電路控制等特點，可實現整體負荷變化的大范圍流量調節，通過對電子膨脹閥開度的控制可以實現制冷劑在各個單獨室內盤管機按理想方式進行分配，從而得到最舒適的溫度。膨脹閥故障是很難發現的一類故障，膨脹閥故障導致的制冷效果不理想的現象不會反映在發生故障本機，反而會影響到其他場所，故障本機場所的制冷效果不會受到影響甚至好于平常。究其原因，同一組合中某一臺室內機膨脹閥存在關閉不嚴故障，系統制冷劑會大量流向此處，造成室內機的機體溫度降低。當同一組合內某個空調的制冷效果不理想時，在排除正常開機、風機正常的基礎上，可通過調取控制系統的方式，觀察同一組合室內機開機狀況、設定的預期溫度值以及適時反饋顯示的溫度值，若某一臺室內機反饋顯示的溫度值始終低于其他室內機反饋的溫度值或設定的預期溫度值，可判斷這臺室內機的電子膨脹閥可能發生故障，這減輕了維修人員的工作強度，提高了工作效率。

3.2.3 計劃查詢作用

中央空調連接著數量眾多的室內機與室外機等設備，維護好設備是維護人員的重要工作。防范故障發生，在故障發生時把故障排除在微小或初始狀態，是維護人員最高的工作目標，為達目的，應把經常和較容易出現的故障一一列出，制定對應的巡查保養計劃。其中，關鍵是準確界定經常和較容易出現的故障，只有這樣才能保證重點部位的重點巡查養護計劃能夠有效實施。集中管理控制系統能夠監視系統設備的異常情況，記錄故障發生的狀況，存儲故障履歷及操作履歷，通過查看故障履歷，維護人員可對故障多發點制定管理計劃和應對措施，有效保障空調系統的正常運行，如圖4 所示。

圖4 故障履歷提示

4 集中管理控制系統的應用前景

集中管理控制系統具有良好的開放性、擴展性，通過升級改進系統可以和建筑物的BA 系統及消控系統進行通信和聯動。具體有計費功能：能夠對每臺內機產生的電費進行計算，方便管理人員及時了解用電情況，合理地進行用電的計劃制定和調整，提高空調使用的效率；運行趨勢查看功能：能夠查看每臺空調在每個時間段的運行情況，包括開關機時間、設置溫度、室內溫度等，有助于合理開展運行管控；融合功能：能夠和大樓BA 系統進行對接，融合大樓的智能化管理系統，對建筑物的燈光、窗簾等設備進行智能化的控制，出現火警時能夠通過消防聯動系統及時關閉空調系統。

5 結論

隨著科學技術的不斷發展，越來越多的中央空調在現代建筑中運行?？照{系統在環境溫度和室內負荷變化的條件下工作，空調系統在實際運行和應用過程中，受到一些人為因素和系統因素等因素的影響，導致各種問題的出現，通過控制系統適時地調節空調系統各部分、各環節的技術參數，能夠消除影響，實現舒適、高效的最佳狀態，提高中央空調運行時的整體效率。降低能源損耗是行業乃至社會積極推行的理念和執行的要求，做好節能降耗工作，需要引入更多的現代化控制技術與最優化設備組合。集中管理控制系統是一個含有多變量的復雜系統，針對制冷和制熱模式下的精確控制和維護可以提高空調運行效率，實現節能降耗的目標。隨著人工智能技術在系統中的應用，中央空調的舒適性和控制精度將不斷提高，具有廣闊的應用前景[4]。