风机盘管加新风中央空调系统综合实训考核装置_制冷与空调电气实训考核设备

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风机盘管加新风中央空调系统综合实训考核装置

我们公司研究的风机盘管加新风中央空调系统综合实训考核装置自动控制实验室设计与建设方案,希望对这一基于工学结合的课程体系重塑工作有所助益,对高职院校的制冷与空调设备自动控制实验室的建设与改造提供一些经验与教训。

在研究基于风机盘管加新风系统的空调系统自动控制实验室设计与建设方案前,首先确立了几个基本原则:
(1)成本要低,因此*好是在已有的空调实验室的基础上设计与改造,这样就可以节省大部分制冷与空调设备本身的投资,预算比较容易获得校方相关管理部门的许可与支持。
(2)该实验室主要是服务于教学实践,因此该实验室的建设不能以技术先进为导向,而应以成熟、可靠,尤其是各种类型制冷与空调设备上被普遍使用的常见控制设备为主,这样对学生适应毕业后的工作岗位很有意义。
(3)为拓展该实验室所能服务的制冷与空调设备各专业的教学范围及教学内容,实验室内所设计的自控系统应具有综合性、模块化的特点,即根据制冷与空调设备专业控制教学大纲,这些控制设备可以组成完整的系统,各设备的控制装置又可以单独完成一些不同教学实践环节的实验实训任务。
1空调系统自动控制实验室设计方案
我们公司的中央空调实验室是一个典型的风机盘管加新风系统,冷热源使用一台开利活塞式风冷热泵冷热水系统,新风机使用的是天加的卧式机组,具有过滤、冷热盘管、单风机、加湿、均流等功能模块,末端设备包括卧式侧出风明装、暗装、立式明装、柜式等类型的风机盘管和新风机所配的各种类型的散流器及回风口,系统示意图如下图所示。

图1风机盘管加新风系统示意图
1.1 典型风机盘管的控制方案设计
因空调实验室的风机盘管类型较多,一般采用单独灵活控制,为了便于学生接触到更多类型的风机盘管控制器,本方案设计了几种不同类型的风机盘管控制器,如电子控制器加电动阀、电子控制器加电磁阀、简单的风机调速器等。
图2为两管制冷热盘管电子控制器加电动阀控制系统图,图中ST-1为风机盘管控制器,它包括了模式选择开关、温控器、风机转速选择开关三个部分。模式选择开关可选择冷(C)、热(H)和关(O)三种状态。制冷时若室温高于设定值,温控器触点1和2接通,电动阀被打开,系统对室内提供冷气。制热时若室温低于设定值,温控器触点1和3接通,电动阀被打开,系统对室内提供暖气。温控器的设定温度在5℃~30℃范围内可调。风机转速选择开关可手动选择风机的高、中、低三档转速。SV-1为安装在盘管回水管上的电动两通阀,由温控器控制,主要由它来控制盘管的冷热量输出。

图2 典型风机盘管控制系统原理图
1.2 新风机组的控制方案设计

图3新风机组DDC控制系统原理图
新风机组采用集中控制,本方案采用DDC直接数字控制。新风机组DDC控制系统原理如图3所示,为新风机组的直接数字控制(DDC)系统流程图。其温度控制系统由温度传感器TE、执行器电动两通调节阀TV-1及换热器和新风阀TV-2组成。湿度控制系统由湿度传感器ME1、加湿电动两通调节阀TVS、加湿器组成。过滤器报警及风机运行状态和故障状态监视系统由过滤器压差开关PdS、防冻开关TS、风机过流继电器常开触头(事故报警)、风机前后的压差开关的常开触点(状态监视)及DDC输出继电器模块组成。
DDC控制器通过其内置的通讯模块,可使DDC控制系统进入同层网络,与其他DDC控制器进行通信,共享数据信息,也可以进入集散式系统,构成分站,完成分站监控任务,同时与中央站通信。
1.3 监控系统的设计方案
现在中央空调计算机监控系统类型较多,本方案采用较成熟的美国尼韦尔公司EXCEL100可编程小型HVAC控制器;该控制器适用于所有HVAC控制应用软件和楼宇自动化功能的EXCEL5000系统内的DDC控制器。控制器可应用于独立运行,拨号和网络系统。适用于小型和中型的建筑物。控制软件可使用CARE软件可自由编程,也可用标准的ModAL模块软件进行编程。本系统监控计算机使用Windows操作系统,操作界面学生较熟悉,该系统原理如图4所示。
2基于风机盘管加新风系统的空调系统自动控制实验室建设方案
本空调系统自控实验室的EXCEL100可编程小型HVAC控制器系统及其配套传感器、自控阀门等部件以及相应的编程软件由外包厂商统一提供,手持式红外温度测量仪、手持式风速测量仪等现场测量仪器由学校采购,如果预算不足,可分期分批完成。
对于自控系统在已有的空调设备如风机盘管、新风机组和供回水管道上的安装调试,应该以在厂家技术支持的条件下由专业教师及实验员主导完成,这样便于专业教师及实验员尽快熟悉控制系统的结构、原理及维护。在安装调试过程中,应要求厂家提供详尽的产品技术资料,这一方面是收集实验实训的资料,另一方面,也是为了在熟悉、了解现有控制系统的基础上,为逐步改造、升级控制系统预留空间,以适应制冷专业高职教育的快速发展。
3基于风机盘管加新风系统的空调系统自动控制实验室设计方案的新特点
(1)本设计方案是基于目前我国*广泛使用的中央空调系统类型-风机盘管加新风系统。
风机盘管加新风系统仍是目前我国大部分地区中央空调的主导型式,因此基于该系统的自动控制实验室设计方案可以提供更多、更贴近工作实际的实验实训环节,不仅包括风机盘管的水系统控制环节,也包括新风机组的空气处理、空气输送、空气分配等空气循环系统自控环节。
(2)本设计方案是基于已有的风机盘管加新风空调系统实验实训室的自控系统改造方案。
本方案的实现具有成本低、建设工期短的特点。这种方案对于现有空调实验室的改造比较适用,可以较大程度上挖掘现有实验室的潜力。
(3)本设计方案采用了分散式控制系统与传统机电式控制相结合的方式。
本设计方案新风系统采用可编程小型HVAC控制器,而风机盘管系统则采用了传统的机电式控制方式,而且风机盘管的机电式控制可以采用不同类型、功能的控制器和执行器,这样就可以在一个实验室中展现不同原理、不同功能特点的控制装置,*大程度上扩大空调系统自动控制实验室的使用范围,提高实验室提供不同类型自控系统实验试训的能力。
(4)本设计方案不仅可以提供空调自控系统的硬件安装、维护能力、热工测量实训,同时还能提供一定的自控软件编程能力实训。
随着空调系统自动控制技术的快速发展,仅仅掌握空调自控系统的硬件安装、维护等技能已不能完全满足工作岗位要求,还必须具备一定的自动控制软件编程与软件维护方面的技能。利用EXCEL100可编程小型HVAC控制器系统所配置的CARE软件或ModAL模块软件可以为学生提供自控制软件编程与维护的基本训练,满足职业技能的更高要求。
4基于风机盘管加新风系统的空调系统自动控制实验室能实现的教学功能
通过组建一个完整的新风集散式控制系统和独立的风盘控制系统,在教学实践中可以实现如下教学功能:
(1)空调控制系统的教学静态展示。
即计算机控制系统、电子控制系统、电气控制系统等各类型控制装置及其各控制零部件的展示。所以在实验室建设中应适当采购一些控制系统中的主要零部件,如传感器、风阀、电动电磁阀等,一是用于日常设备的维护,同时也可用来进行教学展示。
(2)空调控制系统的安装调试。
高职制冷专业毕业生的一个重要就业岗位是·在制冷与空调设备的生产及安装调试一线,制冷与空调设备的控制系统安装调试是一项非常重要的工作内容,且需要较高的专业技能。本系统可为学生提供传感器的测试安装、控制器的安装及电气连接,电磁阀和电动阀的安装调试等实验实训内容。同时通过对完整控制系统各部件的安装调试,提高学生对各种典型机械式、电气式、电子式控制系统各部件原理、结构、工作过程的认识与理解,增强学生的实际动手技能,这对于他们毕业后尽快进入工作角色有非常重要的意义。
(3)空调控制系统的故障判断及排除。
对于毕业后从事制冷与空调设备的售后服务工作的高职制冷专业学生而言,空调控制系统的故障判断及排除是他们以后职业生涯中一项*重要的工作内容之一,空调控制系统的故障判断及排除不仅需要专业知识,同时更需要长期的实践经验及技能。为此不仅需要完整的空调设备控制系统,同时在还需在实验实训环节中安排实际故障诊断与排除环节,通过“实战练兵”的形式提高学生的实践经验与实际技能。
(4)空调控制系统的运行管理。
对于许多在*终用户的制冷与空调设备运行管理岗位上的高职制冷专业毕业来说,通过空调控,制系统对制冷与空调设备进行运行管理是日常工作之一,科学合理的运行管理时制冷与空调设备高效、节能运行的重要前提,通过对电子控制系统的实验实训,可帮助学生提高对电子控制系统的认识与理解,熟悉空调设备电子控制系统的日常运行操作,运行数据采集、储存、管理与分析,系统故障巡检,控制程序维护等。
(5)空调系统各参数的测控。
在空调系统的安装、调试与维护工作中,对温度、湿度等热工参数的测量是一项很重要的工作。对于学生而言,不仅制冷与空调系统自身的自动控制系统可以通过相应传感器自动对这些参数进行测量和存储,同时学生也应能利用仪器对这些热工参数进行人工测量,为此学生应熟悉手持式红外温度测量仪、手持式风速测量仪、皮托管以及红外温度测量仪等常用热工测量仪器的测量原理、调较以及测量方法,以便于空调系统现场进行快速有效的热工参数测量及数据分析。
(6)空调计算机控制系统的程序编制及调试。
对于一些学有余力的学生,可以利用CARE软件在EXCEL100控制系统上自由编程,也可以用标准的MoDAL模块软件进行编程,通过软件编程的练习和上机调试,可以让学生熟悉空调自控系统常见编程语言,并且通过控制程序的编写,帮助学生提高对控制系统各部分硬件的认识与理解。

综上所述,本基于风机盘管加新风系统的空调系统自动控制实验室设计与建设方案是以霍尼韦尔EXCEL100可编程小型HVAC控制器系统和传统的机械式、电气式控制装置相结合;以自控系统自动控制和利用测量仪器现场测控相结合的方案。该方案是在现有风机盘管加新风空调系统基础上,以提高高职制冷专业学生空调控制系统安装、调试与维护能力为目的实施的设计与建设方案,可以很好的满足工学结合,实践为主的实验实训教学要求。

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