1、93高高精精度度恒恒温温恒恒湿湿智智能能控控制制系系统统调调试试工工法法1 1前前言言1.0.1 在现代房屋建筑智能化工程中，BA 楼宇自控对于整个智能化系统来说尤其重要，特别是对于温湿度有更严格要求的特殊建筑，如大型存酒库，对于存放红酒有着高精度要求的恒温恒湿环境，由于与机电暖通专业施工交叉多，温湿度精度要求高等特点，此类恒温恒湿系统是整个智能化工程中的重点和难点。1.0.2 广州红酒库建设项目，恒温恒湿系统要求的环境控制参数为：温度 151；湿度 70%5%。系统为双管异程式供水，冷源由地下一层制冷机房内两台变频螺杆冷水机组供应，供回水温度为 4/9。热源由屋面的两台板管蒸发式冷凝螺杆热泵2、机组供应，热水供/回水温度为 45/40。1.0.3 恒温恒湿系统空调受控部分分为两个部分：第一部分，私人存酒库系统，位于仓储楼地上二层至四层，为一间间独立的小房间存酒库，共161 间。每间小酒库内，安装一台恒温恒湿空调风柜，一次回风，密闭循环。每层共设四台新风机组，分区域为各个私人存酒库空调器提供新风。每个私人存酒库内，安装一台排气扇，向走廊外排风。第二部分，地下公共存酒库，位于负二层、负三层，由 22 台恒温恒湿空调器控制，空调器为二次回风系统恒温恒湿空调器，新风通过新风井直接从室外采集。其中地下二、三层单层面积达 9900m2，层高 7.6m，如此大空间的仅靠控制调节水系统来实现恒温恒湿3、功能十分困难，需要长时间的反复的进行调试。1.0.4 恒温恒湿重难点。房间的温湿度与房间的散热散湿设备、房间气流组织以及房间朝向等关系很大。当这些设备的散热量、散湿量、气流组织、光照波动很大，且温湿度的精度要求较高时，恒温恒湿空调系统的整体控制就会出现新的问题，如大空间环境下局部温湿度的不平衡，小空间环境下温湿度波动范围较大等技术性问题。2 2工工法法特特点点2.0.1 本工法将恒温恒湿调试拆分为明确的四个阶段，各个阶段前后呼应，逐步承接。编写此工法目的在于提供有效的调试方法解决此类复杂的空调系统的调试控制。2.0.2 例如广州红酒库项目，系统整体仅靠调节水系统实现恒温恒湿，依托此工法，确定正4、确的调试顺序以及充分保证传感器的探测精度、执行器的准确动作，避免了因安装位置不当而造成的测控不一、执行器受控不一致的问题，有效的节约劳力成本。3 3适适用用范范围围本工法适用工程有以下几个特点：BA 楼宇自控系统；高精度恒温恒湿控制；小空间、大空间同时存在的恒温恒湿控制。适用于高精度要求的恒温恒湿智能控制系统调试。944 4调试原理调试原理4.0.1 前期设备安装定位检查，解决施工期间频发问题，提高探测控制精度。4.0.2 设备单体功能性调试，保证每台设备控制运行问题。4.0.3 冷源系统联合调试，保证以最少设备供应冷源，达到节能效果。4.0.4 冷源系统、空调系统整体联合调试，到达恒温恒湿效5、果。5 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 恒温恒湿系统调试工艺流程：恒温恒湿系统调试工艺流程：5.1.1 调试流程图：图 5.1.1-1 调试流程图5.2 恒温恒湿控制系统调试重点恒温恒湿控制系统调试重点5.2.1 设备安装定位检查恒温恒湿系统中所有传感器点位所计算使用的值均为各种传感器所采集的值，所有的动作执行均为受控的执行器。因此，采集准确与高精度的数值与受控执行器准确按指定要求动作是保证系统正确稳定运行的基础。其中又以获取的温湿度值为整个系统的核心数据。恒温恒湿系统中恒定的温湿度值应为酒库内整个空间环境的温湿度，但实际设计施工中是以安装在空调器回风口的温湿度传感器所测6、得的温湿度值作为房间内环境的温湿度基点来控制环境温湿度的。这个温湿度基点值的准确性影响着最终实现的恒温恒湿效果。因此，传感器安装前，具体的安装位置要与设计院、供应商、暖通系统施工单位共同商定最佳的安装位置，调试前所有点位均需完整检查一遍是否符合要求。传感器正确的安装定位能确保数据采集的准确性，保证传感器工作在适宜的工况，从而提高系统控制精度与延长传感器使用寿命。951 设备安装位置需要保证以下几点：（1）传感器、执行器安装在工艺管道上，每个元件需要的电缆视不同设备而有所不同。当风道温度传感器与湿度传感器一同安装时，应注意顺风走向，温度应置湿度传感器上测。（2）回风道温度、湿度传感器安装位置应尽7、量接近回风风口，避免安装在与新风风口交汇处，避免安装在风流动循环的死角处。（3）各个传感器不应安装于管路弯头处。（4）温、湿度传感器的插入深度一般可按实际需要决定。但最少插入深度不应少于温度传感器保护套管直径的 8-10 倍。（5）风阀驱动器安装一定要注意阀的叶片轴与驱动器轴同心。（6）电动阀门驱动器安装，注意阀的实际开启方向与驱动器指示方向相符。（7）空气压差开关高低压管的安装穿孔位置，高压管安装在过滤网前，低压管安装在过滤网后，前后顺序不能反。穿孔位置避免在空调器设备内死角区。（8）流量计一定要注意于直管段竖直安装，流量计前至少要有 10 倍流量计通径的距离；流量计后至少要有 5 倍流量计8、通径的距离；流量计根据不同型号，安装方向与水流方向与说明书保持一致。（9）水流开关安装前应根据管径大小，修剪桨片的长度。（10）压力传感器安装前级装二通阀，以保证传感器堵塞时可拆下维修。（11）浸入式水管温度传感器应避免安装立管段和阀门正下方，以免阀门结露滴水到传感器上。图 5.2.1-1 水流开关安装示意图96图 5.2.1-2 水管压力传感器安装示意图图 5.2.1-3 空气压差开关安装示意图97图 5.2.1-4 空气压差开关安装图图 5.2.1-5 风阀驱动器安装示意图98图 5.2.1-6 浸入式水管式温度传感器安装示意图图 5.2.1-7 风管式温度传感器安装示意图99图 5.2.9、1-8 风管式温湿度传感器安装图2 现场情况分析（1）在传感器安装开始前，技术人员应熟悉系统原理、机电管线走向，清楚有哪些地方需要安装传感器，在哪里安装传感器等等。（2）实测现场管线尺寸，根据现场实际尺寸确定准确的安装位置。在对各种设备进行充分分析的前提下，从功能角度对传感器安装进行定位，使用 CAD 绘制安装位置大样图。图 5.2.1-9 空调风柜压差传感器开孔位置示意图100图 5.2.1-10 空调风柜压差传感器开孔位置示意图5.2.2 DDC 加电测试确认 DDC 与监控点器件之间线路连接正确性以及监视点状态反映和受控点的被控能力的正确性后。DDC 加电稳定运行 24 小时，观察运行状10、态。图 5.2.2-1 设备加电运行图101图 5.2.2-2 DDC 安装图图 5.2.2-3 设备加电运行反馈图5.2.3 单体调试恒温恒湿系统的单体调试按下列程序进行：1.DDC 等单元的功能测试数字量输入测试：（1）信号电平的检查；（2）按程序方式或手动方式对所有测点进行动作调试，并一一记录；（3）对特殊功能进行检测。数字量输出测试：（1）信号电平的检查，检查继电器开关量的输出 ON/OFF；（2）按程序方式或手动方式对所有测点进行动作调试，并一一记录；（3）对特殊功能进行检测。模拟量输入测试：（1）输入信号的检查，包括：温湿度、压力、压差传感器、电量、电压、电流、频率等；（2）动作检11、测；102（3）模拟量输出精度测试；（4）特殊功能行检测。模拟量输出测试：（1）输入信号的检查，包括：压差旁通阀调节控制、风阀控制水阀控制；（2）动作检测；（3）模拟量输出精度测试；（4）特殊功能行检测；（5）DDC 模块性能测试。图 5.2.3-1 设备单体调试运行5.2.4 解决温湿度震荡问题恒温恒湿温湿度控制主要应用 BA 楼控 DDC 设备的 PID 的控制方法，而具体的参数代码如：LOOP(128,$RHX,%HW%-RHV,$SAH,P,I,D,3,0,0,100,0图 5.2.4-1 典型温湿度震荡曲线最终要实现的就是找出针对不同设备最精准的 P 值、I 值与 D 值。首先要针对12、不同设备做满负103荷运行测试，找出不同设备的工况曲线。再根据不同的设备所获得的数据，计算出大概的具体参数值，通过此步可调出大概的平衡，再由所记录的大量数据精确调整 PI 值，最后与加湿器控制，加热器控制联合调试控制做到稳定高效运行。图 5.2.4-2 不同设备工况测试曲线通过获取的数据调整后，系统一般能进入相对稳定状态，但仍存在波动大、无明显趋势、长期保持相对高/低温等问题，需要通过分析响应曲线进一步优化参数。在系统稳定之后，细调 PI 温度控制回路，以确保温湿度设定点的改变不致引起系统的振荡。一旦发生振荡，改变控制回路的 PI 参数，以获得所有负载条件下的稳定控制。寻找温湿度曲线与设定参数13、的规律，找出稳定温湿度的方法。图 5.2.4-3 参数设定流程图5.2.5 空调机组温湿度新控制方法104图 5.2.5-1 传统空调机组温湿度控制调试流程图传统的恒温恒湿控制策略如上图所示，在较小的空间环境内能较好的实现温度 151，湿度为 705%的设计要求，但是在大空间、高湿度的地下室，实际控制起来温湿度震荡大，湿度长期超标，整个系统耗能且不稳定。利用传统控制策略在精细调整后有以下程序，LOOP(128,$RHX,%HW%-RHV,$SAH,50,10,0,3,0,0,100,0)LOOP(128,$RHX,%HW%-RHT,$SAT,300,100,0,3,0,0,100,0)在一定的14、稳定空间环境内，该 PID 条件能稳定温湿度，但一旦有扰动，很容易就进入了控制死区，长时间制冷除湿能耗相互抵消达不到要求，如下图：图 5.2.5-2 控制不稳定因素图一105图 5.2.5-3 控制不稳定因素图二图 5.2.5-4 温湿度采样曲线图现场实际数据也反应在此种控制方式下的问题，温度虽然都能满足设计要求，但是存在精度低与耗能大的问题与缺点，湿度更是长期超标。为了克服此种控制技术存在的问题和缺点，我们提供一种新的空气湿度控制方法，通过获取的的温度值与相对湿度值，通过算法计算出当前环境的绝对含湿量，作为目标值 PID 调整加湿器加湿量，从而控制环境湿度保持稳定，而非传统的直接利用获取的相15、对湿度值作为目标值 PID 调整加湿器加湿量。以下为新控制方式的控制流程图：106图 5.2.5-5 新控制流程图在恒温恒湿控制系统中，将原有程序中将 PID 控制的目标值由相对湿度值改变为通过公式计算出的空气含湿量，即不再以当前测得的环境相对湿度值作为恒温恒湿的湿度控制的目标值，而是在设定环境下（温湿度）下的含湿量为恒温恒湿控制的目标值。本项目恒温恒湿系统控制方式为：利用经典的理想空气状态方方程，计算出空气的绝对含湿量为：lnPs=A-B/(Tw+C）式中 Antoine 常数 A,B,C 分别为:A=23.1964;B=3816.44;C=-46.13。将以上算法带入楼控程序中，计算出的设16、定空气目标值的相对含湿量、当前测得的空气绝对含湿量，最后调试测试优化 PID 值，已到达设定值的恒温恒湿要求。具体实施方式：下面结合附图，以西门子楼控设备所用 PPCL 语言为例，对本实用新型进行详细说明：通过温湿度传感读取现场空气温度值，设定的温度值。%HW%-RAT=RAT/读取现场空气温度值%HW%-SAT=SAT/获取设定空气温度值通过算法计算出现场环境空气绝对含湿量。根据技术方案中给出的含湿量算法 lnPs=A-B/(Tw+C）Ps=EXP(23.1964-3816.44/(%HW%-RAT-46.13)或者拟合算法 f(x)=p1*x3+p2*x2+p3*x+p4：Ps=0.07317、94*%HW%-RAT*%HW%-RAT*%HW%-RAT+(-0.2556)*%HW%-RAT*%HW%-RAT*+62.49*%HW%-RAT+581.9计算出设定目标环境的空气绝对含湿量。根据技术方案中给出的含湿量算法 lnPs=A-B/(Tw+C）107Ps=EXP(23.1964-3816.44/(%HW%-SAT-46.13)或者拟合算法 f(x)=p1*x3+p2*x2+p3*x+p4：Ps=0.07394*%HW%-SAT*%HW%-SAT*%HW%-SAT+(-0.2556)*%HW%-SAT*%HW%-SAT*+62.49*%HW%-SAT+581.9比较测量空气含湿量与目18、标空气含湿量，PID 调整加湿器加适量。PID 调整目标值则为设定温湿度值计算出的当前空气含湿量$SAH，受控值加湿器加湿量为$RHX。LOOP(128,$RHX,%HW%-RHV,$SAH,50,10,0,3,0,0,100,0)将以上程序导入设备，运行空调使环境温湿度稳定并进行测试。最终运行的效果达到了温湿度控制的精度温度控制在 150.4，湿度 704%的高标准，还超预期实现了温度（11 25）1可调，湿度（5080）5%可调的良好效果，运维部门根据不同品种酒类选择储藏温度，大大提升了可用性，节约了大量运维成本。图 5.2.5-6 新温湿度采样曲线图冷站调试：冷站被控设备功能测试。（1）19、目视检查所有设备的接线端子（所有端子排接线，机电设备安装就绪，做好运行准备等）。（2）通过 BAS 终端，依次将每个模拟输出点，如水阀执行器手动置于 100%、50、0；然后测量相应的输出电压信号是否正确，并观察实际设备的运行位置。（3）联动调试。根据现场实际设备与管道构成与现场高温高湿的天气，通过纳入广州本地区 3 年内历史天气数值来调整冷源供应的方式与机组的运行功率。108图 5.2.5-7 冷站程序开机流程示意图109图 5.2.5-8 冷站程序关机流程示意图图 5.2.5-9 冷站程序冷却塔控制流程示意图i.冷水机组的程控启动和停止。BAS 程控启动冷水机组先开分集水器相应蝶阀；收到分20、集水器相应蝶阀后开冷水机组冷冻水、冷却水管总蝶阀；收到总管蝶阀开启信号后开冷却塔电动阀；冷却塔电动阀开启后起动冷却水循环泵；起动冷冻水循环泵；启动冷却塔风机；待检测到冷水机组冷却水管和冷冻水管上的液流开关都动作后 3min（现场整定）启动冷水机组（水流开关动作是冷水机组启动运转的前提条件）。BAS 程控停运冷水机组先停机组；机组停运 3 分钟后（现场整定）停冷却水泵；冷却水泵泵停后关闭冷却塔阀门；阀门关后停冷却塔风机。机组停运 3 分钟后（现场整定）停冷冻水泵；所有设备停止后关闭冷冻水总管蝶阀；群控过程中任一设备发生故障，为保证恒温恒湿稳定性，优先启用备用设备，若无则直接退出群控。将根据以往调21、试运行经验和机组工艺条件提供优化的程控方案，在调试时根据制冷系统的运行情况做出适当的调整。ii.优先投运设备的选择和自动投切控制。制冷系统中，将 1#冷却塔、1#冷却水泵、1#冷冻水泵、1#冷冻机分为第 1 组；将 2#冷却塔、2#冷却水泵、2#冷冻水泵、2#冷冻机分为第 2 组；各组设备互为备用。3#冷冻水泵和 3#冷却水泵为备用泵，当 1-2#中任意一台出现故障时，系统报警，并开启该台水泵的旁路蝶阀，开启 3#泵作为备用泵启动，当备用泵开启后再有第二台水泵出现故障时，系统将再110次出现故障的组停用，并报“该组不能投入”的报警，开启优先投入设备组。根据备用设备的累计运行时间，选择计算运行时22、间最短的组作为优先投运设备；根据运行设备的累计运行时间，选择计算运行时间最长的组作为优先停运设备。在运行设备组发生故障时（或系统需要更多组设备投入运行时），优先投运设备组自动投入运行；在系统判断需要停运设备时，优先停运设备自动退出运行。iii.冷水机组的运行控制。实现冷水机组的群控，根据冷机的实际负荷控制冷水机组及水泵的运行台数，以达到节能效果。根据任意组合原则，冷水机组最佳工作点，以及故障的自动切换控制。在冷水机组停机内半小时不起动。自动检测冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔风机的工作状态，并实现开启台数、分配工作时间及故障自动切换的控制。5.2.6 系统软件调试根据设计要求制作软件电子地图界面，将23、所需呈现的信息显示于界面。图 5.2.6-1 电子地图界面导航栏示意图111图 5.2.6-2 电子地图界面示意图5.2.7 系统联合调试（1）最终调整与整定。待冷冻水机组系统调试完毕，冷水可以供给建筑的各空调机组之后，可以进行温、湿度传感器的标定和温湿度控制回路的细调。选择几个具有代表性的房间或空调设备，在 BAS 终端手动控制权限模式下，做各变量整定测试，得出温度与水阀开度、湿度与水阀开度、温度与加热器、湿度与加湿器的曲线关系。最后根据参数见的关系大致得出较合理的各变量整定参数范围。让空调机组、新风机组在全自动控制下运行足够长的时间，以使被控区域温湿度趋于稳定。用检定合格的温度仪表和湿度仪24、表，标定温度和湿度传感器，通过调试软件在 DDC 控制器内作必要的调整。系统稳定之后，细调 PI 温度控制回路，以确保温湿度设定点的改变不致引起系统的振荡。一旦发生振荡，改变控制回路的 PI 参数，以获得所有负载条件下的稳定控制。（2）地库的二次回风系统需额外完成风对于温湿度的影响关系后方可对 PI 温湿度控制回路做出细调。（3）常规恒温恒湿以温度和相对湿度作为控制基点依据,该种控制方式在环境温湿度处于高温低湿和低温高湿的工况下时存在冷量除湿和加湿器相互作用、能量相互抵消的现象,进而产生较大的能耗以及湿度长期不达标的情况，特别是地库这种环境湿度本来就很大的地方。此处使用绝对含湿量作为控制基点依25、据，能较好的解决此部分问题。待湿度稳定后，根据湿度波动曲线细调 PI 湿度加湿器控制回路。（4）因二盘管单水阀的暖通设计局限，在湿度与温度对于水阀开度的控制存在很大的矛盾，需要加强加湿器与加热器在此发挥的作用，在满足温湿度恒定的情况下优化考虑节能。（5）固定和手动模式的复位。所有测试完成之后，与空调机组相关的所有输入、输出点均应处于全自动模式，并将各个受控变量置于设计的设定值。（6）整体系统联调及系统集。5.2.8 质量验收本工法质量控制主要以传感器探测精度、执行器的有效性、稳定性与设备安装质量三方面为主。112按照智能建筑工程质量验收规范GB 50339-2003 执行，对传感器、执行器等设26、备施工质量相关内容进行验收，并且采用高精度仪表现场校验传感器。6 6材料与设备材料与设备6.1 材料准备材料准备安装前确保所有要安装的传感器设备计划如数进场，并检查合格、报监理验收后方可允许安装使用。材料进场前，材料、质安、专业部门应提前共同检验，由供应商提供材料合格证或质量证明文件。合格证或质量证明书等质量证明文件应齐全、有效。经过监理对其外观进行对比检查验收，材料符合要求方可进场，并进行材料报验。否则不得使用，并立即退出现场。进口设备需由供货商提供海关报关单。6.2 调试设备调试设备笔记本电脑 1 台,对讲机 1 对,手电筒 2 支,万用表 1 只,专用测试设备 1 套。表 6.2 调试设27、备表序号序号机械设备名称机械设备名称型号型号数量数量单位单位用途用途1笔 记 本 电脑终端1台程 序 调试2万用表UT2011台线 缆 测试3温 湿 度 测试仪器Fluke9711台校 准 传感器7 7质量控制质量控制本工法质量控制主要以传感器探测精度、执行器的有效性、稳定性与设备安装质量三方面为主。按照智能建筑工程质量验收规范GB 50339-2003 执行，对传感器、执行器等设备施工质量相关内容进行验收，并且采用高精度仪表现场校验传感器。8 8安全措施安全措施8.0.1 对于参加调试校准高空传感器的施工人员需进行身体检查，佩戴安全帽、安全带；工具摆放整齐、工具不能抛扔；8.0.2 现场配备28、足够的消防器材，专职消防员坚持进行巡视，发现安全隐患立即排除；8.0.3 严格按照国家规定的安全操作规程进行施工，遵守本单位及施工现场的相关规定；8.0.4 进场前对所需要的机具进行认真检查、保养，保证足够的安全系数；8.0.5 进场施工佩戴好安全帽，正确穿戴劳保防护用品；8.0.6 高空施工必须配备安全带，安全措施需到位，并在高空施工位置下方安放围挡并标牌警示；8.0.7 现场施工拉好警戒线，并派专人监护。非工作人员禁止入内，以免影响调试精度。9 9环保措施环保措施1139.0.1 遵照执行的国家和地方（行业）环境法规。表 9.0.1 国家和地方（行业）环境法规序号序号标准名称标准名称标准编29、号标准编号1绿色施工导则建质2007223 号2绿色建筑评价标准GB50378-20069.0.2 采取环保措施和在文明施工中应注意的事项；9.0.3 建立文明施工责任制，划分区域，明确管理负责人，实行挂牌制，做到现场清洁整齐；9.0.4 调试施工现场做到每日施工完成后及时清理垃圾废料。1010效益分析效益分析10.0.1 恒温恒湿空调控制系统工法安全可靠、提高了调试进度，提升了最终的控制精度，降低了安装、反复调试成本，产生了技术效益、安全效益和经济效益10.0.2 高精度恒温恒湿空调控制系统实现以最少设备投入运行实现系统功能，达到技能效果，产生了社会效益、经济效益。10.0.3 创新使用该技30、术提高施工进度，人工平均工资按 300 元/日，23 位施工人员缩短工期 14天，使用该调试方法后，节能环保，平均每月省电费 30000 元。2015 年 5 月 15 日移交至今，节省电费约为 540000 元，合计经济效益=300*23*14+30000*18=636600 元。以一个输入、一个输出为一个点位计，该项目共有 4350 个点位，按截至目前 63.66 万元效益计算，每个点位效益=636600/4350=146.34 元。后期按酒库库存量 50%-100%推算，预计每月节省电费 20000-30000 元。10.0.4 本调试方法可广泛应用于青海大学附属医院项目、天津周大福项目31、重庆来福士项目等对温湿度要求高的机房工程。1111应用案例应用案例11.1 广州红酒库建设项目广州红酒库建设项目11.1.1 工程概况广州红酒库建设项目总建筑面积 550000 m2，由地上 4 层地下 3 层，地上总高度 20.7m。11.1.2 实施情况恒温恒湿系统要求的环境控制参数为：温度 151；湿度 70%5%。系统为双管异程式供水，冷源由地下一层制冷机房内两台变频螺杆冷水机组供应，供回水温度为 4/9。11.1.3 实施效果11411.1.3-1 广州红酒库建设项目现场实景11.1.3-2 广州红酒库私人酒库样板间11.1.1-3 内部温湿度显示11.1.1-4 酒架温湿度检测11.2 江夏区第一人民医院整体搬迁工程弱电分包工程机房工程。江夏区第一人民医院整体搬迁工程弱电分包工程机房工程。11511.2.1 工程概况江夏区第一人民医院整体搬迁工程弱电分包工程机房工程。该项目建筑面积 16.26 万平方米，毗邻江夏区政府，是江夏区投资最大的民生工程。11.2.2 实施情况该工程弱电机房需要存储整个江夏区的医保数据，机房工程施工与调试非常重要。采用的高精度恒温恒湿智能控制系统调试工法得到业主的认可，技术先进，达到了很好的效果，得到好评，具有推广价值。11.2.3 实施效果图 11.2.3江夏区第一人民医院整体搬迁工程