Điều khiển HVAC
Hệ thống điều khiển HVAC — Máy làm lạnh, AHU, FCU và sưởi sàn
Thiết kế hệ thống điều khiển HVAC cho máy làm lạnh, AHU, dàn lạnh có quạt và sưởi sàn: chiến lược điều khiển, đo đếm, cảnh báo và chạy thử nghiệm thu.
Phạm vi của hệ thống điều khiển HVAC
Hệ thống điều khiển HVAC nằm giữa thiết kế cơ khí và không gian phòng. Hệ thống bắt đầu từ máy làm lạnh, lò hơi và bơm nhiệt, đi qua bơm, van, bộ xử lý không khí và ống gió, rồi kết thúc ở dàn lạnh có quạt, vòng sưởi sàn, bộ tản nhiệt và miệng gió. Điều khiển không thay thế thiết kế cơ khí; nó giúp thiết kế phản ứng với điều kiện thực tế. Phạm vi nên xác định thiết bị nào được điều khiển, thiết bị nào chỉ được giám sát, và bảo vệ an toàn nào vẫn thuộc nhà sản xuất thiết bị. Ranh giới đó quan trọng như chính chiến lược điều khiển. Hệ thống điều khiển cũng nên xác định ai sở hữu từng trình tự, vì nhà thầu cơ khí, nhà thầu điều khiển và nhà cung cấp thiết bị thường dùng chung một cụm thiết bị. Ranh giới rõ ràng cũng tránh việc hệ điều khiển bị đổ lỗi cho các sai sót cơ khí đã tồn tại trước khi dự án bắt đầu.
- Máy làm lạnh, lò hơi và bơm nhiệt
- Bơm, van và phân phối
- AHU, dàn lạnh có quạt và thông gió
- Sưởi sàn và đầu cuối phòng
Máy làm lạnh và cụm cấp nhiệt
Điều khiển thiết bị là về trình tự, không chỉ đóng cắt. Máy làm lạnh được huy động theo tải, với đặt lại giá trị đặt nước lạnh, điều khiển bơm sơ cấp và thứ cấp, van cách ly, quạt tháp giải nhiệt và cân bằng giờ chạy. Lò hơi và bơm nhiệt cần trình tự huy động riêng, bảo vệ nhiệt độ hồi và bù trừ theo thời tiết. Trình tự nên xác định luân phiên máy dẫn và máy theo sau, thời gian chạy tối thiểu, số lần khởi động tối đa và điều gì xảy ra khi một máy gặp sự cố. Giới hạn an toàn vẫn thuộc thiết bị; hệ thống điều khiển phối hợp cụm thiết bị quanh các giới hạn đó và ghi lại bằng chứng để xem xét. Dữ liệu xu hướng từ cụm thiết bị hữu ích hơn một ảnh chụp đơn lẻ: nó cho thấy việc huy động có theo tải hay không và một máy có đang chạy chu kỳ ngắn hay không. Cùng dữ liệu đó cho thấy máy dẫn có được luân phiên hay đang âm thầm gánh cả tòa nhà. Điều khiển nước giải nhiệt cũng cần chú ý tương đương, vì quạt tháp và van bypass quyết định hiệu quả thải nhiệt của máy làm lạnh.
- Luân phiên máy dẫn và máy theo sau
- Đặt lại giá trị đặt nước lạnh
- Trình tự bơm và van
- Xử lý sự cố và cân bằng giờ chạy
Bộ xử lý không khí
Trình tự điều khiển AHU giữ nhiệt độ gió cấp hoặc điều kiện phòng bằng cách điều biến van nước lạnh và van sưởi, cánh gió và tốc độ quạt. Hệ thống cũng bảo vệ thiết bị: áp suất lọc, nguy cơ đóng băng, tín hiệu khói và xác nhận quạt. Thông gió theo nhu cầu dùng CO2 hoặc hiện diện để điều chỉnh cánh gió gió tươi thay vì chạy ở mức tối thiểu cố định. Logic economiser hoặc làm mát tự do (free cooling) dùng không khí ngoài trời khi điều kiện cho phép. Mỗi chế độ cần chuyển đổi rõ ràng để thiết bị không dao động giữa sưởi và làm mát. Trình tự nên được viết, kiểm thử và bàn giao cùng thiết bị. Một trình tự vận hành bằng văn bản là tham chiếu cho kiểm thử, đào tạo và thay đổi sau này; không có nó, tòa nhà phụ thuộc vào lập trình viên ban đầu. Trình tự nên được cập nhật khi chiến lược thay đổi, không bị bỏ lại như một hồ sơ chạy thử. Hệ thống VAV bổ sung điều khiển lưu lượng gió đầu cuối, sưởi lại và đặt lại áp suất, phải được phối hợp với AHU thay vì hiệu chỉnh riêng lẻ.
- Điều khiển nhiệt độ gió cấp
- Điều biến van, cánh gió và quạt
- Thông gió theo nhu cầu
- Bảo vệ lọc, đóng băng và khói
Dàn lạnh có quạt và điều khiển phòng
Điều khiển dàn lạnh có quạt là nơi người sử dụng cảm nhận hệ thống. Bộ điều khiển phòng đọc nhiệt độ và đôi khi cả độ ẩm, CO2 hoặc trạng thái cửa sổ, sau đó điều khiển một van và một hoặc nhiều cấp quạt. Hệ hai ống và bốn ống cần logic chuyển đổi khác nhau, và giá trị đặt làm mát và sưởi cần dải trễ để tránh xung đột. Cảm biến hiện diện và tiếp điểm cửa sổ có thể đưa phòng về chế độ tiết kiệm năng lượng an toàn. Giới hạn giá trị đặt ngăn các ghi đè cục bộ vô hiệu hóa chiến lược của cụm thiết bị. Trong khách sạn, cùng logic phòng đó theo nhận phòng, trả phòng và hiện diện của khách. Bộ điều khiển phòng nên về vị trí an toàn khi lỗi, và van nên được chọn sao cho mất tín hiệu không để dàn trao đổi nhiệt ở trạng thái không an toàn. Logic phòng khách sạn nên trao lại quyền cho người ở tại chỗ mà không cần gọi lễ tân. Một căn phòng thoải mái nhưng không thể ghi đè cũng là thất bại như một căn phòng không bao giờ được điều khiển.
- Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm phòng
- Chuyển đổi hệ hai ống và bốn ống
- Cảm biến hiện diện và tiếp điểm cửa sổ
- Giới hạn giá trị đặt và chế độ khách
Sưởi sàn
Sưởi sàn phản ứng chậm vì lớp bê tông nền tích nhiệt. Vì vậy điều khiển dựa trên nhiệt độ nước và dự báo trước, không phải thay đổi nhanh giá trị đặt phòng. Van trộn hoặc cơ cấu chấp hành ống góp giữ nhiệt độ nước cấp, thường kèm bù trừ theo thời tiết. Bộ điều nhiệt phòng mở và đóng vòng hoặc van vùng, và giới hạn nhiệt độ sàn bảo vệ lớp vữa láng và lớp hoàn thiện. Ở chế độ làm mát, bảo vệ điểm sương là thiết yếu trước khi nước lạnh đi vào sàn. Phân vùng nên theo cách sử dụng không gian; quá nhiều vùng nhỏ có thể khiến cụm thiết bị chạy chu kỳ không cần thiết. Vì sàn phản ứng chậm, thay đổi lịch trình nên được lập kế hoạch trước, không dùng như giải pháp nhanh cho một buổi sáng lạnh. Bù trừ theo thời tiết nên được hiệu chỉnh cho tòa nhà, không sao chép từ mẫu. Cơ cấu chấp hành ống góp cũng cần vị trí xác định khi mất điện, và thiết kế thủy lực phải cung cấp lưu lượng mà chiến lược điều khiển giả định.
- Nhiệt độ sàn và dự báo trước
- Van trộn và bù trừ theo thời tiết
- Giới hạn nhiệt độ sàn
- Bảo vệ điểm sương khi làm mát
Chiến lược, đo đếm và chạy thử nghiệm thu
Điều khiển HVAC tốt là một tập hợp các chiến lược đơn giản được áp dụng nhất quán: lịch trình theo hiện diện, dải trễ ngăn dao động, vòng PID hoặc PWM được hiệu chỉnh theo thiết bị, bù trừ theo thời tiết, giới hạn nhu cầu và phát hiện lỗi. Đo đếm làm kết quả hiển thị được: nhiệt năng, điện năng, giờ chạy và vị trí van. Cảnh báo nên phân biệt một sai lệch tiện nghi thực sự với lỗi cảm biến. Chạy thử và nghiệm thu kiểm tra từng điểm, chạy hành trình van, kiểm tra hiệu chuẩn cảm biến và chứng minh từng trình tự và liên động. Chạy thử theo mùa sau đó xác nhận chiến lược trong điều kiện sưởi và làm mát. Đo đếm nên được lắp ở nơi trả lời một câu hỏi: hiệu suất cụm thiết bị, phân bổ cho khách thuê, hoặc tác động của một thay đổi điều khiển. Hồ sơ chạy thử nên ghi giá trị trước và sau khi hiệu chỉnh, để có thể phân biệt độ trôi sau này với ý đồ thiết kế. Một xu hướng không bao giờ được xem lại chỉ là lưu trữ; quy trình vận hành nên bao gồm việc định kỳ xem xét hành vi cụm thiết bị và tần suất cảnh báo.
- Lịch trình theo hiện diện và dải trễ
- Hiệu chỉnh vòng PID và PWM
- Đo nhiệt năng và điện năng
- Kiểm tra điểm và chạy thử theo mùa
Cảm biến, vòng điều khiển và hiệu chỉnh
Chất lượng điều khiển bắt đầu từ cảm biến và van, không phải từ màn hình hiệu chỉnh. Cảm biến nhiệt độ phòng nên được đặt ở nơi cảm nhận vùng có người, tránh ánh nắng, miệng gió và tường ngoài. Cảm biến ống gió cần vị trí đại diện và độ cắm đủ sâu; cảm biến trung bình hóa giúp ích trên ống gió rộng. Theo tham chiếu lập kế hoạch ngành, đo nhiệt độ phòng tốt thường được quy định ở mức ±0.5 K, độ ẩm ở mức ±3–5% RH, và CO2 ở mức ±50 ppm cộng một phần trăm giá trị đọc, nhưng đặc tả dự án nên nêu yêu cầu thực tế. Vòng điều khiển thường là PID cho van và cánh gió điều biến, và PWM hoặc tỷ lệ thời gian cho cơ cấu chấp hành nhiệt và cấp quạt. Dải trễ ngăn dao động, chống tích lũy ngăn bão hòa tích phân, và hệ số điều khiển của van quyết định liệu vòng có điều khiển được ở tải từng phần hay không. Hiệu chỉnh nên được thực hiện ở tải từng phần cũng như tải thiết kế, vì một vòng ổn định ở lưu lượng đầy đủ có thể dao động ở 20%.
- Vị trí cảm biến và số đọc đại diện
- Độ chính xác theo đặc tả dự án
- Thiết lập PID, PWM và dải trễ
- Hiệu chỉnh ở tải từng phần và tải thiết kế
Kiểm thử chạy thử nghiệm thu và các dạng lỗi thường gặp
Chạy thử và nghiệm thu bắt đầu trước khi hệ thống điều khiển được cấp điện: kiểm tra kết cấu tủ điện, đấu dây, số đầu cực và lắp đặt cảm biến theo bản vẽ. Sau đó xác minh từng điểm, chạy hành trình từng van và cánh gió, so sánh số đọc cảm biến với thiết bị tham chiếu, và chứng minh từng trình tự ở mọi chế độ. Tiếp theo là kiểm thử liên động, bao gồm chế độ cháy, bảo vệ đóng băng, xác nhận bơm và chuyển đổi. Kiểm thử lỗi xác nhận điều gì xảy ra khi ngắt cảm biến, mất một đoạn bus hoặc bộ điều khiển khởi động lại. Chạy thử theo mùa lặp lại các kiểm thử chính trong điều kiện sưởi và làm mát. Theo tham chiếu lập kế hoạch ngành, một dự án nhỏ có thể cần vài tuần chạy thử và một cụm thiết bị lớn cần vài tháng, nhưng yếu tố quyết định thực tế là số điểm, mức sẵn sàng của các bên và khả năng tiếp cận. Các lỗi thường gặp đều quen thuộc: cảm biến đặt ở vùng không khí tù, van rò hoặc quá cỡ, sưởi và làm mát đồng thời, chạy chu kỳ ngắn, cảm biến trôi, ghi đè bị bỏ quên và lịch trình không được điều chỉnh sau bàn giao.
- Kiểm tra tiền chức năng và điểm-đến-điểm
- Kiểm thử hành trình, hiệu chuẩn và trình tự
- Kiểm thử chế độ hỏng và theo mùa
- Rà soát ghi đè, lịch trình và độ trôi
Phạm vi điều khiển HVAC theo thiết bị
18 rows| Thiết bị | Mục tiêu điều khiển | Đầu vào điển hình | Đầu ra điển hình |
|---|---|---|---|
| Cụm máy làm lạnh | Huy động máy theo tải và bảo vệ thời gian chạy tối thiểu | Nhiệt độ nước cấp và hồi, lưu lượng, tải | Khởi động/dừng, giá trị đặt, lệnh van và bơm |
| Tháp giải nhiệt | Duy trì nhiệt độ nước giải nhiệt và cân bằng các khoang | Nước giải nhiệt cấp và hồi, điều kiện ngoài trời | Tốc độ quạt, huy động khoang, bypass |
| Bơm sơ cấp và thứ cấp | Khớp lưu lượng với nhu cầu và bảo vệ chênh áp | Chênh áp, lưu lượng, trạng thái | Biến tần, dẫn/theo sau, van cách ly |
| Lò hơi và bơm nhiệt | Huy động nguồn nhiệt và bảo vệ nhiệt độ hồi | Nhiệt độ cấp và hồi, điều kiện ngoài trời | Khởi động/dừng, giá trị đặt, van trộn |
| Bộ xử lý không khí | Duy trì điều kiện gió cấp hoặc phòng và bảo vệ dàn trao đổi nhiệt | Nhiệt độ, độ ẩm, CO2, áp suất lọc, trạng thái quạt | Vị trí van và cánh gió, tốc độ quạt, cho phép |
| Thu hồi nhiệt | Thu hồi nhiệt mà không có nguy cơ đóng băng hoặc nhiễm chéo | Nhiệt độ khí thải và ngoài trời, áp suất | Vị trí cánh gió, bypass, điều khiển bánh xe hoặc bản trao đổi |
| Đầu cuối VAV | Duy trì lưu lượng gió và nhiệt độ vùng với gió tươi tối thiểu | Lưu lượng gió, nhiệt độ phòng, vị trí cánh gió | Cánh gió, van sưởi lại, giá trị đặt lưu lượng gió |
| Dàn lạnh có quạt | Duy trì giá trị đặt phòng với vận hành êm và ổn định | Nhiệt độ phòng, hiện diện, tiếp điểm cửa sổ | Vị trí van, tốc độ quạt, chế độ |
| Sưởi sàn | Điều khiển nhiệt độ sàn không vượt quá | Nhiệt độ phòng và nước cấp, điểm sương | Van trộn, van vùng, bơm |
| Bộ tản nhiệt và sưởi chu vi | Duy trì nhiệt độ phòng không quá nhiệt cục bộ | Nhiệt độ phòng, tiếp điểm cửa sổ, nước cấp | Van hoặc cơ cấu chấp hành, cho phép bơm |
| Dầm lạnh và tấm bức xạ | Điều khiển nhiệt độ nước và ngăn ngưng tụ | Nhiệt độ phòng, độ ẩm, điểm sương, nhiệt độ nước | Van, chuyển đổi, cảnh báo nước ngưng |
| Hệ thống gió tươi chuyên dụng | Xử lý gió tươi độc lập với đầu cuối phòng | Nhiệt độ, độ ẩm, CO2, áp suất lọc | Van, quạt, cánh gió, thu hồi nhiệt |
| Hút mùi bếp và gió cấp bù | Duy trì áp suất và loại bỏ không khí chứa dầu mỡ an toàn | Công tắc áp suất, trạng thái quạt, nhiệt độ ống gió | Cho phép quạt, cánh gió, biến tần |
| Thông gió và hút thải | Khớp gió tươi và gió thải với hiện diện | CO2, hiện diện, áp suất, trạng thái quạt | Vị trí cánh gió, tốc độ quạt, cho phép |
| Tạo ẩm | Duy trì độ ẩm không có nguy cơ ngưng tụ | Độ ẩm tương đối, nhiệt độ, điều kiện ống gió | Van, điều khiển hơi hoặc điện cực |
| Đo nhiệt năng | Đo lượng sưởi và làm mát được cấp | Lưu lượng, nhiệt độ cấp và hồi | Tổng năng lượng, hồ sơ xu hướng, cảnh báo |
| Đo điện năng | Quy gán mức tiêu thụ của cụm thiết bị cho từng thiết bị | Dòng điện, điện áp, công suất, năng lượng | Xu hướng tiêu thụ, đường cơ sở, báo cáo |
| Môi trường phòng kỹ thuật | Bảo vệ thiết bị khỏi nhiệt, độ ẩm và nước | Nhiệt độ phòng, độ ẩm, phát hiện rò nước | Quạt, cảnh báo, phiếu bảo trì |
Hình ảnh dự án
3 images
Câu hỏi thường gặp
01Hệ thống điều khiển HVAC là gì?
Hệ thống điều khiển HVAC giám sát và điều hòa sưởi, làm mát, thông gió và độ ẩm. Hệ thống điều khiển theo trình tự thiết bị, điều biến van, cánh gió và quạt, giữ giá trị đặt và báo cáo cảnh báo cùng dữ liệu năng lượng.
02Một hệ thống có thể điều khiển máy làm lạnh và dàn lạnh có quạt không?
Có. Điều khiển thiết bị và điều khiển phòng thường chạy trong cùng một hệ thống, với trình tự và hằng số thời gian khác nhau. Cụm máy làm lạnh được điều khiển ở cấp thiết bị; dàn lạnh có quạt ở cấp phòng. Đo đếm và cảnh báo đưa cả hai vào một góc nhìn.
03Sự khác nhau giữa AHU và FCU là gì?
AHU xử lý và phân phối không khí cho khu vực lớn hơn, thường có ống gió, dàn trao đổi nhiệt, bộ lọc và quạt. FCU phục vụ một phòng hoặc một vùng, thường có một dàn trao đổi nhiệt và một quạt nhỏ. Trình tự điều khiển và số điểm của chúng khác nhau.
04Sưởi sàn được điều khiển như thế nào?
Thường thông qua van trộn hoặc cơ cấu chấp hành ống góp giữ nhiệt độ nước cấp, với bộ điều nhiệt phòng mở van vùng. Bù trừ theo thời tiết và giới hạn nhiệt độ sàn bảo vệ tiện nghi và kết cấu sàn.
05Bù trừ theo thời tiết là gì?
Bù trừ theo thời tiết điều chỉnh nhiệt độ nước cấp theo nhiệt độ ngoài trời. Thời tiết lạnh hơn làm tăng nhiệt độ cấp; thời tiết ấm hơn làm giảm. Kết quả là tiện nghi ổn định hơn và ít tiêu thụ năng lượng không cần thiết ở tải từng phần.
06Những giao thức nào được dùng trong điều khiển HVAC?
BACnet/IP phổ biến cho máy làm lạnh, AHU và thiết bị đóng gói; Modbus cho đồng hồ đo, biến tần và một số bộ điều khiển; 0–10 V và tiếp điểm khô cho thiết bị đơn giản hơn. KNX có thể xuất hiện trong điều khiển phòng và dàn lạnh có quạt.
07Điều khiển HVAC được chạy thử và nghiệm thu như thế nào?
Chạy thử và nghiệm thu kiểm tra từng điểm theo bảng điểm, chạy hành trình van, xác minh số đọc cảm biến, chứng minh từng trình tự và liên động, và ghi lại kết quả. Kiểm thử theo mùa sau đó xác nhận hiệu năng sưởi và làm mát dưới tải thực tế.
08Điều khiển HVAC có thể giảm tiêu thụ năng lượng không?
Có thể, bằng cách khớp vận hành thiết bị với nhu cầu, tránh sưởi và làm mát đồng thời, điều chỉnh lịch trình và phơi bày lỗi. Mức độ tác động phụ thuộc vào tòa nhà, thiết bị và mức độ các trình tự được chạy thử nghiệm thu và bảo trì tốt.
Bước tiếp theo
Hãy mang tòa nhà đến với chúng tôi.
Cho chúng tôi biết loại hình tòa nhà, các hệ thống trong phạm vi và kết quả bạn cần. Chúng tôi sẽ vạch ra con đường ngắn nhất đến một hệ thống vận hành được.