设计实例：风机组（空调机组 / 新风机组）说明

设计实例：风机组（空调机组 / 新风机组）说明

风机组（空调机组、新风机组）是楼宇自控系统中最典型、最核心的监控对象之一，它既是冷热源系统的主要负载，也是变风量（VAV）系统的送风动力源，其控制效果直接决定了被控区域的舒适性与整栋建筑的能耗水平。本文以西门子 Desigo CC 系统设计实例为基础，围绕空调机组 / 新风机组这一类风机组对象，从设计流程、控制目标、控制逻辑、故障报警与联动、具体配置示例及监控点表等方面作尽量详细的整理说明。

一、楼宇自控系统设计的总体流程

风机组属于楼宇自控系统的一个监控对象，在进入具体控制说明前，应先了解楼宇自控系统（BA 系统）设计的整体流程。一般由以下四个步骤构成：

（一）确定控制对象和控制要求

通常做楼宇自控系统设计时，已有设计院或招标文件提供的 BA 系统点数表，据此即可确定监控对象与控制要求；若设计阶段没有点数表，则须与业主或设计单位商讨确定。

（二）控制系统设计及选型

在确定控制对象和控制要求之后，进行传感器和执行机构的选型；再根据设计平面图和控制点数选择 DDC 控制器、设计网络结构与布线走向，最终形成设备清单和 BA 系统图。

（三）深化设计

包括绘制 DDC 接线图、安装大样图、机房布线图等，供安装公司进行设备安装接线使用。

（四）现场调试及设计调整

现场调试一般不包含在设计范围之内，但实际施工时会依据现场情况对设计进行调整，包括安装位置的调整、监控点数的调整，乃至 DDC 控制器布置与网络结构的调整。

监控对象与常规控制要求是进行 BA 系统设计的基础。下面针对风机组这一监控对象，详细展开其控制要求与 Desigo CC 系统的配置方式。

二、风机组的控制目标：舒适性与节能

空调机组和新风机组是冷热源的主要负载，因此机组自动控制的目的，是在保证被控区域舒适性的基础上尽可能地节能。

舒适性主要包括温度、湿度、新风量、风速（压力）及气流组织和温度场分布等。常规的控制主要是温度和新风量的控制；要求相对较高的系统，则可能还包括湿度（或焓值）和风压的控制。这四路控制构成了风机组控制逻辑的主体。

三、风机组的四大控制逻辑

（一）新风量控制逻辑

新风量的控制，根据新风的温湿度计算焓值，或直接采用 SEZ220 焓值变送器，根据焓值计算混风比；要求较高的被控区域还会安装空气品质传感器 QPA2060，根据空气品质计算新风量，再与最小新风量比较，取最大值来控制新回风门的开启比例，从而在保证最小新风量的基础上尽量利用新风。其控制逻辑对应教材图 5-1：以室外焓值、空气品质（含空气品质设定点、焓值设定点）和最小新风量为输入，经焓值与 MAX 运算后输出新风机门、回风风门的控制量。

（二）温度控制逻辑

温度的控制相对简单，即根据回风温度传感器（对空调机组为回风温度；对新风机组则为送风温度传感器或室内传感器）采集的温度信号，经 PID 计算后调节冷热水盘管上阀门的开启比例。其控制逻辑对应教材图 5-2：以回风温度与温度设定点为输入，经 PID 运算后输出冷 / 热水阀的控制量。

（三）湿度控制逻辑

湿度控制的原理与温度控制基本相同，同样是采集湿度信号经调节器运算后控制加湿 / 去湿执行机构。但湿度控制有一个突出特点——加湿容易去湿难，因此在控制加湿时要特别注意避免超调（超调会造成湿度反复波动甚至结露）。

（四）风压控制逻辑

风压控制常见于 VAV（变风量）系统中，其控制基本原理与温度控制相同，由静压控制变频风机的转速。近年来采用联网的 VAV 末端控制器（如西门子楼宇科技的 ATEC 控制器），变频风机可根据各末端风门的实际开度进行转速调节，使送风量与末端需求实时匹配，进一步降低风机能耗。

四、风机的启停控制与故障报警联动

除上述连续控制外，空调机组的控制还包括风机的启停控制（一般由时间表控制）以及故障报警及相关联动。常见的故障报警类型主要有以下几种：

（一）过滤网阻塞报警

当过滤网两侧压差超限时系统报警，提示清洗过滤网。工程上常用 QBM81 系列压差开关监测过滤网状态。

（二）风机故障报警

当风机未按控制指令启动或停止（指令与运行反馈不一致）时，系统报警。

（三）防冻开关低温报警

当盘管低温（防冻开关动作）时系统报警，同时关闭新风门、打开盘管水阀，防止水管冻裂。

（四）消防等系统联动

与其他系统联动，如消防报警时系统报警，同时关闭风机、风门、电动阀门，实现安全隔离。

五、空调机组控制配置示例

以典型的空调机组为例说明具体配置。空调机组（教材图 5-3）由空调箱、送风机、冷热水盘管、风道过滤网组成，一般还会有风门控制。基于以上监控要求，可决定控制点数表，再据此配置 DDC 控制器、传感器、阀门、执行机构等设备，最后依据各设备安装手册选择导线、绘制控制原理图、机房布线图和 DDC 接线图等。

（一）风门及驱动器选型

风门一般由空调厂商提供，楼宇厂商提供风门执行器，需根据风门面积选择相应扭矩的驱动器：一般 3 平方米以下的风门可选用西门子 GBB 系列（25NM）的风门驱动器；对大于 3 平方米的风门可选用西门子 GIB 系列（35NM）的驱动器。

（二）温度采样与水量调节

为控制温度，在回风管上配置一个风管温度传感器进行采样（因回风温度较接近被控区域的平均温度），可选 544-339-XX（1000 欧姆铂电阻）或 QAM2120（镍 1000）风道温度传感器；有湿度监控要求的项目也可配置温湿度一体传感器。在冷热水盘管的回水管上配置一个电动调节阀，根据回风温度对进入空调机组的水量进行调节。

（三）风机启停与变频控制

风机的启停控制由一个 DO 点控制风机配电箱启动的二次回路，同时读取风机运行状态、手 / 自动状态和故障状态。可根据送风压力变频控制风机，并监测风机频率反馈。

（四）控制器选型建议

根据以上监控要求制成空调机组控制点数表。一般对空调机组和新风机组，建议使用西门子楼宇科技集团的 PXC Compact 控制器。

下表汇总了空调机组 / 新风机组的典型监控点位，供选型与点表编制参考：

六、核心知识点小结

（1）设计流程四步：确定控制对象与要求 → 控制系统设计及选型 → 深化设计 → 现场调试及设计调整。

（2）控制目标：在保证舒适性的基础上尽量节能；舒适性含温度、湿度、新风量、风速（压力）、气流组织与温度场分布。

（3）四大控制逻辑：新风量控制（焓值 / 空气品质，与最小新风量取大值，控制新回风门）、温度控制（回 / 送风温度 PID 调节冷热水阀）、湿度控制（加湿易去湿难、避免超调）、风压控制（VAV 静压控制变频风机，ATEC 联网末端按风门开度调速）。

（4）启停与报警：风机启停由时间表控制；报警含过滤网阻塞、风机故障、防冻开关低温、消防联动四类，均带相应联动动作。

（5）关键设备选型：风门驱动器 3㎡ 以下用 GBB（25NM）、大于 3㎡ 用 GIB（35NM）；温度采样用 544-339-XX 或 QAM2120；过滤网用 QBM81 压差开关；控制器建议 PXC Compact。