空调系统防冻保护控制逻辑设计标准
2025-11-05

在现代建筑中,空调系统作为保障室内环境舒适性的重要设备,其运行安全性和稳定性至关重要。特别是在寒冷地区或冬季运行期间,空调系统的水循环部分极易受到低温影响,导致管道、换热器等关键部件发生冻结现象,进而造成设备损坏、系统瘫痪甚至安全事故。因此,设计科学合理的防冻保护控制逻辑,是确保空调系统在低温环境下安全运行的关键环节。

防冻保护控制的核心目标是在检测到潜在冻结风险时,及时启动相应的保护措施,防止系统内液体结冰。这一过程需要依赖精确的温度监测、可靠的执行机构以及合理的逻辑判断机制。通常情况下,防冻保护主要针对空气处理机组(AHU)、风机盘管(FCU)以及冷水机组等含有水路循环的设备。

首先,温度传感器的布置是防冻保护的基础。应在易发生冻结的关键位置设置温度测点,如新风入口段、表冷器前后、热水/冷水盘管表面、回水管路等。传感器应具备高精度和良好的响应速度,并定期校准以保证数据可靠性。一般建议采用Pt100或PT1000型热电阻传感器,其稳定性优于普通热电偶。

在控制逻辑设计方面,常见的防冻保护策略包括启停控制、阀位调节与辅助加热联动三种方式。当检测到盘管表面温度或出风温度低于设定阈值(通常为3~5℃)时,控制系统应立即发出预警信号,并根据预设逻辑采取相应动作。例如,在空气处理机组中,若表冷器前的空气温度持续低于4℃且持续时间超过一定周期(如2分钟),则判定存在冻结风险。

此时,控制系统可依次执行以下步骤:第一,关闭新风阀并开启回风阀,减少冷空气进入;第二,启动热水阀或电加热器,提高盘管温度;第三,若为变流量系统,可适当增加水泵运行频率,提升水流速度以增强换热效率;第四,若温度继续下降至临界值(如2℃),则强制停机并切断相关设备电源,同时触发报警通知运维人员。

值得注意的是,防冻逻辑应具备延时判断功能,避免因瞬时温度波动引发误动作。例如,可设定“连续3次采样均低于设定值”才触发保护动作,从而提高系统的抗干扰能力。此外,还需考虑传感器故障的情况,设置合理的冗余机制,如双传感器比对或结合压差、流量等参数进行综合判断。

对于集中式空调系统,尤其是带有冷却塔和冷冻水系统的场合,还需特别关注室外管路和膨胀水箱的防冻问题。可在室外水管上加装伴热带,并由温控开关自动启停。同时,在系统停机期间,应尽量排空不使用的支路存水,或采用低冰点介质作为防冻液,但需注意其对系统材料的兼容性。

在自动化控制系统中,防冻保护逻辑应集成于楼宇自控系统(BAS)或直接数字控制器(DDC)中,实现远程监控与操作。通过编程实现多级报警机制——初级报警用于提醒值班人员检查工况,高级报警则自动执行保护动作。所有事件应记录在历史数据库中,便于后期分析与优化。

此外,季节转换期间的模式切换也需纳入防冻控制范畴。例如,在春秋季过渡期,夜间气温骤降可能导致白天正常运行的系统在夜间出现冻结风险。因此,控制系统应支持基于日历时间和气象预报的智能启停策略,提前启用防冻模式。

最后,防冻保护系统的有效性离不开定期维护与测试。每年入冬前应对所有传感器、执行器、阀门及加热装置进行功能检查,模拟低温场景验证控制逻辑的正确性。同时,应对操作人员进行培训,使其熟悉应急处理流程。

综上所述,空调系统防冻保护控制逻辑的设计必须遵循“预防为主、多重保障、智能响应”的原则。通过合理布局传感元件、构建分层响应机制、融合多种控制手段,并结合自动化平台实现全过程监控,才能有效规避冻结风险,保障空调系统在严寒环境下的安全稳定运行。这不仅是技术层面的要求,更是建筑能源管理与设备生命周期维护的重要组成部分。

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