1 HVAC系統故障原因及常見(jiàn)故障

 1.1故障原因

 首先，HVAC系統集中了各種設備，許多參數之間相互耦合，增加了系統的復雜性和故障的相關(guān)性。HVAC系統是由管道連接各種空調設備而組成的一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互影響的系統，如果系統中有一個(gè)部件出現故障，則會(huì )影響其他部件的工作，進(jìn)而影響整個(gè)系統的特性。例如，在蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中，如果冷水泵出現故障，則單位時(shí)間通過(guò)蒸發(fā)器的水量減少，蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)壓力降低，壓縮機的壓縮比升高，功耗增加，系統的COP值下降，嚴重時(shí)會(huì )損壞壓縮機。由于HVAC系統的故障具有傳遞性，一個(gè)部件出現故障會(huì )影響其他部件的正常工作，會(huì )引起多個(gè)參數的變化，所以有時(shí)很難判斷到底故障的位置在哪里，也很難分清哪些是原因性數據，哪些是結果性數據，使故障診斷變得復雜。第二個(gè)原因是HVAC系統是典型的裝設傳感器數量最少的系統，缺乏傳感器的信息使系統的監測不足。第三個(gè)原因是HVAC系統自動(dòng)檢測所集中的大量復雜數據經(jīng)常給系統的管理者和操作者帶來(lái)很大困擾，因為這些數據很少能直觀(guān)地用圖形、圖像或文字直接表述出來(lái)，而且這些數據經(jīng)常是變化的，真正分析這些數據的主要還是人，檢測或診斷軟件必須由人來(lái)判斷故障。還有一個(gè)原因是HVAC系統的操作者可能忽略了一些細微的故障或隱含的故障，雖然這些故障暫時(shí)還不至于影響系統運行，但可能導致將來(lái)發(fā)生無(wú)意識的或無(wú)預兆的問(wèn)題。

 1.2常見(jiàn)故障及其后果

 HVAC系統的故障種類(lèi)繁多，幾乎每個(gè)部件都有可能發(fā)生故障。對全封閉的蒸氣壓縮式空調系統來(lái)說(shuō)，76%的故障是由電氣故障引起的，19%的故障是由機械故障引起的，5%的故障是由管路和閥門(mén)故障引起的;其中，電氣故障中大約87%是由電動(dòng)機損壞造成的，機械故障則主要是由液擊、閥片損壞等造成的。表1給出了HVAC系統常見(jiàn)故障及其診斷工具。

HVAC系統故障一般不會(huì )造成大的安全事故，最主要的后果是引起室內環(huán)境變差以及能耗增加。一般認為，故障會(huì )造成HVAC設備或系統的COP下降或系統性能變差。有報道，在美國，由HVAC系統的故障導致的能耗增加多達30%。表2給出了整體式空調故障引起的能耗增加情況。

 2 故障檢測與診斷方法

 2.1故障檢測與診斷過(guò)程

 早期的故障檢測與診斷主要著(zhù)眼于連接到能源管理與控制系統（EMCS）中個(gè)人計算機存檔的靜態(tài)數據庫中，隨著(zhù)診斷技術(shù)的成熟，現在的故障檢測與診斷手段則嵌入到了動(dòng)態(tài)的控制體系中。期望值或期望操作來(lái)源于建立在物理定律上的HVAC設備數學(xué)模型或經(jīng)驗數據，由傳感器測量得到的實(shí)際運行過(guò)程的參數和由模型得到的計算值在診斷軟件中行比較和評估，將其比較或計算的誤差作為輸傳送到故障診斷分析器中，如果這個(gè)誤差逐漸大，則說(shuō)明按期望操作的可能性減小，故障發(fā)生可能性增加。經(jīng)過(guò)診斷程序診斷后，診斷結果作輸出被傳給設備的執行和顯示機構，從而實(shí)現了障的診斷、報警、打印和控制等功能。

 按照故障的級別和故障的優(yōu)先級不同，不同故障在不同的診斷層次上來(lái)診斷。在分布式控體系（DCS）中，駐留在不同層級上的故障診斷工主要由輸入數據的類(lèi)型、性質(zhì)、復雜程度和診斷具使用的頻率來(lái)區分，復雜的、需要更多知識和能的故障診斷（如診斷周期需要一天或一個(gè)月的將由更高層次的診斷工具（或計算機）來(lái)完成，由現在傳感器性能的提高，大量的、低端的故障診傾向于在傳感器中就地解決。

 2.2常用的故障檢測與診斷方法

 目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的用于HVAC系統故障檢測診斷的方法（工具）主要有以下幾種（見(jiàn)表3）。

 3 暖通空調故障檢測與診斷的發(fā)展方向

 可以預見(jiàn)，將來(lái)的故障診斷工具將是建筑的一個(gè)標準的操作部件。診斷學(xué)將嵌入到建筑的控制系統中去，甚至故障診斷工具將成為能源管理與控制系統（EMCS）的一個(gè)模塊。這些診斷工具可能由控制系統生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)提供，也可能由第三方的服務(wù)提供商來(lái)完成。故障診斷工具嵌入到建筑控制系統中，將有類(lèi)似于BACnet的通訊協(xié)議。故障診斷工具將集成建筑各系統與子系統的診斷信息。換句話(huà)說(shuō)，各個(gè)診斷工具的數據和協(xié)議將是開(kāi)放的和兼容的，是符合工業(yè)標準體系的，具有極大的方便性和實(shí)用性。