1 HVAC系統(tǒng)故障原因及常見故障
1.1故障原因
首先，HVAC系統(tǒng)集中了各種設(shè)備，許多參數(shù)之間相互耦合，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和故障的相關(guān)性。HVAC系統(tǒng)是由管道連接各種空調(diào)設(shè)備而組成的一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互影響的系統(tǒng)，如果系統(tǒng)中有一個(gè)部件出現(xiàn)故障，則會(huì)影響其他部件的工作，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的特性。例如，在蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中，如果冷水泵出現(xiàn)故障，則單位時(shí)間通過蒸發(fā)器的水量減少，蒸發(fā)溫度及蒸發(fā)壓力降低，壓縮機(jī)的壓縮比升高，功耗增加，系統(tǒng)的COP值下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞壓縮機(jī)。由于HVAC系統(tǒng)的故障具有傳遞性，一個(gè)部件出現(xiàn)故障會(huì)影響其他部件的正常工作，會(huì)引起多個(gè)參數(shù)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(shù)據(jù)，哪些是結(jié)果性數(shù)據(jù)，使故障診斷變得復(fù)雜。第二個(gè)原因是HVAC系統(tǒng)是典型的裝設(shè)傳感器數(shù)量最少的系統(tǒng)，缺乏傳感器的信息使系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)不足。第三個(gè)原因是HVAC系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)所集中的大量復(fù)雜數(shù)據(jù)經(jīng)常給系統(tǒng)的管理者和操作者帶來很大困擾，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)很少能直觀地用圖形、圖像或文字直接表述出來，而且這些數(shù)據(jù)經(jīng)常是變化的，真正分析這些數(shù)據(jù)的主要還是人，檢測(cè)或診斷軟件必須由人來判斷故障。還有一個(gè)原因是HVAC系統(tǒng)的操作者可能忽略了一些細(xì)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(tǒng)運(yùn)行，但可能導(dǎo)致將來發(fā)生無意識(shí)的或無預(yù)兆的問題。
1.2常見故障及其后果
HVAC系統(tǒng)的故障種類繁多，幾乎每個(gè)部件都有可能發(fā)生故障。對(duì)全封閉的蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)來說，76%的故障是由電氣故障引起的，19%的故障是由機(jī)械故障引起的，5%的故障是由管路和閥門故障引起的;其中，電氣故障中大約87%是由電動(dòng)機(jī)損壞造成的，機(jī)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(tǒng)常見故障及其診斷工具。
HVAC系統(tǒng)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(nèi)環(huán)境變差以及能耗增加。一般認(rèn)為，故障會(huì)造成HVAC設(shè)備或系統(tǒng)的COP下降或系統(tǒng)性能變差。有報(bào)道，在美國，由HVAC系統(tǒng)的故障導(dǎo)致的能耗增加多達(dá)30%。表2給出了整體式空調(diào)故障引起的能耗增加情況。
2 故障檢測(cè)與診斷方法
2.1故障檢測(cè)與診斷過程
早期的故障檢測(cè)與診斷主要著眼于連接到能源管理與控制系統(tǒng)（EMCS）中個(gè)人計(jì)算機(jī)存檔的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫中，隨著診斷技術(shù)的成熟，現(xiàn)在的故障檢測(cè)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源于建立在物理定律上的HVAC設(shè)備數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由傳感器測(cè)量得到的實(shí)際運(yùn)行過程的參數(shù)和由模型得到的計(jì)算值在診斷軟件中行比較和評(píng)估，將其比較或計(jì)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)過診斷程序診斷后，診斷結(jié)果作輸出被傳給設(shè)備的執(zhí)行和顯示機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了障的診斷、報(bào)警、打印和控制等功能。
按照故障的級(jí)別和故障的優(yōu)先級(jí)不同，不同故障在不同的診斷層次上來診斷。在分布式控體系（DCS）中，駐留在不同層級(jí)上的故障診斷工主要由輸入數(shù)據(jù)的類型、性質(zhì)、復(fù)雜程度和診斷具使用的頻率來區(qū)分，復(fù)雜的、需要更多知識(shí)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(jì)算機(jī)）來完成，由現(xiàn)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(cè)與診斷方法
目前開發(fā)出來的用于HVAC系統(tǒng)故障檢測(cè)診斷的方法（工具）主要有以下幾種（見表3）。
3 暖通空調(diào)故障檢測(cè)與診斷的發(fā)展方向
可以預(yù)見，將來的故障診斷工具將是建筑的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的操作部件。診斷學(xué)將嵌入到建筑的控制系統(tǒng)中去，甚至故障診斷工具將成為能源管理與控制系統(tǒng)（EMCS）的一個(gè)模塊。這些診斷工具可能由控制系統(tǒng)生產(chǎn)商開發(fā)提供，也可能由第三方的服務(wù)提供商來完成。故障診斷工具嵌入到建筑控制系統(tǒng)中，將有類似于BACnet的通訊協(xié)議。故障診斷工具將集成建筑各系統(tǒng)與子系統(tǒng)的診斷信息。換句話說，各個(gè)診斷工具的數(shù)據(jù)和協(xié)議將是開放的和兼容的，是符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的，具有極大的方便性和實(shí)用性。
