建筑设备自动化讲解

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1、第4章 空气处理过程的控制 空调系统空气处理过程 新风处理过程 4.1 概述 4.2 新风机组监控系统 4.3 风机盘管 4.4 空调机组自动控制系统 4.1 概述 4.1.1 集中空调系统的特点 4.1.2 集中空调自动控制系统的特点 4.1.3 空气处理自动控制系统 4.1.1 集中空调系统的特点 1.空调系统的多干扰性 （1）多干扰性 1）热干扰 室外空气、太阳辐射、室内热源、电加热器的电 压变化、蒸汽加热器的压力变化等。 2）湿干扰 v室内散湿量的波动以及新风含湿量的变化 ； v露点恒湿空调系统在运行过程中，可能会由于进 入水冷式表面冷却器内的冷水温度变化、压力变 化或者两者同时变化，

2、直接蒸发式表面冷却器内 蒸发压力的变化，喷水室的喷水温度与压力的波 动，一次混合后空气温度的变化等因素而使空调 系统的机器露点温度发生变化 。 2.温、湿度相关性 当相对湿度发生变化时要引起加湿（或减湿 ）动作，其结果将引起室温波动。 而当室温变化时，使室内空气中水蒸气的饱 和压力变化，在绝对含湿量不变的情况下，就直 接改变了相对湿度（温度增高相对湿度减少，温 度降低相对湿度增加）。 这种相对关联着的参数称相关函数。显然， 在温、湿度都要求的空调系统中，组成自动控制 系统时应充分注意这一特性。 湿空气焓湿图 3.多工况 冬季工况 夏季工况 过渡季节工况 4.1.2 集中空调自动控制系统的特点与

3、发展 1.多工况相互转换方式的控制 2.整体的控制性 （温、湿度；系统的控制） 3.跨行业跨系统集成 1）集中空调自控系统与消防系统的集成。 2）集中空调自控系统与安保系统的集成。 3）集中空调自控系统与门禁系统的集成。 4）集中空调自控系统甚至跨行业与机场航显 系统集成。 4.随着集中空调系统的发展需求而发展 窗际热环境的控制策略 信息化的新风控制策略 超距离系统监控，如利用手机界面的自动控制 等。 5.随着自动控制系统的发展进程而发展 现场总线技术的发展 智能型传感器与执行器的发展 无线技术的发展 随着自动控制技术与通信技术的日益融合而发 展。 4.1.3集中空调系统自动控制系统 1.集中

4、空调自动控制系统的设计 （1）集中空调自动控制系统的设计原则 v根据空调系统的用途来设计相应的空调自动控 制系统. v在满足设计标准的前提下，尽可能地节省能源 , v保证设备运行以及人员安全； v设备可靠性高、维修方便； v节省人力。 （2）集中空调设计方法与流程 集中空调设计方法与流程如图4-1（99页 ）所示。要完成BA系统设计，必须掌握: 自动控制技术 网络技术 熟悉空调技术 了解相关专业知识。 2.集中空调自动控制系统的基本内容 （1）集中空调自动控制系统的主要任务 l对以空调房间为主要调节对象的空调系统 的温度、湿度及其他有关参数进行自动检测； l自动调节； l有关信号的报警、连锁保

5、护控制； 以保证空调系统始终在最佳工况点运行， 满足工艺条件所要求的环境条件。 （2）空调系统自动控制的基本内容： l空调房间的温度、湿度、静压的检测与调节； l新风干、湿球温度的检测与报警； l一、二次混合风的检测、调节与报警； l回风温度、湿度的检测； l送风温度、湿度的检测与控制； l表面冷却器后空气温度及湿度的检测与控制。 l喷水室露点温度的检测与调节； l喷水室或表面冷却器供水泵出口水温、水压的检 测； l喷水室或表面冷却器进口冷水温度的检测； l空调系统运行工况的自动转换控制； l空调、制冷设备工作的自动联锁与保护； l喷水室或表面式冷却器用冷水泵转速的自动控制 ； l空气过滤器进

6、、出口静压差的检测与报警； l变风量空调系统送风管路静压检测及风机风量 的检测、联锁控制；送、回风机的风量的平衡 自动控制； l冷源系统中有关温度、压力和流量参数的检测 、控制、信号报警、联锁保护等。 l热源系统中有关温度、压力和流量参数的检测 、控制、信号报警、联锁保护等。 l设备的运行台数控制。 l与火灾报警和消防联动控制系统的联系。 3.集中空调系统自动控制系统的分类 （1）按给定值分： v可以分为恒值控制系统 v随动控制系统 v程序控制系统 （2）按系统的回路分类： v单回路控制系统 v多回路控制系统 （3）按系统的结构分类： v开环系统 v闭环系统 （4）按节能效果： v变设定值控制

7、 v新风补偿控制 v设备台数控制 v焓值控制 （5）按所使用的控制器种类： 1）模拟仪表自控系统 模拟控制仪表一般适用于小规模空调系统 2）直接数字控制系统 l利用直接数字控制器、现场硬件（传感器、 执行器）及其相应软件可以完成多台机组的自 动控制。 l适用于供热、制冷、空调工程中各类热交换 站、冷冻站、新风机组、空调机组等常用设备 的现场多参数、多回路的控制。 l有完善的控制软件，既可以独立工作，也可 以接受中央站的监督控制，成为集散系统中的 分站或分布式现场控制站。 4.集散型能量管理系统 计算机技术的发展，为集中空调系统的能源 管理奠定了基础。集散型能量管理系统的能量管 理和控制程序库可

8、以在现场控制器内执行，即可 以独立于中央站而运行，在中央站停止运行时， 也不受影响。另外，这些程序可以通过同层总线 ，从其它控制器读取共享的输入，并用来控制本 控制器的输出。 现场控制器支持下列能量管理程序： 1）直接数字控制（DDC） 执行现场要求的操作顺序，用比例（P）、比 例积分（PI）或比例积分微分（PID）算法控制 HVAC系统，自动调节加热、冷却、加湿、去湿、 空调系统风量等凋节装置，以满足空调品质的要 求。 2）功率要求控制 在需求功率峰值到来之前，通过关掉事先选 择好的设备，来减少高峰功率负荷。 3）设备间歇运行 通过空调动力设备的间歇运行，来减少设备 开启时间，从而减少能耗。

9、 4）焓差控制 按新、回风焓值比较，充分、合理地利用 新风能量和回收回风能量，控制新风量，决定 新风阀门的开度，同时，相应控制回风阀门和 排风阀门的开度。 5）设定值的再设定控制 根据新风温度，重新设定给定值，使之既 减少室内外温差，又节约能量消耗（夏季工况 ）达到既舒适，又节能的目标。 6）夜晚循环 在下班时间，降低空气品质，把温度维持 在允许的范围内，降低能量消耗。 7）夜风净化 在夏季的夜晚，让室外的冷空气在建筑物 内流通，使室内清新凉爽。 8）最佳启动 在人员进入前，为使空间温度达到适宜值 而稍微提前启动HVAC系统，以保证开始使用时 房间温度恰好达到要求，减少不必要的能量 消耗。 9

10、）最佳停机 在人员离开之前的最佳时刻关机，既能使 空间维持舒适的水平，又能尽快地关闭设备以 节约能量。 10）零能量区间 把室外温度分成加热区、零能量区和冷却区 。零能量区定义了一个温度区间，在这个区间内 不消耗加热或冷却能量。同样可以达到舒适温度 范围。 11）特别时间计划 为特殊日期，诸如假日，提供日期和时间安 排计划。 12）运行时间监视 监视并累计设备运行时间（开或关的时间） ，并发出预先设定的、设备使用水平的信息。 13）时间、事件程序 发生命令或根据启动、停机计划，点报警或 点状态变化，触发标准的或定制的 DDC程序。 4.2 新风机组监控系统 4.2.1 新风机组监控系统 1.送

11、风温湿度控制 被控量：送风温度（冬、夏） 操作量：冬季操作量、夏季操作量 新风机组模拟仪表自动控制系统原理图 l系统组成： 1）送风温度控制系统： v温度传感器TE、 v冷/热盘管执行器TV-1 v冷/热盘管 v新风阀门TV-2组成。 2）送风湿度控制系统： v湿度传感器HE-1 v加湿器电动调节阀HV-l v加湿器。 微压差开关 v对车间或房间加正微压(5-10Pa)， 选用2000-60Pa微差压计。 v检查粗、中、高效空气过滤器的过 滤效果，选用2000-125、250Pa、 500Pa或1KPa等差压计，随时观测过 滤网的压差，以便更换过滤器。 小知识 l工作原理 温度传感器TE将送风

12、温度信号送至控制器TC- 1，与设定值比较，根据比较结果按已定的控制 规律输出相应的电压信号，通过转换开关TS-1 按冬/夏工况控制电动调节阀门TV-1的动作，改 变冷、热水量，维持送风温度恒定。 湿度传感器HE通过湿度控制器HC-1控制加湿 阀HV-1，改变蒸汽量来维持送风湿度恒定。 l其它 1）送风温度控制系统与送风湿度控制系统 一般采用单回路控制系统，控制器一般采 用PI控制器。 2）压差开关PdS测量过滤网两侧的压差， 通过压差超限报警器PdA发出声、光报警信 号，通知管理人员交换过滤器或进行清洗 。 3）联锁： v新风阀门通过电动风阀执行机构TV-2与 风机联锁，当风机启动后阀门自动

13、打开； v当风机停止运转，阀门自动关闭。 4）TS为防冻开关 v当冬季加热器后风温等于、低于某一设 定值时，TS的常闭接点断开，使风机停转 ，新风阀门自动关闭，防止盘管冻裂。 v当防冻开关恢复正常时，应重新启动风 机，打开新风阀，恢复机组工作。 新风机组DDC自动控制流程图 压差开关 应用:用于监测液体或气体的过压 、真空、压差等状态,监测过滤网 或风机状态; 温度范围:-2085C 最大过压:10KPa 量程范围:20-200/40-100/40- 200/50-500/200-1000/500- 2500/1000-4000Pa, 量程内设定现场调节触点，寿命: 至少1百万次封装:IP54

14、,IP00 小知识 微压差开关吸合时所对应的压差可 以根据过滤器阻力的情况预先设定。 这种压差开关的成本远低于可以直 接测出压差的微压差传感器，并且比 微压差传感器可靠耐用。 因此，在这种情况下一般不选择昂 贵的可连续输出的微压差传感器。 小知识 （1）监测功能: 1）风机的状态显示、故障报警。 送风机的工作状态是采用压差开关监测的 ，风机起动，风道内产生风压，送风机的送风 管差压增大，差压开关闭合，空调机组开始执 行顺序起动程序； 当其两侧压差低于其设定值时，故障报警 并停机。 风机事故报警（过载信号）采用过流继电 器常开触点作为DI信号,接到DDC。 2）测量风机出口空气温湿度参数 v选用

15、具有4-20电流信号输出的温、湿度变 送器，接在DDC的AI通道上； v或选用数字温、湿度传感器接至DI输入通道上 。 v温度传感器的测温精度应0.5，湿度传感 器测量相对湿度的精度应0.5%。 3）测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤 器是否需要更换。 用微压差开关即可监视新风过滤器两侧压 差。 当过滤器阻力增大时，微压差开关吸合， 从而产生“通”的开关信号，通过一个DI输入 通道接入DDC。 4）检查新风阀状况,以确定其是否打开。 （2）控制功能: 1）根据要求启/停风机。 2）自动控制蒸汽加湿器调节阀,使冬季风机出 口空气相对湿度达到设定值。 3）自动控制空气-水换热器水侧调节阀，以使风

16、机出口空气温度达到设定值。 v控制原理同模拟控制仪表系统，所不同的是DDC 控制器取代了模拟控制器。 v水阀应为连续可调的电动调节阀以控制风温， 可以采用2个DO输出通道控制，一路控制电动执行 器正转,开大阀门；另一路使执行器反转,关小阀 门。为了解准确的阀位还通过一路AI输入通道测 量阀门的阀位反馈信号。 v可以采用1个控制器输出AO信号，连续调节电动 调节阀以控制风温； v用DDC控制电动阀门时，对阀位有一定的控制精 度要求，有的调节阀定位精度为2.5%，有的为1% 。 4）可利用AO或DO信号控制新风电动风阀。 （3）联锁及保护功能: 1）冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停 止供应时,为了防止机组内温度过低,冻裂空气- 水换热器,应自动停止风机,同时关闭新风阀门。 当热水恢复供应时,应能重新启动风机,打开新风 阀,恢复机组的正常工作。 2）风机停机，风阀、电动调节阀同时关闭；风 机启动，风阀、电动调节阀同时打开。 （4）集中管理功能： 1）显示新风机组起/停状况，送风温、湿度， 风阀、水阀状态； 2）通过中央控制管理机起/停