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1、1,楼宇智能化技术,智能建筑设备自动化控制系统,建筑之家,2,学习情境3 智能建筑设备自动化控制系统,3,学习情境3 智能建筑设备自动化控制系统,4,任务3 暖通空调监控系统任务描述 明确暖通空调系统的结构和工作原理，掌握暖通空调系统的监控功能和监控原理图。任务分析 从建筑暖通空调系统的结构入手，分析智能建筑暖通空调监控系统的监控对象和监控功能，最后阐述智能建筑暖通空调监控系统的监控原理。,任务3 暖通空调监控系统,5,3.3.1.1空调系统的基本概念 影响室内空气环境参数变化的因素有两个：一是外部原因，如太阳辐射和外界气候条件的变化；另一方面是内部原因，如室内设备和人员的散热量、散湿量等。当
2、室内空气参数偏离设定值时，就需要采取相应的空气调节措施和方法，使其恢复到规定值。,3.3.1 暖通空调系统工作原理,任务3 暖通空调监控系统,6,1 空调系统的组成 空调系统一般包括以下几部分：（1） 进风 根据人对空气新鲜度的生理要求，空调系统必须有一部分空气取自室外，常称新风。空调的进风口和风管等组成了进风部分。（2） 空气过滤 由进风部分引入的新风必须先经过一次预过滤，以除去颗粒较大的尘埃。一般空调系统都装有预过滤器和主过滤器两级过滤装置。根据过滤的效率不同，大致可以分为初（粗）效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。,任务3 暖通空调监控系统,7,（3） 空气的热湿处理 将空气加热、冷却、加
3、湿和减湿等不同的处理过程组合在一起统称为空调系统的热湿处理部分。热湿处理设备主要有直接接触式和表面式两大类型。直接接触式：与空气进行热湿交换的介质直接和被处理的空气接触，通常是将其喷淋到被处理的空气中。喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及使用固体吸湿剂的设备均属于这一类。表面式：与空气进行热湿交换的介质不和空气直接接触，热湿交换是通过处理设备的表面进行的。表面式换热器属于这一类。,任务3 暖通空调监控系统,8,（4） 空气的输送和分配 将调节好的空气均匀地输入和分配到空调房间内，以保证其合适的温度场和速度场。这是空调系统空气输送和分配部分的任务，它由风机和不同形式的管道组成。根据用途和要求
4、不同，有的系统只采用一台送风机，称为单风机系统；有的系统采用一台送风机和一台回风机，称为双风机系统。管道截面通常为矩形和圆形两种，一般低速风道多采用矩形，而高速风道多采用圆形。（5） 冷热源部分 为了保证空调系统具有加温和冷却能力，必须具备冷源和热源两部分。冷源有自然冷源和人工冷源两种。热源有自然热源和人工热源两种。自然热源热量为地热和太阳能；人工热源是指用煤、石油或煤气作燃料的锅炉所产生的蒸汽和热水，目前应用得最为广泛。,任务3 暖通空调监控系统,9,2空气调节方式 按照空气处理设备的设置情况，空气调节系统可分为集中系统、半集中系统和分散系统。（1） 局部式空调 在半集中空调系统中，除了集中
5、空调机房外，还设有分散在被调节房间的二次设备（又称末端装置）。变风量系统、诱导空调系统以及风机盘管系统均属于半集中空调系统。分散系统也称局部空调机组。这种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备（风机）集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。它不需要集中的机房，安装方便，使用灵活，可以直接将此机组放在需要空调的房间内，也可以放在相邻的房间用很短的风道与该房间相连。,任务3 暖通空调监控系统,10,（2） 集中式空调集中式系统的所有空气处理设备（包括风机、冷却器、加热器、加湿器和过滤器等）都设在一个集中的空调机房内（如图3.7所示），经集中设备处理的空气用风道分送到各空调房间，因而，系统便于
6、集中管理和维护。在建筑物中，一般采用集中式空调系统，通常称之为中央空调系统。对空气的处理集中在专用的机房里，对处理空气用的冷源和热源也有专门的冷冻站和锅炉房。,图3.7典型的集中 式空调系统,任务3 暖通空调监控系统,11,按照所处理空气的来源，集中式空调系统可分为循环系统、直流式系统和混合式系统。循环式系统的新风量为零，全部使用回风，其冷、热消耗量最省，但空气品质差。直流式系统的回风量为零，全部采用新风，其冷、热消耗量大，但空气品质好。对于绝大多数场合，采用适当比例的新风和回风相混合，这种混合系统既能满足空气品质的要求，经济上又比较合理，因此是应用最广的一类集中式空调系统，如图3.8所示。,
7、图3.8中央空调 系统的原理,任务3 暖通空调监控系统,12,中央空调的空气热湿处理系统如图3.9所示。系统主要由风门驱动器、风管式温度传感器、湿度传感器、压差报警开关、电动调节阀、压力传感器以及现场控制器（DDC）等组成。 空调空气热湿处理系统的监控功能如下： 将回风管内的温度与系统设定的值进行比较，用PID（比例加积分、微分）方式调节冷水/热水电动阀开度，以调节冷冻水或热水的流量，使回风温度保持在设定的范围之内。 对回风管、新风管的温度与湿度进行检测，计算新风与回风的焓值，按回风和新风的焓值比例控制回风门和新风门的开启比例，从而达到节能的效果。,任务3 暖通空调监控系统,13, 检测送风管
8、内的湿度值，与系统设定的值进行比较，用PI（比例加积分）方式调节控制湿度电动调节阀，从而使送风湿度保持在所需要的范围之内。 测量送风管内接近尾端的送风压力，调节送风机的送风量，以确保送风管内有足够的风压。 其他方面如风机启动/停止的控制、风机运行状态的检测及故障报警和过滤网堵塞报警等。,任务3 暖通空调监控系统,14,3通风换气 送、排风系统根据各区域新风和室内二氧化碳浓度来设定送、排风机的定时启/停，以达到保证新风量同时又节能的目的。 通风方式有局部通风和全面通风两种。按照空气流动动力不同，可分为机械通风和自然通风。（1） 局部通风局部通风方式有局部送风和局部排风，它们都是利用局部气流使局部
9、工作地点不受有害物的污染，创造良好的室内环境。,任务3 暖通空调监控系统,15,（2） 全面通风全面通风也称稀释通风，是利用清洁空气稀释室内空气中的有害物浓度，同时不断地把被污染的空气排至室外，使室内空气中有害物的浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。通风系统的设计原则为： 散发热、湿或有害物的房间及一般的地下室均考虑进行通风换气。 在供暖地区设计通风换气时，应作空气平衡及热平衡计算，并采取相应的补风及加热措施，以保证通风运行的效果。,任务3 暖通空调监控系统,16, 在办公室、居室、厨房、厕所、盥洗室和浴室等房间应设置自然通风或机械通风进行全面换气。 送风系统室外进风的采气口应设置在室外空气
10、较为清洁的地点，远离排风口的上风侧，而且低于排风口。 （3） 通风控制通风风机的控制方案如图3.10所示，该方案的主要功能为： 风机控制 分站根据其内部的软件及时钟，按时间程序或事件来启动或停止风机（闭合或断开控制电路）。,任务3 暖通空调监控系统,17, 过滤器报警 风机启动后，过滤网前后将建立起一个风压。如果过滤器干净，风压将小于一个指定值，接触器的干节点会断开。反之，如果过滤器太脏，过滤网前后的风压变大，接触器的干节点将闭合。分站根据接触器干节点的情况会发出过滤网报警信息。 风机故障报警 风机启动后，如果运行正常，则在风机前后将建立起一个风压，接触器的干接点将闭合。反之，若风机运行不正常
11、，这时风机前后的风压将小于一个指定值或者为零，接触器的干接点会断开。分站根据接触器干接点的情况会发出风机故障报警信息。,任务3 暖通空调监控系统,18,图3.10风机控制方案,（4） 末端控制末端控制包括变风量和定风量两种。定风量末端大多采用温控器控制电磁阀方式调节，以达到舒适性控制的目的。变风量末端一般自身带有控制设备，可用直接数字控制器（DDC）与其接口，监测其参数及运行状态，以达到控制要求。,任务3 暖通空调监控系统,19,3.3.1.2冷热源系统的基本概念 冷源主要应用于三个方面：一是空气调节；二是食品冷藏，三是某些生产工艺需要低温，以保证生产过程的顺利进行。 凡是采暖的地区，均离不开
12、热源，供热大体有两种方式：一种是集中供热，其热源来自热电厂、集中供热锅炉房等；另一种是由分散设在一个单位或一幢建筑物的锅炉房供热。,任务3 暖通空调监控系统,20,1 冷源装置 在中央空调系统中，目前常用的制冷方式主要有压缩式制冷和吸收式制冷两种形式。 （1） 压缩式制冷压缩式制冷的基本原理如图3.11所示。 从压缩机的结构来看，压缩式制冷大致可分为往复压缩式、螺杆压缩式和离心压缩式三大类。,图3.11压缩式制冷循环的基本原理示意图,任务3 暖通空调监控系统,21,（2） 吸收式制冷 吸收式制冷与压缩式制冷一样，都是利用低压制冷剂的蒸发产生的气化潜热进行制冷。两者的区别是：压缩式制冷以电为能源
13、，而吸收式制冷则是以热为能源。 溴化锂吸收式制冷循环的基本原理如图3.12所示。,图3.12溴化锂吸收式制冷循环基本原理示意图,任务3 暖通空调监控系统,22,2热源装置（1） 热源分类 按热源性质分类a蒸汽蒸汽热值较高，载热能力大，且不需要输送设备。其汽化潜热在2200 kJ/kg左右，占使用的蒸汽热量的95%以上。在采用蒸汽作为空调热源的工程中，通常都采用表压为0.2 MPa以下的蒸汽。当凝结水回水较为畅通时，可以采用背压回水；反之，则应使用凝结水泵。另外，如果蒸汽压力过高，也会限制换热器的使用类型。,任务3 暖通空调监控系统,23,b热水热水在使用的安全性方面比蒸汽优越，与空调冷水的性质
14、基本相同，传热比较稳定。在空调机组中，采用冷、热盘管合用的方式（即两管制），以减少空调机组及系统的造价，热水能较好地满足此种方式的要求，而蒸汽盘管通常不能与冷水盘管合用。空调热水在使用的过程中系统内存在结垢问题，这与其水质和水温有关。当水温超过70 时，结垢现象变得较为明显，它对换热设备的效率将产生较大的影响。因此，空调热水应尽可能地采用软化水，或者加药、使用电子除垢器等防止或缓解水结垢的一些水处理措施。,任务3 暖通空调监控系统,24, 按热源装置分类a锅炉供热用锅炉分为热水锅炉和蒸汽锅炉。在空调热水系统中，由于空调机组及整个水系统要随建筑物的使用要求进行调节与控制，通常设有中间换热器。设有
15、蒸汽锅炉的建筑物也为其冬季空调加湿提供了一个较好的条件。b热交换器从结构上来分，热交换器有三种类型，即列管式、螺旋板式和板式换热器。板式换热器是近十几年来大量使用的一种高效换热器，其结构如图3.13所示。,任务3 暖通空调监控系统,25,图3.13板式换热器结构图,任务3 暖通空调监控系统,26,3冷热水机组 直燃吸收式冷水机组（简称直燃机）就是把锅炉与溴化锂吸收式冷水机组合二为一，通过燃气或燃油产生制冷所需要的能量。直燃机按功能可分为三种形式： 单冷型只提供夏季空调用冷冻水； 冷、暖型夏季提供空调用冷冻水，冬季供应空调用热水； 多功能型除能够提供空调用冷、热水外，还能提供生活用热水。 直燃机
16、由高/低压发生器、高/低压换热器、冷凝器、蒸发器、冷剂水泵、溶液泵、控制设备及辅机等主要设备组成，其工作原理分为制冷循环、供热循环和卫生热水循环三种不同方式。 空调供热循环产生的热水温度一般为5560 ，工作原理如图3.14所示。,任务3 暖通空调监控系统,27,图3.14直燃机组空调供热循环,任务3 暖通空调监控系统,28,4冰蓄冷系统 冰蓄冷系统可分为并联系统和串联系统两种。 （1） 并联系统 (如图3.15）与水蓄冷一样，这一系统可实现四种运行工况蓄冰、制冷机供冷、蓄冰槽供冷和联合供冷，不同工况下各设备及阀门的运行状态见表3.1。,表3.1冰蓄冷并联系统,任务3 暖通空调监控系统,29,图3.15 冰蓄冷并联系统,任务3 暖通空调监控系统,30,（2） 串联系统（见图3.16）与并联系统相似，串联系统也可实现四种运行工况，见表3.2。,表3.2冰蓄冷串联系统,任务3 暖通空调监控系统,
