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1、Air Conditioning-Chapter 6第六章第六章 空调系统的运行调节空调系统的运行调节第四节第四节 变风量空调系统的运行调节变风量空调系统的运行调节第一节第一节 室内热湿负荷变化时的运行调节室内热湿负荷变化时的运行调节第二节第二节 室外空气状态变化时的运行调节室外空气状态变化时的运行调节第三节第三节 集中空调系统的自动控制集中空调系统的自动控制第五节第五节 半集中式空调系统的运行调节半集中式空调系统的运行调节Air Conditioning-Chapter 6第一节第一节 室内热湿负荷变化时的运行调节室内热湿负荷变化时的运行调节一、定露点和变露点的调节方法一、定露点和变露点的调
2、节方法 （一）室内余热量变化、余湿量不变（定露点再热）（一）室内余热量变化、余湿量不变（定露点再热）Air Conditioning-Chapter 6（二）室内余热量和余湿量均变化（定露点再热、变露点再热）（二）室内余热量和余湿量均变化（定露点再热、变露点再热）变露点的方法：变露点的方法：1.冬季：调节预热器加热量冬季：调节预热器加热量2.过渡季：调节新回风混合比过渡季：调节新回风混合比3.夏季：调节喷水温度或进水温度夏季：调节喷水温度或进水温度6-5空气加热器的家热量调节方法空气加热器的家热量调节方法(调节旁同空气量调节旁同空气量)Air Conditioning-Chapter 6二、调
3、节一、二次回风混合比（风门联动）二、调节一、二次回风混合比（风门联动）（一）室内余热量变化、余湿量不变（图（一）室内余热量变化、余湿量不变（图6-7a） （二）室内余热量和余湿量均变化（同时调节露点（喷水温度、（二）室内余热量和余湿量均变化（同时调节露点（喷水温度、进水温度）进水温度） （图（图6-7b） Air Conditioning-Chapter 6三、调节空调箱旁通风门三、调节空调箱旁通风门 （一）夏季：增大旁通风量（图（一）夏季：增大旁通风量（图6-8） Air Conditioning-Chapter 6（二）过渡季：绝热加湿（二）过渡季：绝热加湿+旁通旁通送风（图送风（图6-9
4、）Air Conditioning-Chapter 6四、调节送风量四、调节送风量 （一）只调节送风量（一）只调节送风量（二）同时调节露点或再热量（二）同时调节露点或再热量6-10调节通过表冷器的冷冻水流量调节通过表冷器的冷冻水流量Air Conditioning-Chapter 6五、直接调节送风状态五、直接调节送风状态（一）冬季：蒸汽加湿（一）冬季：蒸汽加湿+再热再热（二）夏季：固体吸湿（二）夏季：固体吸湿+干冷（改变吸湿旁通风量和干冷负荷）干冷（改变吸湿旁通风量和干冷负荷）液体吸湿（改变吸湿剂温度）液体吸湿（改变吸湿剂温度）Air Conditioning-Chapter 6六、多房间空
5、调系统的运行调节六、多房间空调系统的运行调节（一）集中再热（定露点）（一）集中再热（定露点）（二）分室再热（二）分室再热Air Conditioning-Chapter 6第二节第二节 室外空气状态变化时的运行调节室外空气状态变化时的运行调节 室外空气状态的变化，一方面引起送风状态的变化；另一方室外空气状态的变化，一方面引起送风状态的变化；另一方面会引起负荷变化。面会引起负荷变化。 一、工况区及其划分原则一、工况区及其划分原则 室外气象包络线室外气象包络线工况区：根据当地的气象变化情况，在工况区：根据当地的气象变化情况，在I-D图上分成若干个气象图上分成若干个气象区，即空调工况区，对应每个工况
6、区采用不同的运行调节方法。区，即空调工况区，对应每个工况区采用不同的运行调节方法。 工况区划分原则：在保证室内温湿度要求的前提下，使运行经工况区划分原则：在保证室内温湿度要求的前提下，使运行经济，调节简便；考虑气象频度，尽量减少分区和调节环节。济，调节简便；考虑气象频度，尽量减少分区和调节环节。Air Conditioning-Chapter 6二、一次回风空调系统全年运行调节二、一次回风空调系统全年运行调节1. 工况分区（工况分区（P182，图，图6-12）Air Conditioning-Chapter 62. 各工况区的运行调节方法 ：最小新风，调节预热器，（再热器）N1：变新风（调新回
7、风联动阀门）N1：变新风N2；全新风喷循环水，调再热N； 全新风喷循环水+旁通ON：全新风，调冷水温度N2：最小新风，调冷水温度N2一次回风系统全年运行调节图（P184，图6-18）。Air Conditioning-Chapter 6三、空调系统的全年节能运行工况三、空调系统的全年节能运行工况1、最佳运行工况分区原则、最佳运行工况分区原则利用变设定参数，推迟用冷（热）时间利用变设定参数，推迟用冷（热）时间尽量避免冷热抵消：无露点运行尽量避免冷热抵消：无露点运行冬、夏采用最小新风，节省冷、热消耗冬、夏采用最小新风，节省冷、热消耗过渡季加大新风量，推迟制冷时间过渡季加大新风量，推迟制冷时间2、分
8、区考虑因数、分区考虑因数年气候情况年气候情况空调系统和设备的不同空调系统和设备的不同室内参数要求室内参数要求控制方法控制方法3、一次回风淋水系统的多工况节能运行、一次回风淋水系统的多工况节能运行分区（分区（P186，图，图6-19）最佳运行工况（表最佳运行工况（表6-3）Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 61.全面掌握系统信息全面掌握系统信息 测量建筑内空气温度，空气湿度，水流量，空调风速等参数。测量建筑内空气温度，空气湿度，水流量，空调风速等参数。2.动态能耗计量分析动态能耗计量分析 实现建筑水，电，热量，燃气，等能耗的自动
9、统计计量。实现建筑水，电，热量，燃气，等能耗的自动统计计量。（一）（一） 空调自动控制的意义空调自动控制的意义3.控制调节和节能分析控制调节和节能分析 当气象条件等因素发生变化时，对系统设备的运行状态进行调当气象条件等因素发生变化时，对系统设备的运行状态进行调节，实现节能优化。节，实现节能优化。4.改善设备管理改善设备管理 监测系统设备的运行状况，及时进行故障诊断和事故报警。监测系统设备的运行状况，及时进行故障诊断和事故报警。第三节第三节 集中式空调系统的自动控制集中式空调系统的自动控制 概概 述述Air Conditioning-Chapter 61.常规仪表控制系统常规仪表控制系统 该系统
10、由分散的常规仪表来完成数据信息的采集，采集的信该系统由分散的常规仪表来完成数据信息的采集，采集的信息直接传输给终端的执行器，有执行器来完成控制任务，此种息直接传输给终端的执行器，有执行器来完成控制任务，此种控制简单，控制过于粗糙。控制简单，控制过于粗糙。（二）（二） 空调自动控制的种类空调自动控制的种类空调器常规仪表控制空调器常规仪表控制Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 62.直接数字控制系统（直接数字控制系统（DDC控制系统）控制系统） 直接数字控制系统直接数字控制系统 可以理解为常规仪表控制经数据收可以理解为常规仪表控制经
11、数据收集器转换传输给中央电脑的控制系统。集器转换传输给中央电脑的控制系统。直接数字控制系统中央设备（中央电脑，彩色监视器，键盘，鼠标，打印机，不间断电源，通讯借口，鼠标等）DDC现场控制器通讯网络终端设备（传感器，执行器）Air Conditioning-Chapter 6中央电脑设备中央电脑设备 主要用于管理，其功能为一台中央电脑可主要用于管理，其功能为一台中央电脑可容纳数个容纳数个DDC控制器，并可分别对每个控制器，并可分别对每个DDC控制器进行管理控制器进行管理和相互通讯。和相互通讯。DDC控制器控制器 本身具有输入输出通讯功能的微型计算机，本身具有输入输出通讯功能的微型计算机，但但DD
12、C有容量限制（有容量限制（DDC包含多少个控制点）。包含多少个控制点）。直接数字控制系统直接数字控制系统（DDC系统）系统）Air Conditioning-Chapter 6新风机组新风机组DDC控制控制Air Conditioning-Chapter 61.信息点的选择信息点的选择1.1 硬件设备的选择是信息点选择的第一步硬件设备的选择是信息点选择的第一步 每一个控制或测量任务的完成都是获取信息、处理信息、发出每一个控制或测量任务的完成都是获取信息、处理信息、发出信息的过程。控制系统获取的信息可能是传感器的测量数据，可能信息的过程。控制系统获取的信息可能是传感器的测量数据，可能是执行器的反
13、馈信号，也可能是运行管理人员输入的指令。各种控是执行器的反馈信号，也可能是运行管理人员输入的指令。各种控制测量任务是通过信息采集、处理实现的。因而建立控制系统，首制测量任务是通过信息采集、处理实现的。因而建立控制系统，首先要选择传感器、执行器等系统硬件设备，确定实现控制测量的信先要选择传感器、执行器等系统硬件设备，确定实现控制测量的信息来源。息来源。（三）（三） 设计空调自控注意的问题设计空调自控注意的问题1.2如何选择系统硬件设备如何选择系统硬件设备 对各个控制调节和测量任务的分析对各个控制调节和测量任务的分析,可以清楚的知道每一个任可以清楚的知道每一个任务控制系统所需要获取的信息和所需要发
14、送的信息。据此务控制系统所需要获取的信息和所需要发送的信息。据此,可以明可以明确实现各个任务所需要传感器的种类确实现各个任务所需要传感器的种类, 测量范围测量范围,以及精度要求以及精度要求;明明确所需要的执行器的种类确所需要的执行器的种类,调节范围。调节范围。Air Conditioning-Chapter 6信息点的选择确定信息来源终端设备选择系统功能确定2.通讯网络的设计通讯网络的设计2.1 通讯协议通讯协议 硬件设备之间的信息传递是通过二进制的数字编码来实现的，硬件设备之间的信息传递是通过二进制的数字编码来实现的，只有采用相同的编码协议和通讯协议的硬件设备之间才能相互理解。只有采用相同的
15、编码协议和通讯协议的硬件设备之间才能相互理解。 通讯网络应解决采用各种通讯设备的兼容问题。通讯网络应解决采用各种通讯设备的兼容问题。Air Conditioning-Chapter 62.2 信息传递平台信息传递平台 每一个控制任务的完成是建立在对各个功能子系统运行情况每一个控制任务的完成是建立在对各个功能子系统运行情况全面掌握的基础上的。全面掌握的基础上的。 通讯网络应该提供一个集成的，公共的信息传递平台，平等通讯网络应该提供一个集成的，公共的信息传递平台，平等的收集、发送来自各个功能子系统中传感器、执行器等控制的收集、发送来自各个功能子系统中传感器、执行器等控制设备的信息。设备的信息。2.
16、3控制策略的灵活改变控制策略的灵活改变 在建筑系统运行过程中，运行管理人员可能会不断调整、在建筑系统运行过程中，运行管理人员可能会不断调整、优化系统运行策略和控制算法，以改善系统运行情况。优化系统运行策略和控制算法，以改善系统运行情况。 通讯网络应该能够满足控制策略的灵活改变：通讯网络通讯网络应该能够满足控制策略的灵活改变：通讯网络结构形式不应该妨碍控制策略的改变，控制逻辑也不应该影响结构形式不应该妨碍控制策略的改变，控制逻辑也不应该影响到通讯网络的形式。到通讯网络的形式。Air Conditioning-Chapter 6清华大学超低能耗示范楼清华大学超低能耗示范楼Air Condition
17、ing-Chapter 6暖通空调系统的计算机控制管理暖通空调系统的计算机控制管理Air Conditioning-Chapter 6楼宇自控楼宇自控Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 6Building Automation: Small/Medium Commercial HVAC Air Conditioning-Chapter 6Benefits of SMARTMESH Wireless Networks Reduced installation or reconfiguration time; less than 1
18、0 minutes per point to install Eliminates cost of wiring; reduced overall installation costs Decreased energy costs Convenient control of multiple in-building zones Increased occupant comfortTypes of Sensors/Actuators Used VAV Indoor Temperature Sensor Outdoor Air Temperature Sensor CO2 Occupancy Se
19、nsor Blower Relay Air Conditioning-Chapter 6FIGURE 2. HVAC FEEDBACK CONTROL SYSTEMWhile Moisture and Temperature are the Physical Quantities that need to be dynamically controlled, the Sunlight Intensity becomes a Distortion Parameter within the Temperature Closed Loop that will be additionally moni
20、tored.Air Conditioning-Chapter 6FIGURE 3. MIXED SIGNAL APPROACH FOR A GENERIC HVAC SYSTEMAnalog Signals of Temperature, Light and Moisture Detectors are conditioned in the analog domain, while their calibration will be MCU supported.Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 6CONTROLLER DESI
21、GN Periodic controllers are used to eliminate periodic disturbances. Since noise in HVAC system can be represented as a periodic disturbance, a technique which can reject such disturbances in the presence of modeling uncertainties is desirable. A control technique to desensitize the periodic control
22、ler is shown in the schematic below. For the rejection of non-periodic disturbances such as the effect of a person enetering or leaving a room, the effect of opening and closing doors, etc., a disturbace observer is proposed to be used to rapidly estimate the disturbance and compensate for it.Air Co
23、nditioning-Chapter 6一、空调自动控制系统的基本组成一、空调自动控制系统的基本组成Air Conditioning-Chapter 6二、空调自动控制系统的品质指标二、空调自动控制系统的品质指标Air Conditioning-Chapter 6三、室温控制三、室温控制 调节方法：调节加热量；调节风混合比等调节方法：调节加热量；调节风混合比等控制方式：双位、恒速、比例、比例积分微分控制方式：双位、恒速、比例、比例积分微分新风温度补偿控制：使室温给定值随气温变化。新风温度补偿控制：使室温给定值随气温变化。Air Conditioning-Chapter 6四、室内相对湿度控制四
24、、室内相对湿度控制 （一）间接控制法（定露点控制法）：控制新、回风混合比或喷水（一）间接控制法（定露点控制法）：控制新、回风混合比或喷水温度使露点温度恒定，从而使湿度达到要求；温度使露点温度恒定，从而使湿度达到要求；机器露点温度控制新风和回风混合阀门机器露点温度控制新风和回风混合阀门机器露点温度控制喷雾室喷水温度机器露点温度控制喷雾室喷水温度（二）直接控制法（变露点控制法）（二）直接控制法（变露点控制法） ：由湿度敏感元件直接控制：由湿度敏感元件直接控制 Air Conditioning-Chapter 6（一）、表冷器的控制方法（一）、表冷器的控制方法二通阀控制二通阀控制三通阀控制：调节进水
25、量（旁通）；调节进水温度（混合三通阀控制：调节进水量（旁通）；调节进水温度（混合 ）五、某些处理设备的控制方法五、某些处理设备的控制方法Air Conditioning-Chapter 6（二）、直接蒸发式冷却盘管控制（二）、直接蒸发式冷却盘管控制Air Conditioning-Chapter 6六、集中式空调系统全年运行自动控制举例六、集中式空调系统全年运行自动控制举例一次回风空调自动控制系统示意图一次回风空调自动控制系统示意图Air Conditioning-Chapter 6第四节第四节 变风量空调系统的运行调节变风量空调系统的运行调节（一）室内负荷变化时的运行调节（一）室内负荷变化时
26、的运行调节1.使用节流型末端装置的变风量空调系统使用节流型末端装置的变风量空调系统 Air Conditioning-Chapter 62使用旁通型末端装置的变风量空调系统使用旁通型末端装置的变风量空调系统 Air Conditioning-Chapter 63使用诱导型末端装置的变风量空调系统使用诱导型末端装置的变风量空调系统 Air Conditioning-Chapter 6（二）全年运行调节（二）全年运行调节1全年有恒定冷负荷时全年有恒定冷负荷时(例如建筑物的内部区，或只有夏季冷例如建筑物的内部区，或只有夏季冷负荷时负荷时) 可以用没有末端再热的变风量系统。由室内恒温器调节送风可以用没
27、有末端再热的变风量系统。由室内恒温器调节送风量，风量随负荷的减少而减少。在过渡季可以充分利用新风来量，风量随负荷的减少而减少。在过渡季可以充分利用新风来自然冷却。自然冷却。 变风量空调系统全年运行调节有下列三种情况：变风量空调系统全年运行调节有下列三种情况：Air Conditioning-Chapter 62系统各房间冷负荷变化较大时系统各房间冷负荷变化较大时(例如建筑物的外部区例如建筑物的外部区) 可以用有末端再热变风量系统。其运行调节工况见图可以用有末端再热变风量系统。其运行调节工况见图634Air Conditioning-Chapter 63夏季冷却和冬季加热的变风量系统夏季冷却和冬
28、季加热的变风量系统Air Conditioning-Chapter 6第五节第五节 半集中式空调系统的运行调节半集中式空调系统的运行调节（一）诱导器系统（一）诱导器系统Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 6一、风机盘管机组的局部调节一、风机盘管机组的局部调节（二）（二）风机盘管机组空调系统风机盘管机组空调系统1.水量调节：二通或三通阀控制；水量调节：二通或三通阀控制；2.风量调节：三档或无级调速；风量调节：三档或无级调速；3.旁通风门调节旁通风门调节Air Conditioning-Chapter 6二、系二、系统统的全年运行的全年运行调节调节瞬瞬变负变负荷：室内荷：室内负负荷和太阳荷和太阳辐辐射射负负荷荷用用风风机机盘盘管管调节调节渐变负渐变负荷：温差荷：温差传热负传热负荷荷通通过过新新风风温度来温度来调节调节Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 6Air Conditioning-Chapter 6
