建筑設(shè)備自動化-第四章.ppt

第四章,空氣處理設(shè)備的控制,基本內(nèi)容,集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的特點及任務(wù) 新風(fēng)機組的構(gòu)成、監(jiān)控內(nèi)容及控制方法 空調(diào)機組的監(jiān)控（定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)和變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)）,第一節(jié) 集中空調(diào)自動控制系統(tǒng),集中空調(diào)系統(tǒng)的特點 多干擾性；溫濕度相關(guān)性；多工況。,集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的特點 多工況相互轉(zhuǎn)換方式的控制 整體的控制 跨行業(yè)跨系統(tǒng)的集成 隨著集中空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展需求而發(fā)展 隨著自動控制系統(tǒng)的發(fā)展進程而發(fā)展,集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的主要任務(wù) 對以空調(diào)區(qū)域為主要調(diào)節(jié)對象的空調(diào)系統(tǒng)的溫度、濕度及其它有關(guān)參數(shù)進行自動檢測、自動調(diào)節(jié)及有關(guān)信號的報警、聯(lián)鎖保護控制，以保證空調(diào)系統(tǒng)始終在最佳工況點運行，滿足工藝條件所要求的環(huán)境條件。,集中空調(diào)系統(tǒng)自動控制的基本內(nèi)容 參考教材P99,第二節(jié) 新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng),新風(fēng)機組是為各房間提供一定的新鮮空氣，滿足人員衛(wèi)生要求。 新風(fēng)機組的構(gòu)成 新風(fēng)機組由新風(fēng)閥、過濾器、空氣冷卻器/空氣加熱器、送風(fēng)機等組成。 新風(fēng)機組的控制內(nèi)容 送風(fēng)溫度控制 送風(fēng)相對濕度控制 防凍控制 二氧化碳濃度控制,一.送風(fēng)溫度控制,工作原理：以被處理的新風(fēng)出口溫度保持恒定值為原則。,硬件配置：,新風(fēng)閥配置開關(guān)式風(fēng)閥控制器； 過濾器兩側(cè)采用微壓差開關(guān)； 水閥和加濕閥采用電動調(diào)節(jié)閥； 風(fēng)機工作狀態(tài)監(jiān)測，1、風(fēng)機電機交流接觸器的輔助觸點的狀態(tài)；2、風(fēng)機兩側(cè)安裝壓差開關(guān)，用壓差表示風(fēng)機的狀態(tài)。 電機過載報警從繼電器的輔助觸頭取得。 溫度傳感器的測量精度0.5，相對濕度傳感器的精度5%-10%，熱響應(yīng)時間不能太長。,1. 監(jiān)測功能,1）風(fēng)機的狀態(tài)顯示、故障報警。 2）測量風(fēng)機出口空氣溫濕度參數(shù)。以了解機組是否將新風(fēng)處理到要求的狀態(tài)。 3）測量新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差，以了解過濾器是否需要更換。 4）檢查新風(fēng)閥狀況，以確定其是否打開。,2. 控制功能,1）根據(jù)要求起/停風(fēng)機。 2）自動控制空氣水換熱器水側(cè)調(diào)節(jié)閥，使風(fēng)機出口空氣溫度達到設(shè)定值。 3）自動控制蒸汽加濕器調(diào)節(jié)閥，使冬季風(fēng)機出口空氣相對濕度達到設(shè)定值。 4）控制新風(fēng)電動風(fēng)閥。,3. 聯(lián)鎖及保護功能,1）在冬季，空氣水換熱器的防凍保護。 熱水溫度過低或停止供應(yīng)時，系統(tǒng)自動停止風(fēng)機關(guān)閉新風(fēng)閥；熱水恢復(fù)溫度或供應(yīng)時，重新起動風(fēng)機打開新風(fēng)閥。 2）風(fēng)機停機，風(fēng)閥、電動調(diào)節(jié)閥同時關(guān)閉；風(fēng)機起動，風(fēng)閥、電動調(diào)節(jié)閥同時打開。,4. 集中管理功能,1）顯示新風(fēng)機組起/停狀況，送風(fēng)溫度、濕度、風(fēng)閥、電動調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)； 2）通過管理計算機起停新風(fēng)機組，修改送風(fēng)參數(shù)的設(shè)定值； 3）管理計算機對運行狀況進行故障報警； 4）自動/遠程控制。,二.室內(nèi)溫度控制,直流式系統(tǒng)，新風(fēng)還承擔(dān)全部室內(nèi)負荷，必須在被控房間的典型區(qū)域安裝溫度傳感器對室內(nèi)溫度進行控制。,三.送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度的聯(lián)合控制,非直流式系統(tǒng)中，新風(fēng)機組通常與風(fēng)機盤管一起使用，新風(fēng)機組承擔(dān)部分室內(nèi)負荷，應(yīng)采用送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度的聯(lián)合控制方式。 制冷工況和供熱工況：被控量為送風(fēng)溫度 過渡工況：被控量為室內(nèi)溫度。,四.CO2濃度控制,目的：房間人數(shù)不多時，減少新風(fēng)量，以節(jié)省能源。,五.根據(jù)焓值控制新風(fēng)量,目的：根據(jù)新風(fēng)、回風(fēng)焓值的比較來控制新風(fēng)量與回風(fēng)量，達到節(jié)能的目的。 Qw（hw-hr）qv=hqv hw新風(fēng)焓值 hr回風(fēng)焓值 qv新風(fēng)量,說明： 焓值控制器實際上是焓比較器。 焓值控制器與閥門定位器配合，用一個控制器控制三個閥門，實現(xiàn)分程控制。 溫、濕度傳感器可以直接采用焓值控制器。 熱水閥與冷水閥開度由室內(nèi)溫度控制器控制。 若B區(qū)h0，新風(fēng)閥處于最大開度，室溫仍高于給定值，系統(tǒng)失調(diào)，應(yīng)由室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)進行控制。,第三節(jié) 風(fēng)機盤管,風(fēng)機盤管的構(gòu)成： FCU，為半集中式空調(diào)系統(tǒng)中的末端設(shè)備，由空氣的加熱/冷卻盤管和風(fēng)機組成。,風(fēng)機盤管的控制內(nèi)容： 風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制 室內(nèi)溫度控制,特點： 屬于單回路模擬儀表控制系統(tǒng) 傳感器與控制器為一個整體 一般不進入集散控制系統(tǒng),掛壁式風(fēng)機盤管：適用于賓館、辦公樓、商業(yè)大樓、飯店、銀行、醫(yī)院、學(xué)校等場所，是集中式空調(diào)系統(tǒng)最理想的末端裝置。,卡式四吹風(fēng)風(fēng)機盤管:風(fēng)量51-238m3/h。外形美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，厚度360m色彩高雅，美化室內(nèi)裝璜。出風(fēng)口配有線條美觀的格柵，可轉(zhuǎn)換出風(fēng)角度。前裝飾面板可以整塊拆裝，便于機組定期的檢修保養(yǎng)。,臥式暗裝薄型,臥式暗裝無回風(fēng)箱,臥式明裝,立式暗裝,立柜式風(fēng)機盤管,嵌入式明裝,臥式明裝,一.風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制,對風(fēng)機盤管的風(fēng)機所配的電機進行高、中、低三速運轉(zhuǎn)的控制。通常是設(shè)置三速開關(guān)進行手動控制。,二.室溫 控制,兩管制風(fēng)機盤管控制系統(tǒng)的三種常見做法：,溫控器手動轉(zhuǎn)換：在溫控器上設(shè)冬/夏季手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，冬季時供熱運行，夏季時供冷運行。 統(tǒng)一區(qū)域手動轉(zhuǎn)換：對于同一朝向或相同使用功能的風(fēng)機盤管，如果管理水平較高，也可以把轉(zhuǎn)換開關(guān)統(tǒng)一設(shè)置，集中進行冬夏季工況的轉(zhuǎn)換，這樣各溫控器上可取消供人工操作使用的轉(zhuǎn)換開關(guān)。 自動轉(zhuǎn)換如果使用要求較高，而又無法做到統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，則可在溫控器上設(shè)置自動冬、夏季轉(zhuǎn)換開關(guān)。這種做法的首要問題是判別水系統(tǒng)當(dāng)前工況當(dāng)水系統(tǒng)供冷水時，應(yīng)轉(zhuǎn)到夏季工況；當(dāng)水系統(tǒng)供熱水時，應(yīng)轉(zhuǎn)到冬季工況。,第四節(jié) 空調(diào)機組自動控制系統(tǒng),一.定風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)： 送風(fēng)量一定，只改變送風(fēng)溫、濕度來改變送入室內(nèi)的冷熱量。,常用定風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)： 變露點自動控制系統(tǒng) 定露點自動控制系統(tǒng) （自學(xué)）,二.變風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)： 通過變風(fēng)量末端裝置以室內(nèi)溫度的波動為被控量 來控制房間送風(fēng)量，滿足房間熱濕負荷的變化和新風(fēng)量的要求，直接影響房間的空氣品質(zhì)。,VAV系統(tǒng)最主要的特點就是每個房間的送風(fēng)入口處裝一個VAV末端裝置，該末端裝置實際上是一個風(fēng)閥。調(diào)整此風(fēng)閥以增大/減少送入房間的風(fēng)量，從而實現(xiàn)對各個房間溫度的單獨調(diào)節(jié)。,1.變風(fēng)量末端裝置的控制功能： 1）測量控制區(qū)域溫度，通過末端溫度控制器設(shè)定末端送風(fēng)量值。 2）測量送風(fēng)量，通過末端風(fēng)量控制器控制末端送風(fēng)閥門開度。 3）控制加熱裝置的三通閥或控制加熱器的加熱量。 4）控制末端風(fēng)機起停(并聯(lián)型末端)。 5）再設(shè)空詞機組送風(fēng)參數(shù)(送風(fēng)溫度、送風(fēng)量或者送風(fēng)靜壓值)。 6）上傳數(shù)據(jù)到中央控制管理計算機系統(tǒng)或從中央控制管理計算機系統(tǒng)下載控制設(shè)定參數(shù)。,2.變風(fēng)量末端裝置： 1）按照是否補償系統(tǒng)送風(fēng)壓力變化分類，有壓力相關(guān)型和壓力無關(guān)型。 2）按有無風(fēng)機分類，有基本型和風(fēng)機動力型（串聯(lián)風(fēng)機型和并聯(lián)風(fēng)機型）。 3）按單、雙風(fēng)道分類，有單風(fēng)道型和雙風(fēng)道型。,壓力有關(guān)型末端風(fēng)口：根據(jù)房間溫度實測值與設(shè)定值之差，溫度控制器直接調(diào)整末端裝置中的風(fēng)閥。這樣做，當(dāng)某個房間溫度達到要求值時，由于其它房間風(fēng)量的變化或總的送風(fēng)機風(fēng)量有所變化導(dǎo)致連接末端裝置風(fēng)道處的空氣壓力有變化，從而使這個房間的風(fēng)量變化。由于房間熱慣性較大，在此瞬間房間溫度并不變化。待房間溫度發(fā)生足夠大的變化后，再對風(fēng)閥進行調(diào)整，又會反過來影響其它房間的風(fēng)量，并引起溫度變化，這樣各房間風(fēng)閥不斷調(diào)節(jié)，風(fēng)量和溫度不斷變化，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。,一種改進的方法是采用： 壓力無關(guān)型末端風(fēng)口：此種末端上裝有風(fēng)量測量裝置，房間溫度的變化不再由溫度控制器直接改變風(fēng)閥開度，而是去修正風(fēng)量設(shè)定值。風(fēng)閥則根據(jù)實測的風(fēng)量與風(fēng)量設(shè)定值進行調(diào)整。這樣，當(dāng)某房間風(fēng)量由于風(fēng)道內(nèi)壓力變化而變化時，末端控制裝置會直接調(diào)整風(fēng)閥，以維持原來的風(fēng)量，房間溫度不會由此引起波動。,單風(fēng)道基本型變風(fēng)量末端裝置： 由進風(fēng)管、風(fēng)量采樣器、 風(fēng)閥、箱體等幾部分組成。,溫控器Tc的輸出為此時房間所需的送風(fēng)量(風(fēng)量設(shè)定值)，送給風(fēng)量控制器Fc，F(xiàn)c根據(jù)風(fēng)量的實測值與設(shè)定值之差去控制風(fēng)閥V的開度，使送入房間的冷(熱)量與室內(nèi)的負荷相匹配。 串級控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)上增加了一個副控制回路，其特點是可改善對象特性，抗干擾能力強，從而提高了系統(tǒng)的控制質(zhì)量。,溫度控制器,風(fēng)機動力型變風(fēng)量末端裝置：,在基本型變風(fēng)量末端裝置中加設(shè)風(fēng)機。,串聯(lián)型：風(fēng)機與一次風(fēng)為串聯(lián)關(guān)系。,末端風(fēng)機通過連續(xù)運轉(zhuǎn)來克服末端阻力，滿足送風(fēng)量和氣流組織的需要。一次風(fēng)經(jīng)過末端裝置內(nèi)的調(diào)節(jié)風(fēng)閥后，與吊頂內(nèi)回風(fēng)(也稱為二次風(fēng))混合經(jīng)風(fēng)機送入室內(nèi)。,特點： 串聯(lián)型末端帶有風(fēng)機，末端風(fēng)機連續(xù)定風(fēng)量運轉(zhuǎn)，只是靠改變一次空氣和回風(fēng)混合比來滿足室內(nèi)要求。 當(dāng)一次風(fēng)處于最小送風(fēng)量時室內(nèi)仍具有很好的氣流組織形式。所以串聯(lián)型末端常與傳統(tǒng)散流器風(fēng)口配合，用于低溫送風(fēng)系統(tǒng)。,注意事項： 在低溫送風(fēng)系統(tǒng)中，應(yīng)注意在末端箱體內(nèi)加絕熱內(nèi)襯，防止低溫空氣流過時金屬外表面出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。,并聯(lián)型：風(fēng)機與一次風(fēng)為并聯(lián)關(guān)系。,來自于吊頂誘導(dǎo)的二次空氣(室內(nèi)回風(fēng))先經(jīng)過風(fēng)機后再與經(jīng)空調(diào)機組處理的一次空氣相混合，然后送入空調(diào)房間，即只有二次風(fēng)經(jīng)過末端風(fēng)機。,特點： 末端風(fēng)機為間斷式運行方式，隨著房間的負荷變化來起停風(fēng)機。一次風(fēng)根據(jù)供冷需求運行，再循環(huán)風(fēng)機則是根據(jù)供熱需求運行。 風(fēng)機不運行期間可能不會保證良好的室內(nèi)氣流組織，所以不宜用于低溫送風(fēng)系統(tǒng)。 風(fēng)機處理的風(fēng)量小，噪聲小，能耗低。,變風(fēng)量VAV空調(diào)系統(tǒng)不僅要對VAV末端裝置進行控制，還要對空調(diào)機組進行控制。因此，空調(diào)系統(tǒng)的新的控制問題為： 由于各房間風(fēng)量變化，空調(diào)機的總風(fēng)量將隨之變化，如何控制送風(fēng)機轉(zhuǎn)速使之與變化的風(fēng)量相適應(yīng)，以保證系統(tǒng)的靜壓滿足系統(tǒng)要求這是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)十分重要的控制環(huán)節(jié)。 如何調(diào)整回風(fēng)機轉(zhuǎn)速使之與變化了的風(fēng)量相適應(yīng)，從而不使各房間內(nèi)壓力出現(xiàn)大的變化。 如何確定空氣處理室送風(fēng)溫、濕度的設(shè)定值。 如何調(diào)整新、回風(fēng)閥，使各房間有足夠的新風(fēng)。,3.送風(fēng)機的控制： 1）定靜壓變溫法（CPT）,控制原理： 在保證系統(tǒng)風(fēng)管上某一點(或幾點平均，常在離風(fēng)機約23處)靜壓一定的前提下，室內(nèi)要求風(fēng)量由VAV所帶風(fēng)閥調(diào)節(jié)；系統(tǒng)送風(fēng)量由風(fēng)管上某一點(或幾點平均)靜壓與該點設(shè)定靜壓的偏差按已定的控制規(guī)律控制變頻器，通過變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速來確定。 還可以根據(jù)送風(fēng)溫度控制器改變送風(fēng)溫度來滿足室內(nèi)環(huán)境舒適性的要求。,2）變靜壓法（最小靜壓法） 基本思想：盡量使每個VAV風(fēng)閥處于全開狀態(tài)（即開度在8090之間），把系統(tǒng)靜壓降至最低，在改變空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量時能最大限度地降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速，達到節(jié)能的效果。,缺點： 系統(tǒng)送風(fēng)量由靜壓值控制，回使風(fēng)機轉(zhuǎn)速過高，節(jié)能效果差。 變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥開度小時，氣流通過的噪聲大，影響室內(nèi)環(huán)境。 靜壓點的確定復(fù)雜，科學(xué)性差。,控制原理：根據(jù)變風(fēng)量末端風(fēng)閥的開度，階段性地改變風(fēng)管中壓力測點的靜壓設(shè)定值，在適應(yīng)流量要求的同時，控制送風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，盡量使靜壓保持允許的最低值，以最大限度節(jié)省風(fēng)機能量。,變風(fēng)量末端風(fēng)閥如何影響控制過程？,變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥是全部處于中間狀態(tài)系統(tǒng)靜壓過高(系統(tǒng)提供的風(fēng)量大于每個末端裝置需要的風(fēng)量) 調(diào)節(jié)并降低風(fēng)機轉(zhuǎn)速。 變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥全部處于全開狀態(tài)，且風(fēng)量傳感器檢測的實際風(fēng)量等于溫控器設(shè)定值系統(tǒng)靜壓適合。 變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)閥全部處于全開狀態(tài)，且風(fēng)量傳感器檢測的實際風(fēng)量低于溫控器設(shè)定值系統(tǒng)靜壓偏低調(diào)節(jié)并提高風(fēng)機轉(zhuǎn)速。,變靜壓法的特點： 節(jié)能效果好，控制精度高，空氣品質(zhì)好。 控制復(fù)雜，調(diào)試麻煩。 調(diào)節(jié)效果具有一定的滯后性。,3）總風(fēng)量控制法 控制機理：所有末端設(shè)定風(fēng)量之和就是系統(tǒng)當(dāng)前要求的總風(fēng)量，用該風(fēng)量對風(fēng)機實施前饋控制。,n1,n2風(fēng)機轉(zhuǎn)速，G1，G2風(fēng)機的風(fēng)量，比例系數(shù)。,確定調(diào)節(jié)用風(fēng)機轉(zhuǎn)速時，必須考慮各末端風(fēng)量變化的不均勻性。,在空調(diào)系統(tǒng)阻力系數(shù)不發(fā)生變化時，總風(fēng)量和風(fēng)機轉(zhuǎn)速滿足下列關(guān)系式：,總風(fēng)量控制法的特點：,總風(fēng)量控制方法在控制形式上具有比靜壓控制簡單的多的結(jié)構(gòu)。 總風(fēng)量控制方式在控制特點上是直接根據(jù)設(shè)定風(fēng)量計算出要求的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，具有某種程度上的前饋控制含義。 總風(fēng)量控制方式在控制性能上具有快速、穩(wěn)定的特點，不像壓力控制下系統(tǒng)壓力總是有一些高頻小幅振蕩。 總風(fēng)量控制在風(fēng)機節(jié)能上介于變靜壓控制和定靜壓控制之間，并更接近于變靜壓控制。 總風(fēng)量控制有自己的缺陷，即增加了末端之間的耦合程度。,4.回風(fēng)機的控制： 目的： 使回風(fēng)量與送風(fēng)量相匹配，保證房間不會出現(xiàn)太大的負壓或正壓。,實際工程中有兩種可行的方法： 同時測量總送風(fēng)量和總回風(fēng)量，調(diào)整回風(fēng)機轉(zhuǎn)速使總回風(fēng)量略低于總送風(fēng)量，即可維持各房間稍有正壓。 測量總送風(fēng)量和總回風(fēng)道接近回風(fēng)機入口靜壓處靜壓，此靜壓與總風(fēng)量的二次方成正比，由測出的總送風(fēng)量即可計算出回風(fēng)機入口靜壓設(shè)定值調(diào)整回風(fēng)機轉(zhuǎn)速，使回風(fēng)機入口靜壓達到該設(shè)定值，即可保證各房間內(nèi)的靜壓。,5.送風(fēng)參數(shù)的確定：,例：根據(jù)一般房間內(nèi)溫濕度要求計算出絕對濕度d，取d=(0 51)g/kg作為送風(fēng)絕對濕度的設(shè)定值。,各VAV間無通信功能的控制系統(tǒng)： 只能根據(jù)設(shè)計計算或總結(jié)運行經(jīng)驗，根據(jù)建筑物使用特點、室內(nèi)發(fā)熱量變化情況及室外溫度確定送風(fēng)溫度設(shè)定值。,各VAV間有通信功能的控制系統(tǒng)： 將各房間溫度、風(fēng)量及風(fēng)閥位置全測出來進行分析，以確定送風(fēng)溫度需調(diào)高或降低。,6.新風(fēng)量的控制：,目的： 使各房間有足夠的新風(fēng)量，保證空氣質(zhì)量，達到舒適性空調(diào)的目的。,方法： 在送風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低時適當(dāng)開大新風(fēng)閥和排風(fēng)閥，轉(zhuǎn)速增加時再將它們適當(dāng)關(guān)小。 更好的辦法是，在新風(fēng)管道上安裝風(fēng)速傳感器，調(diào)節(jié)新風(fēng)閥和排風(fēng)閥，使新風(fēng)量在任何情況下都不低于要求值。,當(dāng)使用“壓力無關(guān)”型變風(fēng)量末端裝置時，若各個變風(fēng)量末端控制器均為DDC，空氣處理室的現(xiàn)場控制機可以與各末端控制器通信時，空調(diào)處理室的現(xiàn)場控制機可得到各變風(fēng)量末端裝置風(fēng)量實測值、風(fēng)量設(shè)定值、對應(yīng)的房間溫度和房間溫度設(shè)定值，有些控制器還可得到閥位信息。由各變風(fēng)量末端裝置實測的風(fēng)量之和即可確定送風(fēng)機轉(zhuǎn)速。 只要使轉(zhuǎn)速與總風(fēng)量成正比，房間內(nèi)基本上可保證正常的壓力范圍，且能更準(zhǔn)確的保證各房間的新風(fēng)量。,二管制變風(fēng)量（VAV）DDC系統(tǒng),二管制變風(fēng)量（VAV）DDC系統(tǒng),檢測內(nèi)容 新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)溫度(TE-102、TE-101、TE-103) ； CO2濃度(E-1