樓宇空調(diào)先進(jìn)控制晉欣橋制冷與低溫工程學(xué)科前言

1、制冷與低溫工程學(xué)科前言 樓宇空調(diào)先進(jìn)控制Advanced Controls in Building HVAC Systems晉欣橋發(fā)展?fàn)顩r 背景知識(shí) 社會(huì)背景 生活和工作環(huán)境舒適性要求的提高 能源問(wèn)題熱舒適性：溫度濕度風(fēng)速環(huán)境的輻射溫度活動(dòng)狀態(tài)和衣著狀況環(huán)境舒適性：空氣品質(zhì)磁場(chǎng)輻射 環(huán)境噪聲 發(fā)達(dá)國(guó)家：建筑物能耗占總能耗30% 空調(diào)能耗占建筑物能耗50%建筑結(jié)構(gòu)和功能要求復(fù)雜性的增加發(fā)展?fàn)顩r 背景知識(shí) 技術(shù)背景 HVAC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式的變化和發(fā)展 建筑結(jié)構(gòu)規(guī)模和型式的發(fā)展和變化推動(dòng)了 HVAC系統(tǒng)的變化及發(fā)展 變流量系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用VAV系統(tǒng)VWV系統(tǒng)VRV系統(tǒng)高層及超高層建筑數(shù)目迅速增加發(fā)展?fàn)顩r

2、 背景知識(shí) 技術(shù)背景微電子、計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)飛速發(fā)展 單片機(jī)的性能以驚人的速度提高 單片機(jī)的產(chǎn)量以噸計(jì)發(fā)展?fàn)顩r 背景知識(shí) 技術(shù)背景 DDC控制器逐步取代氣動(dòng)控制器性能對(duì)比DDC控制器氣動(dòng)控制器信息量大信息量小可以進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算難以進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算發(fā)展?fàn)顩r 背景知識(shí) 技術(shù)背景 智能化樓宇的應(yīng)用與推廣 什么是智能化樓宇？ OA, Office Automation 辦公自動(dòng)化 BA, Building Automation 樓宇自動(dòng)化 AT, Advanced Telecommunication 先進(jìn)通訊智能化樓宇3A由局域網(wǎng)聯(lián)接各個(gè)sever或PC通過(guò)internet和inerrant實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)處理

3、資源和信息共享能源控制管理系統(tǒng)安保管理系統(tǒng)物業(yè)管理系統(tǒng)中心樓宇數(shù)字專(zhuān)用交換機(jī)內(nèi)聯(lián)程控電話系統(tǒng)、電視會(huì)議系統(tǒng)和多媒體聲像服務(wù)系統(tǒng)外聯(lián)廣域網(wǎng)(WANs)或域域網(wǎng)(MANs)和衛(wèi)星通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聲像數(shù)字通訊發(fā)展?fàn)顩r 背景知識(shí) 技術(shù)背景 智能化樓宇的應(yīng)用與推廣 BA系統(tǒng)的應(yīng)用推動(dòng)了HVAC系統(tǒng)控制的發(fā)展對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置提出了要求 信息交換便捷，信息量大 綜合分析能力增強(qiáng) 空氣側(cè) 室內(nèi)舒適性 節(jié)能 水側(cè) 節(jié)能 系統(tǒng)層次 HVAC系統(tǒng)運(yùn)行及控制的可靠性和穩(wěn)定性 各現(xiàn)場(chǎng)控制器之間的相互配合與協(xié)調(diào) 舒適性和節(jié)能 優(yōu)化控制（Optimal Control） 故障診斷（FDD，F(xiàn)ault Detection and

4、 Diagnosis） 硬故障（Hard Fault） 引起系統(tǒng)全部或局部無(wú)法正常運(yùn)行的故障 軟故障（Soft Fault） 雖然不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但影響系統(tǒng) 運(yùn)行性能的故障 先進(jìn)控制技術(shù)先進(jìn)控制技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)化控制 空氣側(cè) 送風(fēng)靜壓優(yōu)化（變靜壓）控制 送風(fēng)溫度優(yōu)化控制 新風(fēng)優(yōu)化控制先進(jìn)控制技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)化控制 水側(cè) 冷水機(jī)組啟停優(yōu)化 冷媒水出水溫度實(shí)時(shí)優(yōu)化 冷媒水二級(jí)供水壓差實(shí)時(shí)優(yōu)化先進(jìn)控制技術(shù)傳感器故障診斷 傳感器故障診斷的重要性 傳感器是控制系統(tǒng)的“眼睛”，故障的直接 后果是影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性， 而且影響系統(tǒng)的能耗及室內(nèi)舒適性 傳感器的故障約占系統(tǒng)故障總數(shù)70以上 傳感器出現(xiàn)故障時(shí)

5、通常難以發(fā)覺(jué) 系統(tǒng)其他故障大多可以通過(guò)傳感器發(fā)現(xiàn) 傳感器數(shù)量很多，人工校驗(yàn)工作量很大先進(jìn)控制技術(shù)傳感器故障診斷 傳感器故障診斷的方法 基于模型的診斷方法 基于知識(shí)的診斷方法 基于信號(hào)處理的診斷方法 樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）基本結(jié)構(gòu)第一層次第二層次第三層次 現(xiàn)場(chǎng)控制器：對(duì)一臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備，或?qū)ο驦ocal controller 參數(shù)實(shí)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保 護(hù)和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)監(jiān)督控制器：對(duì)某個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督控制， Supervisor 控制管理子系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)控 制器中央控制器：BA的核心，對(duì)整個(gè)BA系統(tǒng)實(shí)施組 Central Unit 織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、管理、控制的任 務(wù)樓宇

6、自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）基本結(jié)構(gòu)樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）基本功能 數(shù)據(jù)采集 運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)顯示 歷史數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)處理 遠(yuǎn)程控制 控制指導(dǎo)、協(xié)調(diào) 能耗統(tǒng)計(jì)及計(jì)量 樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）基本功能 數(shù)據(jù)采集 收集各子系統(tǒng)的全網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀 態(tài)，以數(shù)據(jù)文件形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）基本功能 運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)顯示 可顯示各子系統(tǒng)的流程圖，并可用數(shù) 字、曲線或其他形式顯示系統(tǒng)的運(yùn)行 參數(shù)及運(yùn)行和工作狀態(tài)系統(tǒng)流程圖運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自

7、控系統(tǒng)（BA）基本功能 歷史數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)處理 將一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài) 存儲(chǔ)起來(lái)，可按照用戶的要求進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理并輸出各種報(bào)表樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）基本功能 遠(yuǎn)程控制 可以通過(guò)中央管理計(jì)算機(jī)實(shí)施遠(yuǎn)程操 縱控制各個(gè)設(shè)備，可人為開(kāi)停各個(gè)現(xiàn) 場(chǎng)控制器并修改它們的參數(shù)樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）基本功能 能耗統(tǒng)計(jì)及計(jì)量 統(tǒng)計(jì)并計(jì)量樓宇各能耗設(shè)備的能耗狀 況以供離線分析 對(duì)一些特殊區(qū)域（如租用單元等）或 設(shè)備單獨(dú)計(jì)量能耗使用情況，以進(jìn)行 單獨(dú)計(jì)費(fèi) 簡(jiǎn)單的系統(tǒng)能耗對(duì)比分析 樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）的先進(jìn)功能

8、系統(tǒng)層次上的控制優(yōu)化功能 故障診斷功能 在線（Online）定義功能樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）的先進(jìn)功能 系統(tǒng)層次上的控制優(yōu)化功能 對(duì)于VAV和VWV的系統(tǒng)，在氣候變化以 及室內(nèi)外負(fù)荷變化時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)層次 上的控制優(yōu)化，即根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通 過(guò)一定的優(yōu)化控制算法，單獨(dú)或同時(shí)將幾 個(gè)對(duì)系統(tǒng)能耗以及室內(nèi)舒適性影響較大的 控制變量進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)時(shí)修正其控制設(shè)定 值以達(dá)到節(jié)能、保證室內(nèi)舒適性的目的。樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）的先進(jìn)功能 故障診斷功能 在系統(tǒng)設(shè)備和控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不僅通知管理人員（報(bào)警），而且還表明故障的發(fā)生地以及是何種故障。這些故障不僅包括硬故障，而且還包括軟故障。對(duì)于軟故障，BA應(yīng)能根據(jù)對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行參數(shù)的分析而發(fā)現(xiàn)它們，并能夠自動(dòng)進(jìn)行消除或盡量減小其影響。如對(duì)傳感器進(jìn)行重新標(biāo)定（Re-calibration），實(shí)施容錯(cuò)控制（Fault Tolerant Control）等。 樓宇自控系統(tǒng)先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 樓宇自控系統(tǒng)（BA）的先進(jìn)功能 在線（Online）定義功能 BA的開(kāi)發(fā)定義軟件與中央實(shí)時(shí)軟件集成在一起，用戶在運(yùn)行時(shí)可隨時(shí)定義新的顯示參數(shù)，增加或修改圖形畫(huà)面等。一般只能在有限的功能范