空调系统的控制调节

1、1 目录目录 n第第1章章 绪论绪论 o 恒温水箱通断控制实验恒温水箱通断控制实验 n第第2章章 恒温水箱通断控制恒温水箱通断控制 n第第1次讨论课：恒温水箱通断控制次讨论课：恒温水箱通断控制 n第第3章整体式恒温恒湿机组的控制章整体式恒温恒湿机组的控制 n第第2次讨论课：整体式恒温恒湿机组的控制次讨论课：整体式恒温恒湿机组的控制 n第第4章章 散热器实验台的控制散热器实验台的控制1、2 n第第3次讨论课：次讨论课： 散热器实验台的控制散热器实验台的控制 n第第5章章 空调系统的控制调节空调系统的控制调节1 、2 n第第4次讨论课：空调系统的控制调节次讨论课：空调系统的控制调节 n第第6章章

2、冷热源与水系统的控制冷热源与水系统的控制1 、2 n第第7章章 通信网络技术通信网络技术 n第第8章章 建筑自动化系统建筑自动化系统 n第第5次讨论课：动手操作次讨论课：动手操作1 1 第一循环：第一循环： 通断控制通断控制 第二循环：第二循环： PID控制控制 第三循环：第三循环： 空调系统控制空调系统控制 第四循环：第四循环： 建筑自动化系统建筑自动化系统 第第5章章 空调系统的控制调节空调系统的控制调节 3 主要内容主要内容 1. 单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制 2. 多房间全空气系统的温湿度控制多房间全空气系统的温湿度控制 3. 空气处理过程的控制空气处理过程

3、的控制 4. 变风量箱的控制变风量箱的控制 5. 变风量系统的控制变风量系统的控制 6. 风机盘管加新风系统的控制风机盘管加新风系统的控制 4 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(定风量定风量) o 温度调节温度调节 空调房间 回风 排风 () psr QGctt 5 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(定风量定风量) o 温度调节：离散温度调节：离散PIDPID , ,0,1,2 rjsetrj tttj 令 2 1 ()2 D set I T QQK ttttttt T 1,1,12 2 D rrr I T QQKtttttt T ()将

4、代入 psr QGctt ,1,1,1,12 2 D ssrrrrr pI TK tttttttttt GcT 6 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(定风量定风量) o 温度调节：离散温度调节：离散PIDPID ,1,1,1,2 12 p D ssrrrrrr pI Gc TK tttttttt GcKT 当风量不变时，可以通过控制送风温度，调节室温当风量不变时，可以通过控制送风温度，调节室温 串级调节：将调节过程分成两个时间常数差别较大串级调节：将调节过程分成两个时间常数差别较大 的过程，分别进行调节，可以有效解耦，实的过程，分别进行调节，可以有效解耦，实 现更好

5、的控制。现更好的控制。 7 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(定风量定风量) o 温度调节：串级控制的时间步长温度调节：串级控制的时间步长 室温：室温：3030分钟升高或降低分钟升高或降低1 1 送风温度：送风温度：3030秒升高或降低秒升高或降低1 1 8 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(定风量定风量) o 湿度调节湿度调节 l 相对湿度（相对湿度（Relative humidityRelative humidity）: :与温度耦合与温度耦合 l 含湿量（含湿量（Humidity ratioHumidity ratio）：反映空气的

6、实际含水量）：反映空气的实际含水量 l 通过控制含湿量与温度，来控制相对湿度通过控制含湿量与温度，来控制相对湿度 () ps dC VGcCCW d 9 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(定风量定风量) o 湿度调节：串级控制的时间步长湿度调节：串级控制的时间步长 室内空气湿度：室内空气湿度：1010分钟升高或降低分钟升高或降低1g/kg1g/kg 送风湿度：送风湿度：5050秒升高或降低秒升高或降低1g/kg1g/kg 10 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(变风量变风量) o 温度调节温度调节 o 湿度调节湿度调节 () psr QG

7、ctt 11 1.单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制(变风量变风量) o 温度湿度耦合的处理温度湿度耦合的处理 l 当不要求控制湿度时，定送风温度（为允许当不要求控制湿度时，定送风温度（为允许 的最低的最低/ /最高温度），变送风量调节房间温度最高温度），变送风量调节房间温度 l 当要求控制湿度时，需修订风量和送风温度当要求控制湿度时，需修订风量和送风温度 , ,0 ,0 (,)() (,)() s set G PIDsetrs sets set s settPIDsetr Gftttt tfddGG 12 主要内容主要内容 1. 单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气

8、系统的温湿度控制 2. 多房间全空气系统的温湿度控制多房间全空气系统的温湿度控制 3. 空气处理过程的控制空气处理过程的控制 4. 变风量箱的控制变风量箱的控制 5. 变风量系统的控制变风量系统的控制 6. 风机盘管加新风系统的控制风机盘管加新风系统的控制 13 2.多房间全空气系统的温湿度控制多房间全空气系统的温湿度控制 o 单风道系统单风道系统 l 取某一房间为参照，根据其温度确定送风参数取某一房间为参照，根据其温度确定送风参数 l 或者根据各房间的温湿度状态，确定满足大多或者根据各房间的温湿度状态，确定满足大多 数房间的送风参数数房间的送风参数 14 2.多房间全空气系统的温湿度控制多房

9、间全空气系统的温湿度控制 o 单风道加末端再热系统单风道加末端再热系统 l 通过末端再热调节温度或湿度中的某一个参通过末端再热调节温度或湿度中的某一个参 数，通过送风参数调节另外一个参数数，通过送风参数调节另外一个参数 15 2.多房间全空气系统的温湿度控制多房间全空气系统的温湿度控制 o 单风道加末端再热系统单风道加末端再热系统 l 当对湿度没有要求时，根据当对湿度没有要求时，根据节能规则节能规则确定送风确定送风 温度，调节末端再热器满足温度要求温度，调节末端再热器满足温度要求 n 目标：至少保证一个再热器全关目标：至少保证一个再热器全关 开度最小的再热器的加热量开度最小的再热器的加热量20

10、%20%，则，则 ts0.50.5 全关再热器数全关再热器数1 1且且tr-tset0.50.5，则，则ts0.50.5 不满足上两条，不满足上两条， ts不变不变 n 送风温度修正的时间步长送风温度修正的时间步长 需大于再热器调节室温的稳定周期需大于再热器调节室温的稳定周期 16 2.多房间全空气系统的温湿度控制多房间全空气系统的温湿度控制 o 单风道加末端再热系统单风道加末端再热系统 l 当湿度要求不高，温度要求高时：定送风温度，当湿度要求不高，温度要求高时：定送风温度， 变再热器供热量调节房间温度变再热器供热量调节房间温度 n 取一个参照房间，根据该房间湿度要求确定送风温度取一个参照房间

11、，根据该房间湿度要求确定送风温度 n 或测量所有房间或测量所有房间 湿度，确定满足大多数房间的送风温度湿度，确定满足大多数房间的送风温度 l 当温度要求不高，湿度要求高时：定送风温度，当温度要求不高，湿度要求高时：定送风温度， 变再热器供热量调节房间相对湿度变再热器供热量调节房间相对湿度 n 取一个参照房间，根据该房间温度要求确定送风温度取一个参照房间，根据该房间温度要求确定送风温度 n 测量所有房间测量所有房间 温度，确定满足大多数房间的送风温度温度，确定满足大多数房间的送风温度 17 2.多房间全空气系统的温湿度控制多房间全空气系统的温湿度控制 o 双风道系统双风道系统 n 调节冷热风比例

12、，控制房间温度或湿度调节冷热风比例，控制房间温度或湿度 n 冷热抵消大、风机能耗大，现已基本不用冷热抵消大、风机能耗大，现已基本不用 18 主要内容主要内容 1. 单房间全空气系统的温湿度控制单房间全空气系统的温湿度控制 2. 多房间全空气系统的温湿度控制多房间全空气系统的温湿度控制 3. 空气处理过程的控制空气处理过程的控制 4. 变风量箱的控制变风量箱的控制 5. 变风量系统的控制变风量系统的控制 6. 风机盘管加新风系统的控制风机盘管加新风系统的控制 19 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：常用处理过程常用处理过程 水水- -空气加热器空气加热器 o 调节水阀开度，调节加热量及

13、出口空气温度调节水阀开度，调节加热量及出口空气温度 等湿升温等湿升温 20 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：常用处理过程常用处理过程 水水- -空气冷却器空气旁通空气冷却器空气旁通 o 调节水阀开度，调节除热量、除湿量及出口空调节水阀开度，调节除热量、除湿量及出口空 气温、湿度气温、湿度 o 调节旁通风阀开度，确定混合后空气的状态调节旁通风阀开度，确定混合后空气的状态 空气 冷水 等湿降温等湿降温 冷凝除湿冷凝除湿 混风混风 21 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：常用处理过程常用处理过程 水喷淋水喷淋 o 调节水泵转速或水阀，调节加湿量、及出口空调节水泵转速或水阀，调节

14、加湿量、及出口空 气温、湿度气温、湿度 等焓加湿等焓加湿 空气 填料 水温水温 空气湿球温度空气湿球温度 水温水温 气湿球温度气湿球温度 22 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：常用处理过程常用处理过程 喷蒸汽喷蒸汽 o 调节蒸汽阀，调节加湿量、及出口空气湿度调节蒸汽阀，调节加湿量、及出口空气湿度 水温水温 空气温度空气温度 23 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：常用处理过程常用处理过程 全热交换器全热交换器 排风排风 新风新风 24 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：常用处理过程常用处理过程 水循环式全热交换器水循环式全热交换器 p 调节水泵转速，调节预冷量、

15、再热量，控制调节水泵转速，调节预冷量、再热量，控制 出口空气温湿度出口空气温湿度 冷水 空气 I I A A B B OO 25 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：常用处理过程常用处理过程 新回风比可变的空调箱新回风比可变的空调箱 p 调节新风阀、回风阀、混风阀，控制新回风调节新风阀、回风阀、混风阀，控制新回风 比例比例 混风阀 回风阀 新风阀 循环泵 热水冷水 冷水 阀 热水 阀 26 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：典型空调箱例典型空调箱例 p 调节手段调节手段 l调节新、回、混风阀，调新风比调节新、回、混风阀，调新风比 l调节冷水阀，降温除湿调节冷水阀，降温除湿 l

16、调节旁通风阀，调节表冷器后的空气状态调节旁通风阀，调节表冷器后的空气状态 l调节热水阀，升温调节热水阀，升温 l调节加湿泵转速，调节加湿量调节加湿泵转速，调节加湿量 混风阀 回风阀 新风阀 循环泵 热水冷水 冷水 阀 热水 阀 27 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：典型空调箱例典型空调箱例 确定混风状态确定混风状态 p 目标：混风点落在目标：混风点落在I-S-I-S- D D线上线上 l新、回风状态在新、回风状态在I-S-DI-S-D线的两侧时：混风点落在线的两侧时：混风点落在I-S-DI-S-D线上线上 l新、回风状态在新、回风状态在I-S-DI-S-D线的同侧时线的同侧时 新风

17、点距离新风点距离I-S-DI-S-D线近时，最大新风运行线近时，最大新风运行 回风点距离回风点距离I-S-DI-S-D线近时，最小新风运行线近时，最小新风运行 I D S I D S 28 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：典型空调箱例典型空调箱例 确定混风点后的处理措施确定混风点后的处理措施 p 1 1区：加热喷水区：加热喷水 p 2 2区：冷却旁通再热区：冷却旁通再热 p 3 3区：冷却区：冷却旁通喷水旁通喷水 p 4 4区：冷却喷水区：冷却喷水 1 2 3 4 H DL W 29 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：典型空调箱例典型空调箱例 空气处理闭环调节的实现空气处

18、理闭环调节的实现 p 只能根据空调箱只能根据空调箱 出口出口 空气状态调节设备空气状态调节设备 p 1 1区：加热喷水区：加热喷水 焓焓控加热器，控加热器，温度温度控水泵控水泵 p 2 2区：冷却旁通再热区：冷却旁通再热 冷水阀全开，冷水阀全开，d控旁通风阀，控旁通风阀， 温度温度控再热器控再热器 I D S 1 2 3 4 H DL W p 3 3区：冷却区：冷却旁通喷水旁通喷水 冷水阀全开冷水阀全开，焓焓控旁通风阀，控旁通风阀，温度温度控水泵控水泵， p 4 4区：冷却喷水区：冷却喷水 焓焓控冷水阀，控冷水阀，温度温度控水泵控水泵 30 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：设备的调

19、节特性设备的调节特性 风阀风阀 p 非线性特性非线性特性 p 不容易得到好的控制效果不容易得到好的控制效果 p 线性化线性化 对对X对进行对进行PIDPID计算，将计算，将PIDPID输出通过输出通过 exp(X)换算为风阀位置换算为风阀位置 p 执行器动作精度：执行器动作精度：5%5% ln XX 混风阀开 度 混风比 1.0 100% 31 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：设备的调节特性设备的调节特性 水水- -空气换热器空气换热器 p 换热量换热量 p 出口空气温度出口空气温度 1221 12 21 () ln awaw aw aw tttt QKF TKF tt tt 11

20、 11 2 11 11 a aw w a aw w KF m cm c aa aw ww a KF m cm c aa ww m c tte m c t m c e m c 冷水 1a t 2a t 1w t 2w t 1221 ()() aaaawwww Qm cttm ctt 32 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：设备的调节特性设备的调节特性 水水- -空气换热器空气换热器 p 出口空气温度随出口空气温度随 水量非线性变化水量非线性变化 p 水量大到一定程水量大到一定程 度，空气温度几度，空气温度几 乎不随水量变化乎不随水量变化 p 尽量避免工作在尽量避免工作在 温度不敏感区域

21、温度不敏感区域 33 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：设备的调节特性设备的调节特性 水阀：开度水阀：开度- -流量关系流量关系 p 开度开度- -流量关系与阀门特性及阀门、管道阻力流量关系与阀门特性及阀门、管道阻力 比有关比有关 34 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：设备的调节特性设备的调节特性 水阀：开度水阀：开度- -流量流量关系实现方法关系实现方法 阀门理想流量特性的实现：阀芯形状 （1）直线特性阀芯 （2）等百分比特性阀芯 （3）快开特性阀芯 （4）抛物线特性阀芯 （5）等百分比特性阀芯（开口形） （6）直线特性阀芯（开口形） 35 3 空气处理过程的控制：空气处理过程的控制：设备的调节特性设备的调节特性 水阀：开度水阀：开度- -流量流量关系关系: : 流通能力流通能力- -kvkv 1、定义：定义：阀门两端的压差为1bar时，阀门全开时流经阀门的流量，以m3/h计。 流量: 压降: 3 / v Qkpmh 3 / v Q kmh p 2 v Q pb a r k 、计算： 阀门并联 1