空调机组控制系统设计

1、毕毕业业设设计计 ( (论论文文 ) ) 空调机组控制系统设计空调机组控制系统设计 学学 号：号： 姓姓 名：名： 专专 业：业：自动化 系系 别：别：电子信息与控制工程系 指导教师：指导教师： 二二一二年六月一二年六月 i 摘摘 要要 智能建筑是利用系统集成方法，将计算机、通信技术、信息技术与建筑艺术 有机结合对设备进行自动监控，对信息资源进行管理和对使用者的信息服务与建 筑优化组合，获得投资合理、适合需要、安全、高效、舒适、便利灵活的建筑物。 楼宇自动化系统 (Building Automation System)是楼宇内以微处理器为主导的自动 化设备的控制系统，其服务对象是现代化的建筑。

2、本设计主要针对楼控系统中空 调机组系统以及其外围设备的研究,侧重研究美国艾顿公司基于 BACnet 通信协议 而开发的 BACtalk 楼宇自控系统，此系统具有良好的灵活性和开放性。本设计又 以青岛极地海洋世界极地馆中央空调为例着重对空调机组进行研究。 关键词：楼宇系统；自动控制；空调机组；BACtalk 系统 ii ABSTRACT Intelligent building is make use of system integration method, the computer and communication technology, information technology an

3、d architecture art organic combination of the equipments to be automatic monitoring, to manage information resource and about the users of the information service and building the optimized combination, get reasonable investment, suitable for need, safety, high efficiency, comfortable, convenient fl

4、exible buildings.Building Automation System (Building Automation System) is Building in microprocessor as the leading Automation equipment control System, the service object is a modern Building. This design is mainly aimed at building in the control system of the air conditioning unit system, and i

5、ts peripherals. This design is focused on the United States a BACnet communication based on ai agreement with good flexibility and openness and development BACtalk building automation system, the design and to Qingdao polar ocean polar world museum central air conditioning, for example focuses on th

6、e air conditioning unit for research. KEYWORDS：Building system; Automatic control; Air conditioning unit;BACtalk system iii 目目 录录 摘摘 要要.I ABSTRACT .II 目目 录录.III 1 绪论绪论.1 1.1 课题背景及意义.1 1.2 课题内容及目的.1 1.3 国内外研究现状.2 2 建筑智能化系统.4 2.1 组成与分类.4 2.2 智能建筑要求.4 2.2.1 基本功能.4 2.2.2 投资与回报.6 2.3 发展趋势.6 3 空调末端与冷源设备的协

7、调运行.8 3.1 楼控系统与空调系统.8 3.1.1 楼控系统的运行.8 3.1.2 中央空调组成.8 3.2 空调系统末端.9 3.2.2 新风机组.16 3.2.3 风机盘管.18 3.3 系统冷热源.21 3.3.1 冷水机组（制冷机）：.21 3.3.2 冷却塔.22 3.3.3 热源.23 3.4 冷水机组和空调末端设备的配合运行.24 3.5 空调末端设备比较与选择.25 3.5.1 末端设备的比较.25 iv 3.5.2 末端设备的选择.27 4 控制器（DDC）与外围设备.29 4.1 控制器.29 4.2 传感器/执行器.30 4.2.1 传感器.30 4.2.2 执行器.

8、31 4.3 艾顿公司控制器.31 4.4 控制器与传感器执行器连接规律.33 5 控制网络.36 5.1 BACNET网络.36 5.1.1 BACnet 标准的推出.36 5.1.2 BACnet 的体系.37 5.1.3 BACnet 的应用分析.38 5.1.4 BACnet 支持六种控制网络.40 5.2 LONWORKS网络.41 5.2.1 LonWorks 网络.41 5.2.2 LonWorks 网络的应用.41 5.3 控制网络选择的优化分析.42 5.3.1 LonWorks 与 BACnet 的比较.42 5.3.2 控制网络的展望.43 6 设计举例.45 6.1 工

9、程概况.45 6.2 空调设计参数.45 6.3 空调冷热源.46 6.3.1 空调冷负荷及热负荷计算.46 6.3.2 空调冷热源设置.47 6.4 空调风系统.47 6.5 空调水系统与自控系统.48 结论.50 v 致致 谢谢.51 参考文献参考文献.52 附录一附录一.53 附录二附录二.59 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 1 1 绪论绪论 1.1 课题背景及意义课题背景及意义 按照国际上流行的观点，智能楼宇中楼宇自控系统是由采暖、制冷及空调系 统、照明设备控制系统、给排水、电梯控制、供配电停车场管理系统、安全监控 系统和消防监控系统组成。建筑智能化已经成为当今和今后大中型甚至

10、中小型建 筑物发展的主流趋势。 空调系统是楼宇自动化的一个重要组成部分，其能耗通常占楼宇能耗的 65 以上。空调机组担负着夏季制冷冬季加热空气的任务，同时还担负起空气质量检 测与控制的重任。如何降低控制处理能耗和保持室内空气质量成为智能建筑发展 的重点，同时也具有重要的实践意义。世界卫生组织（WHO）的调查指出，许多 在室内工作的人员都患有不同程度的大厦相关性病症（BRI）如头痛、疲倦和过 度性疲劳等，这些相关性病症都与中央空调系统的设计运行有关。通风系统性能 的欠佳或不足是引起室内空气污染的最常见的原因，故设计出性能优异空调系统 具有重要意义。 1.2 课题内容及目的课题内容及目的 现代楼宇

11、自控系统要求采用先进的楼宇自控技术，接入设备使用简便。对应 于系统组态的编程简单，具有良好的人性化的人机界面，配备应用数据库，加快 编程和调试速度，网络结构合理。楼宇自动控制的神经中枢是通信，采用开放的 通信协议与标准是实现系统具有开放性的基本条件。 楼宇自控系统的主要功能是：使整个建筑中的主要机电设备高效协调地工作 和经济地运行。除此之外，楼宇自控系统还支持结构化综合布线和使被控设备具 有灵活性、兼容性、集成性、开放性。楼宇自控系统使用温度、湿度、压力、空 气质量等传感器采集现场物理量,并使用驱动器、控制阀、调节阀、流量计、流量 开关、控制器等来实现对机电设备的运行监控。 空调机组是指集中在

12、空调机房的集中式的空气处理设备，是整个空调系统的 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 2 重要组成部分和核心，对空调机组进行智能控制具有显著的经济效益。同时，人 们对生活环境的要求也越来越高，除了希望智能建筑能带来方便的低成本的生活 外，更希望能带来健康的生活环境。本设计采用美国艾顿公司控制系统为主要对 象对空调系统进行研究，同时研究了控制器、传感器、执行器的选择，并以青岛 极地海洋世界极地馆工程为例说明系统如何运行与控制。 空调系统目的就是为用户提供一个舒适的生活或工作环境，空调系统通过通 风换气，加工处理一定质量的空气，使室内热系统和气系统满足要求。本设计通 过控制系统实施适时控制使之实

13、现节能运行。 1.3 国内外研究现状国内外研究现状 随着我国国民经济水平的不断提高，建筑业也在持续稳定地向前发展。和前 几年建筑业的发展相比，目前的发展商将眼光放的更远，他们不再片面的追求容 积率及如何将开发成本降得越低越好，而是更多的考虑以人为本，开发真正舒适 度高、建筑质量高的居住及商用建筑。 随着中国加入世贸及承办 2008 年奥运会，中国将向全世界全面开放。为了 适应国际贸易、旅游、及城市建设迅速发展的需要，高层建筑的发展不会停留在 过去的发展水平，特别是对建筑物内的空气品质及舒适程度的要求也会越来越高。 空调系统在建筑物内的作用将不再停留在只对建筑物内的温度进行调节，而是作 为控制室

14、内环境的一个重要组成部分。因为室内空气品质已经成为当今世界室内 环境最为关注的话题之一。同时，当人们在享受着空调技术给生产和生活带来方 便和舒适的同时，也在思考如何减少空调系统所需消耗的能量。 国外发达国家的空调系统与国内通常采用的空调系统的比较：从目前国外发 达国家空调技术的发展来看，从八十年代起，变风量空调系统已在发达国家的公 共建筑物中出现，到近期在西方国家中，国内目前常用的风机盘管加新风系统已 不允许在办公大楼中采用，因为该系统无法解决房间的全面通风问题，特别是在 内区的房间（没有外窗的房间） 。同时，国内常用的两管制风机盘管加新风系统 更无法解决内区房间的冬季制冷问题。 欧洲的一些国

15、家更是对建筑物内的空气 品质进行检测，如被定为“病态建筑”，该大楼将不允许使用，由此可见发达国家 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 3 对室内环境的高标准及室内环保的重视。 变风量空调系统是一种全空气系统，它是用送风温度来控制室内温度的。变 风量系统可以同时满足室内的空气品质，又达到节能的目的。是目前发达国家在 办公大楼及公共商业建筑中普遍采用的系统。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 4 2 建筑智能化系统建筑智能化系统 2.1 组成与分类组成与分类 国家标准智能建筑设计标准对智能建筑定义为“以建筑物为平台，兼备 信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构

16、、 系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、 环保、健康的建筑环境”。智能型建筑是现代建筑技术与现代通信技术、计算机 技术、控制技术相结合的产物。智能建筑由楼宇自动化系统（BAS） 、办公自动 化系统（OAS） 、通信网络自动化系统（CAS） 、安防自动化系统（SAS）和火灾 自动报警联动控制系统（FAS）组成。楼宇自动化系统(BAS)是对整个建筑的所 有公用机电设备,包括建筑的中央空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、 电梯系统，进行集中监测和遥控来提高建筑的管理水平，降低设备故障率，减少 维护及营运成本。 2.22.2 智能建筑要求智能建筑要求 2.2.

17、1 基本功能基本功能 智能建筑的基本功能是实现了楼宇控制的自动化(BAS)、楼宇通信的自动化 (CAS)、办公自动化(OAS)，而这几个方面的自动化通过系统集成，借助于通信网 络自动化系统(CAS)中的通信设施和网络设施，高效率的实现和外界以及建筑物 内部之间的信息交互、通信、数据传输和处理。通过楼宇自动化系统（BAS）应 能实现楼宇的各种执行设备、终端的自动控制、供配电系统、照明系统和动力设 备的高效控制和检测。通过现场总线如 LonWorks 来控制楼宇中现场设备、控制 仪表，并实现分散控制和现场设备的互操作及彼此间的通信。通过安防自动化系 统（SAS）实现对建筑物的安全监控，包括自动报警

18、环节和视频监控环节。通过 消防自动化系统（FAS）实现对建筑物内有害性烟尘、异常高温、有害性气体的 自动检测并报警和启动联动控制系统及时处理可能导致火灾事件的情况。办公自 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 5 动化系统（OAS）实现办公高效化、信息化、数据库化，实现管理高效能化和用 户关系亲和化。智能化的楼宇建筑主要能达到以下要求： 1、创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的办公环境 智能建筑首先确保环境的安全和健康，其防火与保安系统均已智能化；其空调系 统能监测出空气中的有害污染物含量，并能自动消毒，使之成为“安全健康大厦”。 智能大厦对温度、湿度、照度均加以自动调节，甚至控制色彩、

19、背景噪声，使人 们心情舒畅，从而能大大提高工作效率。 2、节能 以现代化的商厦为例，其空调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能耗的 70%。 在满足使用者对环境要求的前提下，智能大厦应通过其“智能”，尽可能利用自然 光和大气冷量（或热量）来调节室内环境，以最大限度减少能源消耗。按事先在 日历上确定的程序，区分“工作”与“非工作”时间，对室内环境实施不同标准的自 动控制，下班后自动降低室内照度与温湿度控制标准，已成为智能大厦的基本功 能。利用空调与控制等行业的最新技术，最大限度地节省能源是智能建筑的主要 特点之一。其经济性也是智能建筑得以迅速推广的重要原因之一。 3、能满足多种用户对不同环境功能的

20、要求 传统建筑是根据事先给定的功能要求，完成其建筑与结构设计。智能建筑要求其 建筑结构设计必须具有智能功能，必须是开放式结构，允许用户迅速而方便地改 变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。室内办公所必需的通信与电力供应也 具有极大的灵活性，通过结构化综合布线系统，在室内分布着多种标准化的弱点 与强电插座，只要改变跳接线，就可快速改变插座功能，如变程控电话为计算机 通信接口等。智能建筑的灵活性与机动性极强，一天之内，使办公环境面目一新 已不足为奇。 4、现代化的通信手段与办公条件 在信息时代，时间就是金钱。在智能建筑中，用户通过国际直拨电话、可视电话、 电子邮件、声音邮件、视频会议、信息检索与统

21、计分析等多种手段，可及时获得 全球性金融商业情报、科技情报及各种数据库系统中的最新信息；通过计算机通 信网络，可以随时与世界各地的企业或机构进行商贸等各种业务工作。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 6 2.2.22.2.2 投资与回报投资与回报 智能化系统是高科技的产物，技术性强，系统庞大，结构复杂，功能齐全， 涉及的领域多，包括从电气、电子、计算机、自动化到暖通空调、系统集成等多 方面的内容。智能化系统的实施更是一个完整的系统工程项目。 智能建筑节能是高效能和具有高投资回报率的体现。相对整个建筑和建筑内 各种机电设备而言，虽然楼宇自控系统的投资不大，但楼宇自控系统的价格还是 不低的。广

22、大业主和楼宇自控系统的设计工程人员都应关注楼宇自控系统的作用 和产生的效益，任何业主不可能为追求先进技术或宣传作用，把楼宇自控系统作 为一种摆设对其进行投资，它必须能够为业主带来足够的效益。建筑耗能组成中， 采暖、空调、通风设备耗能达 65%，故如何优化安排协调较大耗能设备使之较大 幅度节能是我们当先不断探索的重要课题。 2.3 发展发展趋势趋势 智能建筑是个国家的综合国力和科技水平的具体体现之一，被认为是本世纪 建筑发展的主流。目前，世界各国都在加大力度发展信息高速公路。中国也把信 息高速公路的建设纳入了重要的议程。智能建筑与国际信息高速公路接轨，也将 促进信息高速公路的极大发展。智能建筑要

23、想给人们带来安全、舒适、高效等的 工作和生活空间，要综合运用现代高科技，进行规范化、标准化、集约化的开发 与设计，既充分利用现有资源，又不破坏周边环境，向“绿色建筑”的方向发展， 才能实现智能建筑的可持续发展。 具体来说，随着楼宇智能化技术的发展特别是以太网技术在楼宇自动化系统 中的应用，传统的“3A”说法将淡化，系统趋于统一，OAS、CAS、BAS 界限将更 加模糊，系统集成将更加简便，楼宇智能化系统的成本也将进一步下降。能源危 机已经成为当代急需解决的问题之一，也成了当前研究的热点。楼宇智能化系统 可对能源进行科学合理的分配达到节能的目的。因此，高效节能也将是楼宇自动 化系统发展的重要方向

24、，这其中也包括新能源的利用，如目前的太阳能光伏建筑, 如何在智能建筑中利用光伏电能也将是智能楼宇自动化系统研究和发展的一个方 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 7 向。无线网络可以省去布线，节约资源，在楼宇自控网络系统中也有较大的研究 和应用价值。 楼宇自动化系统与网络技术结合紧密，DCS 和现场总线在目前楼 宇自控系统已经得到广泛应用，但也存在一些诸如没有统一协议标准以致集成成 本过高等问题。BACnet 标准以其先进的技术、完善的体系结构和开放的理念正 式成为建筑智能化系统领域中的唯一 ISO 标准，将得到广泛应用。工业以太网技 术由于其全开放、成本低、带宽高、稳定性和可靠性高、应用广

25、泛、共享资源丰 富等优点将成为楼宇自控系统研究应用的热点。家居自动化、家用智能电器的网 络化在不久的将来也将进入楼宇自动化控制系统的研究应用领域。节能研究、新 能源开发利用、无线网络等技术在智能楼宇领域的应用也将成为楼宇自动化系统 的重要研究方向。 智能建筑是信息时代的必然产物，是信息技术与现代建筑的有机集成。其发 展趋向主要体现在一下几个方面: 1)使用工程方法设计、开发和进行智能建筑的工程施工； 2)不断提高智能建筑开放性； 3) 信息系统中多媒体、视频数据处理技术以及无线网络技术的更深入应用； 4)智能建筑互联网技术更加成熟； 5)办公方式多样化高效化； 6)智能建筑节能定量化和高精度控

26、制。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 8 3 空调末端与冷源设备的协调运行空调末端与冷源设备的协调运行 3.1 楼控系统与空调系统楼控系统与空调系统 3.1.1 楼控系统的运行楼控系统的运行 楼控系统可以实现建筑水、电、热量、燃气等能源消耗的自动统计计量。常 规仪表对水、电、燃气等能源消耗的计量只能显示能耗总量，不同时段能耗的统 计需要靠人工读取常规仪表的数据来完成。楼控系统在总量计量的基础上，自动 采集能耗计量数据，将建筑各区域、各时段、各种能源的消耗量记录分类保存到 数据库中，并且通过调整采样频率，可以实现逐年、逐月、逐日、逐时，甚至每 分钟能源消耗的统计，为建筑能耗的动态分析提供了

27、依据。在能耗分析软件的帮 助下，楼控系统利用能耗数据库记录的数据，绘制各个时段、各建筑区域能耗曲 线，分析能耗特点以及节能潜力，为节能措施的合理选择提供帮助。合理的配置 和设计楼控系统可以事半功倍地改善建筑运行状况，降低系统运行能耗，改善居 住办公环境。因而，楼控系统对改善建筑运行有着重要的意义。 3.1.2 中央空调组成中央空调组成 中央空调系统是由冷/热源和前端设备两大部分组成。中央空调系统的前端设 备主要有：空调机组、分机盘管、新风机组和变风量空调机组等。冷热源设备是 空调系统的主要组成部分。冷热源设备不仅监控过程较为复杂，而且节能技术手 段内容丰富,其中央空调原理示意图如 6.1 所示

28、： 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 9 图图 3.1 中中央央空空调调系系统统原原理理图图 3.2 空调系统末端空调系统末端 当室内空气参数偏离设定值时，采取相应的空气调节技术，使其恢复到定值， 完成空气调节的设备叫做空调机组末端设备也叫空气处理设备。空调系统由空调 机组和冷/热源组成。常见的空调末端设备包括空调机组、新风机组、风机盘管、 变风量空调系统等。 3.2.1 空调机组空调机组 在一栋大楼里，每层几乎都需要配备空调机组。空调机组如图，它的组成包 括：新风阀、回风阀、排风阀、过滤器、冷/热盘管和送风机。空调机组的任务就 是把新风和回风两部分的混合风，经过表冷表热，把空气的温度调整

29、到所需要的 温度使室内空气参数达到预定要求。控制系统中的现场设备由现场控制器（ D DC）、新风温度传感器、新风湿度传感器、回风温度传感器、回风湿度传感 器、送风温度传感器、送风湿度传感器、防冻开关、压差开关、电动调节阀、 风阀执行器组成。 四管制空调机组就是可以表冷也可以表热的空调。每两根管 子为一组，一根管子是由自控阀门控制的，另外一根管子是旁通管。当装有自动 阀门的管子需要维护维修的时候，旁通管做为备用管来用。其实物如下所示： 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 10 图图 3.2 空空调调机机组组实实物物图图 空调机组的工作原理： 空调系统的特点是改变送风量来满足室内冷 (热)负荷变

30、化的。 空调机组原理图如下： 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 11 图图 3.3 空空调调机机组组原原理理图图 空调向室内送冷风，送入室内的冷 (热)量及计算公式为： Q=C*P*L(tn-ts) 式中：C空气的比热容 kj/(kg); P空气密度(kg/m3); L送风量(m3/s); tn室内温度(); 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 12 ts送风温度(); Q吸收(或送入)室内的热流量 (kw)。 从上式可看出，为了吸收室内相同的热量，可设L 为一常数，改变送风 温度 ts,ts 越小，吸收室内热流量越大，因此改变送风温度就可适应室内负荷变 化，维持室温不变，这就是定风量空

31、调系统的工作原理。在该系统中，空调机 接通电源后以衡转速运行，风量是恒定的故称为定风量空调系统。 空调机组运行状态及参量监控 ： (1)从室外的温度传感器和新风口上的风管式温度传感器采集室外新风温度 。 (2)从室外的湿度传感器和新风口上的风管式湿度传感器采集室外新风湿度 。 (3)安装在过滤网上的压差开关监测过滤网两侧压差。 (4)从安装在送风管和回风管上的风管空气温度传感器采集送/回风温度。 (5)从安装在送风管和回风管上的风管空气湿度传感器采集送/回风湿度。 (6)使用安装在空调区域或回风管上的空气质量传感器（如CO2传感器） 进行空气质量监测。 (7)自安装在送风管表冷器出风侧的防冻开

32、关采集防冻开关状态监测信号（ 在冬季温度低于 0的北方地区使用）。 (8)通过送/回风机配电柜热继电器辅助触点处的开闭状态采集到送/回风 机故障状态的监测。 (9)通过对送/回风机配电柜热继电器辅助触点，对送 /回机运行状态进行 监测。 (10)从 DDC 的 DO 口到新风口风门驱动器控制电路，调节控制新风口风 门开度。 (11)从 DDC 的 DO 口到回风/排风风门驱动控制电路，控制调节回风 /排 风风门开度。 (12)从 DDC 的 AO 口输出到冷/热水阀门的驱动控制器控制输入口，控制 调节冷/热水阀门开度。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 13 (13)从 DDC 的 DO

33、口到送/回风机配电箱接触器控制回路，进行送 /回风 机启停控制。 空调机组的自动控制与节能运行 ： (1)连锁控制 空调机组启动时的连锁控制顺序为：新风风门 回风风门排风风门开 启送风机启动回风机启动冷热水调节阀启动 加湿阀开启。 空调机组停机控制顺序：关闭加湿阀 关闭冷热水阀 送风机停机 新 风风门关闭 回风风门关闭 排风风门关闭。 (2)空调机组的温度调节与节能运行 空调机组中，用回风温度作为被调参数，由回风温度传感器测出的回风温 度量传给 DDC，DDC 计算回风温度与设定温度的差值，按PID 调节规律处 理并输出调节控制信号。 通过调节空调机组冷热水阀门开度调节冷 /热水量，使被控区域

34、的温度保 持在设定值，室外温度变化通过新风温度变化来反映，新风温度只输入给D DC 进行处理好后控制相应的调节阀开度，进而达到空调区域的温度控制。 (3)空调机组回风适度控制 由回风湿度传感器测出的回风湿度量值信号送回DDC，通过与给定值比 较后产生一个偏差，经由给定算法（ PI 规律调节）后产生控制调节加湿电动 阀开度，使被调节区域的空气湿度值满足设定要求，一般来讲，夏季房间的相 对湿度保持在小于 75%而冬季则应大于 30%。 (4) 新风风门、回风风门及排风风门的控制 由新风温/湿度传感器和回风温 /湿度传感器测出的温 /湿度信号量值传送 给 DDC，DDC 处根据这些数据进行焓差计算，

35、按回风和新风的焓烩值比例及 新风量的要求，调节新风风门和回风风门开度，同时使系统在趋近较佳的新风 、回风比例上节能调节。 (5)过滤器压差报警及机组防冻 在过滤网出现堵塞严重、积灰较严重的情况下，装置在过滤器上的压差开 关报警。冬季时，还需要对机组进行防冻监测和控制。 (6)空气质量控制 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 14 使用 CO、CO2等气体传感器监测 室内空气质量， DDC 接收到这些测出 量后，进行对比运算，再输出控制信号 调节新风风门开度，通过调节新风量 供给来控制空调区域的空气质量。 (7)空调机组的定时运行和远程控制 通过控制系统，按给定的时间表对空调机组进行定时启/停

36、控制，并能对 相关设备进行远程控制。 空调机组主要控制功能： (1)回风温度自动控制 冬季自动调解热水阀开度，保证回风温度为设定值；夏季自动调节冷水阀 开度，保证回风温度为设定值；过度季节根据新风温度计算焓值，自动调节混 风比。 (2)回风湿度自动控制 有风道湿度传感器检测回风湿度，当回风湿度低于设定值时，自动开启加 湿装置，当湿度达到设定值时关闭加湿器。 (3)新回风量比例调节 根据需要调节新风量，在满足需要的前提下最大限度的节能。 (4)机组报警 空气过滤器两端压差过大时报警，请示清扫，送风机热继电保护时报警。 (5)机组定时起停控制 根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时起停机组，自

37、动统计机组 工作时间，提示定时维修，设备保养期间显示保养状态。 (6)连锁保护控制 连锁风机停止后，新、回风阀门自动关闭；风机启动后，如果其前后压力 差低于设定值时报警，并连锁停机；盘管处设温控开关，当温度低于5关 闭新风阀，开启热水阀并报警。 其最重要的控制设备，传感器、执行器设备图以及点表如下： 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 15 图图 3.4 空空调调机机组组控控制制系系统统 表表 3.1 空空调调机机组组控控制制点点表表： 监控设备名称控制点描述 设备数量 DIAIDOAO 接口位置 空调机组 2 送风机运行状态 2 DDC 数字输入接口 送风机故障报警 2 DDC 数字输入接

38、口 送风机手/自动状 态 2 DDC 数字输入接口 送风机启停控制 2 DDC 数字输出接口 回风温度 2 风管温度传感器 风阀控制 2 DDC 数字输出接口 水阀控制 2 DDC 模拟输出接口 室外温湿度 2 室外温湿度传感器 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 16 3.2.2 新风机组新风机组 新风机组的根本作用就是从外界获取新鲜空气，通过简单的表冷表热，再供 应给空调机组使用。其供应的方式就是往新风井里输送新风，空调机组从井中抽 取空气。每个大楼里并不是层层都有新风机组。一般三十几层的大楼，有四至五 台新风机组就够用了。如下是新风机组实物： 图图 3 3. .5 5 新新风风机机组组

39、实实物物图图 新风机组的节能控制 （1）温度调节 新风机组的节能是以出风口温度或房间温度为调解参数的，把出风口温度或 房间温度传感器测量的温度送入 DDC 控制器与给定值比较，产生偏差，由 DDC 按照 PID 规律调节表冷器回水调节阀开度以达到控制冷冻（加热）水量，使夏天 房间的温度保持在低于 28，冬季则高于 16。 室外温度在新风机组中是一个变量，这个变量对上述调节系统是一个扰动量， 为了提高系统的控制性能，把室外温度作为被调信号加入回风温度调节系统。如 室外温度增高，新风温度测量值增大，这个温度测量值经 DDC 运算后输出一个 相应的控制电信号，使回水阀开度增大，补偿了新风温度增高对室

40、温的影响。空 调机组的回水阀始终保持在最佳开度，很好的满足了冷负荷，实现节能目的。 （2）湿度调节 新风机组湿度的调节是把出风口（房间）湿度传感器测量的湿度信号送入 DDC 控制器与给定值进行比较，产生偏差，由 DDC 按 PI 规律调节加湿电动阀开 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 17 度，以保持空调房间的相对湿度。 （3）新风阀的调节 根据新风的温湿度、房间的温室度及焓值计算，控制新风阀的开度，使系统 在最佳的新风/回风比状态下运行，实现节能目的。 （4）过滤器堵塞、防冻保护 采用压差开关测量过滤器两端差压，当压差超限时，压差开关闭和报警；采 用防冻保护开关检测表冷器前温度，当温度低

41、于 5报警。 （5）空气质量 为保证空调房间的空气质量，选用空气质量传感器。当房间中 CO2、CO 浓 度升高时，传感器输入信号到 DDC,经计算输出控制信号，控制新风风门开度以 增加新风量。 新风机组原理图和点表如下所示： 图图 3.6 新新风风机机组组控控制制原原理理图图 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 18 表表 3.2 新风机组点表新风机组点表 监控设备名称控制点描述设备数量 DIAIDOAO 接口位置 新风机组 1 送风机运行状态 1 DDC 数字输入接口 送风机故障报警 1 DDC 数字输入接口 送风机手/自动状态 1 DDC 数字输入接口 送风机启停控制 1 DDC 数字输

42、出接口 回风温度 1 风管温度传感器 风阀控制 1 DDC 数字输出接口 水阀控制 1 DDC 模拟输出接口 室外温湿度 2 室外温湿度传感器 3.2.3 风机盘管风机盘管 空调机组把空气的温度调整好以后，由风机盘管向外送风。风机盘管也是出 风口附近的末端设备。 风机盘管工作原理没有中央空调复杂，其实我们可以把风机盘管形象的看做 是一台电扇，只是这台电扇吹出来的风是我们需要的温度。目前市面上风机盘管 很多，为了节约成本，很多公司会选择国产风机盘管，而采用进口中央空调主机， 这样并不影响整个中央空调系统的运行和使用效果。 下图为风机盘管实物图和原理图： 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 19

43、 图图 3.7 风风机机盘盘管管实实物物图图 图图 3.8 风风机机盘盘管管控控制制原原理理图图 风机盘管二管制温度控制系统是由温度控制器、电动阀 VA-1 组成。控制器 TC-1 的作用是检测室内的温度并与控制器设定温度相比较，并根据比较结果对电 动阀 VA-1 进行通、断控制，从而使房间温度保持恒定。 TC-1 通过检测室内温度，并与设定的温度比较，当室内需要冷风或热风时， 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 20 控制器打开电动阀和风机，向室内供冷或供热。TC-1 部分型号当室内温度低于 5时，自动启动风机，以防止盘管冻裂。 风机盘管工作原理： 风机盘管是中央空调系统使用最广的末端设备

44、，风机盘管的全称为中中央空 调风机盘管机组，房间局部吊顶的风口就隐藏着风机盘管，它始终为我们的建筑 内部保持适宜的温度。 风机盘管控制方案分类： 风机盘管控制多采用就地控制的方案，分简单控制和温度控制两种： 风机盘管简单控制：使用三速开关直接手动控制风机的三速转换与启停。 风机盘管温度控制：使用温控器根据设定温度与实际检测温度的比较、运算， 自动控制电动两/三通阀的开闭，风机的三速转换，或直接控制风机的三速转换与 启停，从而通过控制系统水流或风量达到恒温。 风机盘管组成： 风机盘管主要由风机，换热盘管和机壳组成，按风机盘管机外静压可分为标 准型和高静压型、按换热盘管排数可分为两排和三排，换热盘

45、管一般是采用铜管 串铝翅片，铜管外径为 1016mm，翅片厚度约 0.150.2mm，间距 2.03.0mm，风机一般采用双进风前弯形叶片离心风机，电机采用电容式 4 极单 相电机、三档转速、机壳和凝水盘隔热。 风机盘管空调系统的工作原理： 借助风机盘管机组不断地循环室内空气，使之通过盘管而被冷却或加热，以 保持房间要求的温度和一定的相对湿度。盘管使用的冷水或热水，由集中冷源和 热源供应，与此同时，由新风空调机房集中处理后的新风，通过专门的新风管道 分别送入各空调房间，以满足空调房间的卫生要求。 风机盘管空调系统与集中式系统相比，没有大风道，只有水管和较小的新风 管，具有布置和安装方便、占用建

46、筑空间小、单独调节好等优点，广泛用于温、 湿度精度要求不高、房间数多、房间较小、需要单独控制的舒适性空调中。 风机盘管作为中央空调系统的末端装置，在众多的公共场所广为采用，其主要特 点如下： （1）自成单元，调节灵活； 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 21 (2）风量校核； (3）送、回风方式； (4）其它因素： a噪音指标控制在 40dB 以下，对噪音偏大的风机盘管，加装消声处理装置， 阻力值不大于 10Pa。 b安装、施工中质量注意保温质量，冷凝水的排放，坡向，管件接头，系统清 洁。 c水系统的设置方式水平系统还是垂直系统，部分工地选用垂直系统，能较好 的保证冷凝水的排放，保证了房间

47、的层高要求。 3.3 系统冷热源系统冷热源 冷热源设备包括：锅炉、电动压缩式冷水机组、热泵型冷（热）水装置、溴 化锂吸收式冷水机组、直燃型溴化锂吸收式冷水机组、蓄冷装置、换冷机组等。 空调冷冻水由制冷机（冷水机组）提供。冷水机组由压缩式和吸收式冷水机组两 大类组成。 实践应用中，我们应综合考虑建筑物用途，建筑物负荷大小及其变化、冷水 机组特性、电源情况、水源情况、运行费用、环保安全等因素来选择冷水机组。 在建筑物中，系统冷源可以是冷水机组、热泵等，这些冷源主要为建筑物空 调系统提供冷量；热泵机组功率较低，因此单独将热泵机组作为系统冷热源的建 筑并不多见。如果单独将冷水机组作为系统冷源，将锅炉系

48、统作为系统热源的话 将会造成容量浪费和设备利用率低的缺欠。因为冷水机组在冬天几乎不用，而锅 炉系统在夏天也仅仅需要满足生活热水需求，同时冷水机组和锅炉机组的容量又 必须满足尖峰负荷需求，因此许多建筑物都将冷水机组和锅炉系统作为主要冷热 源，其容量满足大多数情况下的负荷需求，不足部分由热泵机组承担。这种冷热 源的配置方式相对比较经济。 3.3.1 冷水机组（制冷机）：冷水机组（制冷机）： 一台空调需要制冷，需要放出冷气，这就需要有冷源制造出冷冻水，通到空 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 22 调的表冷器里。然后让空气通过，达到使空气降温的效果。 （1）压缩式冷水机组。压缩式冷水机组中，制冷

49、机蒸汽在压缩机内被压缩成高 压蒸汽进入冷凝器，制冷剂和冷却水在冷凝器中进行热交换，制冷剂放热后变为 高压液体，通过液力膨胀阀后，液态制冷剂压力急剧下降，变为低压液态制冷剂 进入蒸发器。在蒸发器中，低压液态制冷剂通过与冷冻水的热交换而汽化，吸收 冷冻水的热量成为低压蒸汽，再经过回气管重新吸入压缩机，开始新的循环。 （2）吸收式冷水机组。吸收式冷水机组也是利用低压制冷剂的蒸发产生的汽化 潜热进行制冷，区别是压缩式制冷以电为能源，而吸收式制冷以热为能源。吸收 式冷水机组多采用溴化锂水溶液为制冷冷媒，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。 夏季供冷冬季可以供热，一台机组可解决全年的空调需求。 制冷机的样子如

50、下图所示： 图图 3.9 溴溴化化锂锂冷冷水水机机组组 简单的说明其工作原理就是溴化锂这种化学物质在冷水机组里通过高压从气 体转化成液体，这是个放热的过程。然后把液态的溴化俚通入到机器内的热交换 设备中与水接触。液态的溴化俚摆脱了高压的束缚，会变成气体。这一过程是吸 热的过程。这样由于它吸热就把水的热量吸走了，水就变成了冷冻水。然后再通 过泵输入到新风机组，或者空调机组的表冷装置中去了。 3.3.2 冷却塔冷却塔 上面在冷源里提到，溴化锂可是通过高压，然后使其放热，才从气态转化成 液态的。那么它放热就必须要有某种物质来接收太所放的热，这种物质就是“冷 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 23

51、 却水”。其实就是普通的自来水。当冷却水吸热以后温度上升了。温度上升就需 要散热，所以就把它通过管路，通到冷却塔中。冷塔的样子如下图示例： 图图 3.10 冷冷却却塔塔 把温度高的冷却水，通入冷塔的上面往下喷淋，上面有个大风扇，就自然把冷却 水的热散发到空气中去了。然后凉下来的冷却水，再通回到冷站中去，继续使用。 3.3.3 热源热源 空调能制冷，也能制热。制热则需要热源。在现代楼宇中，有的大楼用锅炉 做为热源。有的大楼则用市政供热管道，输送来的热蒸汽做为热源。总之都是把 水进行加热，然后通到空调机组和新风机组的表热装置中去。下面左图为锅炉。 右图为板换系统。板换系统是进行热交换用的装置。市政

52、管道的热蒸气通到大楼 的热站中，必须将热蒸汽加热自己大楼中的水，这就需要板换系统。 图图 3.11 锅锅炉炉 图图 3.12 板板换换 空调系统终端热媒多为 6570热水，通过热交换器完成将高温蒸汽或高温热水 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 24 （9095）变为空调热水。热水泵再将空调热水加压经分水器送至各终端负载， 在负载中进行水/气热交换，实现室内空气升温调节，水温下降，再流经集水器进 入热交换器中再加热。 3.4 冷水机组和空调末端设备的配合运行冷水机组和空调末端设备的配合运行 冷水机组的选用要综合考虑建筑物用途、建筑物负荷大小及其变化、冷水机 组特性、电源情况、水源情况、初投资

53、运行费用、环保安全等因素。这既保证合 理的容量冗余，又能保证在暑期最为酷热的时间区段空气调节区域的冷负荷需求。 冷水机组和冷冻水循环泵、冷却塔、冷却水循环泵一起构成冷源。 将制冷机、冷水循环水泵、补水箱、集水器、分水器等一些辅助设备安装在 制冷站中,制冷站中的冷水机组生成的冷冻水通过分水器向各空调区的新风机组、 空调机组或风机盘管（空调末端设备）提供冷冻水，冷冻水与这些末端设备进行 热交换，升温后又返回制冷站的集水器，再经过冷冻水循环泵加压进入冷水机组 进行制冷，整个过程循环进行。冷水机组和空调前端设备的配合运行的情况如图 所示。 图图 3.13 冷冷水水机机组组和和空空调调前前端端设设备备的

54、的配配合合运运行行 在制冷过程中，通过对冷冻水供回水温度、流量、压力、压差、冷水机组运 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 25 行台数和差压旁路调节的控制，实现对冷冻水系统的控制来满足空调末端设备对 冷源的需求，同时实现节能目的。 当制冷站与远端空调末端设备距离较远时，冷冻水的输运管路阻尼大，通常 在冷水机组的出水侧加装二级冷冻水泵来克服输运管路的阻尼。 3.5 空调末端设备比较与选择空调末端设备比较与选择 3.5.1 末端设备的比较末端设备的比较 新风机组和空调机组区别一：新风机组是用来处理新风的，在一座大形建筑 内，一般新风机组是和风机盘管配合起来使用，风机盘管与新风机其实就和空调 机

55、差不多了。一般情况下，空调机本身有新风口，新风用来保证室内空气的质量， 并补充室内排风。由于风机盘管没有新风口，所有需要新风机提供，新风机组提 供的经过处理的新风和经过风机盘管处理过的回风，或者是先混合再由风机盘管 处理，然后送入房间内。 新风机组和空调机组区别二：新风机组主要处理室外空气，而空调机组用于 处理经过新风机处理的空气，但是新风机可以有回风，回风也可以有新风，其目 的都是为了更好的调节温度和湿度等参数。 新风机组和空调机组区别三：新风机组一般来说不承担空调区域的热湿负荷， 主要功能就是送新风，当然理想状态是送风的温度和湿度恒定了，所以新风机组 一般控制送风温湿度。 新风机组和空调机

56、组区别四：空调机组负荷空调区域的热湿负荷，对空调区 域的空气起到综合处理的作用，同时保证一定的新风量。空调机组通常主要是控 制空调区域的温度湿度和空气质量等，空气处理过程一般比较复杂。 新风机组和空调机组区别五：空调机组对于空气处理较新风机组在工艺上要 相对复杂，所以空调机组多应用在不能安装风机盘管的大范围公共区域，而新风 机组多配合安装有风机盘管的小范围空间使用。 无论是空调机组还是新风机组使用和安装都较为普遍，新风机组和空调机组 有所区别，但可以功能互补，安装新风机组的同时，然后每个房间内再单独安装 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 26 风机盘管，这样可以做到取长补短，同时还可以达到

57、更加节能舒适的目的。 新风系统是由风机、进风口、排风口及各种管道和接头组成。安装在吊顶内 的风机通过管道与一系列的排风口相连，风机启动，室内受污染的空气经排风口 及风机排往室外，使室内形成负压，室外新鲜空气便经安装在窗框上方（窗框与 墙体之间）的进风口进入室内，从而使室内人员可呼吸到高品质的新鲜空气。采 用新风系统的好处：1）不用开窗也能享受大自然的新鲜空气；2）避免 “空调病”； 3）避免室内家具、衣物发霉；4）清除室内装饰后长期缓释的有害气体，利于人 体健康；5）调节室内湿度，节省取暖费用；6）有效排除室内各种细菌、病毒。 概括的说，新风机其实就是将室外的新鲜空气经过过滤，并进行温度转化（

58、就是 将室内的废旧空气喷出时对进入的空气进行加温或降温，或通过风机盘管实现， 这样避免吹进来的空气太热。 风机盘管是中央空调系统中广泛使用的末端设备，规范的全称是中央空调风 机盘管机组，它主要由电机和冷疑管及接水盘构成。可简单分类如下：中央空调 风机盘管按照形式分为：卧式暗装、卧式明装、立式暗装、立式明装、卡式五种； 卧式风机盘管按照厚度可以分成：超薄型、普通型；卡式风机盘管按照有无冷凝 水泵可以分成：普通型、豪华型。 3.5.2 末端设备的选择末端设备的选择 一般来说，风机盘管功能单一，风量制冷量小，主要考虑房间内使用，控制 精度也低，体积小安装形式多样。空调机组功能多，风量大制冷量大，主要

59、考虑 大空间使用，控制精度可以做得很高，但体积大安装形式比较单一。 选择风机盘管机组，除供冷量满足计算冷负荷要求外，还要求满足其显热量 和潜热量的匹配满足房间热湿比的要求；风量则须满足送风温差、换气次数及气 流组织等使用要求。随着风机盘管机组的应用范围不断扩大，其所服务的空调房 间的类型差别也会越来越大。不同性质、不同使用要求的空调房间，热湿比是不 一样的，冷量的风量的匹配也不应是一成不变的。即使空调要求和净容积相同的 房间，因气象条件、朝向或围护结构等差异，也会导致冷负荷的不同，显然须使 同不同结构特性的风机盘管，才能满足房间的不同需求。 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文） 27 风机盘管

60、空调机组主要适用于宾馆、办公楼、商业大楼、饭店、银行、医院、 学校、公寓、别墅、广播电台以及其它集中供冷暖的建筑物，以及要求噪音低、 调节灵活的空调房间，是集中式空调系统最理想的末端装置。其采用了国内外先 进技术，经精心制作而成，具有高效节能，健康环保，运转宁静，安装灵活，外 形美观，并有多种型式选择的优点。无论是新建房间，还是旧房改造，均能达到 理想的效果。 随着我国国民经济的迅猛发展以及人民生活水平的不断提高，全国各地兴建 了许多商场、办公楼、酒店等公共设施，这些高档建筑很多都装有中央空调，该 中央空调系统形式主要是定风量全空气系统和新风+风机盘管系统。 这两种系统 中都要用到中央空调末端