变风量空调系统BA设计

1、变风量（VAV）空调系统智能控制设计28变风量空调系统BA设计丁国余上海*电脑股份有限公司摘要：为保证向人们提供舒适环境的前提下，尽量降低空调系统的能耗，使空调系统成为智能建筑自控系统中一个重要的、必不可少的组成部分，在BA系统中采用最优投运设备的台数控制、最优启停控制、焓值控制、工作面照度控制、公共区域分区自动照明控制、供水系统压力控制、温度自适应控制等节能措施后，可以减少约20%的能耗，因而这些举措具有非常重要的意义。Abstracts: In order to guarantee provides the comfortable environment to the people und

2、er the premise, reduces the air-conditioning system as far as possible the energy consumption, causes the air-conditioning system to become in the intelligent construction automatic control system to be important, the essential constituent, uses after the BA system superiorly throws transports the e

3、quipment a digital control, superiorly opens stops the control, the enthalpy value control, the working surface degree of illumination control, the public region district automatic illumination control, water supply system energy conservation measure and so on pressure control, temperature adaptive

4、control, may reduce approximately 20% energy consumption, thus these action have the count for much significance.关键词： 变风量（VAV）,直接数字控制器（DDC）,节能 ,PID控制,组态软件Keywords：Variable Air Volume System,Direct Digital Control,Energy conservation,Proportional Integral Derivative ,Control Configuration software1 研

5、究背景楼宇自动化系统（BAS，Building Automation System）是智能建筑的主要组成部分之一。智能建筑通过楼宇自动化系统实现建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。楼宇自动化系统涉及建筑的电力、照明、空调、通风、给排水、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统，是智能建筑中涉及面最广、设计任务和工程施工量最大的子系统，它的设计水平和工程建设质量对智能建筑功能的实现有直接的影响。设计楼宇自动化系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最

6、优化的控制手段，对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效、有序的状态下运行，在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务，使投资能得到一个良好的回报。楼宇机电设备监控系统，作为智能建筑楼宇自动化系统非常重要的一部分，担负着对整座大厦内机电设备的集中检测和控制，保证所有设备的正常运行，并达到最佳状态。2 文献综述我的课题是变风量（VAV）空调系统智能控制设计,为了写好论文，通过查阅与分析相关文献资料，对撰写的文章起到了一定的作用，现对文献的有关内容做

7、如下分析：2.1关于智能建筑智能建筑的概念，在本世纪末诞生于美国。第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德 （Hartford）市建成。中国于90年代才起步，但迅猛发展势头令世人瞩目。智能建筑是信息时代的必然产物，建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术（即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）。将4C技术综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。智能建筑应当是：“通过对建筑物的4个基本要素，即结构、系统、服务和

8、管理，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计， 提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能建筑物能够帮助大厦的主人，财产的管理者和拥有者等意识到，他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。”建筑智能化结构是由三大系统组成：楼宇自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）和通信自动化系统（CAS)。本文主要是对楼宇自控系统中的变风量空调系统的控制原理做相应的研究。2.2系统的组成与功能建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据中国行业标准，BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消

9、防与安全防范子系统。一般情况下，这两个子系统宜一同纳入BAS考虑，如将消防与安全防范子系统独立设置，也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。2.3系统原理楼控系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统(Distributed control systems简称DCS）。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置（DDC）完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示

10、、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。2.4发展史及产品楼宇设备自动化系统到目前为止已经历了四代产品：第一代：CCMS中央监控系统（20世纪70年代产品)BAS从仪表系统发展成计算机系统，采用计算机键盘和CRT构成中央站，打印机代替了记录仪表，散设于建筑物各处的信息采集站DGP（连接着传感器和执行器等设备）通过总线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。DGP分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。一台中央计算机操纵着整个系统的工作。

11、中央站采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制，中央站根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。第二代：DCS集散控制系统（20世纪80年代产品）随着微处理机技术的发展和成本降低，DGP分站安装了CPU，发展成直接数字控制器DDC。配有微处理机芯片的DDC分站，可以独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能，进行节能管理，可以连接打印机、安装人机接口等。BAS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统。集散系统的主要特点是只有中央站和分站两类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治，与中央站无关，保证了系统的可靠性。第三代：开放式集散系统（20世纪90年代产品）随着现

12、场总线技术的发展，DDC分站连接传感器、执行器的输入输出模块，应用LON现场总线，从分站内部走向设备现场，形成分布式输入输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活，由于LonWorks技术的开放性，也使分站具有了一定程度的开放规模。BAS控制网络就形成了3层结构，分别是管理层（中央站）、自动化层（DDC分站）和现场网络层（ON）。第四代：网络集成系统（21世纪产品）随着企业网Intranet建立，建筑设备自动化系统必然采用Web技术，并力求在企业网中占据重要位置，BAS中央站嵌入Web服务器，融合Web功能，以网页形式为工作模式，使BAS与Intranet成为一体系统。网络集成系统（EDI）是采

13、用Web技术的建筑设备自动化系统，它有一组包含保安系统、机电设备系统和防火系统的管理软件。EBI系统从不同层次的需要出发提供各种完善的开放技术，实现各个层次的集成，从现场层、自动化层到管理层。EBI系统完成了管理系统和控制系统的一体化。目前，规模和影响较大的楼宇设备供应公司有美国霍尼维尔公司、江森公司、KMC公司、德国西门子公司等。3 技术路线4参考文献1霍小平 中央空调自控系统设计 中国电力出版社.20042华东建筑设计院 智能建筑设计技术同济大学出版社19963陆耀庆. 实用供热空调设计手册. 中国建筑工业出版社. 19934APOGEE顶峰系统设计手册西门子CEC5张振昭，许锦标，万频.

14、 楼宇智能化技术. 机械工业出版社. 2001一VAV空调自控系统概述1.1 VAV空调自控系统的概况变风量VAV系统(Variable Air Volume System)是一种全空气空调方式,它根据室内负荷的变化或室内要求参数的改变自动调节空调系统的送风量,从而保证室内参数达到绿色环保舒适的要求.VAV系统是提供舒适空调的最现代化高效能系统.空气调节是智能建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可或缺的重要环节。在智能建筑中，空调各系统的监控点数量常常占全楼监控点总数的50%以上；空调各系统的耗电量常常占全楼总耗电量的50%以上，由此可见，空调各系统在智能建筑的一次投资和运行费用中占有极其重要

15、的位置，在不少建筑物中，或在建筑物的建设阶段，BMS（楼宇管理系统）本身常常是整个智能化楼宇管理系统（IBMS）的主导成分，而空调各系统的控制部分又是BAS或BMS系统的主导成分，对于这类建筑，空调控制系统的位置就更是举足轻重。在智能建筑中实现节电节能，特别是耗电耗能大户空调实现节电节能，本应是业主投资计算机控制（亦即使建筑具有“智能化”）所能期待的主要回报内容之一；然而目前国内在智能建筑的建设中，真正能做到这一点的是凤毛麟角。也就是说，只有极少数智能建筑（屈指可数）实现了节电节能，大多数智能建筑并没有实现节电节能这一理应实现的回报。1.2 VAV空调自控系统的组成VAV空调系统一般由三部分组

16、成，分别是冷热源系统、冷媒传输系统、空气分布系统。对于一个典型的中央空调系统，这三部分相互作用与传递。因此，中央空调自控系统也有三部分组成，分别是冷热源系统的群控、水系统控制、风系统控制。1.3 VAV空调自控系统的特点1.3.1. VAV空调系统的多干扰性空调系统在全年或全天运行中，由于外部条件(如气温、太阳辐射、风、晴、雨、雪)和内部条件(如空调房间内的设备、照明的启停和投入运行数量的变化及工作人员的递减等)的变化，都将对运行中的空调系统形成干扰，因此空调系统具有多干扰性。1.3.2. 温、湿度的相关性在对空调系统的控制中，大多数情况下主要是对空调房间内的温度和相对湿度的控制，这两个参数常

17、常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量。两个参数在调节过程中既相互制约又相互影响。如果由于某些原因使空调房间内温度升高，引起空气中水蒸汽的饱和和分压发生变化，在含湿量不变的情况下，就会引起室内相对湿度的变化，在调节过程中，对某一参数进行调节时，同时也引起另一参数的变化。如在夏季，采用表面冷却器对空气进行降温去除湿处理时，常开大冷水阀使相对湿度控制在要求 的范围内，但如果不进行送风的再热处理时，则有可能送风温度过低。这种相互影响、相互关联、相互牵制即为相关性。1.3.3. 具有多工况运行及转换控制由于空调系统是在全年的室内外条件变化情况下按照的一定的运行方式(即工况)进行调节的。同时，在室

18、内外条件发生显著变化时要适时地改变运行调节方式，即运行工况的转换，在工况转换方面有利用自动控制系统的自动转换方式，也有根据室内外的条件及运行状况进行人工手动切换的方式。由于多工况运行及相互转换方式的调节，使全年运行的空调系统空气处理更合理、更方便，更充分发挥空气处理设备的能力，同时又能节约一定的能量。1.3.4. 系统整体控制性空调的自动控制系统一般是以空调房间内的温度和相对湿度为控制中心，通过工况的转换与空气的处理过程，使每一个环节紧密联系在一起的整体控制系统。空调系统中空气处理设备的启、停都要根据系统的工作程序，按照有关的操作规程进行，处理过程中的各个参数的调节及连锁控制都不是独立进行的，

19、而是与室内温度、湿度密切相关的。空调系统在运行过程中，任一环节出现问题，都将直接影响空调房间内的温度、湿度调节效果，甚至使系统无法工作而停运。因此，空调自动控制系统是一个整体不可分的控制系统。1.4 VAV空调自控基本原理在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最

20、为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。1.4.1. 比例（P）控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 1.4.2. 积分（I）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System

21、with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。1.4.3. 微分（D）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误

22、差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 1.5 VAV空调自控系统的通信协议目前国际上常用两种开放式标准：一种是LONMARK标准，另一种BACnet标准，这两种标准得到我国有关的标准的推荐，对于多个供应

23、商不同系统之间的集成宜采用美国ASHRAE学会制定的BACnetANSI/ASHRAE SPC 135P标准。对分布式控制系统则宜采用LONMARK标准。1.5.1. BACnet协议BACnet网络通讯协议是由美国暖通空调制冷工程师学会（ASHRAE）发起制定并得到美国国家标准局（ANSI）的批准，由楼宇自动化系统的生产商、用户参与制定的一个开放性标准，由ASHRAE学会综合几个局域网LAN（注意不是工控网）的协议而制定的，尽可能采用了LAN网络不同时期成熟的技术而制定的。 1995年6月BACnet成为ASHRAE B590标准，并于同年由于网络及通讯技术的发展，业主对集成技术提出了更高的

24、要求，要求建筑物自动化系统与高一级的企业管理系统加强联系，提高管理效率。这就是说要在信息管理网一级上互连，解决不同厂家的自动化系统集成的有效途径。因此厂家可以按照BACnet标准开发与BACnet兼容的控制器或接口，可在这一标准协议下实现相互交换数据的目的。BACnet比LONMARK有更为量大的数据通讯，运作高级复杂的大量信息。是可以实现不同厂家的楼宇自动化系统之间互连的通讯技术。例如要使Honeywell或JOHNSON等公司的一套BA系统与其它公共安全及消防系统进行通讯交换信息，即可通过 BACnet把它们连成一个整体并在一个工作站上可以实现对这些系统的全部监控。1.5.2. Lon M

25、ark标准Lon Mark标准是以LonWorks技术为基础的一套标准。LonWorks技术由美国Echelon公司90年代开发推出。LonWorks技术实际上是一种测控网技术，更确切一点说是一种工控网技术，也叫现场总线技术。它方便地实现现场的传感器、执行器、仪表等联网。这种网络不同于局域网，而是一种工控网。因为它传输数据量较小的检测信息、状态信息和控制信息。Echelon公司提出局部操作网LON（Local Operating Network）采用LonTalk协议的LON网称为LonWorks网。 LonWorks技术是一套开放式技术，其通讯协议LonTalk协议也是开放的，使实现遵守该协

26、议的各家产品互联成为可能。LonWorks网络最大的优点是其开放性，其主要表现在以下方面： LonWorks所用的通讯协议LonTalk提供ISO/OSI参考模型所定义的全部七层服务；LonWorks支持多种通讯媒质和任意自由拓扑网络结构；LonWorks支持的通讯媒质有双绞线、同轴线缆、光纤和无线微波等；LonWorks组网拓扑结构可以是任意形式，可以是星型、树型、网状型等，实现真正的点对点通讯。 鉴于智能大楼面积大，所控机电设备（如空调机组、水泵）分布分散，如果仍旧采用传统的BA联网拓扑结构，那么实现现场DDC控制器通讯连接的布线十分复杂。这时采用带LonWorks技术DDC，就可随现场情

27、况任意选择通讯网络拓扑结构，使系统组态灵活方便，可见LonWorks技术优势所在。但任何事物都是辩证的、一分为二的，在工程设计中明显感到LonWorks技术的不足： LonWorks尽管在物理形式上可自由拓扑、但每个LonWorks节点需要连接到信道（CHANNEL）上，这就必须进行网络分段（SEGMENT），在系统配置上必须增加路由器（ROUTER）。这就增加了系统管理复杂度，实际上在逻辑上增加了控制系统分级数，管理分级数越多，系统不可靠度值就高，降低了系统稳定性；各厂商生产的元器件（如各类型传感器、控制器）只有而且必须插入固化有LonTalk协议的NEURON专用神经元芯片，这就会导致行业

28、垄断，且造价高的缺点。二VAV空调自控系统设计2.1需求分析2.1.1.空调室内设计温度确定经重庆、上海、广州等地区的实践证明，夏季室内温度降低1或冬季升高1，除暖通空调工程的投资增加6，能大8外，加大室内外温差也不符合卫生学要求。舒适性空调夏季比较理想的室内温度是比室外环境温度低5-8为好。2.1.2.空调冷热源中央空调能耗一般包括三部分，即（1）空调冷热源；（2）空调机组末端设；（3）水或空气输送系统。这三部分能耗中，冷热源能耗约占总能耗的一半左右，是空调节能的重要内容。如果均把各自消耗的能量折算成一次能源，则各类机组均可用单位时间内一次能源消耗能量所制取的冷量或热量进行比较，本文使用一个

29、一次能源效率OEER(W/W)来表示。单位从能耗角度考虑夏季制冷：离心式、螺杆式冷水机组OEER值最高，蒸气两效LiBr吸收式冷水机组OEER最小；冬季供热：螺杆式、活塞式热泵冷热水机组OEER最高，电热水机组最低，即能耗最高。2.1.3.空调机组和末端设备97年统计，国内生产风机盘管的厂家有200多个，年产量为60-80万台；空调机组也有100余有，产量在5万台左右。应该选用机组的风机风量、风压匹配合理，漏风量少，空气输送系统数教大的机组。风机盘管从总体水平看与国外同类产品相比差不多，但与国外先进水平比较，主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。2.1.4. 空调给回水系统一般空调水系统的输配

30、用电，在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20-25；夏季供冷期间约占12-24，对水系统设计，应积极推广变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施。因此水系统节能具有重要意义。大流量、小温差现象普遍存在，设计中供、回水温差一般取5，但经实测，夏季冷冻水回水温差较好的为3，较差的只有1-1.5，造成实际水流比设计水量大1.5倍以上，使水泵电耗大大增加。2.2系统设计2.2.1. 控制点的规划依照信号的不同波形，信号可分为模拟信号和数字信号两大类，其基本形态如下：模拟信号（A）：系指连续变化的物理量，如温度、湿度、流量、气体浓度、电流、电压、频率等。在控制系统中，模拟信号一般经转换器转为420m

31、A或15V信号传输。数字信号（D）：系指电脉冲、阶跃或开关量，如：通/断、启/停、上/下限报警、累计计数等，数字信号输出分为保持型、瞬时型和瞬时自锁型。 编制输入、输出控制总表时，应以分站为单位，分别统计列出，并按模拟量输入（AI）、数字输入（DI）、模拟输出（AO）、数字输出（DO）等种类分别计算。2.2.2. 冷冻站监控系统控制2.2.2.1. 冷冻站监控系统控制内容Ø 监测冷却水的供、回水温度（AI）Ø 监测冷冻水的供、回水温度（AI）Ø 监测冷冻水回水的温度（AI）Ø 监测冷冻水的供、回水压差（AI）Ø 压差旁通阀的控制（AO）

32、6; 冷冻水泵运行状态、故障报警、手自动状态（DI）Ø 热水泵运行状态、故障报警、手自动状态（DI）Ø 冷却塔风机的运行状态、故障报警、手自动状态（DI）Ø 冷水机组的运行、故障报警、手自动状态（DI）Ø 膨胀水箱的高、低液位报警（DI）Ø 补水泵的运行、故障报警、手自动状态（DI）Ø 冷冻水的水流状态（DI）Ø 冷却水的水流状态（DI）Ø 冷冻水泵、冷却水泵的启停（DO）Ø 冷水机组的启停（DO）Ø 冷却塔风机的起停控制（DO）Ø 冷却水进水电动蝶阀控制（DO）Ø 冷冻水进

33、水电动蝶阀控制（DO）Ø 冷却塔进水电动蝶阀控制（DO）Ø 冷却水泵和冷冻水泵的变频控制（AO）2.2.2.2. 冷冻站监控系统控制说明Ø 检测各个机电设备的手自动状态。功率较大的设备，出于安全的考虑需要增加手自动转换开关，当打到手动时，自动不起作用，这便于系统进行调试和维修或对紧急状况进行处理。Ø 检测冷冻水的供回水温度和回水流量。根据供/回水温度差和回水流量来调节冷冻机组的运行台数，同时相应的循环水泵和冷却塔连锁启停。Ø 根据程序或工作日程安排自动开关冷冻机组。通过程序控制冷冻机组，达到最低能耗，达到最低的主机折旧率。Ø 检测冷冻

34、水的供回水压差，同时在冷冻水供回水总管（或集水器与分水器）之间安装压差旁通调节阀。当冷冻水管路的供回水压差超过设定值时，压差旁通阀自动打开，DDC调节其开启度，使其供回水压差符合设定的要求，防止压差过高而损坏冷冻机。从而保证冷冻机侧的冷冻水流量恒定，保证冷冻机的安全工作。Ø 检测膨胀水箱的高低液位。当膨胀水箱的液位低于低液位开关时，DDC自动控制补水泵为膨胀水箱补水，当液位到达高液位开关时，补水泵停止。Ø 当冷却水、冷冻水管的水流开关监测到有水流通过时，冷机才允许启动，防止冷机的空负荷运转，从而损坏冷冻机。Ø 对冷冻水的进水、冷却水进行电动蝶阀控制，减少系统的负荷

35、运行。当系统开启一台冷机时，只需要开启一台冷机的冷却水、冷冻水供水阀控制。相应的开启该机组的冷却水、冷冻水蝶阀，反之则关闭该机组的蝶阀。Ø 当一台冷冻水泵、冷却水泵或补水泵发生故障时，备用泵会自动投入运行。Ø 各联动设备的启停程序包括一个可调整的延迟时间功能，以配合冷冻系统内各装置的特性。Ø 检测冷却水的供、回水温度。当温度高于设定值37时，冷却塔风机自动启动，不满足时再启动下一台冷却塔风机，直到满足使用设定温度为止；当温度低于设定值25时，冷却塔风机自动关闭一台，温度还低时，再关闭下一台冷却塔风机，直到满足使用设定温度。这样可以最大限度的节省风机的运行时间，减少

36、能耗。Ø 对冷却塔的进水进行电动蝶阀控制，减少系统的负荷运行。此时只需要给进水安装蝶阀，再安装一般的浮球冷却塔进行补水控制控制即可。因为冷却塔属于一个敞开的连通器，彼此水位一样，不存在抽空或灌满的可能，安装进水蝶阀只是在于对冷却水泵进行优化启停控制。Ø 热泵机组(各设备间的启停控制, BA 系统会根据冷冻水供回水温度, 冷冻水回水流量, 计算出实际的冷负荷, 然後比较冷冻主机的制冷量, 以决定所需运行的主机数量. 各设备间的优先启停次序, 由各设备的累计运行时间所决定, 以累计运行时间长者先停, 累计运行时间长者先开的原则进行. 各设备间的启停次序为:启动:电动水阀 -&g

37、t; 冷冻/冷却水泵 -> 冷却塔 -> 冷冻主机停止:冷冻主机 -> 冷却塔 -> 冷冻/冷却水泵 -> 电动水阀Ø 如有设备出现故障, 程序会自动选择另一台设备补上.Ø 同时采用DDC直接采集供/回水总管路的温度、流量的参数Ø 监测冷冻水旁通的压差，控制调节旁通阀开度2.2.2.3.系统控制原理图2.2.3. 空调机组系统控制2.2.3.1. 空调机组系统控制内容Ø 回风管回风温度（AI）Ø 风机运行监测（DI）Ø 风机的故障报警信号（DI）Ø 自动或手动状态显示（DI）Ø 风机启

38、停控制 （DO）Ø 新风风门控制（AO）Ø 两通水阀控制（AO）Ø 室内温度（AI）Ø 室内湿度（AI）Ø 室内静压差（AI）2.2.3.2. 空调机组系统控制说明Ø 回风温度控制：DDC 控制器会监察送、回风温度并将它与预设的温度值(可供用户调较)作比较，进行PID运算，然後输出至冷冻水阀，以作温度调节作用.另外此冷冻水阀会与风机状态联锁，在没有风机状态的情况下，将冷冻水阀关死。Ø 风机开关控制：风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的.在一些特别的情况，如加班情况，风机有需要在预先设定时间表之外的时间

39、启动，用户可选择在BAS操作站上手动启停风机又或是用音频式电话遥控风机启停.BA系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能.在设定此功能後，BA系统会自动监察风机的状态是否与控制要求一致, 如果不一致时，BA系统会同时定义此状态点与控制点是故障的, 并以声光报警形式在操作站上显示, 以提醒操作人员做出相应的处理工作. 而 BA 系统也会将有关的事项一一记录，以作日後检查之用，另外BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间，以便维修人员在设备运行至一定时间後，进行维修工作。Ø 风机跳闸报警监察：DDC控制器会监察风机跳闸报警.，在有报警时，停下风机并以声光报警形式在操作站

40、上显示，以提醒操作人员安排有关人员做检修工作.而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日後检查之用。Ø 风机运行状态：空调自控系统通过压差开关，监测风机的前後压差，以测量风机的实际状态。Ø 送风温、湿度控制：DDC 控制器会监察送风温度并将它与预设的温度值(可供用户调较)作比较，进行PID运算，然後输出至冷冻水阀，以作温度调节作用，另外此冷冻水阀会与风机状态联锁，在没有风机状态的情况下，将冷冻水阀关死。Ø 风阀对风量的调节:风阀和风机联锁。Ø 水阀的控制主要是根据回风温度传感器的反馈温度信号，调节冷热水阀的开度，使送风温度趋向设定温度(PI比例调节)；当

41、回风温度高于设定温度时，DDC自动输出关的信号，关闭冷热水阀，反之则打开冷热水阀，从而既满足室内温度的设定要求，防止温度过高过低给人工作带来的不便，又最大的节省能源。根据一般的经验，没有装调节阀之前阀门的开启度一般为85左右，装上调节阀进行调节后，阀的开启度仅为4060，因此可以减少能源损耗。Ø 启停控制：在预定时间程序下控制空调机组的启停，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段空调的启停。Ø 温度控制：通过安装在回风风管上的风管温度传感器测量回风温度Ø 根据系统的设定的回风温度来调节冷冻水水阀或加热盘管的热水阀开度，以达到降温或加热的功能

42、，满足控制区域内温度的要求，同时节约能源。Ø 状态监测：通过风机过载继电器状态监测，产生风机故障报警信号Ø 通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号Ø 通过空调控制柜手自动切换开关监测风机手自动状态信号Ø 通过安装压差开关，监测粗效和中效过滤网两侧压差，根据设定值产生阻塞报警信号，提示清洗过滤网，提高过滤效率。一般压差设定值为20-300Pa，可调报警范围。2.2.3.3.系统控制原理图2.2.4. 空调末端变风量系统控制2.2.4.1. 空调末端变风量系统控制内容Ø VAVbox风阀开度（AO）Ø 室内温度（AI）Ø

43、 风管压力（AI）2.2.4.2. 空调末端变风量系统控制说明变风量空调系统中的空调机组采用变频风机，送入每个房间的风量由变风量末端装置VAVbox控制，每个变风量末端装置可根据房间的布局设置几个送风口。室内温度通过末端装置设在房间的温控器进行设定，温控器本身自带温度检测装置，当房间的空调负荷发生变化实际值偏离设定值时，VAVbox根据偏离程度通过系统计算，确定送入房间的风量。送入房间的实际风量可以通过VAVbox的检测装置进行检测，如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差，则VAVbox自动调整进风口风阀以调整送风量。例如夏季，当室内温度高于设定值时，VAVbox将开大风阀提高送风量，此时主送

44、风道的静压P将下降，并通过静压传感器把实测值输入到现场DDC控制器，控制器将实测值与设定值进行比较后，控制变频风机提高送风量，以保持主送风道的静压。如果室内温度低于设定值时VAVbox将减小送风量。冬季和夏季的调节方式相同，但调节过程相反。控制对象为室内温度、主送风道静压P，检测装置为静压传感器，调节装置是现场DDC控制器，执行器是变频风机，干扰量是VAVbox风阀开度、空调负荷。另外，送风道的严密性也是不可避免的干扰量，但可以通过改善施工工艺使之减小到最小程度。由泵与风机的相似律可知，变频风机和变频水泵的节能原理是一样的，这里就不在重复叙述。由于变风量系统在调节风量的同时保持送风温度不变，因

45、此在实际运行过程中必须根据空调负荷合理的确定送风温度。例如夏季，当送风温度定的过高，空调机组冷量不能平衡室内负荷时，空调机组可能大风量工频运转，此时起不到节能效果。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定，并且通过控制空调机组回水电动阀，对送风温度进行有效的控制，控制过程如前所述。为了使变风量系统更加稳定的工作、充分发挥节能效果，保持良好的室内空气品质。现场DDC可以对空调机组进行起停控制，通过设定时间表，使机组按时工作按时停止。对于有几十台甚至上百台空调机组的大厦来说，可以节省很多人工。DDC控制器通过监测新风与回风的焓值，确定新风与回风的混合比。在保持最小新风量的同时充分利用回风

46、，以减少制冷机组能耗。DDC控制器还可以对空调机组过滤网前后的压差进行监测。当过滤网出现堵塞时会及时报警，以免长时间影响机组送风量。各个现场的DDC控制器通过网络控制器NCU与中央控制室之间进行信息交互，实现整个系统的集中控制。2.2.4.3. 系统控制原理图2.2.5. VAV空调系统自控结构图三VAV空调自控主要设备选型（以SIEMENS产品介绍）3.1 模块式控制器模块式控制器(MBC)是APOGEE现场管理和控制系统的组成部分，它是一种高性能的模块式直接数字控制(DDC)管理的现场控制器。现场控制器在不依靠较高层处理器的情况下，可以独立工作或连网以完成复杂的控制、监视和能源管理功能。模

47、块式控制器对局域网络（FLN）装置和其它现场系统（如冷冻机、锅炉、消防人身安全设施、门禁设施和照明设备）进行中央监视和控制。另外，可使多达100个模块式现场控制器在一个网络上进行通讯。3.2 风管温度传感器  电气连接件 M12插塞接头 防护等级 IP54(竖直的传感器位置) 输出信号 Echelon总线LONTalk协议 LonMark(R)功能列表 温度轮廓1040 传感器类型 FTT 10A 电源 24Vac/dc | 1VA 温度传感元件 NTC20k 温度范围 -30 . 110oC 安装位置 风管 浸入深度 280mm 电缆长度 2,5m，可以为DDC直接进行信号传送。3

48、.3调节阀及阀门驱动器根据系统的设定的回风温度来调节冷冻水水阀或加热盘管的热水阀开度，以达到降温或加热的功能，满足控制区域内温度的要求，同时节约能源。3.4 压差开关通过安装压差开关，监测粗效和中效过滤网两侧压差，根据设定值产生阻塞报警信号，提示清洗过滤网，提高过滤效率。一般压差设定值为20-300Pa，可调报警范围(DI)。 3.5 室外温度传感器通过电阻式温度传感器，温度值取平均值，然后通过网络将数值传输到每个空调机组的DDC。四VAV空调自控组态软件4.1 软件基本功能Ø 监视功能（图形，趋势，报警）Ø 控制功能（程序，命令，日程）Ø 管理功能（用户，设备，

49、报警，报表，备份）其软件界面类似如下图：4.2 Insight 用户权限管理Ø 利用 NT 的帐户，及安全认证机制Ø 可定义 Insight 及 BLN 的帐户Ø 根据对象和功能设定用户权限（适用于图形，控制点，报告、事件和报警等）4.3 Insight系统结构描述Ø 直观的树形网络结构图Ø 提供实时系统网络信息Ø 监视、设置和管理三层网络，MLN、BLN和FLN4.4 Insight动态图形Ø 静态/动态图形和点的信息Ø 内含Micrografx图形软件Ø 支持二维及三维图形Ø 通过图形可直接监视和控制设备，