轨道交通站房空调系统控制1

1、轨道交通站房空调系统控制及优化建筑环境与设备工程系E-mail: 铁四院城地院交流会 2011-9-291轨道交通的舒适、快捷和便利,成为人们出行的重要交通工具,也就成为了许多城市交通的重要组成部分。已有10多个城市开通了轨道交通，里程约为1200公里，2015，建成的与在建的轨道交通线路达到158条，总里程超过4000公里。轨道交通的快速发展2轨道交通的能耗信号、监控等系统耗电(15）车辆用电(50%)通风空调用电(35%)3内容建筑自动化/楼宇自动化 (BA)空调系统基本控制空调系统优化控制BA系统及原理图实例4楼宇自动化(BA系统)照明控制系统安防及安全控制系统闭路电视系统门禁系统防盗报

2、警系统火灾报警(消防)系统通风空调控制系统新风系统空调风系统水系统制冷机(热泵)系统冷却塔等5集散式控制系统(TDS)传感器与执行器分站控制器网络通讯总站规范JGJT16-92规定，BAS的现场控制总线必须是同层总线。个别采用主从式的轮询总线。6传感器传感器一般没有信号的变送环节，输出的电量信号一般为小电压、小电流，而且是非标准信号。变送器是将传感器输出信号变换到标准信号的器件一般输出的为4-20mA、0-10V等的标准信号。7执行器一般接受010V的电压信号或开关量信号。DN208089通讯模块BA系统控制站(分站)基本结构10网络通讯局域网/互联网Voice (Microphone, Te

3、lephone, )Video (Digital CCTV, Videoconferencing,Webcam )Control (BAS)PCs, Office Automation, 11BAS 常用的协议LonWorks 现场总线协议Echelon等公司开发。基于专有芯片。HolleywellModBus 协议支持R232/485串行协议和以太网协议，PLC与计量表等采用该协议。采用主从式而非总线式。PROFIBUS 现场总线协议EIB（欧洲安装总线） 现场总线协议BACnet 总线协议 开放式Metasys N2 (江森)AHRAE Standard Project Committee

4、 135P (SPC 135P) 标准项目委员会开发了该协议，为ASHRAE BACnet。1987，1991，1994，1995, 200512 开放式的系统结构13OPC技术 OPC Client 接口OPC Client 接口BAS 1BAS 2BACnet 设备LonWorks 设备局域网BACnet OPC 驱动LonWorks OPC 驱动OPC Server 接口OPC Server 接口管理工作站现场网络管理工作站现场网络Web Server BAS工作站14空调系统基本控制风机盘管控制定风量系统控制无变风量末端的变风量系统控制有变风量末端的变风量系统控制冷冻水变水流量系统控制

5、制冷机序列控制冷却水系统控制15空调系统基本控制 (续)风机盘管控制风机盘管控制系统，一般不进入集散控制系统，有的也进入集散控制系统以便集中管理M16空调系统基本控制 (续)定风量系统控制送风机盘管空调空间M-1送风回风控制器TM-1CO2新风回风排风17空调系统基本控制 (续)定风量系统常规控制方法的效果18空调系统基本控制 (续)回风温度的串级控制方法T室内回风温度控制器1送风温度设定值温度控制器2T送风盘管M-119空调系统基本控制 (续)常规控制与串级控制效果比较常规控制效果 串级控制效果20空调系统基本控制 (续)无变风量末端的变风量系统控制送风机盘管空调空间M-1送风回风控制器M-

6、2CO2T2M-2T1新风回风21空调系统基本控制 (续)有变风量末端的变风量系统控制VAVVAVVAVVAVVAVVAVVAVVAV送风机盘管M-1M-2M-2新风回风22压力相关型变风量末端空调系统基本控制 (续)T室内变风量调节阀回风温度控制器流量设定值A流量控制器F送风T室内变风量调节阀回风温度控制器A送风压力无关型变风量末端23VAVVAVVAVVAVVAVVAVVAVVAV送风机盘管M-1M-2TM-2空气处理机送风温度及风量的控制控制器P1控制器控制器控制器新风回风24送风机盘管 送风T1TC-1DamperMotor新风排风.回风V-1T2TC-2M-1F1温度设定值FC-1F

7、2Pre-set flowdifferenceM-2回风回风机双风机无变风量末端变风量系统CO2CC-1供热季供冷季25送风机盘管 送风T1TC-1DamperMotor新风排风.回风V-1T2TC-2M-1P2温度设定值FC-1P1M-2回风回风机双风机无变风量末端变风量系统CO2CC-1供热季供冷季26双风机无变风量末端变风量系统过渡季冷量部分免费模式Heating ValveCooling Valve送风机控制100%0%室外温度/焓值hrtnhfrhrtnhfrABufruhuduc供热模式(DCV control)冷量全部免费模式机械制冷模式(DCV control)控制信号27送风

8、机盘管 送风DamperMotor新风排风.回风T2TC-2M-1F1FC-1F2Pre-set flowdifferenceM-2回风回风机双风机无变风量末端变风量系统过渡季全开全关全开关闭28送风机盘管 送风DamperMotor新风排风.回风T2TC-2M-1F1FC-1F2Pre-set flowdifferenceM-2回风回风机双风机无变风量末端变风量系统过渡季全开全关全开关闭29送风机盘管 回风M-1回风机组合式空调箱无变风量末端变风量系统排烟风机排风/排烟新风机新风30送风机盘管 回风M-1回风机组合式空调箱无变风量末端变风量系统排烟风机排风/排烟新风机新风31送风机盘管 回风

9、V-1M-1回风机正常供冷供热季控制系统排烟风机排风/排烟新风机新风CO2CO2控制器T1温度设定值温度控制器T1温度设定值温度控制器关闭关闭全开回风机控制器按送风机频率变化32送风机盘管 回风M-1回风机排烟风机排风/排烟新风机新风CO2T1温度设定值温度控制器全开关闭关闭回风机控制器按送风机频率变化过度季控制系统关闭全开关闭33空调系统基本控制 (续)变水量系统控制压差控制1H CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTSourceBVZone AZone BZone CSecondary Water PumpPController

10、VFD34空调系统基本控制 (续)变水量系统控制压差控制2H CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTSourceBVZone AZone BZone CSecondary Water PumpPControllerVFDPP35空调系统基本控制 (续)变水量系统控制压差控制3H CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTSourceBVZone AZone BZone CSecondary Water PumpPPPControllerVFDP36空调系统基本控制 (续)压差

11、/压力传感器设置位置对能耗的影响37空调系统基本控制 (续)变水量系统控制温差控制H CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTH CTSourceBVZone AZone BZone CSecondary Water PumpControllerVFDT1T238AHUCoil调节阀ChillerChillerChiller变速泵旁通管DPVMp控制器空调系统基本控制 (续)变水量系统控制（一次系统压差控制）39AHUCoil调节阀制冷机制冷机制冷机变速泵旁通管DPVM控制器空调系统基本控制 (续)变水量系统控制一次系统温差控制T1T240空

12、调系统基本控制 (续)冷却水系统控制冷却水回水冷却水供水出风撒水器进风进风填料水盘293237室外空气湿球温度冷却水供水温度冷却水回水温度逼近度 Approach冷却水温差 Range41空调系统基本控制 (续)冷却水系统控制冷却水回水冷却水供水出风撒水器进风进风填料水盘293237室外空气湿球温度冷却水供水温度冷却水回水温度逼近度 Approach冷却水温差 Range15 20 25 30 35 40 45 50 55 干球温度 DRY-BULB TEMPERATURE 0 5 10 15 20 25 30含湿量 HUMIDITY RATIO g/kg100 80 60 40 25 PER

13、CENTAGE SATURATIONWET-BULB TEMPERATURE 等焓线42空调系统基本控制 (续)冷却水系统控制冷却水回水冷却水供水出风撒水器进风进风填料水盘制冷机冷凝器控制器T控制设定值TRH43空调系统基本控制 (续)冷却水系统控制冷却水回水冷却水供水出风撒水器进风进风填料水盘制冷机冷凝器控制器T控制设定值TVFD44空调系统基本控制 (续)制冷机序列控制回水温度控制法CoilCoil调节控制阀旁通管/解偶管T回水温度控制器ChillerChiller定速泵Chiller45空调系统基本控制 (续)制冷机序列控制旁通流量控制法CoilCoil调节阀旁通管surplus flo

14、w deficit flowM流量开关S控制器ChillerChiller定速泵ChillerDPV46空调系统基本控制 (续)制冷机序列控制功率控制法CoilCoil调节阀控制器ChillerChiller定速泵ChillerKwKwKw旁通管DPV47AHUCoil调节阀ChillerChillerChiller变速泵旁通管DPVMMM分水器集水器控制器KwKwKw空调系统基本控制 (续)制冷机序列控制功率控制法48空调系统优化控制变风量系统优化控制冷冻水系统优化控制制冷机优化序列控制冷却水系统优化控制49空调系统优化控制 (续)变风量系统优化控制基本控制：室内温度控制送风温度控制送风压力

15、控制优化控制：送风压力优化送风温度优化50排风机VAVP1Building systemRecycle air新风机M-1送风机P1盘管TV-1VAVVAVVAVVAVVAVVAVVAV静压设定优化P1D1P1D2P1D3P1D4阀位传感器压力传感器温度控制器优化温度设定点P1DP1PP1T温度传感器F流量传感器FP1D8P1D7P1D6P1D5静压控制器51送风静压优化控制示意图52送风温度优化控制示意图53空调系统优化控制 (续)冷冻水系统优化控制 供水温度优化基本控制：维持压力设定点实现水泵的序列控制优化控制：优化压力设定点冷冻水供水温度优化设定54空调系统优化控制 (续)冷却水系统优化控制基本控制：冷却塔出水温度的控制（控制逼近度）风机的调级控制，风机的变频控制优化控制：冷却水回水温度优化设定55空调系统优化控制 (续)冷却水系统优化控制基本控制：冷却塔出水温度的控制（控制逼近度）风机的调级控制，风机的变频控制优化控制：冷却水回水温度优化设定优化目标及优化参数56逼近度(Approach)为3度不同控制方法下制冷机与冷却塔风机总功耗的比较57空调系统优化控制 (续)制冷机优化序列控制基本控制：制冷机的台数启停优化控制