建筑设备自动化讲稿

1、建筑环境与设备工程专业 课程讲稿建筑设备自动化（2）Building automation重庆大学建筑设备教研室课程第二部分大纲 第七讲空调风系统控制（10学时）新风机组的监测控制全空气空调系统的监测控制变风量系统的控制第八讲空调冷热源及水系统控制（10学时)冷热源基本监测与控制能量调节及水系统控制带有冰蓄冷系统的冷冻站的控制课程第二部分大纲第九讲建筑设备自动化仿真及虚拟现实技术（8学时）Matlab及simulink仿真工具简介建筑虚拟现实技术第十讲：工程实例（6学时）工程实例仿真实例课程总结（2学时）第七讲空调风系统控制7.1 新风机组的监测控制 7.1.1控制系统功能要求： 1】 监测功

2、能： 检查风机电机的工作状 态，确定是处于 “开”还是“关”； 测量风机出口空气温湿度参数，以了解机组是否将新风处理到要求的状态；测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换； 检查新风阀状况，以确定其是否打开。 第七讲空调风系统控制7.1 新风机组的监测控制 2】控制功能： 根据要求启停风机； 控制空气一水换热器水侧调节阀，以使风 机出口空气温度达到设定值； 控制干蒸汽加湿器调节阀，使冬季风机出口空气相对湿度达到设定值。 7.1新风机组的监测控制 控制系统功能要求(续)：3】保护功能： 冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时，为了防止机组内温度过低，冻裂空气一水换热器，应自动停止

3、风机，同时关闭新风阀门。当热水恢复供应时，应能重新启动风机，打开新风阀，恢复机组的正常工作。7.1新风机组的监测控制 控制系统功能要求(续)：4】集中管理功能： 一座建筑物内可能有若干台新风机组，这样就希望采用分布式计算机系统，通过通讯网将各新风机组的现场控制机与中央控制管理机相联。中央控制管理机应能对每台新风实现如下管理： 显示新风机组启停状况，送风温湿度，风阀水阀状态； 通过中央控制管理机启停新风机组，修改送风参数的设定值； 当过滤器压差过大、冬季热水中断、风机电机过载或其它原因停机时，通过中央控制管理机报警。7.1新风机组的监测控制 7.1.2 根据功能要求确定硬件配置 ： 目的：选择合

4、适的传感器、执行器，并配置相应的现场控制机。将风机电机交流接触器的辅助触点作为开关量输入信号，接到DCU的DI输入通道上。选择以占空比形式信号输出的温度变送器，接至DCU的一个DI输入通道上。选用具有420 mA电流信号输出的湿度变送器，接在DCUAI通道上，也可以选择2个都是420 mA电流输出的温湿度变送器，接至2路AI输入通道上。注：为准确地了解新风机组工作状况，温度传感器的测温精度应05，湿度传感器测量相对湿度的精度应NP则应从M点出发，反之从O点出发。这里的线段NP以gkg为单位，OQ以kJ为单位。 可以看出，省能的处理方案除与r有关，还与线MO的斜率有关。课外思考：证明：当从点O出

5、发最经济时，从连线OM上任一点出发都不如点O经济；反之，当从点M出发最经济时，从OM上任一点出发进行处理都不如点M经济。7.2全空气系统的监测控制 要求的送风状态处于区域VI，当要求的送风状态处于线段DO、oM、MG之间时，可以调新回风比(当S点的d小于O点的d时)再降温或从O点出发降温加湿(当S点的d大于O点的d时)；也可以直接调新回风比调节送风温度，调整加湿器调送风湿度，这取决于蒸汽与冷量的价格比r。7.2全空气系统的监测控制 上述分析是基于i一d图中新风状态处于回风状态右上方时，实际运行时还有可能出现图所示的3种情况。(课外作业：选择一种分区方案提出相应的处理方案）7.2全空气系统的监测

6、控制7.2.4 从节能角度确定室内空气的最佳状态 人体热舒适性要求不是一个点，而是一个区域。节能设计基本原则：当室外状态偏低时，室内相应靠近此域的下限；室外状态偏高时，室内则靠近此域的上限。当室外处于此域附近时，则尽可能多用新风，使室内状态随外界空气状态变化。具体如何做？7.2全空气系统的监测控制室内热舒适区域允许的送风状态区域公式74， 75确定送风状态：如果点O位于区域2内，则全新风送风。 如果连线MO与区域2相交，调整新回风比, 使送风状态为交点。7.2全空气系统的监测控制确定送风状态： 仅与第I区相交时，可取相交域最下方一点作为送风点S，此时通过调新回风比和加热器，将空气处理到该点。

7、仅与第区相交时，则取相交域最上方一点作为送风点S，通过调新回风比和表冷器冷量，将空气处理到该点。仅与区相交，则应取相交域最右侧的最下部作为送风点S，以节省冷量及二次加热量。7.2全空气系统的监测控制确定送风状态： 仅与相交时，取相交域的最左侧的中点 。（舒适区形状） 仅与区相交，则应取相交域的左下角。 仅与V区相交，则应取相交域的左上角。 按照上述方式，可以在每个时刻根据新、回风状态及室内状态确定最适宜的送风状态，既保证房间空气状态处于舒适区，又使空气处理能耗最小。 7.2全空气系统的监测控制 控制方案确定后，以送风空气的温度或绝对湿度为目标，根据控制调节装置的特性不同分别采用相应的调节算法。

8、 新回风比的变化与送风参数(d和t)的变化成正比，采用PI形式的算法，根据送风d或t的偏差控制三个风阀，其中新风、排风风阀应同向同步调节，混风阀则按相反方向调节。当控制送风的d时，新风与排风阀的开度K，为：7.2.5 各空气处理装置的调节 其中：混风阀的开度为lKr。比例系数K取作K=(11.2)1/|do-dR|。7.2全空气系统的监测控制 表冷器和加热器的调节具有较大的非线性，如新风机组控制一样，可以用PI方式直接根据送风d或t对开度进行反馈调节，也可根据混风状态进行前馈调节，前馈的放大倍数A由送风参数的偏差通过PI算法确定。由于混风状态无法测量，因此应根据测出的新回风状态及确定出的调节方

9、案，计算出混风状态参数。 蒸汽阀控制湿度可完全按照新风机组控制中讨论的方式进行。7.3VAV系统的监测控制7.3.1 VAV系统简介变频风机变风量末端装置形式：（1）简单风阀通过风阀以增大缄少送入房间的风量，从而实现对各个房间温度的单独调节。7.3VAV系统的监测控制7.3.1 VAV系统简介根据房间温度实测值与设定值之差，直接调整末端装置中的风阀。 当某个房间温度达到要求值时，由于其它房间风量的变化或总的送风机风量有所变化导致连接末端装置的风道处的空气压力有变化，从而使这个房间的风量变化。 由于房间热惯性较大，在此瞬间房间温度并不变化。待房间温度发生足够大的变化后，再对风阀进行调整，又会反过

10、来影响其它房间的风量，并引起温度变化，这样各房间风阀不断调节，风量和温度不断变化，导致系统不稳定。 7.3VAV系统的监测控制7.3.1 VAV系统简介（2）压力无关末端装置热线风速仪测风量 房间温度的变化不再直接改变风阀开度，而是去修正风量设定值。风阀则根据实测的风量与风量设定值进行调整。这样，当某房间风量由于风道内压力变化而变化时，末端控制装置会直接调整风阀，以维持原来的风量，房间温度不会由此引起波动。7.3VAV系统的监测控制7.3.1 VAV系统简介（3）FPB(带风机的压力无关末端装置）测风量 改善气流组织，维持系统总的送风量不变。导流叶片风机7.3VAV系统的监测控制7.3.1 V

11、AV系统简介（4）用变频风机代替风阀变频风机（以上为四种常见的基本形式）（5）末端带有加热器7.3VAV系统的监测控制7.3.2具有独立末端控制器的VAV系统 末端控制器与VAV末端装置配套，属于定型产品，包括：挂在室内墙壁上的温度设定器；设定器内装有温度传感器测量房间温度。温度实测值与设定值之差安装在末端装置上的控制器；修正风量设定值或直接控制风阀。对于“压力无关”的末端装置，重要的是要测准风速或风量。一般都需要在出厂前逐台标定，将标定结果设置到控制器中。有的末端控制器产品还要求在现场逐台标定，这在选用产品的订货时要十分注意。送到7.3VAV系统的监测控制7.3.2具有独立末端控制器的VAV

12、系统 空调机控制VAV系统的新的控制问题为：由于各房间风量变化，空调机的总风量将随之变化，如何对送风机转速进行控制使之与变化的风量相适应?如何调整回风机转速使之与变化了的风量相适应，从而不使各房间内压力出现大的变化?如何确定空气处理室送风温湿度的设定值?如何调整新回风阀，使各房间有足够的新风?7.3VAV系统的监测控制送风机的控制 要求：主风道内各点的静压都不低于VAV末端装置所要求的最低压力，保证VAV末端装置正常工作。途径：找出主风道压力最低处，安装静压传感器，根据此点测出的压力，调整送风机转速，使该点的压力恒定在VAV末端装置所要求的最小压力值。对于仅一条风道的系统，一般情况在尾部；然而

13、在实际工程中会出现问题：当主风道前半部分风速较高，尾部风速较低时，最远处的静压比近处某些位置的静压还高，导致近处一些VAV装置不能正常工作。7.3VAV系统的监测控制送风机的控制 当主风道分为两支或多支(如图所示)相关文献推荐：将参考测压点前移至总风道上距末端13处，如图示d点。 计算机控制解决办法：增设“哪点静压最低”的逻辑判断功能。7.3VAV系统的监测控制回风机的控制 送风机送风量并非与转速成正比。而回风机回风量基本上与回风机转速成正比。因此也不能简单地使回风机与送风机同步地改变转速。工程上切实可行的办法：同时测量总送风量和总回风量，调整回风机转速使总回风量总是略低于总送风量，即可维持各

14、房间稍有正压（恒定静压法）。另外还有滑动静压法等（参考教材及参考文献）7.3VAV系统的监测控制送风参数设定 定风量系统，总的送风参数可以根据实测房间温湿度状况确定。 对于变风量系统，由于每个房间的风量都根据实测温度调节，因此房间内的温度高低并不能说明送风温度偏高还是偏低。 只有将各房间温度、风量及风阀位置全测出来进行分析，才能确定送风温度需调高或降低，这要求各房间变风量末端装置能够通讯。7.3VAV系统的监测控制送风参数设定 对于各变风量末端间无通讯功能的控制系统，送风参数很难根据反馈来修正，只能根据设计计算或总结运行经验，根据建筑物使用特点、室内发热量变化情况及外温确定送风温度设定值。根据

15、一般房间内温湿度要求计算出绝对湿度d，取d(0.51)gkg作为送风绝对湿度的设定值。为了满足各房间温度要求，这样确定的送风温度设定值一般总是偏保守，即夏天偏低，冬天偏高，从而使经过末端装置调节风量后，各房间温度都能满足要求。（节能吗?) 导致有时各VAV末端装置都关得很小（甚至需要增加加热器），增加了噪声，浪费能量。 减少了过渡期利用新风直接送风降温的时间，多消耗了冷量。7.3VAV系统的监测控制保证足够的新风 当新、排、混风阀处于最小新风位置时，降低风机转速，使总风量减小，新风入口处的压力就会升高，从而使吸人的新风的百分比不变，但绝对量减少。对于舒适性空调，这使各房间新风量的绝对量减少，空

16、气质量变差。为避免这一点，1、在空气处理室的结构上采取措施。2、就控制系统来说，可在送风机转速降低时适当开大新风和排风阀，转速增加时再将它们适当关小。更好的办法是在新风管道上安装风速传感器，调节新风和排风阀，使新风量在任何情况下都不低于要求值。 7.3VAV系统的监测控制7.3.3 各末端控制器具有通讯功能的VAV系统 主题：充分利用计算机的计算分析能力，尽可能少使用各种压力和风量风速传感器，通过计算机使各末端装置相互协调，解决上述问题。使用“压力无关”型末端装置 空调处理室的现场控制机可得到： 各末端装置风量实测值、风量设定值； 对应的房间温度和房间温度设定值； 有些控制器还可得到阀位信息7

17、.3VAV系统的监测控制7.3.3 各末端控制器具有通讯功能的VAV系统 末端装置控制器调节的速度很快，一般情况下风量实测值应接近风量设定值。 如果某个末端装置在连续一段时间内(12 min)实测的风量低于风量设定值较多，则说明风道内压力偏低，因此可增加送风机转速。 各末端装置风量设定值之和与风机转速有一对应关系。如果风机转速高于各风量设定值之和所对应的转速，则说明风机转速偏高，各变风量末端装置的风阀可能都关得较小，困此需降低转速。总风量和转速的关系可在初调节时通过实测得到，也可根据风道阻力情况预先计算得到。7.3VAV系统的监测控制7.3.3 各末端控制器具有通讯功能的VAV系统 当末端装置

18、的风阀阀位信息也可向空气处理室的现场控制机提供时，可以根据是否有阀位开到90以上来确定风机转速，使任何时候系统中至少有一个VAV末端装置的风阀阀位大于90，同时没有一个地方开满还不够。（滑动静压法） 由各变风量装置实测的风量之和即可确定回风机转速。只要使转速与总风量成正比，房间内基本上可保证正常的压力范围。比例系数可在调节时实测确定。 7.3VAV系统的监测控制7.3.3 各末端控制器具有通讯功能的VAV系统 最适合的送风参数 可由各末端装置的风量设定值确定：当各末端装置的风量设定值都低于各自的最大风量的90，说明送风温差过大，应升温(夏季)或降温(冬季)，以减小送风温差。若有的装置风量设定值

19、等于或高于其最大风量，则说明送风温差偏小，应降温(夏季)或升温(冬季)。 控制结果，保证系统内应至少有一个末端装置其风量设定值高于90的最大风量，同时没有一个末端装置开满还不够。 可靠、省能，亦可避免大量风阀关小引起的噪声。 即便如此，也无法同时准确地保证各房间的新风量。（相对较好）7.3VAV系统的监测控制7.3.3 各末端控制器具有通讯功能的VAV系统 除VAV末端装置内的风量测量外，不再需要其它测点，免去了无通讯功能时需要对风道压力、总风量、回风机入口压力及新风量的测量。通讯功能所需要增加的投资可以从省下的这些传感器投资中得到。而系统控制调节品质却会大大改善。 7.3VAV系统的监测控制

20、7.3.4 使用无风量测量的末端装置 采用“压力无关”末端装置的主要原因是为了避免邻近末端装置及送风机的调整造成的风量变化。当具有通讯功能时，每个末端装置要对风阀进行调节时，同时将要调整的开度变化通知邻近的各末端装置。各邻近末端装置可根据预定的权系数对自己的风阀同时进行调整。例如：某末端装置为使房间温度降低，要将风阀开大10，则最邻近的两个末端c装置同时也将自己的风阀开大34，次邻近者同时开大l2，这样就可避免在风量减小、引起温度变化后再进行调整了。送风机转速变化时，则所有的风阀都应自行进行相应的调整。这种调整量的权系数可通过“自学习”的方法逐渐修正。此种控制调节的效果可接近“压力无关”型末端

21、装置。7.3VAV系统的监测控制7.3.4 使用无风量测量的末端装置 对于这种末端装置，空调室的现场控制机应知道各末端装置的阀位，根据各末端装置的阀位状态确定送风机转速及空调机送风状态。 当所有末端装置的阀位均小于80时，说明风道内静压偏高，应降低送风机转速。反之，若发现有开度大于90的末端装置，说明有可能风道内静压偏低，应加大送风机转速。这样可以用各末端装置中阀门开度最大值来控制送风机转速，使得在任何时候系统内至少有一个末端装置风阀开度在8090之间，没有风阀开度超过90。 7.3VAV系统的监测控制7.3.4 使用无风量测量的末端装置 根据各末端装置风阀开度，同样也可确定适宜的送风温度：

22、若各风阀开度在2090之间，而送风机未达到最大转速，则应减小送风温差，这将导致各末端装置风阀相继开大。 最大者超过90后，风机转速增加，最终的结果使各末端装置风阀开度范围在4090之间。 当风机转速达到最大，各风阀间开度差仍较大时，就不能再调整。 7.3VAV系统的监测控制7.3.4 使用无风量测量的末端装置 若各风阀开度在7090之间，则可适当加大送风温差，各风阀就会相继关小，此时风机转速会降低，最终的结果也可使各末端装置风阀开度范围在4090之间。 还要注意送风温差的最大值，当送风温差设定值达到其最大值时，就不能再减小风机转速。7.3VAV系统的监测控制7.3.4 使用无风量测量的末端装置

23、 回风机转速可能控制成基本上与送风机转速同时按比例变化。由于风道内静压不是恒定而是随风量变化，各末端装置的风阀开度范围基本不变，因此风道的阻力特性变化不大，送风机的工作点变化不大，因此送风机风量近似与转速成正比，于是回风机转速即可与送风机同步。 由于总风量近似正比于送风机转速，由此可估计出不同转速下所需要的最小新风比，以保证系统有足够的新风量，用这个最小新风量即可作为新排风阀此时刻的开度下限。7.3VAV系统的监测控制7.3.4 使用无风量测量的末端装置 由上述初步的定性分析与讨论，可以看出采用计算机控制后，尤其是采用带有通讯功能的计算机可以对整个系统工作情况进行全面分析，确定控制策略，可使V

24、AV控制中的一些困难问题得以较好地解决，同时可以减少传感器使用数量。 上述分析，无任何风量传感器和压力传感器，完全依靠各变风量末端风阀阀位的信息，即解决了VAV系统各环节的控制。控制效果当然不如带有“压力无关”末端装置的系统，但如果送回风道设计恰当，变风量末端装置选择合适，也可以获得较好的运行品质。The end of Chapter 7第八讲：空调冷热源及水系统控制冷热源和水系统的计算机监测与控制，其主要功能可以分如下三个层次：基本参数的测量，设备的正常启停与保护； 基本的能量调节； 冷热源及水系统的全面调节与控制。8.1 冷热源基本监测与控制冷热源的监测与控制包括冷冻机或锅炉主机及各辅助系

25、统的监测控制。例： 离心式制冷机的控制单元测控内容 蒸发器及冷凝器进、出口温度； 压缩机进气及排气压力、温度； 油泵出口压力； 冷凝器水流开关； 蒸发器水流开关 根据命令启停压缩机 根据冷冻机出口设定值调整压缩机入口导叶阀 冷冻水出口温度（设定参数） 测量参数8.1.1 主机单元控制冷冻机和燃气燃油锅炉（主机）监控任务一般由安装在主机上的单元控制器完成。在设计冷热源的计算机监控系统时，首先遇到的两个问题是：主机已配备的单元控制器包括哪些功能?怎样才能避免遗漏或重复辅助系统要求的监测控制点? 怎样使计算机系统与主机配备的单元控制器进行信息交换? 8.1.1 主机单元控制目前世界上还没有统一的标准

26、通讯协议。因此控制系统与冷冻机或锅炉的单元控制器间的通讯就成为大问题。这时，通常的做法有三种： 不与冷冻机或锅炉主机单元控制器通讯，而是另外安装水温传感器、流量传感器等以监视这些主机的工作状况。当计算机分析出需要开关主机或改变出口水温设定值时，就只能以某种方式显示出来，通知值班人员进行相应的操作。此外，主机(冷冻机或锅炉)的其它运行参数及故障报警信息也不能通过计算机系统传到中央值班室。冷热源机房必须有人常驻值班管理。8.1.1 主机单元控制 主机厂商进而推出中央控制器或监控器，能够与自己的主机控制单元通讯，从而根据负荷变化相应地改变启停台数实现群控。分离出一个相对独立的冷热源控制系统。设法使主

27、机的控制单元与主计算机系统通讯，这是最彻底的解决方法。有的控制系统厂商提供专门的异型机接口装置，如图所示8.1.1 主机单元控制 美国ASHRAE 1995年推出楼宇自动化的通讯标准BACnet ，现已被广泛使用。8.1.2冷却水系统的监测控制冷却水系统监控系统的作用： 保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行； 确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过； 根据室外气候情况及冷负荷，调整冷却水运行工况，使冷却水温度在要求的设定温度范围内。8.1.2冷却水系统的监测控制8.1.2冷却水系统的监测控制每台冷却塔风机的启停控制 启停台数根据冷冻机开启台数、室外温湿度、冷却水温度、冷却水泵开启台数来确定。 有的冷

28、却塔风机采用双速电机，通过调整风机转速来调整冷却水温度，以适应外温及制冷负荷的变化。此时计算机就应同时控制其高低速转换。8.1.2冷却水系统的监测控制 电动阀14（冷却进（回）水管上）当冷却塔停止运行时切断水路，以防短路同时可适当调整进入各冷却塔的水量，使其分配均匀，以保证各冷却塔都能达到最大出力。由于此阀门主要功能是开通和关断，对调节要求并不很高，因此选用一般的电动蝶阀可以减小体积，降低成本。8.1.2冷却水系统的监测控制 冷却塔水出口安装14个水温测点可以确定各台冷却塔的工作情况，通过4个测点间温差调节电动阀14，以改进各冷却塔间的流量分配。 湿式冷却塔的工作性能主要取决于室外温湿度，因此

29、设室外湿球温度测点（或同时测量干球温度和相对湿度）。8.1.2冷却水系统的监测控制混水电动阀是另一种对冷却水温度进行调节的装置。当夜间或春秋季室外气温低，冷却水温度低于冷冻机要求的最低温度时，为了防止冷凝压力过低，适当打开混水阀，使一部分从冷凝器出来的水与从冷却塔回来的水混合，以调整进入冷凝器的水温。注意：当能够通过启停冷却塔台数、改变冷却塔风机转速等措施调整冷却水温度时，应尽量优先采用这些措施。用混水阀调整只能是最终的补救措施。 8.1.2冷却水系统的监测控制冷却水泵启停控制。根据冷冻机开启台数决定它们的运行台数。 冷凝器入口处两个电动阀仅进行通断控制，在冷冻机停止时关闭，以防止冷却水短路，

30、减少正在运行的冷凝器中的冷却水量。8.1.2冷却水系统的监测控制冷凝器入口水温测点可监测最终进入冷凝器的冷却水温度，依此启停各冷却塔和调整各冷却塔风机转速。（冷却水系统最主要的测量参数） 冷凝器出口水温测点可确定冷凝器的工作状况。当某台冷凝器由于内部堵塞或管道系统误操作造成冷却水流量过小时会使相应的冷凝器出口水温异常升高，从而及时发现故障。8.1.2冷却水系统的监测控制冷冻机主机的控制单元往往提供冷却水系统的控制接口，可以直接控制冷却水循环泵和冷却塔。当仅有一台冷冻机时，可以用这一控制单元对冷冻站进行全面控制。但当同时有几台冷冻机时，冷却水系统是并联的，冷却塔、冷却水循环泵并不一定与冷冻机一一

31、对应，此时用冷冻机主机的控制单元同时对冷却水系统进行控制，就不能达到好的控制效果。此时，较好的方式是利用一台或两台现场控制机去实施要求的测量与控制工作。8.1.3冷冻水系统的监测控制冷冻水系统监控任务的核心：保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻坏；冷冻水用户提供足够的水量以满足使用需要； 在满足使用要求的前提下尽可能减少循环水泵电耗。8.1.3冷冻水系统的监测控制 为了保证蒸发器中通过要求的水量，要使蒸发器前后压差维持于指定值。一级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制当部分用户关小或停止用水时，用户侧总流量变小，从而使流过蒸发器的水量也减少，此时压差户pl-p2也减小。为恢

32、复通过蒸发器的流量，就应开大电动阀，增大经过此阀的流量，直到p1-p2恢复到原来的设定值，从而蒸发器流量也恢复到要求值。一级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制反之，当用户侧开大阀门增大流量时，压差p1-p2也会由于流过蒸发器的流量增大而增大。这时就应关小电动旁通阀，减少旁通水量，从而维持通过蒸发器的流量。(定流量系统）一级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制对于冷冻水系统，测准蒸发器进出口压力p1,p2对水系统的控制有重要作用，尤其当各冷水用户都采用自动控制、进行变流量调节时。应选用精度足够高的传感器外，压力传感器安装位置亦非常重要。在多台制冷机蒸发器侧水回路都并联于一个进水母管和一个出水母

33、管上时，这两个压力测点可分别设在这两个母管上，确保冷冻机不同运行台数时，所测出压差仅反映每台冷冻机蒸发器中通过的流量，而与冷冻机运行台数无关。8.1.3冷冻水系统的监测控制循环泵1，2根据冷冻机运行台数而相应启停，同时，电动阀1，2也随冷冻机情况开闭，因此这两个阀门选择通断状况的电动蝶阀即可，不需具备调节功能。 一级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制水温测点24的温度可以用来判断用户负荷状况。用户侧的总流量G占通过蒸发器水量Go的百分比r为一级泵系统（忽略旁通管段热量损失）8.1.3冷冻水系统的监测控制根据比值r与用户侧回水温度t2，即可判断冷水用户的负荷状况，确定冷冻机启停台数。例如当两台

34、制冷机运行，而r05时，说明管道水量已降到一半以下，应停掉一台冷冻机。一级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制定压水箱内通过上下两个水位状态开关或检测器确定定压水箱内水位，并通过计算机控制补水泵的启停来维持压力。一级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制安装在冷冻机蒸发器回路中的循环泵1、2仅提供克服蒸发器及周围管件的阻力，至旁通管ab间的压差就应几乎为0，这样即使有旁通管，当用户流量与通过蒸发器的流量一致时,旁通管内亦无流量。加压泵1，2用于克服用户支路及相应管道阻力。二级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制根据冷冻机启停控制循环泵l、2的启停；根据用户用水量控制加压泵1、2。当用户流量大于通

35、过冷冻机蒸发器的流量时旁通管内由b向a,旁通部分流量在用户侧循环。二级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制当冷冻机蒸发器流量大于用户流量时，则旁通管内水由点a向点b流动，将一部分冷冻机出口的水旁通回到蒸发器入口处。这样，只要旁通管管径足够大，用户侧调整流量不会影响通过蒸发器内的水量。 二级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制为了节省加压泵电耗，可以根据用户侧最不利末端进回水压差p来调整加压泵开启台数或通过变频器改变其转速。难处：实际上冷冻水管网若分成许多支路，很难判断哪个是最不利支路。尤其当部分用户停止运行，系统流量分配在很大范围内变化时，实际最不利末端也会从一个支路变至另一个支路。 二级泵系

36、统8.1.3冷冻水系统的监测控制这时可以将几个有可能是最不利末端的支路末端均安装压力传感器，实际运行时根据其最小者确定加压泵的工作方式。二级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制用户侧流量与冷冻机蒸发器侧流量之关系可通过温度测点1，2，3，4来确定。当t1=t3，t2t4时，通过蒸发器的流量Ge大于用户侧流量Gu,二者之比二级泵系统8.1.3冷冻水系统的监测控制当t390，t1 tmax ，则流量不足，应将水泵转速提高5；8.2.1 冷冻水侧的调节控制若Vmax 90，t1 tmin ，且t供t供,min，则水温过高，应将冷冻机出口温度设定值降低0.25；若Vmax80，t2 tmax ，且t供

37、 t供,max，则水温过低，应将冷冻机出口温度升高0.25；若Vmax80，t290，t1tmax按表中方案控制空气侧温度降低各调节阀逐渐关小开度最大的阀门阀位降至90以下，水泵停止8.2.1 冷冻水侧的调节控制关小阀门末端压力升高例：用户要求减小流量时采用传统方法控制要求水泵转速降低各用户流量偏小空气侧温度升高开大阀门，使流量增加末端压力降低要求水泵转速增加振荡8.2.1 冷冻水侧的调节控制其振荡的根本原因在于：各用户是根据工况来调节其阀门，具有较大热惯性和时间延迟；而阀门及水泵的调节作用导致的末端压力的变化惯性很小。 要求小心地设计控制算法，整定好调节参数，才能消除此振荡。8.2.1 冷冻

38、水侧的调节控制该调节方法的使用条件: 各冷水用户为两通阀变流量调节，并均有计算机控制。 各个冷水用户的现场控制机都需要具有与冷冻站的计算机通讯功能。通过通讯得到各个冷水用户的实际需求，从而实现这种恰好使各个用户的要求得到满足的调节。只有采用具有通讯功能的DDC系统时才能获得的。8.2.1 冷冻水侧的调节控制注意：当末端采用电磁或电动的通断式两通阀时，通断阀的开启频率类似于两通式调节阀的开度，一般可以通过样本查得这种通断式二通阀的等效开度K的计算公式，如书上的QHRH的此类阀门开度计算公式。8.2.1 冷冻水侧的调节控制当使用不具备通讯功能的风机盘管控制器时，可以按照水系统的连接情况将风机盘管分

39、为若干组。每组的支路入口处安装流量计、供回水压差变送器及供回水温度传感器。（各风机盘管使用通断电磁阀）8.2.1 冷冻水侧的调节控制如果认为一组内的各台风机盘管所承担的房间负荷特性差别不大，则可以求出这一组风机盘管水阀的等效开度K为：式中S0为当该组各风机盘管的水阀全部打开时测出的压差与流量的平方之比，它可以在初调节时测出。G和p则为测出的一段时间内的平均流量和平均压差。8.2.1 冷冻水侧的调节控制等效开度K及同时测出的供回水温差t即相当于一台空调机的水阀开度与供回水温差，可以按照上表的控制逻辑，对冷冻水泵及冷冻机的设定值进行调节。8.2.1 冷冻水侧的调节控制另一种方式是风机盘管不安装通断

40、水阀，而是通过改变风机转速来调节房间温度，此时系统水量不变。可以通过测量一组风机盘管总的供回水温差t来判断这些风机盘管的风机的工作状况。当t偏大时，说明风机开启程度高而水量相对不足，需增大冷冻水加压泵转速；而当t偏小时，则表明水量偏大需使加压泵减速。8.2.1 冷冻水侧的调节控制上述所有分析都是针对冷冻水加压泵为变频泵的情况。若不采用变频泵，而是并联若干台定速泵？对于若干台并联的冷冻水加压泵，每台泵在正常工作状态点扬程应相同。当停掉一台时，并希望其余的泵工作点不太偏移，则总流量下降很多而扬程减得很少。这样当减少泵的运行台数后，为不使继续运行的水泵工作点偏移太大，应设法增加系统的阻力系数，如关闭

41、部分支路或关小各个阀门。8.2.1 冷冻水侧的调节控制这时，对水系统的基本调节思想就不应再是“尽可能开大各用户阀门，减少用户侧调节阀的损失”，而应是在满足用户流量要求的前提下，使水泵在正常的工作范围内运行。经验证明：当采用启停式调节时，部分水泵运行时对应所有的用户调节阀开度都在4050间恰为正常的运行工况。这样，并联通断式调节就不应再仅根据各用户调节阀位，而应根据系统的总流量，使每台运行水泵在正常的流量范围内工作。因此，在总干管上安装流量计对确定泵运行台数有非常重要的意义。8.2.1 冷冻水侧的调节控制 表82 多台泵并联、启停控制时的控制逻辑 若总流量GnGmax，增开一台泵； 若总流量Gn

42、Gmin，停止一台泵； 若t190%，且t1tmax，增开一台泵； 若t2 tmax ，水温偏低，提高冷冻水出口温度设定值。8.2.1 冷冻水侧的调节控制n：为当前泵的运行台数；Gmax为单台泵最大运行流量；Gmin为单台泵最小运行流量；t1为用户调节阀开度最大的用户供回水温差；t2为用户调节阀开度最小者(但不是全关闭者)供回水温差；tmin为设定的最小供回水温差；tmax为设定的最大供回水温差。8.2.2 冷冻机运行台数控制目的：根据冷负荷情况适当地确定冷冻机的运行台数使冷量满足负荷要求，系统工作效率高，同时又不使某台冷冻机频繁启停。制冷机的cop总随冷量变化，在最大制冷量附近出现效率最高点

43、。当冷冻机出口温度不变，并且通过蒸发器的水量也不变时，不同的冷负荷相当于具有不同的蒸发器进口温度。较低的部分负荷时蒸发器进口水温较低，导致cop降低。8.2.2 冷冻机运行台数控制 少开一台冷冻机，使各台运行的机组均处于全负荷状态比多开一台冷冻机，使各台机组都处于部分负荷要好。当采用两级泵系统时，可以认为通过制冷机蒸发器中的水量基本不变，因此冷冻机的相对产冷量re可通过蒸发器的进出口温差t确定： r e=t/ t0式中：t0为机组在全负荷时可产生的温降。8.2.2 冷冻机运行台数控制制冷机是否在全负荷下运行还可以根据其出口水温确定，当出口水温在一段时间内一直高于出口温度设定值，表明冷冻机已达到

44、或超过全负荷时的冷量。 表83 两级泵系统冷冻机台数控制逻辑t出口tset+0.5，再启动一台冷冻机；re1-1/N，停掉运行时间最长的那台冷冻机。式中，N为仍在运行的冷冻机的台数。适用于每台冷机冷量相等8.2.2 冷冻机运行台数控制一级泵系统当采用一级泵(定流量）系统时蒸发器入口水温总是低于用户侧回水温度。问题：若能在不减少经过蒸发器水量的条件下，设法减少二者的流量差，使进入蒸发器的水温接近用户侧回水温度，就可以提高制冷机的cop。此时对冷冻机及冷冻水循环泵的启停控制及对冷冻机出水温度设定值的确定就要从冷负荷量、用户侧工作状况两方面综合考虑。8.2.2 冷冻机运行台数控制由于实际运行中很难保

45、证经过蒸发器的流量不变，因此根据蒸发器两侧温差很难准确判断冷冻机的相对制冷量。最好在总干管上安装流量计测总循环量G，通过Q=GCt计算总制冷量。8.2.2 冷冻机运行台数控制 表84单级泵系统的控制逻辑若Qqmax(N-1)，则停止一台冷冻机及循环水泵；若(t4-t1)/(t2-t1)0.8，且tset0.9，且冷冻机出口水温一段时间内总高于设定值，则再启动一台冷冻机；若(t4-t1)/(t2-t1)0.9，且t2-t1tmin，则降低冷冻机出口处水温设定值； tset为冷冻机出口水温设定值，tset,max为冷冻机出口水温允许的最高设定值，tmin为用户侧希望的最小温差。8.2.2 冷冻机运

46、行台数控制当发现旁通水量过大时，可认为是用户侧流量偏小，温差偏大。对于设计正确的系统，在制冷机和冷冻水循环泵全开时的最大流量下，最末端用户仍应有足够的压差，这样，在部分负荷时用户侧总流量偏小，一定是用户侧各调节阀关小所造成。此时适当地提高冷冻机出口水温的设定值，就会使用户侧自动开大阀门，增大流量，减少温差，这样旁通水量减少，进入蒸发器的水温升高，由于设定值提高，出口水温也升高，冷冻机COP得以提高。8.2.2 冷冻机运行台数控制 单级泵系统对冷冻机的调节与对冷冻水的调节相互影响无法像二级泵系统那样分别独立地调节； 采用二级泵系统不仅可节省循环水泵电耗，还有利于冷冻机的调节，使冷冻机可在较高效率

47、下工作。8.3 带有冰蓄冷系统的冷冻站的控制 8.3.1 冰蓄冷空调简介FCU节能吗？为什么要用？8.3.1 冰蓄冷空调简介蓄冷空调系统的特点：（1）空调系统的制冷机容量减小，节省电力增容费和电力设备、变电设备费用。（2）可以转移用电负荷、制冷机在夜间用电低谷时间制冰蓄冷，白天用电高峰时用蓄冷量供应全部或部分负荷。若电网峰谷分时计价时，可降低空调系统的运行费。（3）采用蓄冷系统可减少制冷机启动次数，使制冷机运行稳定，减少故障。8.3.1 冰蓄冷空调简介蓄冷空调系统的特点：（4）蓄冰系统可送出低温冷冻水。（5）蓄冷系统比常规系统复杂，对自控要求高，有时甚至达到1:1的造价比。（6）蓄冷系统不一定

48、节约能源，有时甚至比常规系统消耗更多能源。8.3.1 冰蓄冷空调简介状态：阀门V1、V3关闭，V2打开，冷冻机出口温度设定值冷冻水供水温度换热器传热温差；特征：制冷机的运行台数与水泵组P1、P2的运行台数相同，为常用冷源系统；控制方法照前面所讲控制；只是在增减冷冻机运行台数的同时要增减泵组P2的运行台数。运行模式（1）直接供冷模式8.3.1 冰蓄冷空调简介状态：阀门V2、V3关闭，V1打开，冷冻机出口温度设定值制冰温度；控制方法：根据设计要求确定应开启的冷冻机及泵组P1的台数，观察温度测点t4，当t4下降速度加快或达到其低限tmin时，说明冰已蓄满，停止冷冻机的运行。运行模式（2）蓄冷模式8.

49、3.1 冰蓄冷空调简介状态：冷冻机出口温度设定值制冰温度；打开阀门V1，调节阀门V2、V3以控制冷水侧出口温度t1 （看成常规冷源系统中的蒸发器出口温度） ；控制方法： t1设定值根据前面所讲的控制逻辑确定，P2泵组的运行台数则可根据t3-t1之差值（看成常规冷源系统中的蒸发器进出口温差），按照原控制逻辑确定。运行模式（3）同时蓄冷与供冷模式8.3.1 冰蓄冷空调简介状态：冷冻机及泵组P1停止；打开阀门V1，调整阀门V2、V3以保证要求的冷冻水供水温度；控制方法： 同运行模式3的控制逻辑。运行模式（4）从贮冰罐取冷模式8.3.1 冰蓄冷空调简介状态：泵组P2的开启台数一定要大于P1的开启台数；

50、冷冻机出口温度设定值冷冻水供水温度换热器传热温差；打开阀门V2，关闭阀门V3，凋整阀门V1调节从贮冰罐中的取冷量调整冷水供水温度，使其达到设定值。控制方法：泵组P2的运行台数控制同于模式3、4。运行模式（5）冷冻机和贮冰罐联合供冷的模式用电高峰8.3.1 冰蓄冷空调简介 蓄冷工况：将冷冻机蒸发器出口水温设定到制冰工况的模式； 取冷工况：将冷冻机蒸发器出口水温设定到制冷工况，即：冷冻机出口温度设定值冷冻水供水温度换热器传热温差；2种基本模式8.3.2 冰蓄冷空调控制 蓄冷工况时，冷冻机及水泵组P1的开启台数是根据贮冰罐贮存状况，即温度t4决定； 在此期间有供冷的要求时，根据要求的供冷量开启泵组P

51、2的台数，并调整阀门V2、V3，使换热器另一侧的冷水出口温度达到要求的设定值。蓄冷工况分析8.3.2 冰蓄冷空调控制 取冷工况时，P2的开启台数决定着换热器出力情况。因此是由供冷量的要求决定开启泵组P2的台数，亦可由温差t3-t1决定。取冷工况分析8.3.2 冰蓄冷空调控制一、“冷机优先” 根据t2、t5、t7、t 3求出冷冻机提供的冷量与贮冰罐提供的冷量之比r：取冷工况冷冻机的开启台数分析这样，冷冻机提供的冷量为总冷量的r/(r+1)（热平衡质平衡）8.3.2 冰蓄冷空调控制取冷工况冷冻机的开启台数分析“冷机优先” 当 r/(r+1) /Nmagic(9) 并且函数具有多态性9.1 Matl

52、ab及simulink仿真工具简介5高效方便的矩阵和数组运算它不需定义数组的维数，并给出专门的库函数，使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时，显得大为简捷、高效、方便，这是其它高级语言所不能比拟的。6方便的绘图功能有一系列绘图函数（命令）；在调用绘图函数时调整自变量可绘出不变颜色的点、线、复线或多重线。这种为科学研究着想的设计是通用的编程语言所不及的。9.1 Matlab及simulink仿真工具简介Matlab的学习：1、快速，一般几十分钟可以入门，几天初步掌握；2、获取帮助如：想了解MATLAB中有关矩阵的操作运算函数，可以键入： help matfun3、通过网

53、站学习4、多练9.1 Matlab及simulink仿真工具简介Matlab的部分优秀网站：/（哈工大matlab教学网）/（适用于高级用户，主要讨论与C+的接口）9.1.1 MATLAB 的基础知识 9.1.1-1 表达式与变量 MATLAB 语句：主要有变量和表达式式组成常见的形式主要有二种： 表达式 表达式的运算结果系统会自动赋给名为ans的 默认变量； 变量 = 表达式 等号右边的表达式的计算结果赋给等式左边的变量表达式的末尾加上“；” 命令窗上不显示运算结果表达式的末尾没有“；” 命令窗上显示运算结果 变量的命名规则： 变量可以用字母、数字、下划线组成，但必须以字母开头； 变量名的长

54、度最多为19位； 变量名对字母的大小写敏感。如：PHY、phy不同 （phy）、math in phy等是不合法的。 永久变量 MATLAB 的永久变量不能被清除MATLAB的变量的数据类型 矩阵 ans 默认的输出答案的变量名eps 计算机中的最小数目，在一般PC机上为2-52 inf 正无穷大，定义为1/0i（j） 复数中的虚数单位NaN 不定值，产生于0/0、/、0*等运算nargin 所用函数的输入变量数目nargout 所用函数的输出变量数目pi 圆周率realmin 最小可用正实数 10-1022realmax 最大可用正实数 101023永久变量主要有：format / form

55、at short 默认值，5位定点表示format long 15位定点表示format short e 5位浮点表示format long e 15位浮点表示format short g 5位最佳格式显示format long g 15位最佳格式显示format hex 16进制格式表示format + 矩阵符号表示format bank 银行货币格式format rat 有理数格式 rationalformat compact 紧凑格式format loose 松散格式 控制数据显示格式命令Eg9.1 数组的构造： 直接构造 ： 直接构造方法可以构造任何形式的数组。 以左方括号开始,以空格

56、或逗号为间隔输入各个元素,最后以右方括号结束。 x=1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 x=1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0 命令语句 first_value:increment:last_value 构造 所构造的数组元素之间等间隔，且知道初始值、间隔大小、终止值特例 increment=1 last_value:first_value命令语句linspace（first_value,last_value,number）构造 所构造的数组元素之间等间隔，且知道初始值、终止值、数组中元素的个数命令语句 logspace（first_value,last

57、_value,number）构造 所构造的数组元素之间等间隔，且知道初始值、终止值、数组中元素的个数初始值：终止值： x=1.0:0.5:4.0 x=linspace(1.0,4.0,7) x=logspace(-2,2,5) x=-2 1:2:11 15 重组数组： a(i) 数组a的第i个元素。 a(i j) 数组a的第i个元素和第j个元素。 sort(a) 对数组a按升序排列。 find(condition) 返回满足条件的元素位置。 fliplr(a) 对数组a的元素执行左右翻转。x(3:6)=x(3:6)*3-2 例：将数组x=-2 1:2:11 15的第三个元素到第六个元素分别乘3

58、减2 对数组执行降序排列 x =-2 1 7 13 19 25 11 15; a=sort(x) b=fliplr(a)例 有一组对应的实验数据：x=-1 -3 11 6 27 -5 2 15 -8y=10 20 30 40 50 60 70 80 90 现对数组x进行升序排列，并要求y按x的顺序重新排列。程序设计：x=-1 -3 11 6 27 -5 2 15 -8;y=10 20 30 40 50 60 70 80 90;xnew,indx=sort(x)ynew=y(indx)矩阵的构造：直接构造：以左方括号开始，同行元素之间用空格或逗号 分隔，行与行之间用分号或回车分隔，最后一 右方括

59、号结束。 例 在x数组中找出大于零的元素，并列出相应的y数组元素。x=-1 -3 11 6 27 -5 2 15 -8;y=10 20 30 40 50 60 70 80 90;indx=find(x0)x1=x(indx)y1=y(indx)用workspace构造 先任意定义一个矩阵变量打开workspace窗口：单击主界面中间的按钮workspace打开矩阵编辑器窗口：双击矩阵变量设置：在Numric format中设定输入数据的格式 在Size中设定矩阵的行数和列数（7.0不需要设置）输入数据保存创建好的矩阵 ：关闭矩阵编辑器窗口用数组（向量）创建矩阵用函数创建特殊矩阵（n为行数，m为

60、列数）eye（n，m） 返回单位矩阵ones（n，m） 返回全1矩阵zeros（n，m） 返回全0矩阵rand（n，m） 返回随机矩阵（元素的值在01之间）magic（n） 返回n维魔方矩阵vander（a） 返回对应数组a的Vandermonde矩阵 magic(4) vander(1 3 5 7) A=3:2:11;linspace(10,11,5);ones(1,5) 矩阵的重组 矩阵的转置A 行列交换 fliplr(A) 左右翻转矩阵 flipud(A) 上下翻转矩阵 repmat(a,n.m) a可以是标量、向量或矩阵，n是a的行数，m是a的列数。创建n行m列相同的元素a（指标量、向