【室内智能通风设计6700字（论文）】

室内智能通风设计TOC\o"1-3"\h\u4183第一章绪论 166681.1研究背景 1167891.2研究意义 28111第二章通风系统及其自动控制理论 3243682.1室内空气品质 3193112.2通风系统原理介绍 376522.3新风系统自动控制理论 423195第三章室内通风系统自动控制研究 9233273.1通风系统设计 10319463.2整体自动控制方案 1062903.3通风系统自动控制硬件选型 11172973.4通风系统自动控制软件设计 131407结论 161407参考文献 18第一章绪论1.1研究背景近年来，随着经济的快速增长，人们的生活质量显着提高，人们对建筑室内空气质量的关注度越来越高，写字楼是人流密集的办公区域。在办公楼中，施工过程中将逐步关注建筑整个通风系统的设计和运行。由于写字楼是大型公共建筑，具有一定的特点，如人流量大、人员复杂、常年工作、人员相对集中，这也是不同人群室内空气质量存在明显差异的原因。目前办公楼通风系统的设计存在一定的不足。为了改善室内空气质量，人们采取了增加送风量的方式，增加送风量虽然可以改善室内空气质量，但新鲜空气也不容忽视。因此，在确定新风量时，不仅要考虑内部员工的舒适度，还要考虑能耗。按需控制通风是在保证室内空气质量的基础上，最大限度地减少进入室内的新鲜空气量。这样，就节能而言，可以将新鲜空气的能耗降到最低。需求控制通风这不仅包括改善室内空气质量，还包括节能降耗。然而，目前常规的控制通风系统往往只选择CO2浓度作为测量指标。通过设置传感器检测室内CO2浓度，在网络中检测浓度，并与设定的室内CO2最高浓度进行比较，当检测值大于或小于预设值时，可调节新风量通过调节供气阀开度来改变。这种方法比简单地计算工作人员所需的新鲜空气或通风量更准确。通过调节空气量到测得的CO2浓度，可以在一定程度上达到节能目标。然而，近年来，许多文献也强调这种方法也存在一定的缺点。他们认为，仅选择CO2浓度来评估室内空气质量并不完美，因为人们普遍发现，室内污染物的浓度不仅是室内工作人员呼吸产生的二氧化碳，还包括室内家具和室内材料。还会产生甲醛、氨、苯等各种有害气体。这些污染物对人体健康也很重要，虽然浓度比较低，但是当它们的浓度超标时，就不能让人有时间意识了。因此，有时即使室内的CO2浓度在允许的浓度范围内，人们也会感觉到异味，这表明在实际使用过程中没有足够的新鲜空气进入室内。人和建筑物经常在室内产生污染物。因此，这不仅仅是二氧化碳浓度是否超标的问题，也是人和建筑物产生的气体的问题。室内二氧化碳与人类密切相关。以二氧化碳为代表污染物较为合适。另一方面，CO2仅与室内人数、体质和活动水平有关；它具有一种化学性质，通常不与其他污染气体相互作用。此外，由于建筑物产生的污染物难以检测，因此不可能单独检测所有污染物，也没有必要检测所有污染物。因此，根据建筑物的特性选择具有代表性的污染物非常重要。1.2研究意义本课题是基于不断满足人们室内空气质量高标准，以在节能的同时显着提高人们在室内环境中的舒适度。目前，很多写字楼都在改扩建，配套设施也在不断完善，但对室内空气质量的关注却很少，室内空气质量一直被忽视。这种损害内部员工舒适度的方法是无法使用的，将在未来的设计应用中逐步淘汰。本文通过计算不同类型建筑的代表性污染物，对一般室内污染物进行有效、合理的管理。基于室内空气质量的通风系统控制，既满足室内空气质量要求，又达到节能目的。在此基础上，可编程控制器对办公楼通风控制系统进行编程设计并绘制控制配置界面，理论与实践相结合，提高了通风系统的控制自动化水平，使监控更加方便。该课题可为未来建筑通风系统的设计提供一定的启示，对通风系统自动控制在实际设计中的应用具有一定的参考价值。第二章通风系统及其自动控制理论通风系统在现代房屋建筑中是必不可少的。通风系统的研究不仅关系到人们在建筑物中的舒适度，而且智能的自动新风控制系统在建筑物中具有非常显着的节能效果，显着节约能源，减少能源浪费。2.1室内空气品质1989年，丹麦P.O.Fanger教授对人员的标准主观评价是对室内空气质量的定义，根据该定义，人员满意为高品质，人员不满意为低品质。但是，这种仅仅基于人的主观感受的评价，没有科学的理论依据，难以让人信服。因此，ASHRAEStandard62-1989R将人的主观评价与对室内环境参数的客观评价相结合，提出了新的概念，即“可接受的室内空气质量”和“可接受的室内空气质量”。可接受的室内空气质量意味着居住在空调房间的大多数人对室内空气并不不满，并且没有已知浓度的污染物可能对人类健康构成非常严重的威胁。室内空气中往往含有很多气体，比如氡。它们是没有令人讨厌的气味并且不容易被人类检测和感知的气体。但是这些污染物对人体的危害很大，这进一步证明了“有必要采用室内空气质量的概念。可接受的室内空气质量意味着房间里的大多数人不会对气味或刺激感到不满意。ASHRAE标准从主客观两方面得到了广泛的考虑，并被国内外众多学者一致采用。同样，国内也有研究人员认为，“室内空气质量”应特指室内长期处于低浓度或一些低水平污染物的综合影响。因此，空气的“质量”是指几种低水平污染物的综合作用。室内空气质量控制涵盖了建筑从设计和施工到运营、管理和维护的各个方面。同济大学沉金明教授给出实时室内空气质量的定义，主要认为室内空气质量控制不应只关注污染排放和管理水平，而是要以动态的心态解决问题，找到依据。根据实际情况监测网络中的室内空气质量同时最大限度地节约能源的对策。2.2通风系统原理介绍通风系统示意图如图2-1所示。图2-1通风系统示意图新风机组由送风和排风系统组成送风系统包括新风管、新风挡板、送风管、送风挡板和送风机。排风系统由回风管、回风挡板、排气管和排气。阀门、排气扇等新风机组由两个过滤段组成，一个主过滤段和一个中容量过滤段，还有一个用于新风和排风的热交换器段。介质烟尘转移法采用补偿法。新鲜的室外空气通过初级和中效过滤器过滤，然后通过安装在卧室和其他窗户上的新鲜空气出口送入房间。同时通过相应的室内回风管与每个房间的回风口相连，形成一个循环，可以将室内的排风在排风处集中排出，污染气体离开室内。空间不重复利用，为送风系统和排风系统形成良好的室内空气布置。在通风系统中，新风单元通常安装在卫生间的天花板、走廊等处。如果新风单元有机房，可以安装在技术室。同时，新风单元还包括一个排气扇。各个房间的脏空气可以通过房间回风口收集在回风管道中，并通过排风机及时排出室内脏空气，达到改善室内空气质量的目的。此外，为了最大限度地节能，新风机组送排风机均为变频风机，因此各房间的送、排风风口之前均含有可调式的送风风阀、排风风阀，使得各个房间能够按需通风。2.3新风系统自动控制理论随着计算机的普及和自动控制系统在许多领域的普及，人们对建筑智能化水平的要求也越来越高，传统建筑的运行和管理难以满足人们更高的要求。†人们希望可以利用更先进的技术和设备来实现智能化，促进综合管理，实现节能。实现中央空调自动控制的方式有很多，如模拟仪表控制、单片机控制（PIC）、直接数字控制（DDC）、PLC控制、DCS等。模拟仪表控制的控制方式现在已经很少使用了，DDC和DCS的成本比较高，单片机的控制功能比较弱，不容易扩展。因此，综合考虑空调自动控制系统控制的分数、通讯量等各种因素，新风自动控制系统的控制方式最好采用PLC控制器。各种控制方式具有各自的优缺点，可以通过以下几个参数进行对比，结果如表2-2所示。表2-2中央空调自控系统控制方式对比控制系统控制功能控制模式可靠性可扩展性寿命二次开发价格PIC弱较丰富低难短不能低PLC强较丰富高容易长较难较高DDC较强单一高不能较长不能较高DCS强较丰富一般容易较长较难高采用PLC控制器的优点较多：体积小、重量轻、功能齐全、普及性强、模块化设计，安装更换十分方便；扩展性强，多种I/O接口模块可供选择；PLC控制程序的编程方式多样，相对简单，包括最常用的梯形图编程方式；安装和现场调试相对容易，但调试过程通常可以通过修改程序来解决问题，可以应用于更复杂的操作系统。。正是由于PLC控制系统的优点，程序可以自由编写，抗干扰能力强，运行可靠，在系统中的应用非常广泛。因此，本文采用PLC控制方法来实现新风系统的自动控制过程。在建筑功能日趋复杂的今天，对室内环境的质量要求也越来越高，这使得建筑中央空调自动控制系统的应用越来越普遍，同时也提高了楼宇自动化管理系统的技术水平。控制应该更高。随着自动控制技术的不断发展，PLC在空调中的使用也越来越普遍。PLC是在传统的顺序控制器的基础上综合计算机技术、微电子技术、通信技术和自动控制技术形成的控制装置。PLC的基本构成图如图2-2所示。图2-2PLC基本构成图PLC采用循环扫描的工作方式，通常有5个阶段：自诊断、通信处理、输入扫描、执行用户程序和输出处理。依此顺序执行完这5个阶段就是一个扫描周期。当完成一个周期之后，又重新执行上述过程，扫描过程会持续不断地循环进行。PLC的工作过程如图2-3所示。图2-3PLC工作过程一般地，PLC不仅包括CPU主体，还包括输入模块、输出模块以及通讯模块等。CPU模块PLC的核心是CPU模块，它由微处理器和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU循环地将各类传感器采集的信号作为输入信号，按照已写程序执行，根据输入信号和控制程序进行判断并把该信号传递到执行器中；存储器用于储存采集的数据和控制系统的程序。输入、输出模块扩展模块中提供了大量的输入、输出功能的模拟量模块和数字量模块，用在较复杂的控制场合中。在实际应用中，点数发生变化时，PLC可以进行相应地扩展，程序修改也不难。通讯模块通讯模块用于PLC之间和PLC与工控机之间的数据通讯，可以将PLC和工控机接入通讯网络中，实现网络通讯。自动控制系统主要由被控对象、控制器、监控部分组成。它们之间通过相应的协议实现通讯，能够对现场进行监控，控制系统组成如图2-4所示。图2-4控制系统组成建筑物的自动控制系统主要由各种传感器、执行器、变频器、控制器和监控计算机组成。通常在现场安装各种传感器来检测和传输数据；执行器和转换器响应控制器传输的控制信号；控制器根据实际需要编程，按程序工作。监控计算机是一种较好的人机界面。它使用配置软件进行监控。组态软件是一套计算机监控系统，可以绘制必要的监控界面。控制系统由变量、系统接口、数据库连接和数据传输定义，模块结构由四部分组成。借助监控系统，可以实时监控各个设备的运行状态和故障状态，实现对整个系统的集中控制和管理，以及通信和数据管理功能。第三章室内通风系统自动控制研究本章检查所研究的办公楼并适当设计通风系统。整个建筑实现了自动控制，进而实现了高度的自动化控制。通过设计新风自动控制系统，对今后的实际技术应用具有一定的参考价值。在大型公共建筑中，自动空调系统的合理设计，对系统运行具有非常显着的节能效果，同时也降低了设备的维护成本，具有一定的经济优势。本章以室内为例进行通风系统自控方案设计。该办公大楼由主楼和裙楼两部分组成，裙楼共五层，高度为18.8米，其中一层的层高为4.2米，其余层高为3.6米；主楼共15层，高度为61.8米，同样是一层的层高为4.2米，其余各层的层高为3.6米。以四层为例进行分析，四楼的房间号为401～415房间均为办公大楼的办公室，该部分属于办公大楼的裙楼部分，房间号为416～428房间均为办公大楼的办公室。该办公大楼的四层平面图如图3-1所示。图3-1室内四层平面图3.1通风系统设计办公楼的新风系统在每层楼都安装了通风系统。需要说明的是，本文所考察的通风系统的新风单元不包括冷源和热源，即不具有新风制冷或制热功能。根据建筑物的建筑特点和建筑物的功能，包括四楼，401-408号房间的裙房共用一个新风单元，409-408415号房间的办公空间共用一个新风单元416-428号办公室使用新风装置。其余楼层可根据房间用途、使用时间等因素进行设计。限于篇幅，在此仅以负责房间号为401～408办公室的新风机组为例进行分析。图3-2室内四层办公区域通风系统平面布置图由图可以看出，该新风机组安装在卫生间吊顶内，负责向401～408办公室送风、排风，房间的送排风方式为上送上回式，即在每个房间吊顶内分别布置一个送风口和一个回风口，送回风口的位置布置原则是对角线布置，送风口靠近窗户一侧，回风口靠近门口一侧。3.2整体自动控制方案根据写字楼的情况，将写字楼的计算机控制系统布置在物业管理处、物业经理处和控制中心三个房间内。各楼层新风机组之间的通讯和通讯由PLC主机及其扩展模块进行。每层楼的新风机组由各自的PLC控制，以调节该区域每个房间的新风量。在其管辖范围内。为此，为该办公楼设计了如下自动控制方案，如图3-3所示。图3-3办公大楼总控制系统方案设计由图中可以看出，上位机直接与PLC主机相连，各层的PLC通过通讯网络与PLC主机之间进行通讯，进而完成了整个办公大楼的通风系统的自动控制。3.3通风系统自动控制硬件选型自控系统硬件设备选型时，需要对PLC型号进行选择。PLC的型号根据控制系统中的输入、输出点数来确定。各类型测点以及对应的输入、输出类型如表3-3所示。表3-3控制系统各点的输入、输出类型点描述类型点描述类型二氧化碳传感器AI送风阀AO甲醛传感器AI排风阀AOPM2.5传感器AI送风机变频AO二氧化氮传感器AI排风机变频AO温湿度传感器AI送风机启停DO压差传感器AI排风机启停DO送风机故障报警DI排风机故障报警DI过滤网压差报警DI选择PLC设备的方法比较简单，计算控制系统中不同类型测点的总数，然后根据每个测点的类型总数考虑适当的余量。一般情况下，根据统计的输入输出点数，在保证金上加10-20%即可估算出入出点数。根据相应厂家的设备选型表，必须保证所选择的每种设备的分值都能达到计算所需的分值。为满足新风系统的室内空气质量控制要求，应根据选定的评估选择相应的传感器，包括温湿度传感器、CO2传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器和二氧化氮传感器。指标。此外，要实现送风量的控制，必须选择开度可调的风门，但同时内部排气风门也必须可调，以保持内部压力。本例使用的测试设备类型见表3-4。表3-4设备选型表序号设备名称型号规格1二氧化碳传感器QPA2000测量范围：0～2000ppm2甲醛传感器AS04-K2I测量范围：0.001～3ppm3PM2.5传感器AS01-K34测量范围：0～6000μg/m34二氧化氮传感器MND-1测量范围：0～50ppm5温湿度传感器QFM2171温度测量范围：0～50°C；相对湿度测量范围：0～100%6压差传感器1QBM2030-5测量范围：0～200Pa7压差传感器2QBM2030-30测量范围：0～1000Pa8风阀执行器GDB161.1E额定转矩：5Nm9风量传感器SKSAF103测量范围：0～18000m3/h3.4通风系统自动控制软件设计自动控制系统软件设计包括PLC软件编程和监控组态软件设计两个方面。其中，PLC软件设计用于实现自动控制方案和策略，监控组态软件用于监控各个检测设备的运行状态以及各个房间的相关参数，便于集中的监控与管理。（1）季节选择当新风送风口高度大于或等于5米时：tout>tset，采用夏季调节算法；10℃<tout<tset，新风不经过处理直接送入室内；tout<10℃，采用冬季调节算法。当系统在自动运行模式时，通过以下判断条件进行季节模式的选择，如图3-6所示。图3-6自动模式时，季节运行模式的选择限于篇幅，基于此控制策略，仅列出了冬季运行模式控制程序如图3-7所示。图3-7新风机组冬季运行模式控制程序(2)室内压力控制当使用压差传感器检测每个房间和室外的压力时，得到室内和室外空间之间的压差值。当压差值的范围过大，超过某个设定值时，会相应增加或减少。根据内压控制的要求，减小送风挡板和回风挡板的开度，当进、排风量发生变化时，相应调整送风机和排风机的转速，然后再调整送风量和排风量。内压控制策略如图3-8所示。图3-8室内压力控制策略基于此控制策略，设计了PL