暖通空调系统自动化培训课件

大气监测控制原理暖通空调系统自动化、口稾擊麟磯_攣零的50%以上。由此可见，空调系凌的自动控制在建筑设备皂动化系统£BAS）中占有十分重要的地现空调系统经济运行，降低运行费用具有十分董要的意义。大气监测控制原理©4J•季出版社科技分社①空调系统的设计是空调系统及其控制系统能够良好运行的技术基础。智能建筑需要精心的空调系统设计，个别工程设计中用估算代替冷热负荷计算和水力平衡计算的作法对于以计算机控制为特点的智能建筑已远远不能满足要求。②应将空调的自控系统作为建筑环境与设备工程专业的基本系统之一,必须加强相关学科知识学习，及时了解相关学科发展及对自身专业所产生的影响和要求。③建筑环境与设备工程专业的设计人员应对空调系统的运行有深入了解，并在此基础上向自控专业提供下列进一步深化设计的条件，作为监控系统设计的基础。大气监测控制原理A.冷、热水系统流程图，暖通空调平面图；B.各空调子系统的自动控制原理图，并标明空气处理设备、执行机构、敏感元件等在各种工况下的动作要求、量程等；C.各个空调房间的温湿度基数、允许波动范围、整定值范围等;D.工况转换的边界条件或相应的控制程序；E.空调系统中设备的启/停程序及连锁保护要求；F.各项参数的检测要求和自动保护、自动连锁、自动报警以及显示、记录等的具体要求。大气监测控制原理出版社科技分社3.1冷、热源系统监控3.1.1制冷系统监控空调系统需要冷源，制冷是必不可少的。夏季供给表冷器的冷水就是由制冷系统提供的。空调制冷系统有压缩式制冷、吸收式制冷和蓄冰制冷3种。压缩式制冷以消耗电能作为补偿，通常以氟利昂或氨为制冷剂；吸收式制冷以消耗热能作为补偿,以水为制冷剂,溴化锂溶液为吸收剂，可以利用低位热能和高温冷却水;蓄冰制冷是让制冷设备在电用。网低负荷时工作，将冷量储存在蓄冷器中，在用电负荷的高峰期向空调系统提供冷源，因而可以调节电网负荷，起到削峰填谷，缓和供电紧张状况的作4大气监测控制原理出版社科技分社1）压缩式制冷系统实行监控的目的①保证冷冻机蒸发器通过稳定的水量以使其正常工作；②向空调冷冻水用户提供足够的水量以满足使用要求;③&满足使用要求的前提下，尽可能提高供水温度，从而提高机组的COP值，同时减少系统的冷量损失,实现系统的经济运行。5大气监测控制原理2）压缩式制冷系统的监控功能①启停控制和运行状态显示;②冷冻水进出口温度、压力测量；③冷却水进出口温度、压力测量；④过载报警；⑤水流量测量及冷量记录；⑥运行时间和启动次数记录;⑦制冷系统启停控制程序的设定；⑧冷冻水旁通阀压差控制;⑨冷冻水温度再设定;⑩台数控制；⑪制冷系统的控制系统应留有通信接口。大气监测控制原理3)压缩式制冷系统监控功能描述(1)制冷系统启停程序及启停顺序控制(2)冷水机组运行时间和启动次数记录、运行台数控制(3)压差旁通控制(4)冷冻水温度再设定(5)水流监测大气监测控制原理冷水供水冷水回水分水器II-frfTF^3-冷冻公冷水机组I茨1电动涮1V阀电磁阀冷水机ftl液位托感器冷水机组囲J.1压绾式制冷系统控制原理图膨胀水箱免水器串1111r串1瞧窗111[kx]拧胡和11■1I11111A11111,11x21iL;I11+1x1•務Hx26D1*2x3i卜2x6♦2x3•1x3*2x3|lx31jlx2*2x31♦2x31x3*SXXA0•11|1善11|11111I1-I-•2x12现场站DO*1x3i^2x6*1x3^2x311x31Ixl^2x3*1x3318大气监测控制原理©4J•季出版社科技分社4）制冷系统的能量调节与控制制冷系统采用计算机控制时，应在保证系统正常运行的基础上，充分利用计算机系统强大的数据处理与分析功能，恰当地对系统进行调节，从而达到提高运行品质，降低运行能耗的作用。①在冷水用户允许的前提下，尽可能提高冷冻机出口水温以提高冷冻机的COP;当采用二级泵系统时,调节冷冻水泵转速或减少冷冻水加压泵的运行台数，以减少水泵的电耗；②根据冷负荷状态恰当地确定冷冻机运行台数,减少无效能量消耗;③在冷冻机运行所允许的条件下，尽可能降低冷却水温度，同时又不増加冷却泉和冷却塔的运行电耗。VI冷水机组冷水机组末端用户末端用户-1|补水泵I电动闸阀间控制箱¥出版社科技分社大气监测控制原理图3.2双级泵系统控制原理图末端用户W」__-----------荜rnAl*1x211•1lx:Ll1♦1x2]15—DIhx2I1xlllIxl•hx2■▲2x112x114XXAO11I-LTI1I现场站DOJHx2llIxliIxl•‘2x2ilxl1Ixl1011大气监测控制原理出版社科技分社3.1.2热力系统的监控夏季制冷、冬季采暖的建筑物;在没有外来热源的倩况下，冬季采暖可能就要依赖于锅炉。对供暖用热水锅炉房用计算机进行监测与控制的主要目的是：提高系统的安全性，保证系统能够正常运行；全面监测并记录各运行参数，合理调节锅炉设备的运行工况，降低能源消耗，同时降低运行人员工作量，提高管理水平。1）热力系统的监控功能①蒸汽、热水出口压力、温度、流量显示；②锅筒水位显示及报警；③运行状态显示；④顺序启停控制；出版社科技分社大气监测控制原理⑤安全保护信号显示;⑥设备故障信号显示;⑦锅炉（运行）台数控制;⑧热交换器能按设定出水温度自动控制进汽或水量；⑨热交换器进汽或水阀与热水循环泵连锁控制⑩热力系统的控制系统应留有通信接口。12I----El]2#rt\W炉JI----陋Hm}I困3.3电锅炉机组的控制原理图13i---4™!hIII*IIIIIII!大气监测控制原理出版社科技分社piT—nIi_li_—i-®-—Xz筠芩农Itftiy-3—.Al1-T1—1—1-i"1-13xll3x1I3X1|3xli13XX现场站DI!3xl»xl\»3xl►3x1pxl*Hxl<J2xlIxl•卜1Ixl•»2xlllxlpxl23AOI1-1iI1f1-11DOe|y|1:IxlJ•lxl:h^i*1x1•hxihxi•tlxlhxi13大气监测控制原理出版社科技分社（1）锅炉热水出口压力、温度、流量监测在每台锅炉的热水出口设温度传感器（TT1-TT4），测量锅炉出口水温，可了解每台锅炉出力状况；安装流量计（FT1-FT4）,以了解每台锅炉出口热水的流量；采用压力变送器（PT1-PT4）测量热水出口热水压力。测出的热水出口的温度、压力和流量，通过模拟量输入通道AI,送入DDC控制器显示，超限报警。142）供暖热水锅炉的监控电锅炉由于对周围环境没有污染，并且控制水温方便快捷，所需辅助设备少以及占地面积小，在智能大楼中越来越多地被采用。图3.3所示为电锅炉机组的DDC控制原理图。大气监测控制原理出版社科技分社(2)锅炉补水泵的自动控制采用压力变送器PT5测量系统回水压力，并通过1路A晒道送入DDC。当回水压力低于设定值,DDC自动启动补水泉进行补水，当回水压力上升到设定值补水泵自动停泵。补水泵电机主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量输入(DI信号),输入DDC监测补水泉的运行状态。(3)锅炉、给水泵的顺序启停及运行状态显锅炉机组设备启停通常按照事先编制的时间假曰程_制。为保证整个系统安全运行，编程时需按照一定的顺序控制设备的启停。大气监测控制原理16（4）故障报警循环水泵、补水泵发生过载故障时，通过水泵主电路热继电器的辅助节点（DI信号）获得故障报警信号；电锅炉的故障信号（DI信号）,取自加热器的断线信号。用液位计（LT1-LT4）检测锅炉锅筒水位，并送入DDC显示，水位超高、低报警；（5）锅炉供水系统的节能控制锅炉在冬季供暖时，根据分水器、集水器的供回水温度及回水干管的流量检测值，实时计算空调房间所需热负荷，按实际热负荷自动启停电锅炉及循环水泵的台数。大气监测控制原理17(6)安全保护当由于某种原因造成循环水停止或循环量过小,以及锅炉内水温太高，出现汽化的现象时，DDC接收到水温超高的信号后，立即进入事故处理程序:恢复水的循环，停止锅炉运行，启动排空阀，排出炉内蒸汽，降低炉内压力，防止事故发生，同时响铃报警，通知运行管理人员，必要时还可通过手动补入冷水排除热水,进行锅炉降温。(7)采用电能变送器计量锅炉用电量，用于锅炉房成本核算。大气监测控制原理出版社科技分社18、P6及阀V2的开度，并启停循环泵P1〜P4来调整循环水量。3）蒸汽-水和水-水换热站的监控对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统来说,换热站的作用就同上一节的供暖锅炉房一样，只是用热交换器代替了热水锅炉。品监测供〔回水干管的温度TT3,TT2及供水干管的流量FT1,来确定实际的供热量。②循环水泵、补水泵的控制。根据前24h的室外温度平均值查算供热曲线得到要求的供热量,并算出要求的循环水量，从而确定循环水泵的开启台数。根据回水干管压力检测值PT2,控制补水泵P5—致。大气监测控制原理③蒸汽的计量。蒸汽«可以通过测量蒸汽温度TT1、压力PT3和流量FT3实现,FT3可以选用涡轮式流量计测定。④加热量控制。根据要求的加热量或出口水温确定进入加热器的蒸汽压力的设定值，调整阀门V1使出口蒸汽压力PT3达到这一设定值。与直接根据出口水温调整阀门的方式相比，这种串级调节的方式可获得更好的调节效果。⑤供水温度的设定。供水温度TT3的设定值，可由调整后测出的循环水量G、要求的热量Q及实测回水温度TT2确定。随着供水温度TT3的改变，

TT2也会缓慢变化，从而使要求的供水温度同时相应地改变，以保证供出的热量与要求的热量设定值19大气监测控制原理图3.4蒸汽-水换热站监控原理图大气监测控制原理21图3.5水-水换热站监控原理图大气监测控制原理©4J七季

出版社科技分社3.2水系统监控空调水系统指由集中设备供应的冷（热）水为介质并送至末端空气处理设备的水路系统。按水的性质可划分为冷冻水系统、冷却水系统和热水系统3.2.1冷冻水系统的监控1）冷冻水系纟_控功能①水流状态显示；②水泵过载报警；③水泵启停控制及运行状态显示。22大气监测控制原理2）冷冻水系统监控功能描述①水流监测冷冻水泵启动后，通过水流开关FS（1路DI信号）监测水流状态，当流量太小甚至断流时，发出报警信号并自动停止相应制冷机运行°②冷冻水泵启停、运行状态显示及过载报警冷冻水录与制冷系统设备连锁控制启停。关于连锁关系在制冷系统监控部分有详细描述，这里不再赘述大气监测控制原理3.2.2冷却水系统的监控冷却水系统是通过冷却塔、冷却水泵及管道系统向制冷机提供冷却水的系统。对它实行监控的主要作用是：①保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行;②确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过;③根据室外气候倩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。大气监测控制原理1）冷却水系纟监控功能①水流状态显示;②冷却水泵过载报警;③冷却水泵启停控制及运行状态显示;④冷却塔风机运行状态显示;⑤进出口水温测量及控制;⑥水温再设定；⑦冷却塔风机启停控制;⑧冷却塔风机过载报警。25风机TTSI风机VI-P1冷凝器II冷凝器一现场站I风机风机^3大气监测控制原理出版社科技分社AI♦lxl2xl|1x4*1•lxl1♦1x22x4f1118D111♦2x2T11♦2x412A0A2x11I卞12x4!1I10DOXlx2llx2A1x4图3.6冷却水系统监控原理图26大气监测控制原理2)冷却水系统的监控功能描述(1)冷却塔风机控制每台冷却塔风机通过计算机进行启停控制。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决定。(2)冷却水泉控制冷却水泵也由计算机进行启停控制，并根据冷冻机开启台数决定它们的运行台数。冷却水泵、冷却塔风机与制冷系统设备连锁控制启停。关于连锁关系在制冷系统监控部分有详细描述，这里不再赘述27大气监测控制原理出版社科技分社28(3)水温监测冷凝器入口水温测点TT5测得的水温是整个冷却水系统最主要的测量参数，由它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。冷凝器出口水温测点TT6、TT7测得的温度，可确定这台冷凝器的工作状况。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。也可用水流开关指示冷凝器堵塞或管道系统误操作造成的冷却水流量过小或无水状态。大气监测控制原理胃空气处理系统的系统监2空气处理是指对空气进行加热、冷却、加湿、干燥及净化处理，以创造一个温度适宜、湿度恰当并符合卫生要求的环境。3.3.1空气处理系统的监控功能①风丰JVK态显示。②送回风温度顶_。③室内温、湿度测量。④过滤器状态显示及报警。⑤风道风压测量。⑥启停控制。29大气监测控制原理⑦过载报警。⑧冷热水流量调节。⑨加湿控制。⑩风门控制。⑪风机转速控制。⑫风机、风门、调节阀之间的连锁控制。⑬室内C02浓度监测。⑭寒冷地区换热器防冻控制。⑮送回风机与消防系统的连动控制。30大气监测控制原理出版社科技分社3.3.2新风机组的监控1）新风机组监控功能描述新风机组采用直接数学控制器DDC进行控制,即利用数字计算机，通过软件编程实现如下控制功能：（1）风机启停控制及运行状态显示DDC通过事先编制的启停控制软件，通过1路DO通道控制风机的启停。将风机电机主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量输入（DI信号）,输入DDC监测风机的运行状态;主电路上热继电器的辅助触点信号（1路DI信号）,作为风机过载停机报警信号。31图3.7新风机®制原理图AI-1-1-r——1|elxl1\1x1f1x1jIxliilx26D1十2x1•1x1it2x15XXA0■■■■1■<I‘2x1A2x1I4现场站00•1x1Xlxl2大气监测控制原理出版社科技分社新风阀过滤器换热器加湿器新风机大气监测控制原理出版社科技分社(2)送风温、湿度监测及控制在风机出口处设4〜20mA电流输出的温、湿度变送器各一个(TT1、MT1),接至DDC的2路AI输入通道上，分别对空气的温度和相对湿度进行监测，以便了解机组是否将新风处理到所要求的状态，并以此控制盘管水阀和加湿器调节阀。(3)过滤器状态显示及报警风机启动后，过滤网前后建立起一个压差。用微压差开关即可监视新风过滤器两侧压差。如果过滤器干净,压差将小于指定值;反之如果过滤器太脏，过滤网前后的压差变大，超过指定值，微压差开关吸合，从而产生"通〃的开关信号，通过一个D輸入通道接入DDC。大气监测控制原理出版社科技分社(4)风雛速控制DDC通过1路AI通道测量送风管内的送风压力，调节风机的转速，以调节送风量，确保送风管内有足够的风压。(5)风门控制在冬季停机后为防止盘管冻结，可选择通断式风阀控制器，通过1路DO通道来控制，当输出为高电平时，风阀控制器打开风阀，低电平时关闭风阀。为了解风阀实际的状态，还可以将风阀控制器中的全开限位开关和全关限位开关通过2个DI输入通道接入DDCO34大气监测控制原理出版社科技分社(6)安全和消防控制只有风机确实启动，风速开关检测到风压后，温度控制程序才会工作。当火灾发生时，由消防联动控制系统发出控制信号，停止风机运行，并通过1路DO通道关闭新风阀。新风阀开/闭状态通过2路DI送入控制器。(7)防冻保护控制在换热器水盘管出口安装水温传感器TT2,测量出口水温。一方面供控制器用来确定是热水还是冷水，以自动进行工况转换;同时还可以在冬季用来监测热水供应情况，供防冻保护用。水温传感器可使用4〜20mA电流输出的温度变送器，接到DDC白勺AliSiI±。大气监测控制原理(8)连锁控制启动顺序控制:启动新风机_开启新风机风阀_开启电动调节水阀一开启加湿电动调节阀；停机顺序控制:关闭新风机一关闭加湿电动调节阀一关闭电动调节水阀一关闭新风机风阀。(9)最小新风量控制为了保证基本的室内空气品质，通常采用测量室内C02浓度的方法来衡量。从节能角度考虑，室内空气品质的控制一般希望在满足室内空气品质的前提下，将新风量控制在最小。36大气监测控制原理♦女十出版社科技分社3.3.3全空气空调系统的甜空如图3.8所示为全空气空调系统监控原理图。全空气空调系统是指将空气在空调器内进行各项参数处理后,直接将处理好的空3送至需要进行空调的房间内使用的空调系统。与3.3.2的新风机组相比，从控制调节的角度看，有如下3点不同：①控制调节对象是房间内的温湿度，同时还要研究系统节能的控制方法。②有回风回到空调机组，而且新回风比还可以变化，因此在过渡季节应尽量利用新风。这样可以减少运行费用，降低运行成本。37大气监测控制原理出版社科技分社1)全空气空调系统监控功能描述(1)室内温湿度控制从控制方式上看，全空气空调系统与新风机组对温湿度控制的原理都是相同的，即通过测量被控温度值，控制水量或蒸汽量而达到控制机组冷、热量的目的。所不同的是温湿度传感器的设置。①需要増加被调房间或被调区域内温度传感器。如果是由几个房间构成一个区域作为调控对象，则可安装几组温度测点，以这些测点温度的平均值或其中重要位置的温度作为控制调节参照值。房间的温度参数送入现场控制器DDC中，用来作为参照值进行控制调节。38大气监测控制原理出版社科技分社②由于存在回风，需増加新风与回风的温湿度测点。回风的温湿度参数是供确定空3处理方案时参考的。回风道存在较大惯性，有些系统还采用走廊回风等方式，这都使得回风空气状态不完全等同于室内平均空气状态，因此不宜直接用回风参数作为被控房间的空气参数（除非系统很小,回风从室内直接引至机组）。③为了调节新回风比，对新风、9瞋、混风3个风阀都要进行单独的连续调节，因此要分别安装电动执行器。每个风阀都用2个A0输出通道控制其开大或关小,并用一个A嘯入通道测量其阀位，如同3.3.2中的电动调节水阀。当然也可以安装阀门定位器，通过DO输出通麺雛制阀的开度。蒸汽I回风机过滤器尜冷器加湿器送风I串大气监测控制原理出版社科技分社排风图3.8全空气空调系统监控原理图1111111I11I1111Al11x2_Hxli，IxlllxlIxl1x1lx2<l•Ixzl6DI2x1rT■•hl一2x15XXAOjA2x1J‘2x1^2x1J•2x1\hxi4现场站IX)i•IxlIhxl2冷热151水冷热供水PAO40大气监测控制原理出版社科技分社①根据房间温度和送风温度的实测值及房间温度的设定值，按照PID调节规律来确定送风温度设定值。②根据房间空气的湿球温度和送风湿球温度的实测值及房间相对湿度的设定值，经过计算，按照PID调节规律来确定送风湿度设定值。③由于新回风比的变化与送风参数（温度和湿度）的变化成正比，因此可用PI的算法，根据送风温度或湿度的偏差控制新风、排风和回风风阀，其中新风、风风阀应同向同步调节，回风阀则按相反方向调节。大气监测控制原理④表冷器和加热器的调节具有较大的非线性，如前3.3.2新风机纟甜空制中所讨论，它可以用PID方式直接根据送风温度或湿度对开度进行反馈调节°⑤蒸汽控制湿度完全可按3.3.2中新风机组控制讨论的方式进行。2）从节能角度确定室内空气状态对于舒适性建筑，并非要求室内空气状态恒定于一点，而是允许在较大范围内浮动。例如温度为24〜28°C,相对湿度在40%〜65%内，风速不大于0.3m/s,均满足舒适性要求。大气监测控制原理出版社科技分社风系统的监控3.4.1变风量（VAV）系统的监控由于建筑物内空调系统耗电很大，节能运行在建筑设备自动化系统中就显得格外重要。VAV系统因为其节能以及可分区调节等优点，在国外建筑中的应用非常普遍。近几年国内智能建筑中也得到了越来越广泛的应用。①可以节能与定风量空调系统相比，它减少了再热量及其相应的冷量，这是变风量系统从运行机制上比定风量系统合理的地方。而且，随着各房间送风量的变化，系统总送风量也相应变化，这可以节省风机运行能耗。44图3.9典型的VAV系统大气监测控制原理出版社科技分社②控制灵活在定风量空调系统中，只有设温度传感器的一点是可控的，即使做多测点加权平均等处理，原则上一个空调系统也只受一个参数控制。而在变风量空调系统中,同一空调系统的各房间是通过各自的末端装置分别进行控制的，这就提供了相当的灵活性，可以把不同朝向、不同温度要求的房间放在一个空调系统，而且在改扩建或重新间隔时容易适应。③与风机盘管相比吊顶内没有大量冷冻水管和凝结水管,可以减少处理凝结水的困难，特别是避免了凝结水盘中细菌孳生而且参与室内风循环的弊病，这可以提高室内空气的卫生质量。45大气监测控制原理1）变风量系统的监控功能①系统总风量调节；②最小风量控制i③最小新风量控制,④再加辦空制;⑤VAV系统的控制装置应有通信接口。大气监测控制原理2)变风量系统的监控功能描述(1)房间送风量的控制当空调系统所带各房间的负荷变化情况彼此不同，或各房间要求的设定值彼此不同时，最简单的控制方式是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。这样做，当某个房间温度达到要求值时，由于其他房间风量的变化或总的送风机风量有所变化导致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。蒸汽II大气监测控制原理出版社科技分社|。|风阀1^1Mm■I翊房间防火阀0麻间0i_1_1_1_1_1_11_1_i_1M*1x1卜1*1x2•lxlelx2aIxl\|1x1了；

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