雅士空调自动控制系统设计指南.docx

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雅士空调自动控制系统设计指南

空调自动控制系统设计指南

1.空调自动控制系统及其基本类型

（1）空调系统的控制要求

空调的用户或工艺条件不同，空调系统的控制要求也往往不同，但不外乎以下几种情况：

1）空调机组的起停控制和安全保护

2）空调房间温度（或回风温度、或送风温度）的自动控制

3）独立空调系统的温湿度（室内、回风或送风）控制

4）区域内多个空调系统的集中管理与控制（集散式控制或分布式控制）

5）其它控制要求，如风量控制（变风量或定风量）、压差控制（过滤器压差、洁净室正压或负压、缺风保护等）等

在以上几种情况中，第5）类控制要求一般不会独立提出，一般伴随第2）~4）几种情况同时出现。

第1）种控制要求独立提出时，严格意义上不属于空调自动控制系统的范畴，应该归于低压配电系统更为贴切。

在目前国内的空调自动控制类项目实施中，大部分按照目前的专业分工情况，对强弱电分柜制作和安装，即由独立的起动控制柜（配电箱）负责空调机组的起停控制和安全保护，弱电控制器及其相关部件则集成于另一个独立的弱电控制柜中。

在雅士的标准中，我们倾向于强弱电一体的集成方案，即将空调机组的起停控制单元与弱电控制单元集成于同一个控制柜中，可有效减少外部接线，提高系统的可靠性。

当然，采用强弱电一体的方案时，必须消除强电部分对弱电部分的电磁干扰。

（2）空调自动控制设备系统的基本类型

按照空调设备系统前述的不同控制要求，就有了以下几类典型的空调自动控制设备系统：

1）起动控制柜（配电箱）ASP

起动控制柜内集成了设备的供电控制回路（主回路）和保护控制回路（二次回路），其主要功能有二：

手动或自动通断设备的供电电源，以控制设备的起停；提供过载、欠压、失压、缺相、短路等多种保护功能，保证受控设备及供电系统的安全。

2）智能型空调控制柜（ASCP）

智能型空调控制柜是集成了空调机组起动控制单元和单回路DDC控制器的控制柜。

智能型空调控制柜一般用于单台空调机组的起停控制和温度（或湿度）的单回路控制。

智能型空调控制柜必须配套必要的附件或配合其它的控制对象，才能完成其单回路控制功能。

常见的配套附件有温度传感器、电动（水）阀及执行器、电动风阀等；常见的其它控制对象有电加热器、电极或电热式加湿器、单元式空调机组的压缩机。

3）单机多回路空调自动控制系统（SCS）

我们将采用1个CPU控制（一个或多个空调系统的）两个以上回路的控制模式，称为单机多回路控制系统（SCS）。

在该系统中，每个系统只有一台微型计算机（如DDC或PLC），不设分站。

两个独立的SCS系统中之间，没有通讯要求。

我们在工程上遇到的无中央站的恒温恒湿控制系统，都属于单机多回路控制系统（SCS）。

单机多回路控制系统（SCS）由现场控制机（ACU）及外围设备组成。

现场控制机可以是强弱电一体的集成式柜机，也可以是单一的弱电柜机。

SCS中的外围设备包括传感器和电动执行机构两大类。

4）集散式空调自动控制系统（DCS或TDS）

对于空调设备有集中管理要求的项目或空调作为BAS系统之子系统的项目，一般设计为集散式空调自动控制系统（DCS或TDS），即所谓分散控制、集中管理的控制系统。

一个完整的集散式空调自动控制系统由一个中央管理工作站（AMS）、多个现场控制机（ACU，也称分站）及若干套外围设备组成。

在DCS系统中，各现场控制机（ACU，也称分站）承担相应空调系统的温度、湿度、压力、流量等实时性强的控制和调节功能；中央管理工作站（AMS）承担系统数据管理、控制方案指导、历史数据存储及远程操控等功能。

2.空调机组起动控制柜

2.1.规格说明

根据起动方式不同，起动控制柜有多种类型，常用的有以下四种：

a.直接起动：

通过交流接触器直接接通电源（全电压起动）。

b.星-三角起动：

电机起动时，定子绕组接为Y形，起动后在预定时间转为△形（降压起动）。

c.软起动：

控制供电电压按预定函数关系，从零逐渐爬升至额定电压，在转换为全电压运行。

d.变频起动：

控制供电电源频率，使之跟随设定的积分时间加速提升，直至达到全电压运行。

起动控制柜型号的表示方法：

2.2.功能说明

起动控制柜主要有两方面的功能，一是控制空调机组的起停，二是电气设备的安全保护。

起动方式不同，其工作原理和功能设置也有所不同，表1为几种常用起动控制柜的原理及功能比较表。

表1.几种起动控制柜之比较

直接起动

星-三角起动

软起动

变频起动

工作原理

通过交流接触器直接接通电源（全电压起动）

电机起动时，定子绕组接为Y形，起动后在预定时间转为△形。

（降压起动）

控制供电电压按预定函数关系，从零逐渐爬升至额定电压，在转换为全电压运行。

控制供电电源频率，使之跟随设定的积分时间加速提升，直至达到全电压运行。

功能设置

手动起停；

受控起停；

运行、电源、故障指示；

过载保护；

消防连锁。

手动起停；

受控起停；

运行、电源、故障指示；

过载保护；

消防连锁。

手动起停；

受控起停；

运行、电源、故障指示；

过载保护；

消防连锁；

旁路切换。

手动设定起停；

受控起停；

运行、电源、故障指示；

过流、过压、欠压、过载、缺相等保护

起动及运行数据记录。

优缺点

投资省，线路简单。

起动电流为额定电流的5~7倍，对电源冲击大。

投资少，线路简单。

起动电流为直接起动时的1/3，可明显减小对电源的冲击。

起动电流可在额定电流2~5倍间调整。

软起动、软停车，无机械冲击。

初投资较大。

起动方式可灵活选择，起动电流可调整。

对电机及供电系统的保护好，无机械冲击。

初投资大。

适用范围

P≤7.5Kw的小型电机[1]

11≤P≤55Kw的中小型电机[2]

7.5Kw以上，客户指定时；可用于多负载并联。

客户指定使用或因调速功能设置。

注：

[1]P≤7.5Kw为雅士企业标准。

理论上，只要电机功率不超过其供电变压器容量的5%，都可采用直接起动方式；

[2]11≤P≤55Kw也是雅士企业标准。

理论上，4KW以上的运转时定子绕组为△形接法的小容量电机，都可采用Y-△起动方式。

2.3.设计文件

起动控制柜一般应按标准产品设计和生产，其设计文件也应标准化。

这些文件包括设计输入文件、设计输出文件和报价文件。

2.3.1.设计输入文件

作为设备设计和选型的依据，起动控制柜的设计输入文件应至少包括：

（1）用户的需求资料。

这些资料一般包含在订货合同或技术附件中，其中包括：

要控制的设备功率，要求的起动方式等；

（2）与起动控制柜相关的国家标准；这些标准包括：

（3）与起动控制柜有关的企业标准标准。

这些标准包括：

2.3.2.设计输出文件

每一种类型的起动控制柜都有一套标准的并受控的设计输出文件，其中包括：

（韩志军）

（1）电气原理图

（2）控制柜接线图

（3）控制柜底板布置图

（4）控制柜箱体外形图

（5）材料明细表

2.3.3.报价文件

起动控制柜的报价输出文件应包括：

（1）报价

2.4.标准价格的使用方法

3.智能型空调控制柜

3.1.规格说明

智能型空调控制柜是集成了空调机组起动控制单元和单回路DDC控制器的控制柜，只需配套一只温度传感器和一个电动执行机构（电动水阀或风阀等，一般作为附件），即可实现空调机组起停控制及温度控制。

根据所用控制器类型不同，智能型空调控制柜分为多种类型和规格：

3.2.功能说明

3.3.设计文件

3.3.1.设计输入文件

3.3.2.设计输出文件

3.3.3.报价文件

3.4.标准价格的使用方法

4.单机多回路控制系统（SCS）

4.1.系统构成

单机多回路控制系统（SCS）由现场控制机（ACU）及外围设备构成。

现场控制机有两种类型，一种是强弱电一体集成的

4.2.控制器选型

4.3.控制方案说明

4.4.设计文件

4.4.1.设计输入文件

4.4.2.设计输出文件

4.4.3.报价文件

4.5.标准报价及其使用方法

5.集散式空调自动控制系统（DCS）

5.1.系统构成

单机多回路控制系统（SCS）由现场控制机（ACU）及外围设备构成。

现场控制机有两种类型，一种是强弱电一体集成的

5.2.控制器选型

5.3.控制方案说明

5.4.设计文件

5.4.1.设计输入文件

5.4.2.设计输出文件

5.4.3.报价文件

5.5.标准报价及其使用方法

6.

1.单机多回路控制系统（SCS）

1.1.系统定义

我们将采用1个CPU控制（一个或多个空调系统的）两个以上回路的控制模式，称为单机多回路控制系统（SCS）。

在该系统中，每个系统只有一台微型计算机（如DDC或PLC），不设分站。

两个独立的SCS系统中之间，没有通讯要求。

我们在工程上遇到的无中央站的恒温恒湿控制系统，都属于单机多回路控制系统（SCS）。

1.2.系统构成

单机多回路控制系统（SCS）由现场控制机（ACU）及外围设备构成。

现场控制机有两种类型，一种是强弱电一体集成的

1.3.控制器选型

1.4.控制方案

1.5.设计输出文件

1.6.报价方法

2.集散式空调自动控制系统（DCS）

2.1.系统定义

2.2.系统结构

2.3.控制器选型

2.4.控制方案

2.5.设计输出文件

2.6.报价方法

5）智能（温控）型空调控制柜

6）独立式空调自动控制系统（ACS）

7）集散式空调自动控制系统（DCS）

一个完整的空调自动控制系统通常包括控制柜（箱）及外围设备两部分。

控制柜（箱）用以集成空调机组之起动控制单元及弱电控制单元之控制器及其人机界面；外围设备包括同一控制系统所需配套的传感器、开关、电动阀门及其执行器。

及其配套服务工作

1）控制柜（箱）

根据功能分类，控制柜（箱）可以分为：

①起动控制柜

按照起动方式不同，常采用以下三种类型的起动控制柜：

e.直接起动：

f.星-三角起动：

g.软起动：

h.变频起动：

②变风量控制柜

按控制原理不同，常采用的变风量控制柜分为以下三类：

a.变频型变风量控制柜

b.调压型变风量控制柜

c.节流型变风量控制柜。

根据控制方式不同，以上三种变风量控制柜又可分为智能型（自主型）和标准型（手动型或被动型）。

表2.几种智能型变风量控制柜之比较

智能变频型

变风量控制柜

智能调压型

变风量控制柜

智能节流型

变风量控制柜

工作原理

按温度控制要求调节电机的供电频率，实现自动变频变风量控制

按温度控制要求调节电机工作电压，实现变风量自动控制

按温度控制要求调节风阀开度，实现变风量自动控制

功能设置

机组起停控制与保护（同变频起动柜）

自动变频变风量控制

温度设定与指示

机组起停控制与保护（同直接起动控制柜）

自动调压变风量控制

温度设定与指示

机组起停控制与保护（同直接起动或星-三角起动柜）

风阀开度自动调节变风量控制

温度设定与指示

系统构成

箱体（壁挂或落地）

变频器

温度传感器（附件）

箱体（壁挂或落地）

起动控制单元（直接起动或星-三角起动）

可控硅调速器

单回路DDC控制器

温度传感器（附件）

箱体（壁挂或落地）

起动控制单元（直接起动或星-三角起动）

单回路DDC控制器

温度传感器（附件）

风阀执行器（附件）

优缺点

节能效果显著

工作稳定性高

初投资较高

节能效果一般

工作稳定性较差

初投资适中

节能效果较差

工作稳定性较高

初投资较小

适用条件

中小型变风量空调系统

小型（电机功率7.5KW以下）变风量空调系统

不建议采用

表3.几种标准型变风量控制柜之比较

变频型变风量控制柜

调压型变风量控制柜

节流型变风量控制柜

工作原理

手动设定或按外来信号控制电机的供电频率，实现风量调整或变风量控制

手动设定或按外来信号调节电机工作电压，实现风量控制

手动设定调节风阀开度，实现风量调整

功能设置

机组起停控制与保护（同变频起动柜）

手动变频或接受外部信号进行风量调整或变风量控制

机组起停控制与保护（同直接起动控制柜）

手动变频或接受外部信号进行风量调整或变风量控制

机组起停控制与保护（同直接起动或星-三角起动柜）

手动设定调节风阀开度，实现风量调整

系统构成

箱体（壁挂或落地）

变频器

箱体（壁挂或落地）

起动控制单元（直接起动）

可控硅调速控制器

箱体（壁挂或落地）

起动控制单元（直接起动或星-三角起动）

调节电位器

风阀执行器（附件）

优缺点

节能效果显著

工作稳定性高

初投资较高

节能效果一般

工作稳定性较差

初投资适中

节能效果较差

工作稳定性较高

初投资较小

适用条件

变风量空调系统之AHU机组控制；

压力渐变型空调机组之定风量控制；

多工况转换运行之机组控制；

小型直联传动型机组之风量控制。

小型（电机功率7.5KW以下）机组的以下控制：

压力渐变型空调机组之定风量控制；

多工况转换运行之机组控制；

小型直联传动型机组之风量控制。

压力渐变型空调机组之定风量控制；

中小型直联传动型机组之风量调整。

③智能型温度控制柜

④智能型恒温恒湿控制柜

按控制器类型分类，智能型控制柜（箱）又可以分为DDC智能型和PLC智能型两大类。

常用的DDC控制器有：

SIEMENS：

RDW62，MEC，MBC

HONEYWELL：

EXCEL20，EXCEL50，EXCEL80/100，T775，H775，T7984，P606/P906

常用的PLC控制器有：

SIEMENS：

S7-200，S7-300

A-B：

Micrologix，Logix

6.1.外围设备

6.2.线材及线管、线槽

6.3.控制软件

6.4.设备安装及布线工程

6.5.现场查线及系统调试

7.空调自动控制系统报价文件的格式