变风量空调系统BA设计资料.docx

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变风量空调系统BA设计资料

变风量空调系统BA设计

丁国余

上海**电脑股份有限公司

摘要：

为保证向人们提供舒适环境的前提下，尽量降低空调系统的能耗，使空调系统成为智能建筑自控系统中一个重要的、必不可少的组成部分，在BA系统中采用最优投运设备的台数控制、最优启停控制、焓值控制、工作面照度控制、公共区域分区自动照明控制、供水系统压力控制、温度自适应控制等节能措施后，可以减少约20%的能耗，因而这些举措具有非常重要的意义。

Abstracts:

Inordertoguaranteeprovidesthecomfortableenvironmenttothepeopleunderthepremise,reducestheair-conditioningsystemasfaraspossibletheenergyconsumption,causestheair-conditioningsystemtobecomeintheintelligentconstructionautomaticcontrolsystemtobeimportant,theessentialconstituent,usesaftertheBAsystemsuperiorlythrowstransportstheequipmentadigitalcontrol,superiorlyopensstopsthecontrol,theenthalpyvaluecontrol,theworkingsurfacedegreeofilluminationcontrol,thepublicregiondistrictautomaticilluminationcontrol,watersupplysystemenergyconservationmeasureandsoonpressurecontrol,temperatureadaptivecontrol,mayreduceapproximately20%energyconsumption,thustheseactionhavethecountformuchsignificance.

关键词：

变风量（VAV）,直接数字控制器（DDC）,节能,PID控制,组态软件

Keywords：

VariableAirVolumeSystem,DirectDigitalControl,Energyconservation,ProportionalIntegralDerivative,ControlConfigurationsoftware

1研究背景

楼宇自动化系统（BAS，BuildingAutomationSystem）是智能建筑的主要组成部分之一。

智能建筑通过楼宇自动化系统实现建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境，并通过优化设备运行与管理，降低运营费用。

楼宇自动化系统涉及建筑的电力、照明、空调、通风、给排水、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统，是智能建筑中涉及面最广、设计任务和工程施工量最大的子系统，它的设计水平和工程建设质量对智能建筑功能的实现有直接的影响。

设计楼宇自动化系统的主要目的在于将建筑内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段，对各系统设备进行集中监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致和高效、有序的状态下运行，在创造出一个高效、舒适、安全的工作环境中，降低各系统造价，尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务，使投资能得到一个良好的回报。

楼宇机电设备监控系统，作为智能建筑楼宇自动化系统非常重要的一部分，担负着对整座大厦内机电设备的集中检测和控制，保证所有设备的正常运行，并达到最佳状态。

2文献综述

我的课题是《变风量（VAV）空调系统智能控制设计》,为了写好论文，通过查阅与分析相关文献资料，对撰写的文章起到了一定的作用，现对文献的有关内容做如下分析：

2.1关于智能建筑

智能建筑的概念，在本世纪末诞生于美国。

第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德（Hartford）市建成。

中国于90年代才起步，但迅猛发展势头令世人瞩目。

智能建筑是信息时代的必然产物，建筑物智能化程度随科学技术的发展而逐步提高。

当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术（即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）。

将4C技术综合应用于建筑物之中，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。

4C技术仅仅是智能建筑的结构化和系统化。

智能建筑应当是：

“通过对建筑物的4个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。

智能建筑物能够帮助大厦的主人，财产的管理者和拥有者等意识到，他们在诸如费用开支、生活舒适、商务活动和人身安全等方面得到最大利益的回报。

”

建筑智能化结构是由三大系统组成：

楼宇自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）和通信自动化系统（CAS）。

本文主要是对楼宇自控系统中的变风量空调系统的控制原理做相应的研究。

2.2系统的组成与功能

建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。

根据中国行业标准，BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。

一般情况下，这两个子系统宜一同纳入BAS考虑，如将消防与安全防范子系统独立设置，也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。

2.3系统原理

楼控系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统（Distributedcontrolsystems简称DCS）。

它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置（DDC）完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。

安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。

2.4发展史及产品

楼宇设备自动化系统到目前为止已经历了四代产品：

第一代：

CCMS中央监控系统（20世纪70年代产品）

BAS从仪表系统发展成计算机系统，采用计算机键盘和CRT构成中央站，打印机代替了记录仪表，散设于建筑物各处的信息采集站DGP（连接着传感器和执行器等设备）通过总线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。

DGP分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。

一台中央计算机操纵着整个系统的工作。

中央站采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制，中央站根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。

第二代：

DCS集散控制系统（20世纪80年代产品）

随着微处理机技术的发展和成本降低，DGP分站安装了CPU，发展成直接数字控制器DDC。

配有微处理机芯片的DDC分站，可以独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能，进行节能管理，可以连接打印机、安装人机接口等。

BAS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统。

集散系统的主要特点是只有中央站和分站两类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治，与中央站无关，保证了系统的可靠性。

第三代：

开放式集散系统（20世纪90年代产品）

随着现场总线技术的发展，DDC分站连接传感器、执行器的输入输出模块，应用LON现场总线，从分站内部走向设备现场，形成分布式输入输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活，由于LonWorks技术的开放性，也使分站具有了一定程度的开放规模。

BAS控制网络就形成了3层结构，分别是管理层（中央站）、自动化层（DDC分站）和现场网络层（ON）。

第四代：

网络集成系统（21世纪产品）

随着企业网Intranet建立，建筑设备自动化系统必然采用Web技术，并力求在企业网中占据重要位置，BAS中央站嵌入Web服务器，融合Web功能，以网页形式为工作模式，使BAS与Intranet成为一体系统。

网络集成系统（EDI）是采用Web技术的建筑设备自动化系统，它有一组包含保安系统、机电设备系统和防火系统的管理软件。

EBI系统从不同层次的需要出发提供各种完善的开放技术，实现各个层次的集成，从现场层、自动化层到管理层。

EBI系统完成了管理系统和控制系统的一体化。

目前，规模和影响较大的楼宇设备供应公司有美国霍尼维尔公司、江森公司、KMC公司、德国西门子公司等。

3技术路线

4参考文献

[1]霍小平中央空调自控系统设计中国电力出版社.2004

[2]华东建筑设计院《智能建筑设计技术》同济大学出版社1996

[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社.1993

[4]《APOGEE顶峰系统设计手册》西门子CEC

[5]张振昭，许锦标，万频.楼宇智能化技术.机械工业出版社.2001

一．VAV空调自控系统概述

1.1VAV空调自控系统的概况

变风量VAV系统（VariableAirVolumeSystem）是一种全空气空调方式,它根据室内负荷的变化或室内要求参数的改变自动调节空调系统的送风量,从而保证室内参数达到绿色环保舒适的要求.VAV系统是提供舒适空调的最现代化高效能系统.

空气调节是智能建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可或缺的重要环节。

在智能建筑中，空调各系统的监控点数量常常占全楼监控点总数的50%以上；空调各系统的耗电量常常占全楼总耗电量的50%以上，由此可见，空调各系统在智能建筑的一次投资和运行费用中占有极其重要的位置，在不少建筑物中，或在建筑物的建设阶段，BMS（楼宇管理系统）本身常常是整个智能化楼宇管理系统（IBMS）的主导成分，而空调各系统的控制部分又是BAS或BMS系统的主导成分，对于这类建筑，空调控制系统的位置就更是举足轻重。

在智能建筑中实现节电节能，特别是耗电耗能大户──空调实现节电节能，本应是业主投资计算机控制（亦即使建筑具有“智能化”）所能期待的主要回报内容之一；然而目前国内在智能建筑的建设中，真正能做到这一点的是凤毛麟角。

也就是说，只有极少数智能建筑（屈指可数）实现了节电节能，大多数智能建筑并没有实现节电节能这一理应实现的回报。

1.2VAV空调自控系统的组成

VAV空调系统一般由三部分组成，分别是冷热源系统、冷媒传输系统、空气分布系统。

对于一个典型的中央空调系统，这三部分相互作用与传递。

因此，中央空调自控系统也有三部分组成，分别是冷热源系统的群控、水系统控制、风系统控制。

1.3VAV空调自控系统的特点

1.3.1.VAV空调系统的多干扰性

空调系统在全年或全天运行中，由于外部条件（如气温、太阳辐射、风、晴、雨、雪）和内部条件（如空调房间内的设备、照明的启停和投入运行数量的变化及工作人员的递减等）的变化，都将对运行中的空调系统形成干扰，因此空调系统具有多干扰性。

1.3.2.温、湿度的相关性

在对空调系统的控制中，大多数情况下主要是对空调房间内的温度和相对湿度的控制，这两个参数常常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量。

两个参数在调节过程中既相互制约又相互影响。

如果由于某些原因使空调房间内温度升高，引起空气中水蒸汽的饱和和分压发