暖通空调系统自动化-3.ppt

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出版社科技分社大气监测控制原理暖通空调（HVAC）系统是智能建筑创造舒适、高效的工作和生活环境不可缺少的重要环节。

在智能建筑中，空调系统的耗电量占全楼总耗电量的50%左右，而其监控点数量常常占全楼监控点总数的50%以上。

由此可见，空调系统的自动控制在建筑设备自动化系统（BAS）中占有十分重要的地位。

实现空调系统的最优化控制，在最大程度上实现空调系统的经济运行，降低运行费用具有十分重要的意义。

第第3章章暖通空调系统自动化暖通空调系统自动化1出版社科技分社大气监测控制原理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。

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。

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。

2出版社科技分社大气监测控制原理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。

3出版社科技分社大气监测控制原理3.13.1冷、热源系统监控冷、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用。

4出版社科技分社大气监测控制原理1）压缩式制冷系统实行监控的目的保证冷冻机蒸发器通过稳定的水量以使其正常工作；向空调冷冻水用户提供足够的水量以满足使用要求；在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出版社科技分社大气监测控制原理2）压缩式制冷系统的监控功能启停控制和运行状态显示；冷冻水进出口温度、压力测量；冷却水进出口温度、压力测量；过载报警；水流量测量及冷量记录；运行时间和启动次数记录；制冷系统启停控制程序的设定；冷冻水旁通阀压差控制；冷冻水温度再设定；台数控制；制冷系统的控制系统应留有通信接口。

6出版社科技分社大气监测控制原理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7出版社科技分社大气监测控制原理8出版社科技分社大气监测控制原理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。

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；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；在冷冻机运行所允许的条件下，尽可能降低冷却水温度，同时又不增加冷却泵和冷却塔的运行电耗。

9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10出版社科技分社大气监测控制原理3.1.2热力系统的监控夏季制冷、冬季采暖的建筑物，在没有外来热源的情况下，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蒸汽、热水出口压力、温度、流量显示；锅筒水位显示及报警；运行状态显示；顺序启停控制；11出版社科技分社大气监测控制原理安全保护信号显示；设备故障信号显示；锅炉（运行）台数控制；热交换器能按设定出水温度自动控制进汽或水量；热交换器进汽或水阀与热水循环泵连锁控制；热力系统的控制系统应留有通信接口。

12出版社科技分社大气监测控制原理13出版社科技分社大气监测控制原理2）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。

（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。

14出版社科技分社大气监测控制原理

（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AI通道送入DDC。

当回水压力低于设定值，DDC自动启动补水泵进行补水，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监测补水泵的运行状态。

（3）锅炉、给水泵的顺序启停及运行状态显示锅炉机组设备启停通常按照事先编制的时间假日程序控制。

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。

15出版社科技分社大气监测控制原理（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。

16出版社科技分社大气监测控制原理（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。

17出版社科技分社大气监测控制原理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。

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。

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、P6及阀V2的开度，并启停循环泵P1P4来调整循环水量。

18出版社科技分社大气监测控制原理蒸汽的计量。

蒸汽计量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。

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。

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一致。

19出版社科技分社大气监测控制原理图3.4蒸汽-水换热站监控原理图20出版社科技分社大气监测控制原理图3.5水-水换热站监控原理图21出版社科技分社大气监测控制原理3.23.2水系统监控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）冷冻水系统监控功能水流状态显示；水泵过载报警；水泵启停控制及运行状态显示。

22出版社科技分社大气监测控制原理2）冷冻水系统监控功能描述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。

冷冻水泵启停、运行状态显示及过载报警冷冻水泵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。

23出版社科技分社大气监测控制原理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：

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。

24出版社科技分社大气监测控制原理1）冷却水系统的监控功能水流状态显示；冷却水泵过载报警；冷却水泵启停控制及运行状态显示；冷却塔风机运行状态显示；进出口水温测量及控制；水温再设定；冷却塔风机启停控制；冷却塔风机过载报警。

25出版社科技分社大气监测控制原理图3.6冷却水系统监控原理图26出版社科技分社大气监测控制原理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）冷却水泵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出版社科技分社大气监测控制原理（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。

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。

28出版社科技分社大气监测控制原理3.33.3空气处理系统的系统监控空气处理系统的系统监控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风机状态显示。

送回风温度测量。

室内温、湿度测量。

过滤器状态显示及报警。

风道风压测量。

启停控制。

29出版社科技分社大气监测控制原理过载报警。

冷热水流量调节。

加湿控制。

风门控制。

风机转速控制。

风机、风门、调节阀之间的连锁控制。

室内CO2浓度监测。

寒冷地区换热器防冻控制。

送回风机与消防系统的连动控制。

30出版社科技分社大气监测控制原理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字控制器