上海理工大学-建筑自动化课程设计说明书

建筑自动化课程设计说明书

专业: 建筑环境与设备工程

班级: 建环一班

姓名: s

学号: 0817000xxx

指导老师: 王非

1．设计对象

（1）设计建筑环境与设备工程实验室环境室空调系统的温度自动控制。

附图为该系统得系统原理图。系统采用典型的冷水机组集中空调系统和全空气变风量形式的系统，包括空气处理系统，水冷冷水机组系统。

冷冻水系统：冷冻水经冷冻水泵进入空调箱进行热交换后冷冻回水进冷水机组。系统中装有三通阀可以调节进入空调箱的冷冻水量，从而达到控制露点温度的目的。

空气处理系统：回风与新风混合后，经过滤段过滤后，再经表冷器处理至露点，然后再经过加热段加热处理和加湿段加湿处理至送风状态点后送入房间。其中加热段采用电加热，可以通过SSR调节占空比来调节加热量。加湿段采用干蒸气加湿器，可以同过可控硅来控制蒸气阀门开关时间来调节加湿量。

系统各设备型号及设计参数：

房间：环境与建筑学院415

空调箱：设计风量：2700m3/h；

表冷器：590(长)×640(高)×140(厚)mm，

冷却能力：16000W，设计迎面风速：2.27 m/s；

电加热功率：7.2kW；

电加湿功率：6kW；

风机：上海通用风机，型号：T4－72，1.5kW-2p，

（风量2631m3/h，全压：924Pa，静压：817Pa）

风管：送风总管：450×250mm；

回风总管：450×250mm；

新风道：450×250mm；

排风管：450×250mm；

冷冻水系统：设计水量：3.0m3/h；

主管道：DN32；设计流速：1.04m/s；

水泵：上海凯泉立式离心泵KQL32/125-0.75/2，

（流量5m3/h时，扬程20m水柱，功率0.75kW）

冷水机组：压缩机：上海日立，SHW33TC4-U；

制冷剂：R22；

名义制冷量：5990W；

额定电压：220V，额定频率：50Hz；

冷凝器：强化传热管制作的套管式换热器；

热力膨胀阀：Danfoss，TEX2-1.5；

不锈钢板式换热器：阿法拉伐 CB26-24H；

高低压控制器：Danfoss，KP15。

2控制要求

控制冷冻水泵，压缩机，送风机，冷却风扇，及其联动保护。

压缩机吸气压力、排气压力报警、空调箱温度过热报警、房间温度过热报警、电加湿液位报警。

（1）空气处理系统：控制送风压力150～1000Pa±5Pa

（2）室内环境系统：室内温度10-40±0.5℃，室内相对湿度30～80％±3％。

3控制方案介绍

冷却水系统

冷却水系统的控制方案采用定温度控制方法，将冷却水塔的出水温度控制在20～35℃±1℃。通过温度传感器及温度模块将冷却水的出水温度读入内存，根据出水温度值来控制变频器的转速，调节冷却水的流量，控制热交换的速度。温度大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环速度；温度小，说明冷冻机组产生的热量小，应降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，达到节能的目的。

空气处理系统

空气处理系统的控制方案通过改变风机功率进行调节。送风管上装有压力传感器进行监测。当监测到的送风压力高于控制送风压力范围时，则送风风机的功率开始改变，从而调节送风压力来满足所需的送风压力的要求。

室内环境系统

方案一

室内环境系统的控制方案采用电加热和电加湿进行调节。本设计采用一次回风系统，混合后的新风与回风进行热交换后通过风机送入室内。设定室内温度和湿度，通过温湿度传感器进行检测。当室内的温度低于设定值时，电加热开启，且室温越高，电加热功率越大，此时送风温度开始提高，当室内达到或低于设定值时，电加热停止工作；同样，当室内湿度低于设定值时，电加湿开启，且湿度越低，电加湿功率越大，此时送风湿度开始提高，当室内达到或低于设定值时，电加热停止工作。

控制原理图

送风温度

送风设定温度

×

+ -

偏差 控制电加热

PLC

电加热开启

温度传感器

送风湿度

送风设定湿度 × + -

偏差 控制电加湿

PLC

电加湿开启

湿度传感器

方案二

室内环境系统的控制方案采用变风量风阀和电加湿进行调节。本设计采用一次回风系统，混合后的新风与回风进行热交换后通过风机送入室内。设定室内温度和湿度，通过温湿度传感器进行检测。当室内的温度低于或高于设定值时，送风阀的阀门执行器启动调节送风阀门的开度，从而改变送风量的大小，温度高时则阀门开度变大，温度低时则相反。对于室内湿度的控制，当室内湿度低于设定值时，电加湿开启，且湿度越低，电加湿功率越大，此时送风湿度开始提高，当室内达到或低于设定值时，电加热停止工作。

控制原理图

方案一采用PLC

方案二采用DDC

控制原理图和控制点位图见附图

4设备选型

（1）温湿度传感器

品牌：SIMENS 型号：QFA31 室内温度

室内设定温度

×+

- 偏差

控制V A V末端DDC 调节V A V阀门

温度传感器

送风湿度

送风设定湿度×+

- 偏差

控制电加湿PLC 电加湿开启

湿度传感器

温度测量范围：0…70℃湿度测量范围：0...100 %

信号输出：DC 0...10 V 工作电源：DC24V

（2）二氧化碳传感器

品牌：EYC 型号：GS03

测量范围：0-10000PPM 信号输出：DC 0...10 V

工作电源：DC24V

（3）防冻保护开关

品牌：Johnson 型号：270XT-95008

工作电源：DC24V 温度测量范围：-24…18℃

（4）PLC控制器

品牌：三菱型号：FX2N-48MR

技术参数：I/O范围，24-128点（基本单元：24/40/60点）

高速演算：基本命令：0.55-0.7us/命令应用命令：3.7---数100us/命令记忆体容量：内藏8K EEPROM

（5）压差传感器

品牌：SIMENS 型号：QBM65-251C

信号输出：DC 0...10 V 工作电源：DC24V

（6）阀门执行器

品牌：SIMENS 型号：GQD121.1A

力矩：2Nm 工作电源：DC24V

电机驱动开启时间：30s

（7）三通阀门

品牌：SIMENS 型号：MXF461

信号输出：DC 0...10 V 工作电源：DC24V

（8）变频器

品牌：三菱型号：FR-540-2.2K-CH

接收信号：；0～5V，4～20mA 调节范围：0～60Hz

(9)PID控制器：

品牌：宇电型号：AI-70PID

接收信号：0～5V，4～20mA，0～10V，热电偶