建筑设备自动化 第2版第4章

说明
为了测量房间温、湿度,可以在房间代表点设置温、湿 度传感器,也可以在回风管道内设置温、湿度传感器,用 以测量房间内的平均温、湿度，但要注意设定值修正。 由于室内的热、湿负荷并不是恒定值,露点值随室内余 热余湿的变化而变化,故该系统称为变露点温度控制系 统。
DDC监控系统
定风量空调系统的DDC监控图
1.新风机组模拟仪表自动控制系统
系统组成 送风温度控制系统组成：由控制设备与新风系统组成,包 括温度传感器TE、温度控制器TC、空气冷却器/空气加热器、 空气冷却器/空气加热器的执行器TV101、新风阀门TV102组 成。 送风湿度控制系统组成：由控制设备与新风系统组成, 包括湿度传感器HE、湿度控制器HC、加湿器电动调节阀 HV101、加湿器等组成。
检测内容
空调机新风温、湿度。 空调机回风温、湿度。分别在DDC系统和中央站上显示。 送风机出口温、湿度。分别在DDC系统和中央站上显示,当超温、 超湿时报警。 过滤器压差超限报警。采用压差开关测量过滤器两端压差,当 压差超限时,压差开关闭合报警,提醒维护人员清洗过滤器。 防冻保护控制。采用防冻开关监测表冷器后(按送风方向)风温, 当温度低于5℃时报警,提醒维护人员(或联锁)采取防冻措施。 如果风道内安装了风速开关,还可以根据它来预防冻裂危险。当 风机电动机由于某种故障停止,而风机起动的反馈信号仍指示风 机开通时,或风速开关指示风速度过低,也应关闭新风阀,防止外 界冷空气进入。
4.2.2 室内温度控制
适用场合：直流式系统 。 温度传感器设于被控房间的典型区域内或设于排风 管道（但设定值要修正）。
4.2.3 送风温度与室内温度的联合控制
适用场合：新风机组在设计时承担了部分室内负荷。 一般情况下，采用送风温度控制，过渡季的某些时 间段，为避免 房间过冷(供冷水工况时),或过热(供 热水工况时),这时应采用室内温度控制。
送风温度控制系统与送风湿度控制系统一般采用单回 路控制系统,控制器一般采用PI控制器。 压差开关PdS测量过滤网两侧的压差,通过压差超限报 警器PdA发出声、光报警信号,通知管理人员更换过滤器 或进行清洗。 新风阀门通过电动风阀执行机构TV102与风机联锁,当 风机起动后,阀门自动打开;当风机停止运转时,阀门自动 关闭。 TS为防冻开关,当冬季加热器后风温等于、低于某一设 定值时,TS的常闭触点断开,使风机停转,新风阀门自动关 闭,防止空气冷却器冻裂。当防冻开关恢复正常时,应重 新起动风机,打开新风阀,恢复机组工作。
2.新风机组DDC自动控制系统
监测功能 风机的状态显示、故障报警; 测量风机出口空气温湿度参数,以了解机组是否将新风处 理到要求的状态; 测量新风过滤器两侧压差,以了解过滤器是否需要更换; 检查新风阀状况,以确定其是否打开。
控制功能
根据要求起/停风机；（远控） 自动控制空气-水换热器水侧调节阀,以使风机出口空气 温度达到设定值。水阀应在连续控制器输出AO信号控制下, 连续调节电动调节阀,以控制风温;也可以采用三位PI控制 器的两个DO输出通道控制,一路控制电动执行器正转,开大 阀门,另一路使执行器反转,关小阀门。为了解准确的阀位 位置,还通过一路AI输入通道测量阀门的阀位反馈信号。 自动控制蒸汽加湿器调节阀,使冬季风机出口空气相对 湿度达到设定值。 利用AO信号控制新风电动风阀,也可以用报警。送风机的工作 状态是采用压差开关监测的,风机起动,风道内产生风压, 送风机的送、回风管压差增大,压差开关闭合,空调机组 开始执行顺序起动程序。此外,还有手/自动和风机电动 机故障显示。 回水电动调节阀、蒸汽加湿阀开度显示。
自动控制内容
空调回风温度自动控制系统。回风温度自动控制系统的任 务是控制室内温度满足设计工况。它把测量的回风温度送入 DDC系统控制器与给定值比较,根据温度偏差,由DDC系统按 PID规律调节空气冷却器/空气加热器的回水调节阀开度,以 达到控制冷水(或热水)水量,使房间温度保持在一定值。为 了节能和舒适,把温度传感器测量的新风温度作为前馈信号 加入回风温度自动控制系统,组成新风补偿自动控制系统。
3.多工况
空调技术中对空气的处理过程具有很强的季节性。一年 中,至少要分为冬季、过渡季和夏季。 在室内外条件发生显著变化时,要适时地改变运行方式, 即进行运行工况的转换。
4.1.2 集中空调自动控制系统的特点
多工况相互转换方式的控制 整体的控制性 跨行业、跨系统集成 随着集中空调系统的发展需求而发展 计算机技术、通信技术及自动控制系统技术的发展
按新风量分类：有定新风量系统与变新风量系统。 按被控参数分类：
送风温度控制、送风相对湿度控制、防冻控制、 二氧化碳浓度控制、露点控制及焓值控制等
新风机组控制系统一般采用PI控制器。
4.2.1 送风温度控制
被控量：新风出口温度——保持冬、夏季不同的恒定值 为原则。 送风温度适用场合：该新风机组是以满足室内卫生要求 而不是负担室内负荷来使用的情况。 操作量：冬季操作量、夏季操作量, 注意：必须考虑控制器冬、夏季工况的转换问题。
工作原理
送风温度控制系统工作原理：温度传感器TE将送风温度信 号送至控制器TC-1,与设定值比较,根据比较结果按已定的 控制规律输出相应的电压信号,通过转换开关TS-1按冬/夏 季工况控制电动调节阀门TV101的动作,改变冷、热水量,维 持送风温度恒定。夏季工况,通过控制冷水温度,同时降温 除湿。 送风湿度控制系统工作原理：在冬季工况,湿度传感器HE 通过湿度控制器HC-1控制加湿阀HV101,改变蒸汽量来维持 送风湿度恒定。夏季工况,通过控制冷水温度,同时降温除 湿。
D区：即minOA线以下，空调系统进入采暖工况。该区使用最 小新风量，从而减少热源负荷。 E区：采暖工况，且新风焓比室内空气焓值高的工况。当然， 这种情况出现的机率少。如遇此情况应尽量采用新风。
4.3 风机盘管控制系统
风机盘管控制系统属于单回路模拟仪表控制系统,多采用电 气式温度控制器。 其传感器与控制器组装成一个整体,可应用在客房、写字楼、 公寓等场合。 风机盘管控制系统一般不进入集散控制系统。但有通信功 能的产品,可与集散控制系统的中央站通信。
集中管理功能
显示新风机组起/停状况,送风温、湿度,风阀、水阀状 态。 通过中央控制管理机起/停新风机组,修改送风参数的 设定值。 当过滤器两侧的压差过大、冬季热水中断、风机电动 机过载或其他原因停机时,还可以通过中央控制管理机管 理报警。 自动/远动控制。风机的起/停及各个阀门的调节均可 由现场控制机与中央控制管理机操作,也可以无线控制。
控制规律 风机盘管温度控制, 采用位式控制,有时也采用P或PI控 制。
4.4 空调机组自动控制系统
4.4.1 定风量空调自动控制系统
定风量空调自动控制系统的控制方法：送风量不变,通过改变 送风温、湿度来满足室内负荷变化。
Q qV c tn ts
当送风量一定时，改变送风温度来 改变送入室内的冷量（或热量）的空 调系统为定风量空调系统。
模拟仪表自动控制系统； 直接数字控制系统。
4.集散型能量管理系统
集散型能量管理系统的能量管理和控制程序可以在现场控 制器内执行,即可以独立于中央站而运行,在中央站停止运行 时,也不受影响。 这些程序可以通过同层总线,从其他控制器读取共享的输 入,并用来控制本控制器的输出。
4.2 新风机组监控系统
建筑设备自动化
教材主编： PPT制 作： 武汉科技大学 李玉云
二o一六年八月
第 四
4.1
章
空 4.2
调
系
统
4.3
的
控 制
4.4
4.1 概述
4.1.1 集中空调系统的特点
1.多干扰性 热干扰 室外干扰；室内干扰；能源及冷、热源的干扰。 湿干扰 室内散湿量的波动以及新风含湿量的变化 ； 露点恒湿空调系统在运行过程中
联锁及保护功能
在冬季,当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时, 为了防止机组内温度过低,冻裂空气-水换热器,应由防冻开 关TS发出信号通过DDC系统自动停止风机,同时关闭新风阀 门。打开热水阀,当热水恢复供应时,应能重新起动风机,打 开新风阀,恢复机组的正常工作。 风机停机,风阀、电动调节阀同时关闭;风机起动,电动风 阀、电动调节阀同时打开。 DDC系统控制器通过其内备的通信模块,可使DDC系统进入 同层网络,与其他DDC系统控制器进行通信,共享数据信息; 也可以进入分布式系统,构成分站,完成分站监控任务,同时 与中央站通信。
露点送风夏季工况
(在h-d图上的表示)
1. 变露点自动控制系统
模拟仪表控制系统
自动控制系统组成 变露点温度自动控制 系统由温度传感器TE、 温度控制器 、空气冷 却器/空气加热器、执行 器V1(带阀门定位器)及 空调风系统组成。 湿度自动控制系统由湿 度传感器HE、湿度控制 器 、加湿器、执行器 变露点空调机组自动控制系统原理图 V2以及房间对象组成。
进入水冷式表面冷却器内的冷水温度变化
压力变化或者两者同时变化
直接蒸发式表面冷却器内蒸发压力的变化
喷水室的喷水温度与压力的波动
一次混合后空气温度的变化等因素
2.温、湿度相关性
描述空气状态的两个主要参数:温度和湿度,并不是完全 独立的两个变量。 在温、湿度都有要求的空调系统中,组成自动控制系统时 应充分注意这一特性。
4.3.1.风机转速控制
风机盘管风机所配的电动机均采用中间抽头,通过接线, 可实现对其风机的高、中、低三速运转的控制。 三速控制是由使用者通过手动三速开关来选择的, 也 称为手动三速控制。
4.3.2室温控制
两管制风机盘管控制系统工况转换常见做法:
温控器手动转换 在各个温控器上设置冬/夏季手动转 换开关,使得夏季时供冷运行,冬季时供热运行。 统一区域手动转换 对于同一朝向或相同使用功能的 风机盘管,如果管理水平较高,也可以把转换开关统一设 置,集中进行冬/夏季工况的转换,这样各温控器上可取 消供人工操作使用的转换开关。 自动转换 如果使用要求较高,而又无法做到统一转换, 则可在温控器上设置自动冬、夏季转换开关。
2.
4.1.3 集中空调自动控制系统
1.集中空调自动控制系统的设计
集中空调自动控制系统的设计原则 根据空调系统的用途来设计相应的空调自动控制系统； 在满足设计标准的前提下,尽可能地节省能源； 设备可靠性高、维修方便； 节省人力。
集中空调设计方法与流程
设计者需掌握自动控制 技术、网络技术,熟悉空调 技术,了解相关专业知识。 设计方法与流程
B区与C区的交界线：在此线上新风带入的冷量恰与室内负荷相 等，制冷机负荷为零，停止运行。
C区：制冷工况，因室外新风焓进一步降低，可利用一部分 回风与新风相混合，即可达到要求的送风状态。此时可不 启动制冷机，完全依靠自然冷源来维持制冷工况。图中 minOA线是利用最小新风量与回风混合可达到要求的送风温 度。
2.集中空调自动控制系统的基本内容及目标
对以空调区域为主要调节对象的空调系统的温度、湿 度及其他有关参数进行自动检测、自动调节及有关信 号的报警、联锁保护控制,以保证空调系统始终在最佳 工况点运行,满足空调区域、工艺条件所要求的环境条 件。
3.集中空调自动控制系统的分类
按给定值分类：可以分为恒值控制系统、随动控制系统 和程序控制系统。按系统的回路分类：可以分为单回路控 制系统和多回路控制系统。 按系统的结构分类：可以分为开环系统和闭环系统。 按节能效果分类：可以分为变设定值控制、新风补偿控 制、设备台数控制及焓值控制等。 按所使用的控制器分类,一般可以分为以下两种:
4.2.2 CO2浓度控制
各房间均设CO2浓度控制器,根据室内二氧化碳浓度控制 其新风支管上的电动风阀的开度，以保证室内适量新风量; 为了防止系统内静压过高,在总送风管上设置静压控制 器控制风机转速。
4.2.3 根据焓值控制新风量
A区：制冷工况，（新风焓＞回 风焓），故应采取最小新风量， 减少制冷机负荷。应根据室内空 气CO2浓度控制最低新风量或给 定最小新风量，以保证卫生条件 的要求。 B区：制冷工况， ，（新风焓< 回风焓），应采取最大新风量， 充分利用自然冷源，以减轻制冷 机负荷。