建筑设备自动化第四章.ppt

第四章,空气处理设备的控制,基本内容,集中空调自动控制系统的特点及任务新风机组的构成、监控内容及控制方法空调机组的监控（定风量空调系统和变风量空调系统）,第一节 集中空调自动控制系统,集中空调系统的特点 多干扰性；温湿度相关性；多工况。,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跨行业跨系统的集成随着集中空调系统的发展需求而发展随着自动控制系统的发展进程而发展,集中空调自动控制系统的主要任务 对以空调区域为主要调节对象的空调系统的温度、湿度及其它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，满足工艺条件所要求的环境条件。,集中空调系统自动控制的基本内容 参考教材P99,第二节 新风机组监控系统,新风机组是为各房间提供一定的新鲜空气，满足人员卫生要求。新风机组的构成 新风机组由新风阀、过滤器、空气冷却器/空气加热器、送风机等组成。新风机组的控制内容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,一.送风温度控制,工作原理：以被处理的新风出口温度保持恒定值为原则。,硬件配置：,新风阀配置开关式风阀控制器；过滤器两侧采用微压差开关；水阀和加湿阀采用电动调节阀；风机工作状态监测，1、风机电机交流接触器的辅助触点的状态；2、风机两侧安装压差开关，用压差表示风机的状态。电机过载报警从继电器的辅助触头取得。温度传感器的测量精度0.5，相对湿度传感器的精度5%-10%，热响应时间不能太长。,1.监测功能,1）风机的状态显示、故障报警。2）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。3）测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换。4）检查新风阀状况，以确定其是否打开。,2.控制功能,1）根据要求起/停风机。2）自动控制空气水换热器水侧调节阀，使风机出口空气温度达到设定值。3）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。4）控制新风电动风阀。,3.联锁及保护功能,1）在冬季，空气水换热器的防冻保护。热水温度过低或停止供应时，系统自动停止风机关闭新风阀；热水恢复温度或供应时，重新起动风机打开新风阀。2）风机停机，风阀、电动调节阀同时关闭；风机起动，风阀、电动调节阀同时打开。,4.集中管理功能,1）显示新风机组起/停状况，送风温度、湿度、风阀、电动调节阀的状态；2）通过管理计算机起停新风机组，修改送风参数的设定值；3）管理计算机对运行状况进行故障报警；4）自动/远程控制。,二.室内温度控制,直流式系统，新风还承担全部室内负荷，必须在被控房间的典型区域安装温度传感器对室内温度进行控制。,三.送风温度与室内温度的联合控制,非直流式系统中，新风机组通常与风机盘管一起使用，新风机组承担部分室内负荷，应采用送风温度与室内温度的联合控制方式。制冷工况和供热工况：被控量为送风温度 过渡工况：被控量为室内温度。,四.CO2浓度控制,目的：房间人数不多时，减少新风量，以节省能源。,五.根据焓值控制新风量,目的：根据新风、回风焓值的比较来控制新风量与回风量，达到节能的目的。Qw（hw-hr）qv=hqvhw新风焓值hr回风焓值qv新风量,说明：焓值控制器实际上是焓比较器。焓值控制器与阀门定位器配合，用一个控制器控制三个阀门，实现分程控制。温、湿度传感器可以直接采用焓值控制器。热水阀与冷水阀开度由室内温度控制器控制。若B区h0，新风阀处于最大开度，室温仍高于给定值，系统失调，应由室内温度控制系统进行控制。,第三节 风机盘管,风机盘管的构成：FCU，为半集中式空调系统中的末端设备，由空气的加热/冷却盘管和风机组成。,风机盘管的控制内容：风机转速控制 室内温度控制,特点：属于单回路模拟仪表控制系统 传感器与控制器为一个整体 一般不进入集散控制系统,挂壁式风机盘管：适用于宾馆、办公楼、商业大楼、饭店、银行、医院、学校等场所，是集中式空调系统最理想的末端装置。,卡式四吹风风机盘管:风量51-238m3/h。外形美观，结构紧凑，厚度360m色彩高雅，美化室内装璜。出风口配有线条美观的格栅，可转换出风角度。前装饰面板可以整块拆装，便于机组定期的检修保养。,卧式暗装薄型,卧式暗装无回风箱,卧式明装,立式暗装,立柜式风机盘管,嵌入式明装,卧式明装,一.风机转速控制,对风机盘管的风机所配的电机进行高、中、低三速运转的控制。通常是设置三速开关进行手动控制。,二.室温 控制,两管制风机盘管控制系统的三种常见做法：,温控器手动转换：在温控器上设冬/夏季手动转换开关，冬季时供热运行，夏季时供冷运行。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。这种做法的首要问题是判别水系统当前工况当水系统供冷水时，应转到夏季工况；当水系统供热水时，应转到冬季工况。,第四节 空调机组自动控制系统,一.定风量空调自动控制系统：送风量一定，只改变送风温、湿度来改变送入室内的冷热量。,常用定风量空调自动控制系统：变露点自动控制系统 定露点自动控制系统（自学）,二.变风量空调自动控制系统：通过变风量末端装置以室内温度的波动为被控量 来控制房间送风量，满足房间热湿负荷的变化和新风量的要求，直接影响房间的空气品质。,VAV系统最主要的特点就是每个房间的送风入口处装一个VAV末端装置，该末端装置实际上是一个风阀。调整此风阀以增大/减少送入房间的风量，从而实现对各个房间温度的单独调节。,1.变风量末端装置的控制功能：1）测量控制区域温度，通过末端温度控制器设定末端送风量值。2）测量送风量，通过末端风量控制器控制末端送风阀门开度。3）控制加热装置的三通阀或控制加热器的加热量。4）控制末端风机起停(并联型末端)。5）再设空词机组送风参数(送风温度、送风量或者送风静压值)。6）上传数据到中央控制管理计算机系统或从中央控制管理计算机系统下载控制设定参数。,2.变风量末端装置：1）按照是否补偿系统送风压力变化分类，有压力相关型和压力无关型。2）按有无风机分类，有基本型和风机动力型（串联风机型和并联风机型）。3）按单、双风道分类，有单风道型和双风道型。,压力有关型末端风口：根据房间温度实测值与设定值之差，温度控制器直接调整末端装置中的风阀。这样做，当某个房间温度达到要求值时，由于其它房间风量的变化或总的送风机风量有所变化导致连接末端装置风道处的空气压力有变化，从而使这个房间的风量变化。由于房间热惯性较大，在此瞬间房间温度并不变化。待房间温度发生足够大的变化后，再对风阀进行调整，又会反过来影响其它房间的风量，并引起温度变化，这样各房间风阀不断调节，风量和温度不断变化，导致系统不稳定。,一种改进的方法是采用：压力无关型末端风口：此种末端上装有风量测量装置，房间温度的变化不再由温度控制器直接改变风阀开度，而是去修正风量设定值。风阀则根据实测的风量与风量设定值进行调整。这样，当某房间风量由于风道内压力变化而变化时，末端控制装置会直接调整风阀，以维持原来的风量，房间温度不会由此引起波动。,单风道基本型变风量末端装置：由进风管、风量采样器、风阀、箱体等几部分组成。,温控器Tc的输出为此时房间所需的送风量(风量设定值)，送给风量控制器Fc，Fc根据风量的实测值与设定值之差去控制风阀V的开度，使送入房间的冷(热)量与室内的负荷相匹配。串级控制系统与单回路控制系统相比，结构上增加了一个副控制回路，其特点是可改善对象特性，抗干扰能力强，从而提高了系统的控制质量。,温度控制器,风机动力型变风量末端装置：,在基本型变风量末端装置中加设风机。,串联型：风机与一次风为串联关系。,末端风机通过连续运转来克服末端阻力，满足送风量和气流组织的需要。一次风经过末端装置内的调节风阀后，与吊顶内回风(也称为二次风)混合经风机送入室内。,特点：串联型末端带有风机，末端风机连续定风量运转，只是靠改变一次空气和回风混合比来满足室内要求。当一次风处于最小送风量时室内仍具有很好的气流组织形式。所以串联型末端常与传统散流器风口配合，用于低温送风系统。,注意事项：在低温送风系统中，应注意在末端箱体内加绝热内衬，防止低温空气流过时金属外表面出现结露现象。,并联型：风机与一次风为并联关系。,来自于吊顶诱导的二次空气(室内回风)先经过风机后再与经空调机组处理的一次空气相混合，然后送入空调房间，即只有二次风经过末端风机。,特点：末端风机为间断式运行方式，随着房间的负荷变化来起停风机。一次风根据供冷需求运行，再循环风机则是根据供热需求运行。风机不运行期间可能不会保证良好的室内气流组织，所以不宜用于低温送风系统。风机处理的风量小，噪声小，能耗低。,变风量VAV空调系统不仅要对VAV末端装置进行控制，还要对空调机组进行控制。因此，空调系统的新的控制问题为：由于各房间风量变化，空调机的总风量将随之变化，如何控制送风机转速使之与变化的风量相适应，以保证系统的静压满足系统要求这是变风量空调系统十分重要的控制环节。如何调整回风机转速使之与变化了的风量相适应，从而不使各房间内压力出现大的变化。如何确定空气处理室送风温、湿度的设定值。如何调整新、回风阀，使各房间有足够的新风。,3.送风机的控制：1）定静压变温法（CPT）,控制原理：在保证系统风管上某一点(或几点平均，常在离风机约23处)静压一定的前提下，室内要求风量由VAV所带风阀调节；系统送风量由风管上某一点(或几点平均)静压与该点设定静压的偏差按已定的控制规律控制变频器，通过变频器调节风机转速来确定。还可以根据送风温度控制器改变送风温度来满足室内环境舒适性的要求。,2）变静压法（最小静压法）基本思想：尽量使每个VAV风阀处于全开状态（即开度在8090之间），把系统静压降至最低，在改变空调系统的送风量时能最大限度地降低风机转速，达到节能的效果。,缺点：系统送风量由静压值控制，回使风机转速过高，节能效果差。变风量末端装置的风阀开度小时，气流通过的噪声大，影响室内环境。静压点的确定复杂，科学性差。,控制原理：根据变风量末端风阀的开度，阶段性地改变风管中压力测点的静压设定值，在适应流量要求的同时，控制送风机的转速，尽量使静压保持允许的最低值，以最大限度节省风机能量。,变风量末端风阀如何影响控制过程？,变风量末端装置的风阀是全部处于中间状态系统静压过高(系统提供的风量大于每个末端装置需要的风量)调节并降低风机转速。变风量末端装置的风阀全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量等于温控器设定值系统静压适合。变风量末端装置的风阀全部处于全开状态，且风量传感器检测的实际风量低于温控器设定值系统静压偏低调节并提高风机转速。,变静压法的特点：节能效果好，控制精度高，空气品质好。控制复杂，调试麻烦。调节效果具有一定的滞后性。,3）总风量控制法控制机理：所有末端设定风量之和就是系统当前要求的总风量，用该风量对风机实施前馈控制。,n1,n2风机转速，G1，G2风机的风量，比例系数。,确定调节用风机转速时，必须考虑各末端风量变化的不均匀性。,在空调系统阻力系数不发生变化时，总风量和风机转速满足下列关系式：,总风量控制法的特点：,总风量控制方法在控制形式上具有比静压控制简单的多的结构。总风量控制方式在控制特点上是直接根据设定风量计算出要求的风机转速，具有某种程度上的前馈控制含义。总风量控制方式在控制性能上具有快速、稳定的特点，不像压力控制下系统压力总是有一些高频小幅振荡。总风量控制在风机节能上介于变静压控制和定静压控制之间，并更接近于变静压控制。总风量控制有自己的缺陷，即增加了末端之间的耦合程度。,4.回风机的控制：目的：使回风量与送风量相匹配，保证房间不会出现太大的负压或正压。,实际工程中有两种可行的方法：同时测量总送风量和总回风量，调整回风机转速使总回风量略低于总送风量，即可维持各房间稍有正压。测量总送风量和总回风道接近回风机入口静压处静压，此静压与总风量的二次方成正比，由测出的总送风量即可计算出回风机入口静压设定值调整回风机转速，使回风机入口静压达到该设定值，即可保证各房间内的静压。,5.送风参数的确定：,例：根据一般房间内温湿度要求计算出绝对湿度d，取d=(0 51)g/kg作为送风绝对湿度的设定值。,各VAV间无通信功能的控制系统：只能根据设计计算或总结运行经验，根据建筑物使用特点、室内发热量变化情况及室外温度确定送风温度设定值。,各VAV间有通信功能的控制系统：将各房间温度、风量及风阀位置全测出来进行分析，以确定送风温度需调高或降低。,6.新风量的控制：,目的：使各房间有足够的新风量，保证空气质量，达到舒适性空调的目的。,方法：在送风机转速降低时适当开大新风阀和排风阀，转速增加时再将它们适当关小。更好的办法是，在新风管道上安装风速传感器，调节新风阀和排风阀，使新风量在任何情况下都不低于要求值。,当使用“压力无关”型变风量末端装置时，若各个变风量末端控制器均为DDC，空气处理室的现场控制机可以与各末端控制器通信时，空调处理室的现场控制机可得到各变风量末端装置风量实测值、风量设定值、对应的房间温度和房间温度设定值，有些控制器还可得到阀位信息。由各变风量末端装置实测的风量之和即可确定送风机转速。只要使转速与总风量成正比，房间内基本上可保证正常的压力范围，且能更准确的保证各房间的新风量。,二管制变风量（VAV）DDC系统,二管制变风量（VAV）DDC系统,检测内容 新风、回风、送风温度(TE-102、TE-101、TE-103)；CO2浓度(E-101)、风管静压(PT-101)、过滤器堵塞信号、防冻信号、变频器频率；风机和变频器的工作状态、故障状态；,二管制变风量（VAV）DDC系统,控制原理及方法变风量末端设备控制。根据房间内温度传感器检测的温度与设定值之差修正风量的设定值,风阀根据实测的风量与风量设定值之差进行调整。维持房间温度不便。送风机的控制。根据风道静压的变化，变频器随时调整风机转速。当送风机的转速降至设定的最小转速时，根据回风温度调节加热冷却器电动阀的开度。湿度是通过调节蒸汽加湿器电动阀的开度来保证其设定值。根据CO2浓度，调节新风和回风的混合比例。按照排定的工作程序表，按时起停机组。,二管制变风量（VAV）DDC系统,联锁及保护风机起停；风阀、电动调节阀联动开闭；风机运行后，其两侧压差低于设定值时，故障报警并停机；过滤器两侧压差超过设定值时，自动报警；盘管出口处设置的防冻开关，在温度低于设定值时，报警并开大热水阀。,本章总结,集中空调自动控制系统 特点及任务新风机组的监控 机组的构成及控制内容风机盘管空调机组（变风量空调系统）变风量末端装置 送风机的控制（定静压法，变静压法，总风量控制法）,小知识,思考题,4-2 空调控制对象有什么特点？4-5 新风机组的监控内容有哪些？4-6 简述新风机组的控制策略。4-15 简述变风量末端装置的功能、分类与特点。4-17 简述变风量空调系统中送风机的控制策略。4-18 结合图4-25简述变风量空调系统的监控原理。,