127暖通課件-空調(diào)控制系統(tǒng)磨石建筑暖通設(shè)計系列教程

1、暖通空調(diào)課程講座暖通空調(diào)課程講座 空調(diào)空調(diào)控制控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 1. 基本概念基本概念 1.0、緒論、緒論 1.1、“控制工程控制工程”基本含義基本含義 1.2. 基本工作原理基本工作原理 1.3. 控制的控制的基本基本要求要求 二二. 基本控制基本控制 2.1、新風(fēng)機組自動控制新風(fēng)機組自動控制 2.2、空調(diào)機組自動控制空調(diào)機組自動控制 2.3、風(fēng)機盤管控制風(fēng)機盤管控制 1.0、緒論緒論 設(shè)計時，中央空調(diào)系統(tǒng)是按計算室內(nèi)、室外氣設(shè)計時，中央空調(diào)系統(tǒng)是按計算室內(nèi)、室外氣 象參數(shù)設(shè)計，但實際上絕大部分時間空調(diào)是不會象參數(shù)設(shè)計，但實際上絕大部分時間空調(diào)是不會 運行在滿負荷狀態(tài)下的，存在較大的富余

2、運行在滿負荷狀態(tài)下的，存在較大的富余, ,又有又有 四季的變化（圖一），天氣陰晴及白天與黑夜時四季的變化（圖一），天氣陰晴及白天與黑夜時 （圖二），外界溫度不同，使得中央空調(diào)的熱負（圖二），外界溫度不同，使得中央空調(diào)的熱負 荷在大部分時間里比設(shè)計負荷低。荷在大部分時間里比設(shè)計負荷低。 為了不浪費多余冷量必須考慮增加相關(guān)節(jié)能為了不浪費多余冷量必須考慮增加相關(guān)節(jié)能 設(shè)備把能省的錢省下來，省下來錢等于投資者賺設(shè)備把能省的錢省下來，省下來錢等于投資者賺 到錢到錢。 1.1、“控制工程控制工程”基本含義基本含義 （1）控制工程：是一門研究）控制工程：是一門研究“控制論控制論”在工在工 程中應(yīng)用的科學(xué)程中

3、應(yīng)用的科學(xué) 。 （2）自動控制：在沒有人的直接參與的條件）自動控制：在沒有人的直接參與的條件 下，利用控制器使被控對象（如機器、設(shè)備）下，利用控制器使被控對象（如機器、設(shè)備） 的某些物理量（或工作狀態(tài)）能自動地按照的某些物理量（或工作狀態(tài)）能自動地按照 預(yù)定的規(guī)律變化（或運行）。預(yù)定的規(guī)律變化（或運行）。 1.2. 基本工作原理基本工作原理（以冬季工況）（以冬季工況） 溫度傳感器溫度傳感器不斷測量交換器出口處的實際水不斷測量交換器出口處的實際水 溫，并在溫度控制器中與給定溫度相比較，溫，并在溫度控制器中與給定溫度相比較， 若低于給定溫度，其偏差值使閥門開大，進若低于給定溫度，其偏差值使閥門開大

4、，進 入入（加熱段）表冷（加熱段）表冷器的量加大，熱水溫度升器的量加大，熱水溫度升 高，直至偏差為零。如果由于某種原因，冷高，直至偏差為零。如果由于某種原因，冷 水流量加大，則流量值由流量計測得，通過水流量加大，則流量值由流量計測得，通過 溫度控制器，開大閥門，使溫度控制器，開大閥門，使進水進水量增加，提量增加，提 前進行控制，實現(xiàn)按冷水流量進行順饋補償，前進行控制，實現(xiàn)按冷水流量進行順饋補償， 保證（加熱段）表冷器出口的水溫不發(fā)生大保證（加熱段）表冷器出口的水溫不發(fā)生大 的波動。的波動。 按被調(diào)參數(shù)的給定值不同可以分為：按被調(diào)參數(shù)的給定值不同可以分為： 恒值（定值）調(diào)節(jié)系統(tǒng)：恒值控制系統(tǒng)的參

5、恒值（定值）調(diào)節(jié)系統(tǒng)：恒值控制系統(tǒng)的參 考輸入為常量，要求它的被控制量在任何擾考輸入為常量，要求它的被控制量在任何擾 動的作用下能盡快地恢復(fù)（或接近）到原有動的作用下能盡快地恢復(fù)（或接近）到原有 的穩(wěn)態(tài)值。由于這類系統(tǒng)能自動的消除或削的穩(wěn)態(tài)值。由于這類系統(tǒng)能自動的消除或削 弱各種擾動對被控制量的影響，又稱為自鎮(zhèn)弱各種擾動對被控制量的影響，又稱為自鎮(zhèn) 定系統(tǒng)。定系統(tǒng)。 隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：隨動控制系統(tǒng)得參考輸入是隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)：隨動控制系統(tǒng)得參考輸入是 一個變化的量，一般是隨機的。要求系統(tǒng)的一個變化的量，一般是隨機的。要求系統(tǒng)的 被控量能快速、準確地跟隨參考輸入信號的被控量能快速、準確地跟隨參考輸入信號

6、的 變化而變化。變化而變化。 1.3. 控制的基本要求控制的基本要求 穩(wěn)定性穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是保證控制系統(tǒng)正常工作的：穩(wěn)定性是保證控制系統(tǒng)正常工作的 先決條件。如穩(wěn)定的恒值控制系統(tǒng)，被控量先決條件。如穩(wěn)定的恒值控制系統(tǒng)，被控量 偏離期望的初始偏差應(yīng)隨時間的增長逐漸減偏離期望的初始偏差應(yīng)隨時間的增長逐漸減 小并趨于零。小并趨于零。 平穩(wěn)性：平穩(wěn)性：如果控制過程中出現(xiàn)被控量圍繞給如果控制過程中出現(xiàn)被控量圍繞給 定值的擺動或稱振蕩，振蕩的幅值和頻率都定值的擺動或稱振蕩，振蕩的幅值和頻率都 不能過大。不能過大。 1.3. 控制的基本要求控制的基本要求 快速性快速性：控制過程的總體調(diào)節(jié)時間應(yīng)有所限：控制過

7、程的總體調(diào)節(jié)時間應(yīng)有所限 制，應(yīng)盡快進入穩(wěn)定狀態(tài)。制，應(yīng)盡快進入穩(wěn)定狀態(tài)。 準確性（精確性）準確性（精確性）：控制系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)：控制系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài) 后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之間的差值，后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之間的差值， 差值越小準確性越好。是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能差值越小準確性越好。是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能 二二. 基本控制基本控制 2.1、新風(fēng)機組自動控制、新風(fēng)機組自動控制 2.2、空調(diào)機組自動控制、空調(diào)機組自動控制 2.3、風(fēng)機盤管控制、風(fēng)機盤管控制 2.1、新風(fēng)機組自動控制新風(fēng)機組自動控制 *新風(fēng)機組通常與風(fēng)機盤管配合使用* 1 1）、）、 新風(fēng)機組控制原理新風(fēng)機組控制原理 (1) 運行

8、參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)控點運行參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)控點/位位 (2) 常用傳感器常用傳感器 新風(fēng)機組控制原理圖新風(fēng)機組控制原理圖 2 2 ） 新風(fēng)機組連鎖控制新風(fēng)機組連鎖控制 新風(fēng)機組啟動順序控制新風(fēng)機組啟動順序控制: 新風(fēng)風(fēng)門開啟新風(fēng)風(fēng)門開啟送風(fēng)機啟動送風(fēng)機啟動冷熱水調(diào)節(jié)閥冷熱水調(diào)節(jié)閥 開啟開啟加濕閥開啟。加濕閥開啟。 新風(fēng)機組停機順序控制新風(fēng)機組停機順序控制: : 關(guān)加濕閥關(guān)加濕閥關(guān)冷熱水閥關(guān)冷熱水閥送風(fēng)機停機送風(fēng)機停機新風(fēng)新風(fēng) 閥門全關(guān)。閥門全關(guān)。 3 3） 新風(fēng)機組運行與節(jié)能控制新風(fēng)機組運行與節(jié)能控制 (1) (1) 新風(fēng)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略（重點）新風(fēng)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略（重點） （2）濕度調(diào)

9、節(jié) （3）新風(fēng)風(fēng)門的調(diào)節(jié) （4）過濾器堵塞、防凍保護 （5）空氣質(zhì)量控制 （6）設(shè)備定時啟停與遠程/關(guān)操作 新風(fēng)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略新風(fēng)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略 1.新風(fēng)機組的節(jié)能控制新風(fēng)機組的節(jié)能控制 新風(fēng)機組的節(jié)能控制通常以新風(fēng)機組的節(jié)能控制通常以出風(fēng)口溫度或房間溫度出風(fēng)口溫度或房間溫度為為 調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù).把出風(fēng)口把出風(fēng)口 或房間溫度傳感器測量的溫度送或房間溫度傳感器測量的溫度送 入入DDC控制器與給定值比較，產(chǎn)生偏差，有控制器與給定值比較，產(chǎn)生偏差，有DDC按按 PID規(guī)律調(diào)節(jié)表冷器回水調(diào)節(jié)閥開度規(guī)律調(diào)節(jié)表冷器回水調(diào)節(jié)閥開度以達到控制冷凍以達到控制冷凍 （加熱）水量，使夏天房間溫

10、度保持在（加熱）水量，使夏天房間溫度保持在28，冬季則，冬季則 高于高于16。 同樣室外溫度在這里也是個變量，這個變量對上述調(diào)同樣室外溫度在這里也是個變量，這個變量對上述調(diào) 節(jié)系統(tǒng)也是一個擾動量，為了提高系統(tǒng)的控制性能，節(jié)系統(tǒng)也是一個擾動量，為了提高系統(tǒng)的控制性能， 把新風(fēng)溫度作為被調(diào)信號加入調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。把新風(fēng)溫度作為被調(diào)信號加入調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。 如室外新風(fēng)溫度提高，新風(fēng)測量值增大，這個溫如室外新風(fēng)溫度提高，新風(fēng)測量值增大，這個溫 度增量經(jīng)度增量經(jīng)DDC運算后輸出一個相應(yīng)的控制電信號，運算后輸出一個相應(yīng)的控制電信號， 使回水閥開度增大即冷量增大，補償了新風(fēng)溫度使回水閥開度增大即冷量增大，補償了新風(fēng)

11、溫度 增高對室溫的影響。如室外新風(fēng)溫度降低，新風(fēng)增高對室溫的影響。如室外新風(fēng)溫度降低，新風(fēng) 溫度測量減少，這個溫度負增量經(jīng)溫度測量減少，這個溫度負增量經(jīng)DDC運算后輸運算后輸 出一個相應(yīng)的控制電信號，使回水閥開度減小即出一個相應(yīng)的控制電信號，使回水閥開度減小即 冷量減小?？照{(diào)機的回水閥始終保持在最佳開度，冷量減小?？照{(diào)機的回水閥始終保持在最佳開度， 最好地滿足了冷負荷的要求，達到了系統(tǒng)節(jié)能的最好地滿足了冷負荷的要求，達到了系統(tǒng)節(jié)能的 目的。目的。 2.22.2 空調(diào)機組自動控制空調(diào)機組自動控制 (1) 處理的空氣除有新風(fēng)外, 還有室內(nèi)回風(fēng)室內(nèi)回風(fēng) (2) 形式多樣, 使用場合較多 1 1 定風(fēng)

12、量空調(diào)機組控制原理定風(fēng)量空調(diào)機組控制原理 (1) 運行參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)控點/位（詳見教科書） (2) 常用傳感器 空調(diào)機組空調(diào)機組 定風(fēng)量空調(diào)機組定風(fēng)量空調(diào)機組 所謂定風(fēng)量空調(diào)機組就是指：保持風(fēng)機轉(zhuǎn)所謂定風(fēng)量空調(diào)機組就是指：保持風(fēng)機轉(zhuǎn) 速不變，依靠回水管冷速不變，依靠回水管冷/熱水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)熱水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié) 水閥的開度，進而調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度使其遵水閥的開度，進而調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度使其遵 循設(shè)定值。循設(shè)定值。 定風(fēng)量空調(diào)機組控制原理圖定風(fēng)量空調(diào)機組控制原理圖 2 2 定風(fēng)量空調(diào)機組連鎖控制定風(fēng)量空調(diào)機組連鎖控制 (1) 啟動順序控制：啟動順序控制： 新風(fēng)風(fēng)門、回風(fēng)風(fēng)門、排風(fēng)風(fēng)門開啟送風(fēng) 機啟動回風(fēng)機啟動

13、冷熱水調(diào)節(jié)閥開啟 加濕閥開啟。 (2) 停機順序控制：停機順序控制： 關(guān)加濕閥關(guān)冷熱水調(diào)節(jié)閥送風(fēng)機停機 新風(fēng)風(fēng)門、回風(fēng)風(fēng)門、排風(fēng)風(fēng)門關(guān)閉。 3 3 定風(fēng)量空調(diào)機組運行與節(jié)能控制定風(fēng)量空調(diào)機組運行與節(jié)能控制 (1) (1) 定風(fēng)量空調(diào)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略定風(fēng)量空調(diào)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略 （重點）（重點） (2) 空調(diào)機組回風(fēng)濕度調(diào)節(jié) (3) 新風(fēng)風(fēng)門、回風(fēng)風(fēng)門及排風(fēng)風(fēng)門調(diào)節(jié) (4) 過濾器差壓報警、機組防凍保護 (5) 空氣質(zhì)量控制 (6) 空調(diào)機組的定時運行與設(shè)備的遠程控制 定風(fēng)量空調(diào)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略定風(fēng)量空調(diào)機組的溫度調(diào)節(jié)與節(jié)能策略 回風(fēng)溫度回風(fēng)溫度擾動量擾動量 1.定風(fēng)量機組

14、的節(jié)能控制定風(fēng)量機組的節(jié)能控制 定風(fēng)量空調(diào)機組的節(jié)能控制通常以定風(fēng)量空調(diào)機組的節(jié)能控制通常以出風(fēng)口溫度或房間出風(fēng)口溫度或房間 溫度溫度為調(diào)節(jié)參數(shù)，全年使用的定風(fēng)量組常以出風(fēng)口溫度為調(diào)節(jié)參數(shù)，全年使用的定風(fēng)量組常以出風(fēng)口溫度 和房間溫度同為調(diào)節(jié)參數(shù)的控制系統(tǒng)。把出風(fēng)口和房間溫度同為調(diào)節(jié)參數(shù)的控制系統(tǒng)。把出風(fēng)口 或房或房 間溫度傳感器測量的溫度送入間溫度傳感器測量的溫度送入DDC控制器與給定值比控制器與給定值比 較，產(chǎn)生偏差，有較，產(chǎn)生偏差，有DDC按按PID規(guī)律調(diào)節(jié)表冷器回水調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)表冷器回水調(diào)節(jié) 閥開度閥開度以達到控制冷凍（加熱）水量，使夏天房間溫度以達到控制冷凍（加熱）水量，使夏天房間溫

15、度 保持在保持在28，冬季則高于，冬季則高于16。 同樣同樣室外溫度在這里也是個變量室外溫度在這里也是個變量，這個變量對上，這個變量對上 述調(diào)節(jié)系統(tǒng)也是一個擾動量，為了提高系統(tǒng)的控述調(diào)節(jié)系統(tǒng)也是一個擾動量，為了提高系統(tǒng)的控 制性能，把新風(fēng)溫度作為被調(diào)信號加入調(diào)節(jié)系統(tǒng)制性能，把新風(fēng)溫度作為被調(diào)信號加入調(diào)節(jié)系統(tǒng) 中。如室外新風(fēng)溫度提高，新風(fēng)測量值增大，這中。如室外新風(fēng)溫度提高，新風(fēng)測量值增大，這 個溫度增量經(jīng)個溫度增量經(jīng)DDC運算后輸出一個相應(yīng)的控制電運算后輸出一個相應(yīng)的控制電 信號，使回水閥開度增大即冷量增大，補償了新信號，使回水閥開度增大即冷量增大，補償了新 風(fēng)溫度增高對室溫的影響。如室外新風(fēng)

16、溫度降低，風(fēng)溫度增高對室溫的影響。如室外新風(fēng)溫度降低， 新風(fēng)溫度測量減少，這個溫度負增量經(jīng)新風(fēng)溫度測量減少，這個溫度負增量經(jīng)DDC運算運算 后輸出一個相應(yīng)的控制電信號，使回水閥開度減后輸出一個相應(yīng)的控制電信號，使回水閥開度減 小即冷量減小?？照{(diào)機的回水閥始終保持在最佳小即冷量減小。空調(diào)機的回水閥始終保持在最佳 開度，最好地滿足了冷負荷的要求，達到了系統(tǒng)開度，最好地滿足了冷負荷的要求，達到了系統(tǒng) 節(jié)能的目的。節(jié)能的目的。 4 4 定風(fēng)量空調(diào)機組的使用定風(fēng)量空調(diào)機組的使用 (1)上圖定風(fēng)量空調(diào)機組常用在空調(diào)機房距空調(diào)區(qū) 域比較遠的場合。 (2)在一些工業(yè)建筑中，由于空調(diào)機房不能布置在 需要空調(diào)環(huán)境

17、的控制中心、特種設(shè)備間、生產(chǎn)間的 附近，上圖的定風(fēng)量空調(diào)機組是常用的方案。 (3)建筑面積和空調(diào)空間比較大的會展中心、大型 購物中心、博物館等現(xiàn)代建筑中，上圖的所示的定 風(fēng)量空調(diào)機用得也比較多。 2.32.3、 風(fēng)機盤管的控制風(fēng)機盤管的控制 1）、 獨立盤管的控制 獨立運行風(fēng)機盤管控制原理圖 2 2）可連網(wǎng)的風(fēng)機盤管控制器 末端變負荷對機房控制末端變負荷對機房控制 （按（按一次泵變流量系統(tǒng)） 12C 1000 m3/h 7C 1000 m3/h 12C D DP 1 500 m3/h 2 500 m3/h 3 一次泵變流量系統(tǒng)一次泵變流量系統(tǒng) 設(shè)計工況設(shè)計工況 12C7C 12C7C 12C7

18、C T4 T3 T1 T2 7C 旁通閥 流量計 關(guān)閉 DDC 設(shè)定最小流量 遠端壓差 3.2 3.2 一次泵變頻設(shè)計一次泵變頻設(shè)計 12C 700 m3/h 7C 700 m3/h 12C D DP 1 350 m3/h 2 350 m3/h 3 一次泵變一次泵變 流量系統(tǒng)流量系統(tǒng) 部分負荷工況部分負荷工況 12C7C 12C7C 12C7C T4 T3 T1 T2 7C 旁通閥 流量計 關(guān)閉 DDC 設(shè)定最小流量 遠端壓差 12C 100 m3/h 100 m3/h 9.5C D DP 1 2 200 m3/h 3 一次泵變一次泵變 流量系統(tǒng)流量系統(tǒng) 系統(tǒng)流量系統(tǒng)流量冷凍冷凍 機的最小流量機的最小流量 12C7C 12C7C 12C7C T4 T3 T1 T2 7C 旁通閥 流量計 關(guān)閉 DDC 設(shè)定最小流量 遠端壓差 7C 100 m3/h 控制器控制器 系統(tǒng)特點： 適合風(fēng)管機使用。 內(nèi)機臺數(shù)：1臺。 電壓使用AC160260V。 工作溫度-2050 。 工作頻率15100Hz。 控溫精確