空調(diào)系統(tǒng)自動化原理

1、空調(diào)系統(tǒng)自動化原理概述空調(diào)是使室內(nèi)空氣的溫度、適度以及潔凈度等參數(shù)按不同需求保持在一定范圍內(nèi)的技術(shù)。溫度調(diào)節(jié)：夏季（25度-27度）、冬季（16度-20度）濕度調(diào)節(jié)：夏季（50%-60%）、冬季（40%-50%）潔凈度調(diào)節(jié)：正壓調(diào)節(jié)以免不滿足要求的空氣進入而損害潔凈間的清潔度；負壓調(diào)節(jié)-以免有毒、有害氣體泄露造成空氣的污染與破壞。中央空調(diào)系統(tǒng)的基本構(gòu)成 樓宇自動化系統(tǒng)涉及的空調(diào)系統(tǒng)專指集中式中央空調(diào)系統(tǒng)。一般的局部空調(diào)如窗式空調(diào)機、柜式空調(diào)機、專用恒溫恒濕機等自帶冷、熱源和控制系統(tǒng)，不是樓宇自動化系統(tǒng)的主要監(jiān)控內(nèi)容。當然，有時候也需要將建筑中的局部空調(diào)機納入樓宇自動化控制系統(tǒng)，這是只是對他們的

2、啟停狀態(tài)進行監(jiān)視或控制，這些空調(diào)機本身的運行控制由其自身配備的控制系統(tǒng)完成。中央空調(diào)系統(tǒng)可以簡單劃分為冷熱源和末端設備兩大主要組成部分。中央空調(diào)的冷熱源系統(tǒng) 空調(diào)系統(tǒng)的冷源通常為冷凍水。空調(diào)冷凍水由制冷機（也稱冷水機組）提供?？照{(diào)系統(tǒng)中應用最為廣泛的制冷機有壓縮式（活塞式、離心式、螺桿式、渦旋式等）和吸收式兩種。制冷機的選擇應根據(jù)建筑物用途、負荷大小和變化情況、制冷機的特性、電源、熱源和水源情況以及初次建設投資、運行費用、維護保養(yǎng)、環(huán)保和安全因素綜考慮。 空調(diào)系統(tǒng)的熱源通常為蒸汽或熱水，可由城市熱網(wǎng)或自備鍋爐提供。而直接型溴化鋰機組和風冷熱泵機組可通過模式轉(zhuǎn)換，直接轉(zhuǎn)換成熱源裝置為空調(diào)末端設備

3、提供熱源?？照{(diào)系統(tǒng)末端設備 影響室內(nèi)空氣參數(shù)的變化是有內(nèi)外兩個方面的原因造成的。一是外部原因（太陽輻射和外界氣候調(diào)節(jié)的變化）二是內(nèi)部原因（室內(nèi)設備和人員的散熱量）。當室內(nèi)空氣參數(shù)偏離設定值時，采取相應的空氣調(diào)節(jié)技術(shù)使其恢復設定值。完成空氣調(diào)節(jié)的設備稱為空氣處理設備或空調(diào)機組，也稱末端設備?？照{(diào)機組和冷熱源一起構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)。常見的空調(diào)末端設備有新風機組、空調(diào)機組、風機盤管、變風量系統(tǒng)等多種類型。由于功能要求和適用條件不同，沒一類又有多種形式。空調(diào)系統(tǒng)冷熱源自動控制制冷自動控制 空調(diào)冷源系統(tǒng)一般由多臺制冷機和冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵、冷卻塔、補水箱、膨脹水箱等設備組成。制冷機、循環(huán)水泵、集水器|

4、分水器、補水箱等設備以及水處理裝置等輔助設備通常安裝在專用的設備間-制冷站。制冷站經(jīng)常建設在建筑物的地下室。而冷源系統(tǒng)的冷卻塔安裝在室外（一般選在輔助建筑物屋頂或裙樓屋頂），膨脹水箱一般安裝在建筑物最高頂層。為了保護空調(diào)系統(tǒng)的設備，冷凍水在進入系統(tǒng)之前經(jīng)過處理（如除鹽、除氧等），水處理設備也安裝在制冷站。由于水處理設備運行時間相對較短，一般不納入樓宇自動化系統(tǒng)進行在線監(jiān)視。大多數(shù)情況下，熱源裝置如鍋爐、換熱器也安裝在制冷站。制冷站系統(tǒng)監(jiān)控原理 空調(diào)制冷站一般有數(shù)臺冷水機組。冷水機組所制成的冷凍水進入分水器，由分水器向各空調(diào)區(qū)域的新風機組、空調(diào)機組或風機盤管等空調(diào)末端設備，冷凍水與末端設備的空調(diào)

5、系統(tǒng)進行水|氣熱交換、吸熱升溫后返回到集水器，再由冷凍水循環(huán)泵加壓進入冷水機組循環(huán)制冷，這樣就實現(xiàn)了冷凍水的循環(huán)過程。 冷凍水系統(tǒng)由冷水機組、冷凍水循環(huán)泵、分水器|集水器、差壓旁路調(diào)節(jié)和空調(diào)末端組成。通過冷凍水供回水溫度、流量、壓力檢測和差壓旁路調(diào)節(jié)、冷水機組運行臺數(shù)、循環(huán)泵運行臺數(shù)的監(jiān)控，實現(xiàn)冷水（循環(huán)）系統(tǒng)的控制以滿足空調(diào)末端設備對空調(diào)冷源冷凍水的需要，同時達到節(jié)約能源的目的。 制冷系統(tǒng)運行參數(shù)樓宇自動化系統(tǒng)對制冷系統(tǒng)的運行參數(shù)監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容主要包括以下各項。冷水機組進水口與出水口冷凍水溫度檢測，以了解冷凍機組的制冷溫度是否在合理的范圍之內(nèi)；集水器回水與分水器供水溫度測量（一般情況下與冷水

6、機組進|出口冷凍水溫度相同，二者可以只選其一），以了解末端冷負荷的變化情況；冷凍水供|回水流量監(jiān)測，測量流量和供回水溫度結(jié)合，可計算出空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷量，以此作為能源消耗計量和系統(tǒng)效率評價的依據(jù)；分水器和集水器壓力差測量，用壓力傳感器分別測量分水器進水口，集水器出水口的壓力，或用差壓傳感器測量分水器進水口、集水器出水口的壓力差。根據(jù)供回水差壓調(diào)節(jié)壓差旁通閥的開度；冷水機組運行狀態(tài)和故障檢測，取自冷水機組控制器輸出觸點或主接觸器觸點；冷凍水循環(huán)泵運行狀態(tài)、故障狀態(tài)檢測，用安裝在水泵電機配電柜接觸器、熱繼電器的觸點和安裝在水泵出水管上的水流指示器共同檢測。當水泵處于運行狀態(tài)時，其出口管內(nèi)即有水流，

7、在水流的作用下水流開關(guān)迅速動作，顯示水泵進入工作狀態(tài)。制冷站水系統(tǒng)的運行控制1.冷水機組的連鎖控制為了保證冷水機組的安全，冷水機組的啟停必須與輔助系統(tǒng)的啟停實行連鎖控制。啟動順序：冷卻塔風機-冷卻水泵-冷凍水泵-冷水機組可以通過設備之間的電氣連鎖，對冷水機組的非正常啟動進行保護。另外，冷水機組本身也具有自鎖保護功能，比較常見的是冷水機組通過自身配備的水流開關(guān)檢測冷卻水回路和冷凍水回路的水流狀態(tài)，只有當冷卻水流量和冷凍水流狀態(tài)都滿足要求時，才會解除自鎖，允許冷水機組啟動。停機順序控制：冷水機組-冷凍水泵-冷卻水泵-冷卻塔風機為了保證系統(tǒng)的正常運行和設備安全，在編制控制程序時，要嚴格按照啟停順序的

8、工藝要求設計啟?？刂瞥绦颉?.設備相互備用切換與均衡運行控制 冷凍水系統(tǒng)的各種設備基本上都是多臺配套，同類之間互為備用。如果正在運行的設備發(fā)生故障需要停機，或由于其他原因退出正常的工作狀態(tài)時，其他同類設備應能替代發(fā)生故障的設備投入運行，使整個系統(tǒng)的正常工作不受影響。發(fā)生故障的設備修復或更換后恢復正常，可重新進入系統(tǒng)并使系統(tǒng)恢復最初的工作狀態(tài)。 為了延長各設備的使用壽命，并使設備和系統(tǒng)處在高效率的工作狀態(tài)，通常要求設備累計運行時間盡可能相同，即同類設備均衡運行。因此，每次啟動系統(tǒng)時，都應該優(yōu)先啟動累計運行小時數(shù)最小的設備，并在合適的時候進行設備切換，盡可能保持設備的均衡運行。因此，控制系統(tǒng)應具有

9、自動統(tǒng)計設備運行時間和均衡運行調(diào)度功能。3.冷凍水回路冷水機組側(cè)恒流量與空調(diào)末端設備變流量運行I-差壓旁路調(diào)節(jié) 在二管制的空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)末端采用兩通調(diào)節(jié)閥的空調(diào)水系統(tǒng)，在兩通閥的調(diào)節(jié)過程中，系統(tǒng)末端負荷側(cè)水量常發(fā)生變化，這些變化勢必引起冷凍水流量的改變。而對于冷凍水機組來說，是不宜進行變水量運行的。大多數(shù)冷水機組內(nèi)部都設有自動保護元件，當水量過小時（通過測量機組進出水量判斷），自動停止運行，保護冷水機組。通過在冷凍水供回水總管之間設置旁路，并根據(jù)末端流量的變化來調(diào)節(jié)旁路流量以抵消末端流量的改變對冷水機組一側(cè)冷凍水流量的影響旁路通常由旁通電動兩通閥及壓差控制器組成。通過測量冷凍水供水、回水之間

10、壓力差來控制冷凍水供水、回水之間旁通電動二通閥的開度使冷凍水供水、回水之間壓力維持恒定，也就達到了使冷水機組一側(cè)工作在恒水流狀態(tài)的目的。由于旁路控制用于壓差恒定，所以被稱為壓差旁路控制。4、冷凍水回路冷水機組側(cè)恒流量與空調(diào)末端設備變流量運行II-兩級冷凍水泵協(xié)調(diào)控制在冷凍水回路采用一級循環(huán)泵的系統(tǒng)中，為了協(xié)調(diào)空調(diào)冷凍水回路冷水機組一側(cè)要求恒流量于末端一側(cè)變流量之間的矛盾，壓差旁路調(diào)節(jié)控制是最常用的方案。但當空調(diào)系統(tǒng)負荷很大、空調(diào)末端設備數(shù)量特別多、設備分布分散、冷凍水管路長、管路阻力大的情況下，冷凍水回路必須采用二級泵才能滿足空調(diào)末端對冷凍水的壓力要求。5.膨脹水箱與補水水箱 膨脹水箱與補水水

11、箱屬于輔助設備。膨脹水箱與冷水管路連通，當管路中的水隨著溫度改變，體積發(fā)生熱脹、冷縮的變化時，增加體積可排入膨脹水箱，減少體積可由膨脹水箱中的存水予以補充。補充水箱存放經(jīng)過除鹽、除氧處理的冷凍用水，當需要時通過補水箱向管路補水。通過水箱的高低液位開關(guān)對水箱液位進行監(jiān)視，水位低于下限時補充，高于上限時停止，以免外溢。6.冷水機組的節(jié)能群控運行 制冷系統(tǒng)由多臺冷水機組及其輔助設備組成。一般都是按照滿足最大負荷需求設計冷水機組總冷量和冷水機組臺數(shù)。系統(tǒng)滿負荷運行的時間有限，大部分時間系統(tǒng)不是滿負荷工作，這就為系統(tǒng)在滿足要求的情況下，選擇合適的負荷實現(xiàn)節(jié)能運行提供了條件。冷水機組常用的節(jié)能群控有兩種基

12、本方式。一種是冷凍水回水溫度控制法，一種是冷量控制法。 由于冷水機組輸出冷水的溫度是一定的，一般為7度左右，冷凍水在空調(diào)末端進行能量交換后，水溫上升，回水溫度的高低，基本上反映了系統(tǒng)的冷負荷大小。在冷凍水回水溫度控制法中，監(jiān)控系統(tǒng)可以用回水溫度來調(diào)節(jié)冷水機組和冷凍水泵運行臺數(shù)，達到節(jié)能的目的。 在冷量控制法中，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)冷凍水供回水溫度與流量求出空調(diào)系統(tǒng)的實際冷負荷，根據(jù)所得結(jié)果重新計算，選擇匹配的制冷機臺數(shù)投入運行。同時按照工藝規(guī)定啟動配套的輔助設備與系統(tǒng)。根據(jù)冷負荷情況自動控制冷水機組、冷凍水泵的運行臺數(shù)，從而達到節(jié)能的目的。冷水機組節(jié)能的群控要與設備的均衡運行控制相互協(xié)調(diào)，以達到系統(tǒng)運行費用與設備維護費用總體降低的目標。7.冷卻塔的節(jié)能運行控制 冷水機組對冷卻水進水（冷卻水泵進口）溫度也有一定的要求，并不是越低越好。因此，為保證冷水機組正常工作，必須滿足冷卻水進水的設計溫度。 從冷卻塔出來的低溫冷卻水（冷卻水進水，通常為32度），經(jīng)冷卻塔加壓后送入冷水機組，帶走冷凝器的熱量。高溫的冷卻回水（冷水機組出口，通常設計為37度）重新送至冷卻塔上部的噴淋。由于冷卻塔風扇的轉(zhuǎn)動，使冷卻水在噴淋下落過程中，不斷與室外空氣發(fā)生熱交換而冷卻，又