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4 2空调系统自动化原理4 2 1空调系统构成4 2 2空调系统冷 热源自动控制4 2 3空调系统自动化4 2 4通风系统自动控制 4 2 1空调系统构成 1 概述对空气的处理过程包括加温 降温 加湿 除湿 净化等 即常说的热湿处理 A 空气温度调节夏季室温 25 27 冬季室温 16 20 B 空气湿度调节夏季相对湿度 50 60 冬季相对湿度 40 50 C 空气其它参数调节空气质量 压力 新风量 清洁度 有害气体浓度等 中央空调系统 空气调节系统 空气 水系统 制冷机房 冷冻站 冷冻机组 冷冻泵 冷却泵 冷却塔风机 空气调节系统 全空气系统 新风机组 风机盘管 空气处理机组 2 构成 3 中央空调的冷 热源系统1 中央空调冷源系统由制冷机 冷水机组 冷却塔 冷冻水循环泵 冷却水循环泵等设备构成 A 制冷机 冷水机组 原理a 压缩式制冷机在制冷机中 制冷剂蒸汽在压缩机内被压缩为高压蒸汽后进入冷凝器 制冷剂和冷却水在冷凝器中进行热交换 制冷剂放热后变为高压液体 通过热力膨胀阀后 液态制冷剂压力急剧下降 变为低压液态制冷剂后进入蒸发器 在蒸发器中 低压液态制冷剂通过与冷冻水的热交换而发生汽化 吸收冷冻水的热量而成为低压蒸汽 再经过回气管重新吸入压缩机中 开始新一轮制冷循环 b 吸收式制冷原理同压缩式制冷 区别是压缩式制冷以电为能源 而吸收式制冷以热为能源 c 风冷热泵式机组通过制冷剂管路四通阀的转换 夏季供冷 冬季供热 利用一台机组就可解决全年的空调需要 含湿量 单位重量的干空气中所含的水蒸汽的量为含湿量 用d表示 kg kg 相对湿度 空气中水蒸汽含量接近饱和的程度 即在同温度条件下 空气的含湿量与其饱和状态时含湿量的比值 常用百分数表示 焓 指空气中含有热量的多少 即1kg干空气所含有的热量和空气中含有水蒸汽的热量之和 用h表示 焓值与空气温度和含湿量有如下关系 h 1 005t d 2500 1 84t 空气的焓值是由空气的温度和湿度所决定的 1 005t 1 84td为空气的显热 因为它是以温度的形式表现出来的 2500d称为空气的潜热 它是空气中水蒸汽本身所具有的能量 随着空气中含湿量的变化而变化 而与其温度无关 B 冷却塔冷却水进入制冷机与制冷剂进行热交换 吸收制冷剂释放的热量后水温升高 然后通过冷却水循环系统进入冷却塔 释放热量 降温后再循环进入制冷机进行热交换 高温冷却回水 冷水机组出口 一般工艺设计为37 被循环送至冷却塔上部喷淋 由于冷却塔风扇的转动 使冷却水在喷淋下落过程中 不断与室外空气发生热交换而冷却 又重新送入冷水机组而完成冷却循环 C 冷冻水与冷却水循环泵a 冷冻水循环泵将从空调末端返回的冷冻水 一般为12 加压送入冷冻机 在冷冻机中进行热交换 释放热量 降低温度后离开冷冻机 冷冻机出口温度一般为7 到达空调末端设备进行水 气热交换 空气 降温 调节 再循环返回冷冻机 实现冷冻水的循环制冷 b 冷却水循环泵实现冷却水在冷冻机和冷却塔之间的循环 并通过冷却塔系统将冷冻机的冷却水进水口和出水口的温度控制在设定值 一般冷却水进口温度为32 出口温度为37 2 中央空调热源系统空调系统的热源通常为蒸汽或热水 A 热网供热方式a 蒸汽 蒸汽锅炉提供的高温蒸汽作为热源 b 热水 热水锅炉提供的高温热水作为热源 B 自备热源装置a 锅炉b 热交换器 完成高温蒸汽或热水与空调热水的转换 4 空调系统的末端设备A 影响室内空气参数变化的原因外部原因 太阳辐射和气候变化内部原因 室内设备和人员的散热 水汽挥发量等B 完成空气调节的设备称为空气处理设备或空调机组 也称为末端设备 C 常见的空调末端设备 新风机组 空调机组 风机盘管 变风量系统等 D 空气处理设备与冷热源一起构成空气调节系统 简称空调系统 4 2 2空调系统冷 热源自动控制4 2 2 1制冷站自动控制制冷站设备 制冷机 循环水泵 集水器 分水器 补水箱 水处理装置 1 制冷系统监控原理1 制冷系统运行参数A 冷水机组进水口与出水口冷冻水温度检测 B 集水器回水与分水器供水温度检测 C 冷冻水供 回水流量检测 D 集水器和分水器压力压差检测 E 冷水机组运行状态和故障监测 F 冷冻水循环泵运行状态和故障监测 2 制冷站水系统的控制A 冷水机组的联锁控制a 启动顺序控制冷却塔风机 冷却水泵 冷冻水泵 冷水机组b 停机顺序控制冷水机组 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔风机B 设备相互备用切换与均衡运行控制当正在运行的设备发生故障停机或由于其它原因要退出正常工作状态时 多台机组之间能互为备用并进行切换 C 压差旁路调节通过测量冷冻水供水 回水之间压力差来控制冷冻水供 回水之间旁通电动二通阀的开度 使冷冻水供水 回水之间压力差维持恒定 使冷水机组一侧工作在恒定水流状态 D 两级冷冻水泵协调控制一级冷冻水循环泵的启停由其对应冷水机组的启停所决定 二级冷冻水泵则依据旁通管路两侧的温度 流量关系调整二级泵的开启台数 以达到冷水机组一侧恒流量 末端设备一侧变流量的目的 在调整二级冷冻水泵开启台数时 必须保证冷水机组一侧冷冻水流量大于空调末端一侧的流量 E 膨胀水箱与补水箱监控当管路中的水随温度改变 体积发生热胀冷缩的变化时 增加体积可排入膨胀水箱 减少的体积可由膨胀水箱中的存水予以补充 补水箱存放经过除盐 除氧处理的冷却水 当需要时通过补水泵向管路补水 通过水箱的高低液位开关对水箱水位进行监视 水位低于下限时补充 高于上限时停止以免溢流 F 冷水机组的节能群控运行根据冷负荷情况自动控制冷水机 冷冻水泵的运行台数 达到节能的目的 G 冷却塔的运行节能控制用冷却水进水温度来控制冷却塔风机以及控制冷却水泵运行台数可达到节能效果 2 制冷系统设备监控1 设备系统运行参数与状态监控点 位及常用传感器2 制冷系统设备的控制A 冷水机组与辅助设备的联锁控制a 启动过程 对应冷却水 冷冻水管路上的阀门立即开启 延迟2 3min启动冷却塔风机 冷却水水泵 冷冻水水泵 延迟3 4min启动制冷主机 b 停机过程 立即切断制冷主机电源 延迟3 5min停止冷却塔风机 冷却水水泵 冷冻水水泵 延时4 6min关闭对应冷却水 冷冻水管路上的阀门 B 冷水机组群控运行策略a 启动设备选择 累计运行时间最少优先启动策略 当前停运时间最长优先启动策略 轮流排队启动策略 b 停机设备选择 累计运行时间最长优先停运策略 当前运行时间最长优先停运策略 轮流排队停运策略 C 冷水机组侧恒流量与空调末端设备变流量运行调解规律与控制策略选择a 压差旁路调节被调量为压差 采用PI调节规律和算法 b 两级冷冻水泵协调控制在冷冻水压力最不利的位置安装水压传感器 对冷冻水压力进行检测 D 制冷系统运行的节能控制a 制订科学的运行时间表b 制冷机组的节能群控通过控制制冷机组的台数 同时调整制冷机冷却水的温度 小范围调整冷水机组满负荷制冷量 使运行的冷水机组在满负荷状态下 总的制冷量与空调系统的冷负荷相匹配 空调系统在高效的状态运行 以达到节能的目的 c 冷冻水泵节能控制运行与控制依据空调系统的实际情况 在满足工作压力 冷冻水流量的前提下 调整压差旁路的设定值和冷冻水泵的运行台数 以降低能耗 d 冷却塔 冷却水泵的节能控制运行与控制 冷却塔出水温度高于设定温度 则增开一台冷却塔 反之 则停开一台冷却塔 室外气温较低时 可停开所有冷却塔风机 靠自然风冷却 以最少的冷却水泵的运行台数满足制冷系统对冷却水流量和温度的要求 3 能量调节及水系统控制1 制冷机组台数的控制A 基本思想使制冷机组提供的制冷能力与用户所需的制冷量相适应 实时地检测当前系统的制冷量 判断用户的制冷量需求是确定投入运行主机台数的前提 通常工程中都在冷冻水供回水总管上设置流量和温度传感器 检测冷冻水总流量和供回水温度 通过公式Q CpG t2 t1 可计算出单位时刻的总制冷量 B 台数控制规则设qmax 单台主机的最大制冷量 N 运行台数 Q 需要的制冷量 a 若Q qmax N 1 则关闭一台冷冻机组及相应循环水泵 b 若Q 0 95qmaxN 且冷冻机出水温度在 t时间 一般 t可取15 25min 内高于设定值 则开启一台主机及相应循环泵 c 若qmax N 1 Q 0 95qmaxN 则保持现有状态 2 冷冻水温的再设控制主机效率与机组运行工况有关 在一定范围内冷却水温度越低 冷冻水温度越高 主机的制冷效率就越高 反之 则下降 因此 在机组运行时 希望降低冷却水温度而提高冷冻水温度 这就是水温的再设控制 A 方法一根据室外气温分阶段设定出水温度 如右图 B 方法二不断根据用户负荷的变化与运行台数的关系 来确定出水温度的设定值 当需要增加制冷机台数时 在一定程度上可以通过降低冷冻水温度来满足用户负荷的增长 即较低的冷冻水温可以扩大末端设备的传热温差 从而增加传热量 进而推迟开启冷冻的时间 降低出水温度所增加的制冷主机的电耗总是小于增开一台制冷主机和对应水泵产生的电耗 C 方法三设冷冻水允许温度范围为tmin和tmax 台数控制规则可进一步完善为 a 若Q qmax N 1 则关闭一台冷冻机组及相应循环水泵 b 若qmax N 1 Q 0 95qmaxN且tset tmax 则每 t时间 t 20min 内tset tset 0 5 c 若Q 0 95qmaxN且tset tmax 则每 t时间 t 5min 内tset tset 0 5 d 若Q 0 95qmaxN且tset tmax而出水温度在 t时间内总大于tset 则开启一台主机及相应循环泵 4 冰蓄冷冷冻站的控制蓄冷系统在不需要冷量或需冷量少的时段 制冷机组将制冷量蓄存在蓄冷介质 水 冰 共晶盐 中 在空调用冷的高峰期将此冷量从蓄冷设备中取出投入使用 而制冷机可以不启用或少启用 1 冰蓄冷系统结构 2 蓄冰系统的控制A 对制冷机 乙烯乙二醇水溶液泵 空调冷冻水泵 冰蓄冷系统各点温度 板式换热器及各工作阀门 V1 V4 的监控 B 通过控制系统决定每一时刻的运行模式 正确地按照确定的运行模式进行工况转换 并在各种模式下调节运行参数以满足要求的供冷和蓄冷量 4 2 2 2热源系统自动控制 1 电热锅炉的监控 2 热交换器 1 热交换系统的联锁控制A 热交换系统启动顺序启动二次热水循环泵 开启一次侧热水 蒸汽阀门B 热交换系统停止顺序关闭一次侧热水 蒸汽阀门 停止二次热水循环泵 2 热交换系统运行与节能控制A 热交换系统的自动控制a 当一次热媒为热水时 控制器将温度传感器测量的热交换器二次水出口温度与给定值比较 根据比较偏差由控制器按照设定的调节规律 输出控制信号 调节一次热水电动阀 等百分比型流量特性 的