中央空调控制技术之三十一PPT课件

.,1,变风量空调系统(VariableAirVolumeSystem，VAV)是通过空调送风温度的调节实现空调区域温湿环境的控制。(1)基本思想1).当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值发生变化时，自动调节空调系统进入房间的送风量，使通过空气进入房间的负荷与房间的实际负荷相匹配，以满足室内人员的舒适要求或工艺生产的要求。2).送风量的自动调节可以最大限度地减少风机的动力，节约运行能耗。3).送风量与空调负荷呈正比例的线性关系，空调系统所需风量随负荷的减少而减少。4).空调系统运行的绝大部分时间内，空调系统总处于部分负荷状态，达到设计负荷的运行状态的时间很少，一般不超过总运行时间的5%。,第四章变风量空调系统,.,2,送风温度=19C,区域B,区域A,区域C,VAV末端,VAV控制器,温控器,新风,排风,空调机组,散流器,风管,DDC,控制与电源电缆,控制总线或网络,VAV开度=30%,VAV开度=50%,VAV开度=80%,第四章变风量空调系统,.,3,(2)变风量系统组成与工作原理1).单风管VAV系统A.在每个房间入口处的支风管上安装称为VAVbox的送风量调节装置。B.VAV空调机组根据系统实际用户运行所需的总风量对风机进行变速（变频）调节。正常工作的最小风量一般设定为满负荷风量的60%。,第四章变风量空调系统,.,4,2).VAV系统变风量末端装置及控制VAV空调系统的运行由VAV末端控制装置根据室内要求进行送风量控制，同时通过网络设备向BA系统传送自己的运行信息。,第四章变风量空调系统,.,5,A.压力无关（普通）型VAV末端装置控制器根据室内温度传感器的测量值与设定值的偏差，输出控制信号调节电动风门的开度，使室温维持在设定值。并将风速传感器的测量值上传到系统控制器，为系统控制器进行空调机组风机调速提供风量数据。,第四章变风量空调系统,.,6,B。压力无关型变风量末端控制分析,Tsensor反映了各房间温度状况，是控制系统最终所要实现的目的。Tset表示各房间的温度要求，由用户给出或系统管理人员根据实际情况分别设定。实际使用中往往是给定一个范围，如1920。Gsensor为末端所测的流量，将动压经过内置的对照表及修正系数转换而来。Gset系由温度PID控制器根据房间温度偏差设定的一个合理的房间要求风量。其实现是先由设计人员给出该房间最大、最小设计风量，并存入控制系统数据库中。,第四章变风量空调系统,.,7,（3）变风量空调机组运行参数与状态监控点/位及常用传感器,AI,第四章变风量空调系统,.,8,(4)变风量空调机组自动控制1).变风量空调机组联锁控制A.变风量空调机组启动顺序新风风门开启回风风门启动送风机启动排风风门开启回风机启动冷/热水阀开启(加湿器启动)加湿阀开启B.机组停止顺序(加湿器停机)加湿阀关闭冷/热水阀关闭停回风机排风风门关闭送风机停机回风风门、新风风门关闭,第四章变风量空调系统,.,9,(4)变风量空调机组自动控制2).送风温度的控制DDC控制器按照送风温度与给定值比较的偏差，通过一定控制算法调节冷/热水调节阀开度以达到控制冷冻(加热)水量，夏季使房间温度低于28，冬季则高于16。,第四章变风量空调系统,.,10,3).变风量空调机组的运行与节能控制定静压法(CPT)在送风系统管网的适当位置设置压力传感器，以保持该点静压固定不变为前提，通过调节空调机组的转速来改变空调系统的送风量。在设计风量下，传感器静压控制点最好设置在离主风机出口2/3处，这对提高VAV末端的运行性能，减少喘振十分有利。,第四章变风量空调系统,.,11,b.变静压法(VPVT)以使具有最大静压值的VAV装置阀门尽可能处于全开状态为目的来控制。在VAV装置中要设置阀门开度传感器，根据系统控制器的计算判断来调节空调机组的转速，使具有最大静压值的VAV装置的阀门处于接近全开状态。,第四章变风量空调系统,.,12,b.变静压法(VPVT),由阀门开度进行控制:,详细控制方法如表:,第四章变风量空调系统,阀门开度100%：风量不足即VAV入口静压不足；阀门开度大于85%小于100%：风量满足即VAV入口静压适中；阀门开度小于85%：风量满足但VAV入口静压过高。,VAV阀门状态风机转速控制内容1、全部VAV中出现1台及增大送风量，使VAV阀门以上的阀门全开（100%）增速处于接近全开（100%）状态2、全部VAV中出现至少转速不变出现1台的阀门开度处于85%以上，100%以下3、全部VAV的阀门开度均减少送风量，使阀门开度85%以上处于85%以下转速降低,.,13,C.VAV总风量控制法各个末端的设定风量Gset反映了该末端所带房间目前要求的送风量，那么所有末端设定风量之和则显然是系统当前要求的总风量，并且体现了系统希望达到的流量状态。根据风机相似律，在空调系统阻力系数不发生变化时，总风量和风机转速是一个正比的关系。转速控制器根据设定风量立即计算出要求的风机转速，使风机从起始直接调节到计算值。然后各末端根据设定流量再单独调节。总风量控制带有某种程度上的前馈控制含义，而不像静压控制中风机的调节是反馈控制，避免了压力控制环节。,第四章变风量空调系统,.,14,d.三种控制方式比较总风量控制方式调节迅速，对房间负荷扰动反应快，同时短时间内温度偏差也相对较大；变静压控制在调节过程中时间长，且有压力波动，结合机组的控制后容易出现系统振荡；但能最大限度节省风机能耗，控制算法复杂，实现较为困难。定静压法控制简单,但风机能耗较高,末端阀位居多处于偏小状态,相应带来噪声问题。变静压控制下转速、压力均最小，其次是总风量控制，最不利于节能的显然是定静压控制。,第四章变风量空调系统,.,15,4)湿度调节以空调机组回风的相对湿度作为被调量，它代表了空调区域湿度的平均值。空调机组回风相对湿度的调整通过改变送风含湿量来实现。DDC控制器把回风管中的湿度传感器测量与给定值比较，产生偏差，由DDC按PI规律调节加湿电动阀的开度，将空调机组回风的相对湿度控制在设定值。,第四章变风量空调系统,.,16,5)新风量的控制当新、排、回风阀处于最小新风位置时，降低风机转速，使总风量减少，新风入口处的压力会升高，从而使吸入的新风百分比不变，但绝对量减少，使空气质量变差控制方法：A.新风量直接测量法,第四章变风量空调系统,.,17,5)新风量的控制B.风机跟踪法,第四章变风量空调系统,.,18,5)新风量的控制C.设置独立的新风机,第四章变风量空调系统,.,19,5)新风量的控制D.二氧化碳浓度监控法,第四章变风量空调系统,.,20,6)过滤器压差报警采用压差开关测量过滤器两端压差，当压差超限时，压差开关报警，表明过滤网两侧压差过大，过滤网积灰积尘、堵塞严重，需要清理、清洗。7)联锁控制VAVBOX启动，联锁启动空调机组；空调机组与排风/回风机联锁控制，同时与新风门、回风门联锁，机组停止，风门关闭。,第四章变风量空调系统,.,21,小结：VAV系统的主要特点。（1）能实现局部区域(房间)的灵活控制，可根据负荷的变化或个人的舒适度要求调节个性化的工作环境，能适应多种室内舒适性要求。（2）由于能自动调节送入各房间的冷量，系统内各用户可以按实际需要调配冷量，考虑各房间的同时使用系数和负荷的时间分布，系统冷源的总冷量配置可以减少20%-30%左右，设备投资相应有较大的削减。（3）室内无过冷过热现象，由此系统运行时可减少空调负荷15%-30%左右。,第四章变风量空调系统,.,22,1、新风系统的功能要求功能要求：（1）为室内人员提供符合健康要求的新风（2）将室内空气中各种污染物控制在规定浓度以下（3）以送风温度控制为主，送风湿度允许在较大范围内波动（30-70%）（一般只在冬季进行加湿量控制）。,第五章新风系统、风机盘管系统,.,23,第五章新风系统、风机盘管系统,2、新风系统的控制方案1）控制方案要求：（1）满足系统功能要求，（2）安全稳定与节能2）监测功能（1）风机状态：开/关（2）新风温湿度：室外温度补偿及工况转换（3）送风温湿度：机组是否达到新风处理要求（4）过滤网压差：清洗/更换（5）手/自动状态（6）防冻保护3）控制功能（1）启/停风机（2）调节表冷/加热器水阀开度，进行送风温、湿度控制；（3）调节加湿阀，进行送风温度控制；（4）季节自动切换。,4）设备启/停连锁启动：开水阀-开风阀-开风机关机：关风机-关风阀-关水阀,.,24,一、风机盘管概述1、风机盘管系统：空气水空调系统，通常与新风系统联合使用构成风机盘管+新风系统（目前广泛应用的一种空调方式）。2、特点：房间的冷热负荷及湿负荷由风机盘管与新风系统共同承担。3、风机盘管组成：由换热盘管（热交换器）和风机组成，如图,第五章新风系统、风机盘管系统,.,25,二、风机盘管的控制如图为风机盘管控制图（冷/热共用一个盘管）。1T：为电源开关2T：为温控开关3T：供热/供冷转换开关：供冷工况下，室内温度高于给定值时，电动阀开启，反之关闭；供热工况下，室内温度低于给定值时，电动阀开启，反之关闭。4T：图中为带有三速（高、中、低三速）手动选择风机转速开关。,第五章新风系统、风机盘管系统,.,26,第五章新风系统、风机盘管系统,3、变风量系统与新风机组+风机盘管系统的性能比较1）性能比较（1）空调品质高a)空气质量新风机加风机盘管系统：全年新风量基本上固定不变（按最低卫生标准要求的最小新风量设计）；VAV系统：属全空气系统，房间换气次数有较大提高，过渡季节充分利用新风送风，且节省能耗。b)空调系统在室内的噪声控制新风加风机盘管系统系统：消除风机盘管的噪声可能严重影响运行工况；VAV系统：可在风道上或VAVBOX和风口上设置消声设备。（2）维修工作量下降：VAVBOX结构简单，可靠性高，故障率小。（3）有利于施工及房间的使用（分隔）：VAV系统无冷水管进入房间。（4）节省能源新风系统：只按冬夏两季状态设定，过渡季节无法加大新风量；VAV系统：过渡季节充分利用新风。,.,27,第五章新风系统、风机盘管系统,3、变风量系统与新风机组+风机盘管系统的性能比较2）变风量系统的不足及其经济性分析（1）不足：湿度控制能力较差：VAV根据室内温度控制风量，当室外温度不高但湿度大时，送风量减少将导致系统除湿能力下降，对湿度要求高的场合使用时要加以注意。（2）系统投资大：比常规系统多10%-20%左右。（3）经济性分析：应从综合角度，辨证地进行经济性分析如下：经济性-初投资+常年运行费用（能耗）（设备投资、机房面积、电力增容费）(运行能耗以及年运行管理费)系统建成运行5-10年后，VAV系统与定风量或风机盘管系统的总费用基本相等，以空调系统15-20年寿命考虑，在加上VAV系统具有以上不可比拟的优点，因此VAV系统值得在其适用场合加以推广。,.,28,一、新风系统与带回风空调系统的控制不同点：（1）控制调节对象是房间内的温度、湿度，而不是送风温度；（2）被控房间温湿度要求全年处于舒适范围内，在夏季也要考虑湿度控制；（3）要控制新回风混合的比例，尽力利用新风进行调节，实现系统的节能。,第六章全空气定风量系统,.,29,二、舒适性（露点）送风空调系统控制露点送风空调系统将空气冷却到接近饱和的状态点（露点），不经加热而直接送入室内的空调系统。该系统只能保证室内的温度在一定范围，而难于同时保证室内的相对湿度。露点是温度值，可为什么用它来表示湿度呢？这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时，周围环境的温度就是露点。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越干燥，露点不受温度影响，但受压力影响。,第六章全空气定风量系统,.,30,二、舒适性（露点）送风空调系统控制1、系统控制方案舒适性空调系统控制目标：（1）保证空调房间的温湿度全年处于舒适区范围（20-280C，40-70%）内；（2）保证空调房间的空气品质（满足人员健康要求及房间的新风需求）（3）实现系统节能。1）监测功能（1）风机状态：开/关（2）新风温湿度：室外温度补偿（3）送风温湿度：机组调节处理状况（4）过滤网压差：清洗/更换（5）手/自动状态（6）防冻保护,第六章全空气定风量系统,.,31,二、舒适性（露点）送风空调系统控制1、系统控制方案2）控制功能（1）启/停风机；（2）依据温湿度偏差，调节预热器、表冷器、加热器水阀开度；（3）调节加湿阀，控制加湿量；（4）室外温度补偿控制；（5）季节自动切换。3）设备启/停连锁启动顺序：开水阀-开送风机-开回风机-开风阀停止顺序：关回风机-关送风机-关风阀-关水阀4）节能运行（1）控制新回风比例，充分利用新风调节室内温湿度，使系统节能运行；（2）节假日设定或按时间表控制。,第六章全空气定风量系统,.,32,二、舒适性（露点）送风空调系统控制2、系统控制策略1）室内温湿度设定值的设定原则：按舒适性温湿度要求，温度20-28oC，相对湿度40-70%（1）室外状态偏低时，室内可以靠近区域的下限；（2）室外状态偏高时，室内可以靠近区域的上限；（3）室外处于区域附近时，尽可能多用新风，使室内状态随外界空气状态变化。室内温湿度设定全年固定消耗更多能量，国外研究表明：（1）夏季室温从260C提高到280C，冷负荷可减少21-23%；夏季露点温度从100C提高到120C，除湿负荷可减少17%；（2）冬季室温从220C降到200C，热负荷可减少26%-31%；露点温度从100C降低到80C，加湿负荷可减少5%。室内温湿度控制方式：变设定值或按设定区控制,第六章全空气定风量系统,.,33,二、舒适性（露点）送风空调系统控制2、系统控制策略1）室内温湿度设定值的设定温度设定采暖通风与空气调节设计规范规定：夏季室内温度设定：24-280C，冬季：18-220C上述规定主要考虑室内人体舒适，但也要兼顾室内外温差对人体舒适的影响。因此，在以室内温度为主确定设定值的同时，应进行室外温度补偿：,第六章全空气定风量系统,.,34,1）室内温湿度设定值的设定湿度设定采暖通风与空气调节设计规范规定：夏季相对湿度：40-65%，冬季：40-60%。对于舒适性空调，由于人体对湿度不像温度那么敏感，因此湿度不必考虑室外参数的补偿。2）新风量的确定一般需要满足以下三项要求，取三者中最大值作为系统的最小新风量：（1）ANSI/ASHRAE标准62-1989规定，每个人员的最小新风量不少于7.5-10L/(s人），即27-36m3/（h人）（2）送入空调区域的新风量稍大于同一空调区域所有排风量与渗透量之和，保持正压（5-10Pa），根据建筑漏风程度，应保证每小时换气次数约为0.15-0.4。（3）冲淡有害（装修材料）新风量所需正压，新建建筑如氡气，需严格测定，需要时设置专用的送风、排风系统；一般按照CO2浓度控制新风量，ANSI/ASHRAE标准62-1989规定，空调区域不得超过100010-6mg/m3。,第六章全空气定风量系统,.,35,3）室内温湿度控制对于露点送风系统，在冷却去湿工况下无法同时对温度和湿度进行严格控制，因此采用的控制方案为优先控制温度，适当兼顾湿度控制。4）全年运行工况切换控制依据室外空气温度进行工况转换夏季、春季、冬季3个标准工况（1）当室外温度高于280时，系统工作于夏季工况（制冷状态），将新风阀开为室内送风量的30%，回风阀开为室内送风量的70%，系统通过检测室内清洁度的情况下，充分利用室内回风，以减少系统能耗。（2）室外温度在18-280C，系统工作于春秋工况，将新风阀开到室内送风量70%，回风阀开为室内送风量的30%，充分利用新风以提高室内清洁度，当新风湿度偏低时，为不增加加湿负荷，可以采用控制新、回风阀的开度，以充分利用回风。,第六章全空气定风量系统,.,36,4）全年运行工况切换控制（3）当室外温度低于160C时，系统工作于冬季工况（制热状态），将新风阀开为室内送风量的30%，回风阀开为空调系统的送风量的70%，系统通过检测回风温度、湿度参数，控制加热和加湿调节阀来调节空调系统的送风参数，以保证空调房间处于设定的温湿度。（4）系统的排风通过室内CO2浓度控制，当室内CO2浓度升高时，增加空调房间的排风量，反之，减少空调房间的排风量。（5）可充分利用季节因素，在夏季时，充分利用晚上温度较低的空气进行房间换气，在冬季，充分利用中午温度较高的空气进行房间换气，以降低系统正常工作时间的新风量，提高系统的节能效率。5）舒适性（露点）送风空调系统控制原理图,第六章全空气定风量系统,.,37,三、恒温恒湿空调系统1、概述（1）定义：室内温、湿度波动有严格要求的空调（2）控制指标：（1）温、湿度基数，（2）空调精度。（3）温、湿度基数：指在空调区域内所需保持的空气基准温度与基准相对湿度；（4）空调精度：指被控的空调区域在要求的持续时间内，空气温度或相对湿度偏离室内温、湿度基数的最大值。例如：tn=200.50Cn=505%舒适性空调：一般不提精度要求工艺性空调：对温湿度基数和空调精度都有特殊要求。,第六章全空气定风量系统,.,38,三、恒温恒湿空调系统（5）系统控制原理图如图9-12，全空气系统的恒温恒湿空调均采用再热式系统。,第六章全空气定风量系统,.,39,三、恒温恒湿空调系统（6）再热空调与露点送风空调系统的区别及其优缺点与露点送风空调相比，再热空调系统在加湿器后增设了再热器，可以通过调整再热器的加热量来保证送风温差：优点调节性能好，可实现对温、湿度较严格的控制；送风温差小，送风量大，房间温度的均匀性和稳定性较好；空气冷却处理所达到的露点较高，制冷系统的性能系数较高。缺点冷热量相互抵消，能耗较高。,第六章全空气定风量系统,.,40,三、恒温恒湿空调系统2、系统的控制方案1）监测功能（1）检查各风机运行状态；（2）测量室内及新风温湿度参数，以计算送风参数整定值，作为控制机组空气处理过程依据；（3）测量送风温湿度参数，以计算送风温湿度偏差，用于控制各空气处理设备；（4）测量过滤网侧压差，以及时检测过滤器是否需要清洗或更换；（5）检测手/自动转换状态。2）控制功能（1）启/停风机；（2）系统采用串级调节，即系统采用主、副两个控制环节，主环根据室内温度变化来调整送风温湿度设定值，作为副环调节的给定值，副环根据送风温湿度实测值与给定值偏差来控制各电动阀门的动作。（3）季节自动切换,第六章全空气定风量系统,.,41,三、恒温恒湿空调系统2、系统的控制方案3）防冻保护功能冬季运行时，检测预热器盘管出口的