建筑设备自动化讲稿

建筑环境与设备工程专业

课程讲稿建筑设备自动化（2）Buildingautomation重庆大学建筑设备教研室课程第二部分大纲第七讲－空调风系统控制（10学时）新风机组的监测控制全空气空调系统的监测控制变风量系统的控制第八讲－空调冷热源及水系统控制（10学时)冷热源基本监测与控制能量调节及水系统控制带有冰蓄冷系统的冷冻站的控制课程第二部分大纲第九讲－建筑设备自动化仿真及虚拟现实技术（8学时）Matlab及simulink仿真工具简介建筑虚拟现实技术第十讲：工程实例（6学时）工程实例仿真实例课程总结（2学时）第七讲－空调风系统控制7.1新风机组的监测控制

7.1.1控制系统功能要求：1】监测功能：检查风机电机的工作状态，确定是处于“开”还是“关”；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；测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换；检查新风阀状况，以确定其是否打开。第七讲－空调风系统控制7.1新风机组的监测控制

2】控制功能：根据要求启／停风机；控制空气一水换热器水侧调节阀，以使风机出口空气温度达到设定值；控制干蒸汽加湿器调节阀，使冬季风机出口空气相对湿度达到设定值。7.1新风机组的监测控制

控制系统功能要求(续)：3】保护功能：冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时，为了防止机组内温度过低，冻裂空气一水换热器，应自动停止风机，同时关闭新风阀门。当热水恢复供应时，应能重新启动风机，打开新风阀，恢复机组的正常工作。7.1新风机组的监测控制

控制系统功能要求(续)：4】集中管理功能：一座建筑物内可能有若干台新风机组，这样就希望采用分布式计算机系统，通过通讯网将各新风机组的现场控制机与中央控制管理机相联。中央控制管理机应能对每台新风实现如下管理：

显示新风机组启／停状况，送风温湿度，风阀水阀状态；通过中央控制管理机启／停新风机组，修改送风参数的设定值；当过滤器压差过大、冬季热水中断、风机电机过载或其它原因停机时，通过中央控制管理机报警。

7.1新风机组的监测控制7.1.2根据功能要求确定硬件配置：目的：选择合适的传感器、执行器，并配置相应的现场控制机。将风机电机交流接触器的辅助触点作为开关量输入信号，接到DCU的DI输入通道上。选择以占空比形式信号输出的温度变送器，接至DCU的一个DI输入通道上。选用具有4～20mA电流信号输出的湿度变送器，接在DCU—AI通道上，也可以选择2个都是4～20mA电流输出的温湿度变送器，接至2路AI输入通道上。注：为准确地了解新风机组工作状况，温度传感器的测温精度应<±0．5℃，湿度传感器测量相对湿度的精度应<±0．5％。

思考题：如果1）需要控制某房间的温度在27±1℃，及2）需要控制某台新风机出口温度在27±1℃，两种情况要求的传感器精度一致吗？7.1新风机组的监测控制用微压差开关即可监视新风过滤器两侧压差。(能否选择可连续输出的微压差传感器吗？）在换热器水盘管出口安装水温传感器，测量出口水温。供控制机用来确定是热水还是冷水，以自动进行工况转换；冬季用来监测热水供应情况，供防冻保护用。水温传感器可使用占空比信号输出的温度变送器，这时接至DCU的DI输入通道，也可选用4～20mA电流输出的温度变送器，但要接到AI通道上。

以上为必需测量的参数。7.1新风机组的监测控制为了更好地了解机组工作情况，在经费允许时，还可以:在过滤器前、新风阀后安装温度传感器，测量室外新风的温度；在换热器水盘管的供水侧安装水温传感器测量供水水温；在风机出口风道上安装风速开关，以确认风机是否开启，新风阀或风道中其它风阀是否打开。

7.1新风机机组的的监测测控制制水阀应应为连连续可可调的的电动动调节节阀以以控制制风温温。图图中配配置采采用2个Do输出通通道控控制，，一路路控制制电动动执行行器正正转，，开大大阀门门；另另一路路使执执行器器反转转，关关小阀阀门。。为了了解准准确的的阀位位还通通过一一路AI输入入通通道道测测量量阀阀门门的的阀阀位位反反馈馈信信号号。。如如果果阀阀门门控控制制器器中中安安装装了了阀阀位位定定位位器器，，也也可可以以通通过过A0输出出通通道道输输出出4～20HA或0～10mA的电电流流信信号号直直接接对对阀阀门门的的开开度度进进行行控控制制。。干蒸汽汽加湿湿器也也是通通过一一个电电动调调节阀阀来调调节蒸蒸汽量量，其其电控控原理理与水水阀相相同。。7.1新风机机组的的监测测控制制用计算算机控控制电电动阀阀门时时，对对阀位位有一一定的的控制制精度度要求求，有有的调调节阀阀定位位精度度为2.5％，有有的为为1％。图3：线性阀阀门阀阀位变变化2.5％时在在冬季引起出出口空空气温温度的的变化化。最大流流量时支路路内其其它设设备压压降与与调节节阀压压差之之比图4：线性阀阀门阀阀位变变化2.5％时在在夏季引起出出口空空气温温度的的变化化。(TA,out=20℃)若为50％流量量时，，各比比值？？7.1新风机机组的的监测测控制制图3：线性阀阀门阀阀位变变化2.5％时在在冬季引起出出口空空气温温度的的变化化。最大流流量时支路路内其其它设设备压压降与与调节节阀压压差之之比图4：线性阀阀门阀阀位变变化2.5％时在在夏季引起出出口空空气温温度的的变化化。(TA,out=20℃)从图中中可以以看出出：①①当阀阀门所所占压压降较较小，，支路路中其其余管管件所所占压压降比比例较较大时时，2.5％的阀阀位变变化导导致出出口空空气温温度的的变化化冬夏夏季总总和超超过3℃；②冬季季比夏夏季温温度的的变化化更大大。因为冬冬季换换热温温差大大，需需要的的盘管管换热热面积积小，，而本本例中中冬夏夏季共共用一一个盘盘管，，按照照夏季季要求求的面面积选选择的的盘管管，冬冬季换换热面面积偏偏大，，调节节性能能差。。7.1新风机机组的的监测测控制制图3：线性阀阀门阀阀位变变化2.5％时在在冬季引起出出口空空气温温度的的变化化。图4：线性阀门阀阀位变化2.5％时在夏季引起出口空空气温度的的变化。(TA,out=20℃)结论：不适适宜地加大大设备容量量会使调节节性能恶化化。7.1新风机组的的监测控制制由图3～6可看出：为保证较好好的调节效效果，要尽尽可能增加加调节阀所所占压降的的比例，同同时还要恰恰当选择换换热设备，，不能使其其容量过大大；当采用等百百分比流量量特性的调调节阀时，，调节特性性会有很大大改善，但但极端情况况下也存在在这些问题题。注：а.直线性调节节阀，ь.等百分比调调节阀，с.快开性调节节阀，d.抛物线性调调节阀7.1新风机组的的监测控制制按照图的设设置，需要要DI通道5路，AI通道3路(用于湿度测测量及电动动水阀、电电动蒸汽阀阀阀位测量量)，Do通道6路。选择现场控控制机原则则:能够提供上上述输入输输出通道；；并有足够的的数据存贮贮区及编程程空间；通讯功能与与建筑物内内空调管理理系统选择择的通讯网网兼容。7.1新风机组组的监测测控制7.1.3通过软件件实现要要求的功功能定型的现现场控制制机产品品，都带带有通用用的输入入输出程程序，并并提供一一些编程程方法。。不论采采用哪种种编程方方法，其其目的都都是要描描述具体体使用场场合的特特殊性，，使现场场控制机机了解其其特点和和任务，，实现各各项指定定的功能能。这种特殊性性的描述一一般包括对对输入输出出的描述及及对各种控控制、保护护功能的描描述两部分分。输入输出描描述例输入通道：：Fan:风机状态，，由D11通道测出，，高电平为为风机开，，低电平为为关。Temp-air:送风温度，，由D12通道测出，，为占空比比信号，需需要以表的的形式定义义不同占空空比所对对应的温度度数值。Ψ－air:送风相对湿湿度，由A11通道测出，，为4～20mA信号，相对对湿度与电电流信号的的关系为：：Ψ=6I一20，I为测出的电电流信号，，mA，Ψ为转换的相相对湿度，，％。P:过滤器压差差报警开关关，由DI3通道测出，，高电平为为压差过大大，低电平平为正常。。d-air:新风阀开关关状态，由由DI4通道测出，，高电平为为全开，低低电平为全全关。Temp-water:空气一水换换热器出口口水温，由由DI5通道测出，，为占空比比信号。V-water:电动调节水水阀阀位，，由AI2通道测出，，其阀位为为：V-water=0.06I一0.2，I为测出的电电流，mA。V-steam:电动调节蒸蒸汽阀阀位位，由AI3通道测出，，其阀位为为：V-steam=0.06I一0.2，I为测出的电电流，mA。7.1新风机组的的监测控制制输出通道：：Fan－on:控制风机，，与DO1通道连接，，高电平风风机开，低低电平风机机关。V-water-on:控制电动调调节水阀开开大，与DO2通道连接。。V-water-off:控制电动调调节水阀关关小，与DO3通道连接。。V-steam-on:控制电动蒸蒸汽阀开大大，与DO4通道连接。。V-steam-off:控制电动蒸蒸汽阀关小小，与DO5通道连接。。d-air-on:控制新风阀阀，与D06通道连接，，高电平打打开，低电电平关闭。。根据据这这些些信信息息可可按按照照现现场场控控制制机机具具体体的的编编程程要要求求描描述述输输入入输输出出通通道道，，也也可可以以将将这这些些信信息息提提交交给给控控制制机机的的供供应应商商，，委托托其其代代为为编编程程。。自动动和和远远动动控控制制问题题的的提提出出：：风机机的的启启／／停停及及各各个个阀阀的的调调节节可可以以由由现现场场机机根根据据控控制制及及保保护护的的要要求求确定定，，也也可可以以由由中中央央控控制制管管理理机机通通过过通通讯讯下下命命令令进进行行远远动动。。如如何何不不使使现现场场控控制制机机的控控制制与与中中央央控控制制管管理理机机的的命命令令发发生生冲冲突突？？7.1新风机组组的监测测控制解决办法法：增设一个个“远动动／自动动”标志志Auto。Auto为1时，各设设备由现现场控制制机自行行控制；；Auto为0时，则现现场控制制机不做做与控制制有关的的分析计计算，各各设备均均直接由由中央控控制管理机机发出的的命令控控制。标志Auto为贮存在在现场控控制机中中的一个个变量，，其数值值可以由由中央控控制管理理机通过过通讯网直直接设定定修改。。这样，各各设备动动作的逻逻辑关系系为：不论Auto为何值，，风机都都可以由由中央控控制管理理机启／／停，在在需要防防冻保护护时，也也都可以由由现场控控制机停停止。当当Auto为1时，现场场控制机机可以在在防冻保保护解除除后，重新启动动风机。。新风阀完完全根据据风机状状态而定定，开风风机后开开新风阀阀，关风风机后关关闭新风风阀。Auto为1时，水阀阀、蒸汽汽阀由现现场控制制机根据据送风温温湿度进进行调节节，Auto为0时，这两两个阀门门根据中中央控制制管理机机发来的的命令动动作。7.1新风机组组的监测测控制送风参数数的控制制当Auto为1时，水阀阀、蒸汽汽阀的控制逻辑辑：如果水温温temp-water低于20℃，初步判判定为夏夏季工况况，此时时关闭蒸蒸汽阀门门，调节节水阀开开度使送送风温度度达到设设定值。。这时可按按照比例例积分调调节方式式(PI)进行调节节,由于计算算机调节节是以一一定的时时间步长长一步步步进行，，因此需需要用离离散的PI算法。V(τ）－要要求的阀阀门位置置；△t－送风风温度与与设定值值之差，，在夏季季△t应为实测测送风温温度减去去送风温温度设定定值；TI－积分时时间，TI的值越小小，积分分作用越越大；K－放大倍倍数，即即对应于于1℃温度偏差差阀门需需要的调调整量。。7.1新风机机组的的监测测控制制将公式式做如如下变变换：：：为上上一次次调节节阀门门起至至现在在时刻刻这段段时间间内送送风温温度与与设定定值的的偏差差的平平均值值。（7－1）7.1新风机机组的的监测测控制制最大流流量时支路路内其其它设设备压压降与与调节节阀压压差之之比等百分分比流流量特特性的的阀门门不同同阀位位对应应的空空气出出口温温度线性流流量特特性的的阀门门不同同阀位位对应应的空空气出出口温温度图中可可以看看出：：出口温温度变变化1℃对应的的阀位位变化化在3％～20％之间间。因因此式式(7——1)中K可取5～10，即温温度偏偏差1℃，阀位位调节节5％～10％。积积分时时间T取3～10min，△τ根据阀阀门的的动作作速度度和现现场控控制机机的情情况，，约取取1min。在△△τ的时间间内，，可以以测量几几次送送风温温度的的偏差差，取取平均均值即即为。。7.1新风机机组的的监测测控制制图中还还可以以看出出：由于换热器器性能的非非线性，阀阀位处于不不同位置时时阀位变化化与温度变变化之比相相差很大。。不良后果：：采用上述的的比例积分分控制器在在阀位较小小时调节量量偏大，阀阀位很小的的变化就能能使送风温温度有较大大变化。造成送风温温度上下波波动；而当当阀位处于于较大值时时，阀位的的变化仅引引起温度的的微小变化化，从而造造成调节缓缓慢，送风风温度会长长时间偏于于设定值的的一侧。解决办法：：由阀位对比比例系数K进行修正可可以有效地地改善这种种状况；困难：但修正曲线线与阀门特特性、换热热器特性都都有关系，，不太容易易预先给定定。换思路7.1新风机组的的监测控制制分析：找出主要干干扰源（状态不断断变化的室室外空气））找规律（保持送风风温度不变变，阀位随随进口空气气温度的变变化规律））等百分比流流量特性的的阀门线性流量特特性的阀门门变化规律：：要求的阀阀位与室外外温度之间间有很好的的线性关系系7.1新风机组的的监测控制制方案：增加一个室室外测温点点tout，采用下式式对阀门进进行调节（7－2）室外温度；；送风温度设设定值；比例系数，，对于不同同的系统特特性，比例例系数A差别很大，，不可能事事先确定。。采用PI的方法让其其不断地自自我修正K值：可取0.2～0.4；TI可仍取作3～10min；A的初值可取取3～5。用这种方法法，控制器器根据系统统的运行状状况不断修修正系数A，待偏差△△t消除后，A就不再变化化，系统即即可稳定地地按式(7—2)进行前馈控控制。以后后再出现偏偏差，又会会自动对A进行修正。。（7－3）7.1新风风机机组组的的监监测测控控制制当判判断断水水温温temp-water高于于25℃℃时，，初初步步判判定定为为冬冬季季工工况况，，此此时时调调整整水水阀阀控控制制送送风风温温度度，，调调整整蒸蒸汽汽阀阀控控制制送送风风湿湿度度。。水水阀阀可可完完全全按按照照夏夏季季方方式式控控制制，，只只是是送送风风温温度度偏偏差差△△t应为设定值减减实测值，这这样温度偏低低时阀位增大大。当采用式式(7—2)，(7—3)通过测量室外外气温进行前前馈控制时，，式(7—2)等号右前应加加一负号，由由于系统参数数不同，系数数A、K也应相应有所所变化。7.1新风机组的监监测控制喷蒸汽加湿过过程等温增湿（d）过程。改变送风空气气的绝对含湿湿量d，不影响送风风温度。本例中，用的的是相对湿度度测量元件，，怎么办？解耦：ψtd将V(τ）＝f(ψ，t)转换为V(τ）＝g(d)具体的控制算算式可以采用用PI调节器，处处理方法与前前面水阀类似似。7.1新风机组的监监测控制防冻保护冬季有三种情情况可能冻裂裂水盘管：热水循环泵停停，继续开风风机，使盘管管温度不断下下降、盘管冻冻结；热源停止，继继续开风机使使盘管冻结；；设定：1、当盘管出口口水温小于5℃或送风温度小小于10℃时，都应停止止风机，关闭闭风阀。2、将水阀全开开，以尽可能能增加盘管内内与系统间水水的对流，同同时排除由于于水阀堵塞或或水阀误关闭闭造成的降温温。盘管出口水温温低送风出口温度度低7.1新风机组的监监测控制防冻保护无热水供应，，新风机亦停停止，但新风风阀未关闭，，外界冷风进进入机组内，，使盘管冻结结。风机、风阀联联动（解决决）防冻保护后系系统恢复：设一防防冻保保护标标志Pt，当产产生防防冻动动作后后，Pt＝1。当测测出盘盘管出出口水水温大大于35℃℃，且Pt＝1时，认认为热热水供供应恢恢复，，应重重新开开启风风机，，打开开新风风阀，，恢复复控制制调节节动作作，同同时将将标志志Pt重置为为0。7.2全空气气系统统的监监测控控制7.2全空气气系统统的监监测控控制与上一一节的的新风风机组组相比比，有有如下下不同同：（（相相同的的监测管管理、、远动动、防防冻保保护等等不再再讨论论）①控制制调节节对象象发生生变化化，是是房间间内的的温度度、湿湿度，，而不不是送送风参参数；；②要求求房间间的温温湿度度全年年均处处于舒舒适区区范围围内，，与上上一例例相比比，在在夏季季也要要考虑虑湿度度控制制，同同时还还要研研究系系统省省能的的控制制方法法；③有回回风回回到空空调机机组，，不再再是全全新风风系统统，尤尤其是是新回回风比比还可可以变变化，，因此此可尽尽量利利用新新风降降温，，但这这会引引出许许多新新的问问题。。7.2全空空气气系系统统的的监监测测控控制制7.2.1传感感器器与与执执行行器器的的配配置置：：与新新风风机机组组相相比比，，需需要要增增加加被被调调房房间间或或被被调调区区域域内内温温湿湿度度传传感感器器。。如果果被被调调房房间间较较大大，，或或是是由由几几个个房房间间构构成成一一个个区区域域作作为为调调控控对对象象，，则则可可安安装装几几组组温温湿湿度度测测点点，，以以这这些些测测点点温温湿湿度度的的平平均均值值或或其其中中重重要要位位置置的的温温湿湿度度作作为为控控制制调调节节参参照照值值。。房房间间的的温温湿湿度度参参数数最最好好直直接接反反馈馈到到控控制制空空调调机机组组的的现现场场控控制制机机上上，，以以便便直直接接用用来来作作为为参参照照值值进进行行控控制制调调节节。。当被控房间距距空调机房较较远、需测的的房间温湿度度参数又较多多时，可再设设一台数据采采集用现场控控制机，安装装在被控区域域附近，专门门与各温湿度度传感器连接接，将测量信信息处理后再再通过通讯网网把作为参照照值的温湿度度参数送至空空调机组的现现场控制机。。7.2全空气系统的的监测控制7.2.1传感器与执行行器的配置：：由于存在回风风，需增加新新风与回风的的温湿度测点点。回风的温湿度度参数是供确确定空气处理理方案时参考考的。回风道道存在较大惯惯性，有些系系统还采用走走廊回风等方方式，这都使使得回风空气气状态不完全全等同于室内内平均空气状状态，因此不不宜直接用回回风参数作为为被控房间的的空气参数(除非系统很小小，回风从室室内直接引至至机组)。新回风混合后后的空气状态态对空气处理理室的调节有有很大的指导导意义，但由由于混合室内内空气流动混混乱，温度亦亦很不均匀，，很难真正得得到混合后的的空气参数。。因此一般不不测量混合空空气状态。7.2全空气系统的的监测控制7.2.1传感器与执行行器的配置：：为了调节新回回风比，对新新风、排风、、混风三个风风阀都要进行行单独的连续续调节，因此此分别安装电电动执行器，，每个风阀都都用2个Do输出通道控制制其开大或关关小，并用一一个AI输入通道测量量其阀位，如如同上一节中中的电动调节节水阀。当然然也可以安装装阀门定位器器。通过AO输出通道直接接输出4～20mA电流信号来控控制风阀的开开度。7.2全空气系统的的监测控制7.2.2送风参数的确确定与新风机组不不同，影响空空气处理室工工作的有两个个干扰源：室室外空气状态态的变化和室室内热湿负荷荷的变化。此此外房间一般般都有较大的的热惯性，加加之空气处理理室内各种阀阀门调节的非非线性，导致致直接通过风风阀、水阀控控制房间温湿湿度有一定困困难。比较好的方法法是采用“串串级调节”，，1、根据房间温温度的变化确确定要求的送送风参数设定定值，2、根据要求的的送风参数与与实测的送风风状态之差调调节空气处理理室。送风温度的设设定值：如果果可正可负的的热源Q向房间供热或或供冷，则此此热源可根据据房间温度与与设定值之间间的偏差按按照比比例积分微分分(PID)调节器来控制制：Q(τ）－室内负负荷；△t－房间温度度设定值减去去实测值；TI－积分时间间；TD－微分时间间；K－比例系数。。7.2全空气系统的的监测控制7.2.2送风参数的确确定用差分代替导导数，得到：：实际上，送入入房间的热量量冷量Q是通过空调送送风实现的：：ts－实际送风风温度；tr－实测房间间温度；两个式子相等等，得到：（7－4）7.2全空气系统的的监测控制（7－5）式中：K’=K/(GCp)，对于定风量量系统，K’为常数，其物物理意义：为使房间温度度变化1℃所需要的送风风温度的变化化值。若考虑建筑物物围护结构内内表面温度均均匀，房间温温度近似为：：其中：n-换气次数；V-房间体积；F-房间内表面面面积；tw-内表面温度度；α－内表面对对流换热系系数，取4w/（m2.℃），可以得得到：7.2全空气系统统的监测控控制其中：ε-F/V,为房间内表表面积与体体积之比；；（7－4）（7－5）ts有了，K’取（1.2-1.5)K0。TI=(1.5-3)1/n，TD=(0.5-1)1/n，由于房间间热惯性很很大，房间间温度在短短时间内不不会发生大大的变化，，因此，计计算送风参参数的设定定值时的时时间步长可可根据情况况取2～5min甚至更长些些。

这样样，由（7－4）、（7－5）即可根据据房间温度度和送风温温度的实测测值及房间间温度的设设定值确定定送风参数数设定值。。送风风绝绝对对湿湿度度的的设设定定值值：：可可以以按按照照温温度度完完全全一一样样的的分分析析方方法法。。大作作业业t1t2t3t4t5GG水箱箱水水温温不不均均匀匀，，要要只只通通过过加加热热器器的的on/off来保保证证出出口口处处水水温温较较恒恒定定，，加加热热器器以以及及温温度度传传感感器器的的最最佳佳位位置置？？7.2全空空气气系系统统的的监监测测控控制制7.2.3空气气处处理理室室的的控控制制确定定了了要要求求的的送送风风状状态态，，接接着着就就是是如如何何调调节节空空气气处处理理室室内内各各设设备备，，使使处处理理后后的的空空气气达达到到要要求求的的设设定定值值。。对于于新新回回风风比比不不可可调调的的固固定定新新风风量量系系统统，，当当只只要要求求控控温温时时，，可可以以采采用用与与新新风风机机组组控控制制相相同同的的方方法法；；当温温湿湿度度都都有有所所要要求求，，则则可可以以判判断断当当需需要要加加湿湿时时，，用用冷冷水水盘盘管管或或热热水水盘盘管管控控制制送送风风温温度度，，用用蒸蒸汽汽加加湿湿器器控控制制送送风风的的d，当当需需要要除除湿湿时时则则靠靠调调整整冷冷水水盘盘管管中中的的冷冷水水量量控控制制送送风风的的d，用用调调整整热热水水阀阀来来控控制制二二次次加加热热量量以以保保证证送送风风温温度度。。与新新风风机机组组的的控控制制相相比比，，带带有有回回风风的的空空气气处处理理室室的的主主要要问问题题是是按照照什什么么原原则则控控制制新新回回风风比比使使空空气气处处理理室室耗耗能能最最小小。7.2全空气气系统统的监监测控控制如图，，在i一d图上用用点O、R分别表表示室室外新新风状状态及及回风风状态态。如如果要要求的的最小小新风风量为为X，则点点M表示取取最小小新风风时的的混合合状态态。调调节新新回风风比可可以在在线MO上取任任一点点作为为混风风状态态。问题：：对于给给定的的要求求送风风状态态点S，应从从线MO上的哪哪一点点出发发通过过空气气处理理室处处理可可以最最省能能?处理过过程又又应该该是怎怎样的的?7.2全空气气系统统的监监测控控制当要求求的送送风状状态点点处于于图中中区域域I，即在在线段段AO、OM、MB围成的的范围围内时时，最最合理理的处处理方方法是是调整整新回回风比比，使使混合合状态态的d与要求求的送送风d相同，，再调调整加加热器器即可可获得得要求求的送送风状状态S。处理过过程如如右图图所示示，调调节风风阀D1、D2、D3，改变变新回回风比比，使使送风风空气气的d达到要要求的的d；调节节加热热器热热水阀阀，使使送风风空气气的t达到要要求的的t。7.2全空气气系统统的监监测控控制要求的的送风风状态态处于于区域Ⅱ，可以以调整整新回回风比比改变变空气气处理理的起起点，，同时时调整整表冷冷器冷冷水调调节阀阀，这这种调调节在在一般般情况况下能能使处处理后后的空空气达达到要要求的的S点。处理过过程如如右图图所示示，根根据送送风的的d调节新新回风风比，，根据据送风风温度度调整整冷水水阀阀阀位。。7.2全空气气系统统的监监测控控制要求的的送风风状态态点S处于Ⅲ区，则则唯一一的办办法是是从点点M出发，，采用用最小小新风风，调调节冷冷水阀阀，使使空气气状态态点在在MF线上移移动。。当d达到要要求的的送风风状态态的d时，调调整加加热器器使温温度达达到t。处理过过程如如右图图所示示在Ⅱ区时是通通过调节节冷水阀阀调节送送风温度度，而在在Ⅲ区则改为为调整冷冷水阀调调节送风风d。可见，，同样的调调整手段段，有时时调节的的目的不不同。当要求的的送风状状态点在在线段EF左侧时，，由于冷冷水温度度为点F的对应值值，因此此不可能能进一步步降低空空气湿度度，所以以此域为为“不可及及区”。7.2全空气系系统的监监测控制制要求的送送风状态态点S在Ⅳ区，此时时一定是是从O点出发，，加热、、加湿以以处理到到要求的的送风状状态S。当要求的的送风状状态点S处于V区时，有有两种处处理方法法：从点点O出发，，通过过表冷冷器冷冷却至至点P，再通通过加加湿器器加湿湿到点点S；(过程线线OPS)；另一一种方方法是是从M点出发发，通通过表表冷器器冷却却到点点N，再通通过加加湿器器加湿湿到点点S；（过过程线线MNS）。第第一种种方法法多消消耗冷冷量OP－MN，节省省蒸汽汽加湿湿量NP，第二二种方方法则则相反反。7.2全空气气系统统的监监测控控制假设r=1kg蒸汽的的价格格／1kJ冷量的的价格格；则：若若r×OQ>NP则应从从M点出发发，反反之从从O点出发发。这这里的的线段段NP以g／kg为单位位，OQ以kJ为单位位。可以看看出，，省能能的处处理方方案除除与r有关，，还与与线MO的斜率率有关关。课外思思考：：证明明：当当从点点O出发最最经济济时，，从连连线OM上任一一点出出发都都不如如点O经济；；反之之，当当从点点M出发最最经济济时，，从OM上任一点出出发进行处处理都不如如点M经济。7.2全空气系统统的监测控控制要求的送风风状态处于于区域VI，当要求的的送风状态态处于线段段DO、oM、MG之间时，可可以调新回回风比(当S点的d小于O点的d时)再降温或从从O点出发降温温加湿(当S点的d大于O点的d时)；也可以直直接调新回回风比调节节送风温度度，调整加加湿器调送送风湿度，，这取决于于蒸汽与冷冷量的价格格比r。7.2全空气系统统的监测控控制上述分析是是基于i一d图中新风状状态处于回回风状态右右上方时，，实际运行行时还有可可能出现图图所示的3种情况。(课外作业：：选择一种种分区方案案提出相应应的处理方方案）7.2全空气系统统的监测控控制7.2.4从节能角度度确定室内内空气的最最佳状态人体热舒适适性要求不不是一个点点，而是一一个区域。。节能设计基基本原则：：当室外状状态偏低时时，室内相相应靠近此此域的下限限；室外状状态偏高时时，室内则则靠近此域域的上限。。当室外处处于此域附附近时，则则尽可能多多用新风，，使室内状状态随外界界空气状态态变化。具体如何做做？7.2全空气系统统的监测控控制室内热舒适适区域允许的送风风状态区域域公式7－4，7－5确定送风状状态：如果点O位于区域2内，则全新新风送风。。如果连线MO与区域2相交，调整整新回风比比,使送风状态态为交点。。7.2全空气系统统的监测控控制确定送风状状态：仅与第I区相交时，，可取相交交域最下方方一点作为为送风点S，此时通过过调新回风风比和加热热器，将空空气处理到到该点。仅与第Ⅱ区相交时，，则取相交交域最上方方一点作为为送风点S，通过调新新回风比和和表冷器冷冷量，将空空气处理到到该点。仅与Ⅲ区相交，则则应取相交交域最右侧侧的最下部作为送风点点S，以节省冷冷量及二次次加热量。。7.2全空气系统统的监测控控制确定送风状状态：仅与Ⅵ相交时，取取相交域的的最左侧的的中点。。（舒适区区形状）仅与Ⅳ区相交，则则应取相交交域的左下下角。仅与V区相交，则则应取相交交域的左上上角。按照上述方方式，可以以在每个时时刻根据新新、回风状状态及室内内状态确定定最适宜的的送风状态态，既保证证房间空气气状态处于于舒适区，，又使空气气处理能耗耗最小。7.2全空气系统统的监测控控制控制方案确确定后，以以送风空气气的温度或或绝对湿度度为目标，，根据控制制调节装置置的特性不不同分别采采用相应的的调节算法法。新回风比的的变化与送送风参数(d和t)的变化成正正比，采用用PI形式的算法法，根据送送风d或t的偏差控制制三个风阀阀，其中新新风、排风风风阀应同同向同步调调节，混风风阀则按相相反方向调调节。当控控制送风的的d时，，新新风风与与排排风风阀阀的的开开度度K，为为：：7.2.5各空空气气处处理理装装置置的的调调节节其中中：：混风风阀阀的的开开度度为为l——Kr。比例例系系数数K取作作K=(1～1.2)××1/|do-dR|。7.2全空空气气系系统统的的监监测测控控制制表冷冷器器和和加加热热器器的的调调节节具具有有较较大大的的非非线线性性，，如如新新风风机机组组控控制制一一样样，，可可以以用用PI方式式直直接接根根据据送送风风d或t对开开度度进进行行反反馈馈调调节节，，也也可可根根据据混混风风状状态态进进行行前前馈馈调调节节，，前前馈馈的的放放大大倍倍数数A由送送风风参参数数的的偏偏差差通通过过PI算法法确确定定。。由由于于混混风风状状态态无无法法测测量量，，因因此此应应根根据据测测出出的的新新回回风风状状态态及及确确定定出出的的调调节节方方案案，，计计算算出出混混风风状状态态参参数数。。蒸汽汽阀阀控控制制湿湿度度可可完完全全按按照照新新风风机机组组控控制制中中讨讨论论的的方方式式进进行行。。7.3VAV系统统的的监监测测控控制制7.3.1VAV系统统简简介介变频频风风机机变风风量量末末端端装装置置形形式式：：（1）简简单单风风阀阀通过过风风阀阀以以增增大大缄缄少少送送入入房房间间的的风风量量，，从从而而实实现现对对各各个个房房间间温温度度的的单单独独调调节节。。7.3VAV系统统的的监监测测控控制制7.3.1VAV系统统简简介介根据据房房间间温温度度实实测测值值与与设设定定值值之之差差，，直直接接调调整整末末端端装装置置中中的的风风阀阀。。当某某个个房房间间温温度度达达到到要要求求值值时时，，由由于于其其它它房房间间风风量量的的变变化化或或总总的的送送风风机机风风量量有有所所变变化化导导致致连连接接末末端端装装置置的的风风道道处处的的空空气气压压力力有有变变化化，，从从而而使使这这个个房房间间的的风风量量变变化化。。由于房房间热热惯性性较大大，在在此瞬瞬间房房间温温度并并不变变化。。待房房间温温度发发生足足够大大的变变化后后，再再对风风阀进进行调调整，，又会会反过过来影影响其其它房房间的的风量量，并并引起起温度度变化化，这这样各各房间间风阀阀不断断调节节，风风量和和温度度不断断变化化，导导致系系统不不稳定定。7.3VAV系统的监测测控制7.3.1VAV系统简介（2）压力无关关末端装置置热线风速仪仪测风量房间温度的的变化不再再直接改变变风阀开度度，而是去去修正风量量设定值。。风阀则根根据实测的的风量与风风量设定值值进行调整整。这样，，当某房间间风量由于于风道内压压力变化而而变化时，，末端控制制装置会直直接调整风风阀，以维维持原来的的风量，房房间温度不不会由此引引起波动。。7.3VAV系统的监测测控制7.3.1VAV系统简介（3）FPB(带风机的的压力无无关末端端装置））测风量改善气流流组织，，维持系系统总的的送风量量不变。。导流叶片片风机7.3VAV系统的监监测控制制7.3.1VAV系统简介介（4）用变频频风机代代替风阀阀变频风机机（以上为为四种常常见的基基本形式式）（5）末端带带有加热热器7.3VAV系统的监监测控制制7.3.2具有独立立末端控控制器的的VAV系统末端控制制器与VAV末端装置置配套，，属于定定型产品品，包括括：挂在室内内墙壁上上的温度度设定器器；设定定器内装装有温度度传感器器测量房房间温度度。温度度实测值值与设定定值之差差安装在末末端装置置上的控控制器；；修正风量量设定值值或直接接控制风风阀。对于“压压力无关关”的末末端装置置，重要要的是要要测准风风速或风风量。一一般都需需要在出出厂前逐逐台标定定，将标标定结果果设置到到控制器器中。有有的末端端控制器器产品还还要求在在现场逐逐台标定定，这在在选用产产品的订订货时要要十分注注意。送到7.3VAV系统的监监测控制制7.3.2具有独立立末端控控制器的的VAV系统空调机控控制VAV系统的新的控控制问题为：：①由于各房间间风量变化，，空调机的总总风量将随之之变化，如何何对送风机转转速进行控制制使之与变化化的风量相适适应?②如何调整回风风机转速使之之与变化了的的风量相适应应，从而不使使各房间内压压力出现大的的变化?③如何确定空气气处理室送风风温湿度的设设定值?④如何调整新回回风阀，使各各房间有足够够的新风?7.3VAV系统的监测测控制送风机的控控制要求：主风道内各各点的静压压都不低于于VAV末端装置所所要求的最最低压力，，保证VAV末端装置正正常工作。。途径：找出主风道道压力最低低处，安装装静压传感感器，根据据此点测出出的压力，，调整送风风机转速，，使该点的的压力恒定定在VAV末端装置所所要求的最最小压力值值。对于仅一条条风道的系系统，一般般情况在尾尾部；然而而在实际工工程中会出出现问题：：当主风道道前半部分分风速较高高，尾部风风速较低时时，最远处处的静压比比近处某些些位置的静静压还高，，导致近处处一些VAV装置不能正正常工作。。7.3VAV系统的监测测控制送风机的控控制当主风道分分为两支或或多支(如图所示)相关文献推推荐：将参参考测压点点前移至总总风道上距距末端1／3处，如图示示d点。计算机控制制解决办法法：增设“哪点点静压最低低”的逻辑判断断功能。7.3VAV系统的监测测控制回风机的控控制送风机送风风量并非与与转速成正正比。而回回风机回风风量基本上上与回风机机转速成正正比。因此此也不能简简单地使回回风机与送送风机同步步地改变转转速。工程上切实实可行的办办法：同时测量总总送风量和和总回风量量，调整回回风机转速速使总回风风量总是略略低于总送送风量，即即可维持各各房间稍有有正压（恒恒定静压法法）。另外外还还有有滑滑动动静静压压法法等等（（参参考考教教材材及及参参考考文文献献））7.3VAV系统统的的监监测测控控制制送风风参参数数设设定定定风风量量系系统统，，总总的的送送风风参参数数可可以以根根据据实实测测房房间间温温湿湿度度状状况况确确定定。。对于于变变风风量量系系统统，，由由于于每每个个房房间间的的风风量量都都根根据据实实测测温温度度调调节节，，因因此此房房间间内内的的温温度度高高低低并并不不能能说说明明送送风风温温度度偏偏高高还还是是偏偏低低。。只有有将将各各房房间间温温度度、、风风量量及及风风阀阀位位置置全全测测出出来来进进行行分分析析，，才才能能确确定定送送风风温温度度需需调调高高或或降降低低，，这这要要求求各各房房间间变变风风量量末末端端装装置置能能够够通通讯讯。。7.3VAV系统的监监测控制制送风参数数设定对于各变变风量末末端间无无通讯功功能的控控制系统统，送风风参数很很难根据据反馈来来修正，，只能根根据设计计计算或或总结运运行经验验，根据据建筑物物使用特特点、室室内发热热量变化化情况及及外温确确定送风风温度设设定值。。根据一一般房间间内温湿湿度要求求计算出出绝对湿湿度d，取d－(0.5～1)g／kg作为送风风绝对湿湿度的设设定值。。为了满满足各房房间温度度要求，，这样确确定的送送风温度度设定值值一般总总是偏保守，，即夏天天偏低，，冬天偏偏高，从而使使经过末末端装置置调节风风量后，，各房间间温度都都能满足足要求。。（节能吗吗?)导致有时时各VAV末端装置置都关得得很小（（甚至需需要增加加加热器器），增增加了噪噪声，浪浪费能量量。减少了过过渡期利利用新风风直接送送风降温温的时间间，多消消耗了冷冷量。7.3VAV系统的监监测控制制保证足够够的新风风当新、排排、混风风阀处于于最小新新风位置置时，降降低风机机转速，，使总风风量减小小，新风风入口处处的压力力就会升升高，从从而使吸吸人的新新风的百百分比不不变，但但绝对量量减少。。对于舒舒适性空空调，这这使各房房间新风风量的绝绝对量减减少，空空气质量量变差。。为避免这这一点，，1、在空气气处理室室的结构构上采取取措施。。2、就控制制系统来来说，可可在送风风机转速速降低时时适当开开大新风风和排风风阀，转转速增加加时再将将它们适适当关小小。更好好的办法法是在新新风管道道上安装装风速传传感器，，调节新新风和排排风阀，，使新风风量在任任何情况况下都不不低于要要求值。。7.3VAV系统的监监测控制制7.3.3各末端控控制器具具有通讯讯功能的的VAV系统主题：充分利用用计算机机的计算算分析能能力，尽尽可能少少使用各各种压力力和风量量／风速速传感器器，通过过计算机机使各末末端装置置相互协协调，解解决上述述问题。。使用“压压力无关关”型末末端装置置空调处理理室的现现场控制制机可得得到：各末端装装置风量量实测值值、风量量设定值值；对应的房房间温度度和房间间温度设设定值；；有些控制制器还可可得到阀阀位信息息7.3VAV系统的监监测控制制7.3.3各末端控控制器具具有通讯讯功能的的VAV系统末端装装置控控制器器调节节的速速度很很快，，一般般情况况下风风量实实测值值应接接近风风量设设定值值。如果某个末末端装置在在连续一段段时间内(1～2min)实测的风量量低于风量量设定值较较多，则说说明风道内内压力偏低低，因此可可增加送风风机转速。。各末端装置置风量设定定值之和与与风机转速速有一对应应关系。如如果风机转转速高于各各风量设定定值之和所所对应的转转速，则说说明风机转转速偏高，，各变风量量末端装置置的风阀可可能都关得得较小，困困此需降低低转速。总风量和转转速的关系系可在初调调节时通过过实测得到到，也可根根据风道阻阻力情况预预先计算得得到。7.3VAV系统的监测控控制7.3.3各末端控制器器具有通讯功功能的VAV系统当末端装置的的风阀阀位信信息也可向空空气处理室的的现场控制机机提供时，可可以根据是否否有阀位开到到90％以上来确定定风机转速，，使任何时候候系统中至少少有一个VAV末端装置的风风阀阀位大于于90％，同时没有有一个地方开开满还不够。。（滑动静压压法）由各变风量装装置实测的风风量之和即可可确定回风机机转速。只要要使转速与总总风量成正比比，房间内基基本上可保证证正常的压力力范围。比例例系数可在调调节时实测确确定。7.3VAV系统的监测控控制7.3.3各末端控制器器具有通讯功功能的VAV系统最适合的送风风参数可由各末端装装置的风量设设定值确定：：当各末端装装置的风量设设定值都低于于各自的最大大风量的90％，说明送风风温差过大，，应升温(夏季)或降温(冬季)，以减小送风风温差。若有有的装置风量量设定值等于于或高于其最最大风量，则则说明送风温温差偏小，应应降温(夏季)或升温(冬季)。控制结果，保保证系统内应应至少有一个个末端装置其其风量设定值值高于90％的最大风量量，同时没有有一个末端装装置开满还不不够。可靠、省能，，亦可避免大大量风阀关小小引起的噪声声。即便如此，也也无法同时准准确地保证各各房间的新风风量。（相对对较好）7.3VAV系统的监测控控制7.3.3各末端控制器器具有通讯功功能的VAV系统除VAV末端装置内的的风量测量外外，不再需要要其它测点，，免去了无通通讯功能时需需要对风道压压力、总风量量、回风机入入口压力及新新风量的测量量。通讯功能能所需要增加加的投资可以以从省下的这这些传感器投投资中得到。。而系统控制制调节品质却却会大大改善善。7.3VAV系统的监测控控制7.3.4使用无风量测测量的末端装装置采用“压力无无关”末端装装置的主要原原因是为了避避免邻近末端端装置及送风风机的调整造造成的风量变变化。当具有有通讯功能时时，每个末端端装置要对风风阀进行调节节时，同时将将要调整的开开度变化通知知邻近的各末末端装置。各各邻近末端装装置可根据预预定的权系数数对自己的风风阀同时进行行调整。例如：某末端装置为为使房间温度度降低，要将将风阀开大10％，则最邻近近的两个末端端c装置同时也将将自己的风阀阀开大3％～4％，次邻近者者同时开大l％～2％，这样就可可避免在风量量减小、引起起温度变化后后再进行调整整了。送风机机转速变化时时，则所有的的风阀都应自自行进行相应应的调整。这这种调整量的的权系数可通通过“自学习习”的方法逐逐渐修正。此此种控制调节节的效果可接接近“压力无无关”型末端端装置。7.3VAV系统的监测控控制7.3.4使用无风量测测量的末端装装置对于这种末端端装置，空调调室的现场控控制机应知道道各末端装置置的阀位，根根据各末端装装置的阀位状状态确定送风风机转速及空空调机送风状状态。当所有末端装装置的阀位均均小于80％时时，，说说明明风风道道内内静静压压偏偏高高，，应应降降低低送送风风机机转转速速。。反反之之，，若若发发现现有有开开度度大大于于90％的的末末端端装装置置，，说说明明有有可可能能风风道道内内静静压压偏偏低低，，应应加加大大送送风风机机转转速速。。这这样样可可以以用用各各末末端端装装置置中中阀阀门门开开度度最最大大值值来来控控制制送送风风机机转转速速，，使使得得在在任任何何时时候候系系统统内内至至少少有有一一个个末末端端装装置置风风阀阀开开度度在在80％～～90％之之间间，，没没有有风风阀阀开开度度超超过过90％。。7.3VAV系统统的的监监测测控控制制7.3.4使用用无无风风量量测测量量的的末末端端装装置置根据据各各末末端端装装置置风风阀阀开开度度，，同同样样也也可可确确定定适适宜宜的的送送风风温温度度：：若各各风风阀阀开开度度在在20％～～90％之之间间，，而而送送风风机机未未达达到到最最大大转转速速，，则则应应减减小小送送风风温温差差，，这这将将导导致致各各末末端端装装置置风风阀阀相相继继开开大大。。最大大者者超超过过90％后后，，风风机机转转速速增增加加，，最最终终的的结结果果使使各各末末端端装装置置风风阀阀开开度度范范围围在在40％～90％之间间。当风机机转速速达到到最大大，各各风阀阀间开开度差差仍较较大时时，就就不能能再调调整。。7.3VAV系统的的监测测控制制7.3.4使用无无风量量测量量的末末端装装置若各风阀开开度在70％～90％之间，则则可适当加加大送风温温差，各风风阀就会相相继关小，，此时风机机转速会降降低，最终终的结果也也可使各末末端装置风风阀开度范范围在40％～90％之间。还要注意送送风温差的的最大值，，当送风温温差设定值值达到其最最大值时，，就不能再再减小风机机转速。7.3VAV系统的监测测控制7.3.4使用无风量量测量的末末端装置回风机转速速可能控制制成基本上上与送风机机转速同时时按比例变变化。由于于风道内静静压不是恒恒定而是随随风量变化化，各末端端装置的风风阀开度范范围基本不不变，因此此风道的阻阻力特性变变化不大，，送风机的的工作点变变化不大