通风与空气调节工程单元 空调系统的运行调节

单元15空调系统的运行调节【知识点】空调系统在室外参数和室内负荷变化时的调节方法；空调系统自动控制的基本原理、自动控制基本特征及对控制参数的要求。【学习目标】掌握空调系统在室外参数和室内负荷变化时的调节方法；了解空调系统自动控制的基本原理、自动控制基本特征及对控制参数的要求。空调系统的空气处理方案、设备选型、输送管道的设计等，都是根据夏、冬季节室内外设计计算参数和相应室内最大负荷确定的，是空调系统的最不利工况。系统安装好后，经过调试，一般都能达到设计要求。但是，在实际运行过程中，室外空气参数会因气候的变化而与设计计算参数有差异，而室内冷、热、湿负荷也会因室外气象条件的变化以及室内人员的变化、灯光和设备的使用情况而变化。显然室外的最不利工况只有在夏季最热月和冬季最冷月的某几天出现，室内的热湿负荷高峰在一年中也并不多见。因此，空调系统若不根据实际的负荷变化情况做出调整，而始终按最大负荷工作，则室内空气参数达不到设计要求，造成空调系统冷量和热量的不必要浪费，增加系统运行的能耗(电、气、油、煤等消耗)和费用开支。所以，一个完善的空调系统应根据室外气象条件和室内负荷变化情况随时进行调节，保证空调系统既能发挥出最大效能，满足用户需求，又能用最经济节能的方式运行，且使用寿命长。空调系统的运行调节实质上是研究在部分负荷条件下空调系统工况及可能采取的节能措施。及时了解在部分负荷条件下空调系统的工况，也是确定空调系统实现自动控制的基础。目录15.115.215.3室外空气参数变化的系统调节室内负荷变化的系统调节空调系统的自动控制15.1室外空气参数变化的系统调节一年四季气候的变更，使室外气象参数发生很大的变化，空调系统应随其变化做相应的调整。室外空气状态的变化，主要从两方面来影响室内空气状态：一方面是当空气处理设备不作相应的调节时，会引起空调系统送风参数的变化，从而造成空调房间内空气状态参数的波动；另一方面，由于室外气象参数的变化引起围护结构传热量的变化，从而引起室内负荷的变化，导致室内空气状态的波动。为讨论问题的方便，设定下面条件：(1)空调房间的室内热湿负荷(即工作人员数、运转设备的台数、电热设备数以及照明设备开启的数量等)保持不变。(2)空调房间在全年使用中所要求的空气状态参数、温度相对湿度均为一定值。因此，这时室内的送风量和送风状态是一全年不变的值，该系统称为定风量空调系统。15.1室外空气参数变化的系统调节室外空气状态变化过程通常在焓湿图上进行分析。若把全年各时刻干湿球温度状态点在焓湿图上的分布进行统计，算出这些点全年出现的频率值，就可得到一张焓频图，点的边界线称室外气象包络线。图15-1上可显示出室外空气焓值的频率分布。按照室外空气状态全年的变化情况，将全年室外空气状态所处的位置划分为四个区域，即四个工况区，对于每一个空调工况区采用不同的运行调节方法。每一个空调工况区，空气处理都应尽可能按最经济的运行方式进行，而相邻的空调工况都能自动转换。图15-1为在室外设计空气参数下的一次回风空调系统的流程及冬夏季的处理工况。15.1室外空气参数变化的系统调节图15-1一次回风空调系统的分区图15.1室外空气参数变化的系统调节按照室外的空气状态全年的变化情况，将全年室外空气状态所处的位置划分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域，冬夏季允许有不同的室内状态点，如图中的和。在焓频图上用等焓线作为分界线来分区，这样比较方便。其中区为冬夏季室内设计参数不同所特有的，若两者相同则不存在这个区。下面以一次回风空调系统为例，根据焓频图分析在室外空气状态点位于每一工况区内时的调节过程。1.第I工况区域的运行调节方法

当室外空气状态处于第I区域时，则有<，属于冬季寒冷季节。从节能角度考虑，可把新风阀门开最小，按最小新风比送风，同时开启系统的一次加热器(即空气一次加热器)，将新风处理至的等焓线上，15.1室外空气参数变化的系统调节在冬季特别冷的一些地区，当按照最小新风比混合，点处于线以下时，应新风预热后再与一次回风混合后达到点(即的等焓线上)，一次混合后的空气经循环水绝热加湿后处理至系统机器露点，再经二次加热器加热将空气处理至送风状态点后送入室内。随着室外空气焓值的增加，可逐步减少一次加热量。当室外空气焓值等于时，室外新风和一次回风的混合点也就自然落在线上，此时，一次加热器可以关闭。该处理过程为：一次加热过程也可以在室外空气和室内空气混合后进行。如图15-2所示15.1室室外空空气参参数变变化的的系统统调节节图15-2室室外空空气状状态点点处于于第I工工况区区的处处理过过程15.1室室外空空气参参数变变化的的系统统调节节如果冬冬季不不用喷喷水室室而采采用喷喷蒸汽汽加湿湿（）），则则处理理过程程为：：对于有有蒸汽汽源的的地方方，这这是经经济实实用的的方法法。从上面面的分分析可可以看看出，，在第第一阶阶段里里，随随着室室外新新风状状态的的改变变，只只需要要调节节一次次加热热器的的加热热量就就能保保证达达到要要求的的L点点。当当室外外空气气状态态在线线上上时，，一次次加热热器关关闭，，第一一阶段段调节节结束束，将将进入入第二二阶段段的调调节。。15.1室室外空空气参参数变变化的的系统统调节节调节一一次加加热器器加热热量的的方法法有两两种，，一是是调节节进入入一次次加热热器的的热媒媒流量量，这这可以以通过过调节节一次次加热热器管管道上上的供供回水水阀门门来实实现(图15-3(a))；二是是控制制一次次加热热器处处的旁旁通联联动风风阀，，以调调节通通过一一次加加热器器处的的风量量和不不通过过一次次加热热器风风量的的比例例来进进行调调节(图15-3(b))。上述述两种种方法法，前前者常常用于于热媒媒为热热水的的加热热器，，此方方法温温度波波动大大，稳稳定性性差；；后者者多用用于热热媒为为蒸汽汽的加加热器器，其其调节节特点点是温温度波波动小小，稳稳定性性好。。当调调节质质量要要求高高时，，可将将两种种方法法结合合起来来使用用。15.1室室外空空气参参数变变化的的系统统调节节图15-3一次次加热热器调调节方方法15.1室室外空空气参参数变变化的的系统统调节节2.第第Ⅱ工工况区区的运运行调调节方方法第Ⅱ区区室外外空气气焓值值在与与之之间，，从焓焓频图图上可可以看看出，，当室室外空空气状状态到到达该该区域域时，，这时时应是是所谓谓的过过渡季季，即即春季季或秋秋季。。如果果仍按按最小小新风风比m％混合合新风风，则则混合合点的的焓值值必然然大于于；；如果果要维维持混混合点点的焓焓落在在上上，，就不不能再再用喷喷循环环水的的方法法，而而要启启动制制冷设设备，，用一一定温温度的的低温温水处处理空空气才才能达达到，，这显显然是是不经经济的的。这这时可可采用用改变变新回回风混混合比比(即即增加加新风风量，，减少少回风风量)的方方法，，使新新回风风混合合点仍仍然落落在上上，然然后再再用循循环水水喷淋淋处理理至机机器露露点，，再经经二次次加热热器加加热升升温至至送风风状态态点后后送入入房间间即可可满足足系统统运行行调节节的需需要，，如图15-4所示。。显然然，此此方法法不但但符合合卫生生要求求，而而且由由于充充分利利用新新风冷冷量，，可以以推迟迟启动动制冷冷设备备的时时间，，从而而达到到节能能的目目的。。室外外空气气焓值值恰好好等于于时时，，这时时可采采用100%的的新风风，完完全关关闭一一次回回风，，进入入第三三阶段段的调调节。。15.1室室外空空气参参数变变化的的系统统调节节图15-4室室外空空气状状态点点处于于第Ⅱ工工况区区的处处理过过程15.1室室外空空气参参数变变化的的系统统调节节新回风风混合合比的的调节节方法法，是是在新新、回回风口口处安安装联联动多多叶调调节阀阀，使使风口口同时时按比比例一一个开开大，，另一一个关关小，，如图15-5所示。。根据据L点的温温度控控制联联动阀阀门的的开启启度，，使新新、回回风混混合后后的状状态点点正好好在线线上上。在整个个调节节过程程中，，为了了不使使空调调房间间的正正压过过高，，可开开大排排风阀阀门。。在系系统比比较大大时，，有时时可设设双风风机系系统来来解决决过渡渡季节节取用用新风风问题题。按照这一阶阶段的要求求，在空调调系统设计计时新风口口和风管尺尺寸应按全全新风计算算，排风口口和排风管管道尺寸按按全排风确确定。15.1室室外空空气参数变变化的系统统调节图15-5联动多多叶调节阀阀调节新回回风量15.1室室外空空气参数变变化的系统统调节3.第工工况况区的运行行调节方法法第区区是冬季季和夏季要要求室内参参数不同时时才有的工工况区，即即室外空气气焓值在冬冬、夏季的的露点焓值值之间的区区域。如果果室内参数数在允许的的波动范围围内，则新新回风阀门门不用调节节，这时室室内状态点点随新风状状态变化而而变化。如如果工艺要要求室内参参数有相对对稳定性，，则可将室室内参数的的值调整到到夏季的参参数，采用用与Ⅱ区的的同样方法法处理空气气，即调节节新风和回回风的混合合比进行调调节。如果果机器露点点仍然保持持在点上上，则在区区内就要启启动制冷机机。用改变变室内整定定值的方法法可以推迟迟冷机开启启的时间，，从而节省省冷量，达达到节能的的目的。15.1室室外空空气参数变变化的系统统调节4.第Ⅲ工工况区的运运行调节方方法第Ⅲ区室外外空气焓值值在和和之之间，如图15-6所示。这时时开始进入入夏季，总总是是大于室外外空气状态态点，，如果果利用室内内回风将会会使混合点点的的焓值比比原有室外外空气的焓焓值更高，，显然这是是不合理的的。所以为为了节约冷冷量，应该该关掉一次次回风，采采用全新风风。从这一一阶段开始始，需要启启动制冷机机，喷水室室喷冷冻水水，空气处处理过程将将从降温加加湿（））改改为降温减减湿（（））处理。喷喷水温度应应随着室外外参数的增增加从高到到低地进行行调节。喷喷水温度的的调节可用用三通阀调调节冷冻水水量和循环环水量的比比例(图15-7)。此外，，如空调房房间的相对对湿度要求求不严，也也可用手动动调节喷淋淋水量的方方法来控制制露点温度度。15.1室室外空空气参数变变化的系统统调节图15-6室室外外空空气气状状态态点点处处于于第第ⅢⅢ工工况况区区的的处处理理过过程程15.1室室外外空空气气参参数数变变化化的的系系统统调调节节图15-7三三通通阀阀调调节节冷冷冻冻水水量量和和循循环环水水量量控控制制喷喷水水温温度度15.1室室外外空空气气参参数数变变化化的的系系统统调调节节5.第第ⅣⅣ工工况况区区的的运运行行调调节节方方法法第ⅣⅣ区区是是空空气气状状态态处处于于全全年年的的高高温温高高湿湿季季节节，，由由于于室室外外空空气气焓焓值值高高于于室室内内空空气气焓焓值值，，如如继继续续全全部部使使用用室室外外新新风风将将增增加加冷冷量量的的消消耗耗，，此此时时就就应应该该采采用用回回风风。。为为了了节节约约冷冷量量，，可可采采用用最最小小新新风风比比m％％，，喷喷水水室室或或表表冷冷器器用用冷冷冻冻水水对对空空气气进进行行降降温温减减湿湿处处理理才才能能满满足足空空调调房房间间所所要要求求的的空空气气状状态态参参数数。。当当室室外外空空气气焓焓值值增增高高至至室室外外设设计计参参数数时时，，水水温温必必须须降降到到设设计计工工况况(夏夏季季)时时的的喷喷水水温温度度。。调调节节过过程程为为:如图15-8所示示。。15.1室室外外空空气气参参数数变变化化的的系系统统调调节节图15-8室室外外空空气气状状态态点点处处于于第ⅣⅣ工工况况区区的的处处理理过过程程15.1室室外外空空气气参参数数变变化化的的系系统统调调节节上述述的的调调节节方方案案主主要要是是从从经经济济上上合合理理，，管管理理上上方方便便考考虑虑的的，，由由于于控控制制简简单单，，性性能能可可靠靠，，所所以以应应用用较较广广。。如如空空调调系系统统所所需需冷冷量量不不多多，，也也可可采采用用新新、、回回风风比比例例全全年年不不变变的的方方案案，，即即全全年年只只分分两两个个阶阶段段，，这这样样，，虽虽然然要要提提早早一一些些使使用用冷冷源源，，在在冷冷量量上上也也要要浪浪费费一一些些，，但但运运行行调调节节方方案案却却更更简简单单了了。。一次次回回风风空空调调系系统统的的调调节节过过程程可可归归纳纳为为图15-9。对对于于二二次次回回风风空空调调系系统统全全年年的的运运行行调调节节见见图15-10，二二次次回回风风空空调调系系统统的的全全年年运运行行工工况况是是：：全全年年调调节节新新风风，，充充分分利利用用室室外外空空气气的的冷冷却却能能力力，，同同时时利利用用二二次次回回风风和和补补充充再再热热来来调调节节室室温温。。15.1室室外外空空气气参参数数变变化化的的系系统统调调节节图15-9一一次次回回风风空空调调系系统统的的全年年运运行行调调节节图图15.1室室外外空空气气参参数数变变化化的的系系统统调调节节图15-10二二次次回回风风空空调调系系统统的的全年年运运行行调调节节图图15.2室室内内负负荷荷变变化化的的系系统统调调节节空调调系系统统的的设设备备容容量量是是在在空空气气处处于于设设计计参参数数下下选选定定的的，，并并且且能能满满足足室室内内最最大大负负荷荷的的要要求求。。但是是室室外外空空气气的的状状态态参参数数在在一一年年四四季季中中并并不不总总处处于于设设计计状状态态参参数数下下，，所所以以室室内内的的冷冷热热负负荷荷也也并并不不总总是是最最大大值值，，都都在在不不停停的的发发生生变变化化。。如如果果空空调调系系统统不不作作相相应应的的调调节节，，室室内内参参数数将将发发生生变变化化，，一一方方面面达达不不到到设设计计参参数数的的要要求求，，另另一一方方面面也也浪浪费费空空调调装装置置的的冷冷量量和和热热量量。。利用用焓焓湿湿图图分分析析空空气气处处理理过过程程时时，，认认为为室室内内空空气气状状态态参参数数是是一一点点。。但但空空调调房房间间一一般般允允许许室室内内参参数数有有一一定定的的波波动动范范围围，，则则可可将将室室内内空空气气状状态态视视为为一一个个允允许许波波动动区区，，如如图15-11所示。图中的的阴影面积称称为“室内空空气温湿度允允许波动区””。只要空气气参数落在这这一阴影面积积的范围内，，就可认为满满足要求。允允许波动区的的大小，根据据空调工程的的精度来确定定。15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-11室内状态点点允许波动区区15.2室室内负荷变变化的系统调调节空调房间内室室内热湿负荷荷变化可由室室内产生热，，湿量的变化化引起，如工工作人员的多多少，照明灯灯具以及工艺艺生产设备投投入的多少，，生产工艺过过程的改变等等，也可由室室外气象参数数的变化引起起。为了满足足空调房间内内所要求的温温、湿度参数数，就必须对对空调系统进进行相应的调调节。室内热湿负荷荷变化有不同同的特点，一一般可分三种种情况：一即热负荷变变化而湿负荷荷基本不变；；二即热湿负负荷按比例变变化，如以人人员数量变化化为主要负荷荷变化的对象象；三即热、、湿负荷均随随机变化。15.2室室内负荷变变化的系统调调节15.2.1室内热负负荷变化,湿湿负荷不变时时的运行调节节当室内余热量量变化，余湿湿不变时，常常用的调节方方法是定机器器露点再热调调节法。此种种调节方法适适用于围护结结构传热变化化，室内设备备散热发生变变化,而人体体、设备散湿湿量比较稳定定等类似情况况。这种变化过程程的分析如下下：设计工况况下，空气从从点沿沿变变化到点点。如果果余热减少而而余湿不变，，则热湿比变变为。。室内状态态点也相应地地由变变为。。若仍在在允许波动范范围内，则不不用调节。若若超超出了允许波波动范围，则则应采取调节节再热量的方方法调节。通通过前面送风风量计算公式式可知，在定定风量系统下下，调节工况况下送风状态态点的含湿量量和设计状态态点的相同，，这表明无论论热湿比线怎怎样随热负荷荷变化，送风风状态点总是是沿着同一条条等湿线变化化，显然在这这种情况下，，仍然可以在在控制露点不不变的情况下下，通过改变变再热量使调调节工况下的的N点不变化化。如图15-12所示。15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-12余热变化化余湿不变时时的室内状态态点15.2室室内负荷变变化的系统调调节15.2.2室内热负负荷、湿负荷荷均有变化时时的运行调节节定风量空调的的特点是保持持送风量全年年固定不变，，其风量不能能随负荷变化化而改变。故这种系统的的运行调节只只能从改变送送风温度，调调节新回风混混合比等角度度来考虑。当空调房间内内余热量和余余湿量均发生生变化时，则则室内的热湿湿比将将随之发生生变化(除非非余热量和余余湿量成比例例的变化)。。如果空调房房间内的余热热量和余湿量量同时减少时时，根据两者者的变化程度度不同，则有有可能使变化化后的热湿比比变变大或变小小。如图15-13所示，在维持持露点不变的的情况下，新新的状态点偏偏离离了原来的状状态。。当室内热热湿负荷变化化较小，空调调精度要求不不严格，且仍仍在在允许范围内内，则不必重重新调节。如如新的状态点点超出了允许许范围，为了了保证空调房房间内空气温温湿度保持不不变的要求，，一般可采用用以下几种方方法来达到运运行调节的目目的。15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-13热湿负荷荷均变化时的的送风状态点点15.2室室内负荷变变化的系统调调节（1）调节一一次加热器再再热量如图15-14所示，当空调调房间内的热热湿负荷发生生变化后，设设其变化后的的室内热湿比比为，，此时可采采用调节一次次加热器的加加热量，使一一次加热后的的空气状态点点由点点等湿升温温而变化到点点，再经循环环水喷水绝热热加湿处理至至新的机器露露点，，调节二次次加热器加热热量使之处于于新的送风状状态点即即可。（2）调节新新回风混合比比如图15-15所示，如室外外气温较高，，不需要预热热，可调节新新回风混合比比，使新的混混合点位位于过新机机器露点的的等焓线线上，之后沿沿送送风，达到。。15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-14改变一次次加热器加热热量变露点调调节15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-15改变新新回风混合比比变露点调节节15.2室室内负荷变变化的系统调调节（3）调节喷喷水温度当空调房间内内热、湿负荷荷发生变化后后，其热湿比比由变变化至，，或由变变化化至，，如图15-16所示。要保证证空调房间内内所要求的空空气参数保持持不变，就需需改变机器的的露点温度。。当>时，空调系系统的机器点点应由L点移至，，其喷水温温度应比设计计条件为高，，即提高冷水水温度。但如如果当>其其喷水温温度则应比设设计条件为低低，即降低冷冷水温度。（4）调节一一、二次回风风混合比对于具有一、、二次回风空空调系统，可可以采用调节节一、二次回回风比的方法法，充分利用用二次回风的的热量，这样样可节省二次次加热器的加加热量，在满满足室内空气气温、湿度要要求的前提下下达到节能的的目的。15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-16改变喷喷水温度变露露点调节15.2室室内负荷变变化的系统调调节在室内热、湿湿负荷发生变变化时，其热热湿比由原来来的变变化至，，这时改改变一、二次次回风混合比比(在定风量量空调系统中中，总风量不不变，在满足足最小新风量量的前提下，，总回风量就就为定值，那那么加大二次次回风量就意意味着减少一一次回风量)，使新风与与一次回风混混合后的空气气降温除湿至至空调系统的的机器露点L。而后L点点的空气再与与二次回风混混合，以达到到室内热湿比比改霸后所需需的送风状态态点，，将状状态点的的空气送入室室内即可满足足要求。（5）调节空空调箱旁通风风门在工程实践中中，还有一种种设有旁通风风门的空调箱箱。这种空调调箱与二次回回风空调箱不不同的地方是是室内回风经经与新风混合合后，除部分分空气经过喷喷水室或表冷冷器处理以外外,另一部分分空气可通过过旁通风门,然后再与处处理后的空气气混合送入室室内。旁通风风门与处理封封门是联动的的,开大旁通通风门则处理理风门关小.以改变旁通通风量与处理理风量的混合合比来改变送送风状态.如如图15-18所示。15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-18旁通风风量调节处理理15.2室室内负荷变变化的系统调调节15.2.2.2变风风量空调系统统的运行调节节变风量空调系系统是一种较较先进的空调调系统，它可可根据室内负负荷变化自动动调节送风量量。如果室内内负荷下降，，该系统在减减少送风量，，满足舒适需需要的同时，，还具有非常常显著的节能能效果。发达达国家在70年代就对变变风量系统有有所研究和应应用。我国从从80年代起起对其进行研研究，并在工工程中应用。。但因诸多方方面的原因，，我国变风量量空调系统成成功运行的工工程实际极少少。但从长远远的观点看，，这种系统很很有发展潜力力，在此对其其运行方式做做以简要介绍绍。变风量空调系系统方调节方方式复杂，种种类繁多，但但归纳起来主主要有如下四四种方式：15.2室室内负荷变变化的系统调调节1．使用节流流型末端装置置进行调节系统原理如图15-19所示，在每个个房间送风管管上安装有变变风量末端装装置。当房间间负荷变化时时，装在房间间内的温控器器发出指令，，使末端装置置内的节流阀阀动作，改变变房间内的送送风量。如果果多个房间负负荷减少，那那么多个节流流阀节流，则则风管内静压压升高。压力力变化信号送送给控制器，，控制器按一一定规律计算算，把控制信信号送给变频频器，降低风风机转速，进进而减少总风风量。送风温温度敏感元件件通过调节器器，控制冷水水盘管三通阀阀，保持送风风温度一定，，即随着室内内显热负荷的的减少，送风风量减少，室室内状态点从从L变为，，设计工况况下处理过程程为：负荷减少时处处理过程为：：15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-19节流型型变风量系统统调节过程15.2室室内负荷变变化的系统调调节节流型变风量量末端装置最最大缺点是存存在风压耦合合。当几个房房间节流减少少风量后，会会造成风管内内总压升高，，导致一些没没有负荷变化化的房间风量量增大，如此此形成连锁效效应，造成整整个系统振荡荡。2．使用旁通通型末端装置置进行调节系统原理如图15-20所示。在通往往每个房间的的送风管道上上(或每个房房间的送风口口之前)安装装旁通型变风风量末端装置置。该装置根根据室显热负负荷的变化，，由室内温控控器发出指令令产生动作，，减少(或增增加)送往空空调房间的风风量，系统送送来的多余的的风量则通过过末端装置的的旁通通路至至房间的顶棚棚内直接由回回风系统返回回空气处理室室。在运行过过程中系统总总的送风量保保持不变，只只是送入房间间内的风量发发生变化。它它的优点是在在一定程度上上可解决风压压耦合问题。。设计负荷下下，处理过程程是：15.2室室内负荷变变化的系统调调节图15-20旁通型型变风量空调调系统调节过过程15.2室室内负荷变变化的系统调调节负荷减少时，，处理过程是是：3．使用诱导导型末端装置置进行调节系统如如图15-21所示。。在通通往每每个空空调房房间的的送风风管道道上(或每每个房房间的的送风风口之之前)安装装诱导导型变变风量量末端端装置置。诱诱导型型末端端装置置可根根据空空调房房间内内热负负荷的的变化化，由由室内内温控控器发发生指指令产产生动动作，，调节节二次次空气气侧的的阀门门，使使室内内或顶顶棚内内热的的二次次空气气(与与一次次空气气相比比)与与一次次空气气相混混合后后送入入室内内，以以达到到室内内温度度的调调节。。15.2室室内负负荷变化的的系统调节节图15-21诱导导型末端变变风量空调调系统15.2室室内负负荷变化的的系统调节节4．使用变变频变风量量空调系统统进行调节节我国近几年年有较多文文献对此系系统工作原原理和性能能做过探讨讨。国内有有生产该种种系统设备备、配件的的厂家，也也有较成功功的工程实实例。系统统原理如图15-22所示。其调调节过程为为：室内温温控器检测测室内温度度，与设定定温度进行行比较，当当检测温度度与设定温温度出现差差值时，温温控器改变变风机盒内内风机的转转速，减少少送入房间间的风量，，直到室内内温度恢复复为设定温温度为止。。室内温控控器在调节节变风量风风机盒转速速的同时，，通过串行行通讯方式式，将信号号传入变频频控制器，，变频控制制器根据各各个变风量量风机盒的的风量之和和调节空调调机组的送送风机的送送风量，达达到变风量量目的。15.2室室内负负荷变化的的系统调节节图15-22变频频变风量空空调系统15.2室室内负负荷变化的的系统调节节风风机盘盘管空调系系统的运行行调节对一般舒适适性空调系系统来说，，主要由风风机盘管负负担空调负负荷，其调调节过程非非常简单。。而对于要要求较高的的场所，新新风和风机机盘管对空空调负荷有有明确分工工，其调节节过程相对对复杂。下下面对这两两种不同的的调节过程程进行分析析。1、风机盘盘管机组负负担室内全全部负荷的的调节方法法这种调节方方法适用于于大多数风风机盘管调调节系统。。在调节过过程中，新新风不承担担室内负荷荷，所有负负荷全部由由风机盘管管承担。该该调节主要分分为以下两两种方式。。（1）水量量调节如图15-23所示，在设设计工况下下，空气在在盘管内进进行冷却减减湿处理，，从N变化化到L，然然后送到室室内。当负负荷减少时时，室内温温控器自动动调节电动动直通或三三通阀，以以减少进入入盘管的水水量，盘管管中的水温温随之上升升。露点从从L变为，，室室内状态点点从N变为为，，新的室室内状态点点含湿量较较原来有所所增加。15.2室室内负负荷变化的的系统调节节这种系统中中的温控器器和电动阀阀的造价较较高，故系系统总投资资较大。（2）风量量调节如图15-24所示，在设设计工况下下，风机盘盘管对空气气的处理过过程为从N到L。如如果系统负负荷减少，，则应降低低风机转速速，减少风风量。风机机转速可根根据需要在在三速开关关的高、中中、低三档档之间进行行切换（也也有的风机机盘管可进进行无级调调速）。风风速降低后后，盘管内内冷水温度度下降，露露点下移到到，，通过送送风，达到到。。当风机机在最低档档运行时，，风量最小小，回水温温度偏低，，容易在风风口表面结结露，且室室内气流分分布不理想想。2、风机盘盘管负担室室内渐变负负荷时的调调节方法（1）负荷荷性质和调调节方法室内负荷分分为瞬变负负荷和渐变变负荷两部部分。瞬变变负荷是指指室内照明明、设备、、人体散热热和太阳辐辐射热产生生的负荷。。这部分负负荷具有随随机性大的的特点，房房间不同差差异很大，，可由风机机盘管来承承担。15.2室室内负负荷变化的的系统调节节图15-23风机机盘管系统统水量调节节15.2室室内负负荷变化的的系统调节节图15-24风风机盘管系系统风量调调节15.2室室内负负荷变化的的系统调节节渐变负荷是是通过围护护结构的室室内外温差差传热。和和瞬变负荷荷相比较，，渐变负荷荷比较稳定定，且大多多数房间差差异不大。。这部分负负荷可通过过集中调节节新风温度度来适应，，即由新风风负担室内内的渐变负负荷。在室外气温温逐渐降低低的过程中中，一定存存在这样一一个时刻，，室内向室室外传递热热量，即渐渐变冷负荷荷为负，新新风需加热热处理。但但瞬变冷负负荷仍可能能为正（例例如室内人人员众多，，有大功率率的发热设设备等），，风机盘管管还要送冷冷风。很明明显这是不不经济的。。在这种情情况下，通通常采用另另外一种处处理方法，，用室外新新风来吸收收室内的的的冷负荷。。15.2室室内负负荷变化的的系统调节节（2）双水水管风机盘盘管系统的的调节方法法双水管风机机盘管系统统在同一时时刻只能供供应冷水或或只能供应应热水，不不能满足同同时供冷、、供热的需需要（如大大型建筑的的内区可能能全年要求求供冷，而而外区在冬冬季却要求求供热）。。三水管系系统和四水水管具有同同时供冷、、供热的功功能，但造造价较高，，使用较少少。可采用用新风和风风机盘管负负担的负荷荷做较严格格的区分，，不进行转转换的运行行调节，即即新风负担担渐变的传传热负荷，，而风机盘盘管负担瞬瞬变的室内内负荷，互互相不做转转换，不为为对方分担担。这种系系统的投资资较少，管管理方便。。但存在的的问题是当当冬季特别别冷时，温温差传热占占最主要的的地位，如如果不做转转换，则新新风负担室室内全部热热负荷，将将造成新风风管道尺寸寸过大，集集中加热设设备的容量量过大。15.3空空调系系统的自动动控制空调系统的的自动控制制是指用专专用的仪表表和装置组组成控制系系统，以代代替人的手手动操作，，去调节空空调参数，，使之维持持在给定数数值上，或或是按给定定的规律变变化，从而而满足空调调房间的要要求。因而自动控控制的任务务就是对以以空调房间间为主要调调节对象的的空调系统统的温度、、湿度及其其他有关要要求保证的的参数进行行自动的检检测、自动动的调节，，对有关的的信号报警警和连锁保保护控制，，以及制冷冷系统的自自动控制和和供冷、供供热与空调调配合的自自动控制、、测量等，，以保证空空调系统始始终在最佳佳工况点运运行，满足足舒适性要要求或工艺艺性要求的的环境条件件。空调系统自自动化程度度也是反映映空调技术术先进性的的一个重要要方面。因此，随着着自动调节节技术和电电子技术的的发展，空空调系统的的自动控制制必将得到到更广泛的的应用。15.3空空调系系统的自动动控制15.3.1空调调系统自动动控制的组组成空空调自动动控制系统统的基本概概念1.空调调自动控制制系统中常常用术语(1)调节对象。指自动控控制系统中中需要进行行控制的设设备或所需需控制的生生产过程的的一部分或或全部。如如某空调房房间、某空空气处理设设备、冷水水机组、热热交换设备备及装置等等，简称对对象。(2)调节参数。在空调系系统中，为为维持各环环节的空气气温度及湿湿度恒定在在允许范围围内变化的的参数称作作调节参数数，或叫被被调参数。。例如温度度、湿度、、压力以及及水位等参参数。(3)给定值。对调节参参数的给定定范围，即即需要保持持恒定或预预先规定的的规律随时时间而变化化的数值叫叫做给定值值。例如空空调房间要要求温度、、湿度值为为：24℃℃，50％％，即为室室内参数的的给定值。。15.3空空调系统统的自动动控制(4)偏差。调节参参数实际际值与给给定值之之间的差差值称为为偏差。。它是调调节器的的输入信信号，也也是反馈馈控制系系统用于于控制的的信号。。如某空空调房间间要求室室内温度度为20℃，而而经过调调节系统统调节后后的房间间温度为为2l℃℃，则2l－20=1即为为偏差。。偏差有有动态偏偏差和静静态偏差差之分。。(5)扰动。引起调调节参数数产生偏偏差的原原因称为为扰动或或干扰。。如室温温调节产产生的偏偏差可能能会由于于室外空空气参数数的变化化或由于于调节器器热媒的的温度或或流量变变化而引引起，则则室外天天气的变变化、热热媒温度度或流量量的变化化就是干干扰。2.空空调自动动控制系系统的基基本构成成空调自动动控制系系统可以以用图15-25的方框图图表示。。由于外扰扰的作用用，使调调节对象象的调节节参数发发生偏差差，经敏敏感元件件测量并并传送给给调节器器，调节节器根据据调节参参数与给给定值的的偏差，，指令执执行机构构使调节节机构动动作，使使调节对对象的调调节参数数保持在在给定值值的规定定偏差范范围内。。15.3空空调系统统的自动动控制图15-25自自动动调节系系统方框框图15.3空空调系统统的自动动控制1）敏感感元件(传感器器)敏感元件件就是感感受被调调参数的的大小，，测出被被控制量量对给定定值的偏偏差，并并及时发发出信号号给调节节器。在在空调调系统中中，主要要有感温温元件、、感湿元元件、测测压元件件和水位位指示设设备等。。因此，敏感元件件的输入入是被调调参数，，输出是是检测信信号。如铂电电阻温度度计、氯氯化锂湿湿度计等等。2）调节节器调节器是是一种放放大元件件，其作作用是将将敏感元元件发来来的偏差差信号经经过放大大变为调调节器的的输出信信号，指指挥执行行机构，，对调节节对象起起调节作作用。按按被调参参数的不不同，有有温度调调节器，，湿度调调节器、、压力调调节器等等；按调调节规律律(调节节器的输输出信号号与输入入偏差信信号之间间的关系系)不同同，有位位式调节节器，比比例调节节器和比比例积分分微分调调节器等等。15.3空空调系统统的自动动控制3）执行行机构执行机构构接受调调节器的的输出信信号，驱驱动调节节机构相相应的动动作，如如接触器器，电动动阀门的的电动机机，电磁磁阀的电电磁铁，，气动薄薄膜部分分等都属属于执行行机构。。4）调节机构构调节机构与执执行机构紧密密相连，有时时与执行机构构合成一个整整体，它随执执行机构动作作而动作。如如电加热器、、调节风量的的阀门，冷热热媒管路上的的阀门等。当执行机构和和调节机构组组装在一起并并成为一个整整体时，则称称之为执行调调节机构。如如电磁阀、电电动二、三通通阀和电动调调节风阀等。。15.3空空调系统的的自动控制3．空调自动动控制系统的的调节质量在自动控制系系统中，当由由于扰量破坏坏了调节对象象平衡时，经经调节作用使使调节对象过过渡到新的平平衡状态。如如图15-26所示。图图中为为调节时间间，在这段时时间内。当时时间在以以前，调调节调节参数数等于给定值值，调节对象象处于平衡状状态。在末末突然然受扰动，平平衡被破坏，，调节参数开开始升高，逐逐渐达到最大大值，，由于调节器器的调节作用用，开始返返向给定值，，但是调节参参数不能一下下子就平息下下来，经过两两次反复后，，最后达到新新的平衡状态态。这时调节节参数与给定定值之差为。。所以，对自动控制系系统的基本要要求是能在较较短的时间内内，使调节参参数能够达到到新的平衡。。此外，还有以以下调节质量量指标：1）静差，即自动调节节系统消除扰扰量后，从原原来的平衡状状态过渡到新新的平衡状态态时，调节参参数的新稳定定值与原来给给定值之偏差差。静差愈小小愈好，其大大小由调节器器决定。15.3空空调系统的的自动控制图15-26调节过程程的品质指标标15.3空空调系统的的自动控制2）动态偏差，即在过渡过过程中，调节节参数对新的的稳定值的最最大偏差值。。常指第一次次出现的超调调，愈愈小愈好好。3）调节时间：调节系统从从原来的平衡衡状态过渡到到另一个新的的平衡状态所所经历的时间间，叫做调节节时问(如图图15-26中的)。显然调调节时间短好好。以上三项指标标根据要求不不同而定。对对于一般精度度恒温室的自自动调节系统统，要求求动差和静差差不超过恒湿湿精度。例例如室温要要求℃℃。那么它它们一定要小小于1℃，而而且过渡过程程要短。对于于高精度恒温温调节系统，，要求比较严严格。4.调节器种种类及调节特特性在空调自动调调节系统中，，调节器的种种类很多。空空调中多采用用位式调节器器、比例调节节器和比例积积分微分调节节器。简述如如下。15.3空空调系统的的自动控制1）两位式调调节器两位式调节器器的动作特点点是；当调节节参数产生偏偏差时，输出出信号使执行行机构通或断断，从而带动动调节机构全全开或全关，，调节参数经经常在上下两两个极限之间间波动。一般般常用于允许许有一定波动动、反应时间间长、滞后时时间小、负荷荷变动不频繁繁的场合，如如用于是室温温调节。为了改善两位位式调节的品品质，空调中中还采用三位位式调节器，，实际就是两两个双位调节节环节组成上上下限定值，，进行三位调调节。它比两两位式偏差小小。2）比例调节节器比例调节在各各种连续调节节作用中，是是一种基本的的调节方式。。它的特点是是，当调节参参数与给定值值发生偏差时时，调节器按按偏差的大小小和方向，发发出与偏差成成比例的信号号，不同的偏偏差相应有不不同的调节机机构位置。调调节机构的动动作仅仅与偏偏差大小有关关，而与调节节参数的变化化速度和偏差差存在的时间间没有关系。。15.3空空调系统的的自动控制比例调节器的的调节速度快快、稳定性好好，一般不发发生“振荡过过程”，调节节参数能稳定定下来，但调调节稳定后存存在静差。3）比例积分分微分调节器器(PID调调节器)比例积分微分分调节器是比比例、积分、、微分三种调调节的组合体体。积分调节特点点是：调节机机构的移动速速度与调节参参数的偏差成成比例。偏差差越大，调节节机构的移动动就越快。只只要有偏差存存在，调节机机构就继续移移动，直到偏偏差消除为止止。调节信号号是偏差信号号按时间酌叠叠加(积分)，因此称为为积分作用。。积分调节的的最大特点是是不存在静差差，但稳定性性差。微分调节的的特点是：：只受偏差变变化的影响响。微分作作用只阻止止调节参数数的一切变变化。当的调节参参数在较大大扰动下发发生突然而而又剧烈的的变化时，，微分元件件会立即产产生—个较较大的校正正动作，有有一种预先先调节的作作用。微分分作用可以以缩短过渡渡过程和减减小动差。。但因为它它不能消除除偏差，所所以不能单单独使用，，而是同比比例积分等等组成联合合动作的调调节器。15.3空空调系系统的自动动控制用上述不同同调节规律律的元件，，即可组成成各种调节节器。比如如比例积分分调节器(PI调节节器)、比比例积分微微分调节器器(PID调节器)等。PID调节器器是用积分分调节消除空调中用的XCT-192、TA-192(092)等调节器就是连续PID调节器。它用于负荷变化又大又快和滞后很大的对象。一般用于高恒温精度的空调自动调节系统中。由于调节器的调节规律不同，因此必须与所服务调节对象的特性相适应，这样才会得到好的调节效果。上述各种调节器适用情况及调节特点见表15-1。空调房间要求的参数不论是温度还是湿度都允许有一个波动范围。为满足要求，对于自动控制系统调节器给定值的确定，就必须合适。15.3空空调系系统的自动动控制调节器类型适用对象情况调节特点传递系数容量时间常数延迟两位式调节器较小变化很小较大较小调节参数波动在某范围内比例调节器较小变化很小较大较小稳定性好但终止时有静差比例积分调节器（PI）可较大变化较大但慢些——可以较大稳定性好，无静差，但过渡时间长，动差大比例、积分、微分调节器（PID）可较大变化又大又快——可以很大稳定性好，无静差，过渡时间短，动差小表15-115.3空空调系系统的自动动控制在空调自动动调节系统统中，两位位式调节，，只有一个个给定值；；三位式调调节，有上上下限两个个给定值；；比例积分分微分调节节和比例调调节，也只只有—个给给定值。仪仪表定值的的原则是，，对于只有有一个给定定值的自动动调节系统统，给定值值应定值在在调节参救救的基数上上；对于三三位式调节节，其上下下给定值之之差值应小小于调节参参数的波动动值。如果果上下限之之差值太小小，易出现现系统稳定定不下来，，而过大会会出现较大大误差。空空调系统自自控的基本本内容根据空调房房间要求的的室内参数数情况及精精度，空调调的运行调调节系统既既有简单的的回路自动动控制系统统，又有采采用多回路路、多功能能的节能自自动控制系系统。在自自动调节装装置方面，，既有采用用简易、廉廉价的调节节器，也有有采用专用用、多功能能、系列化化的调节器器控制系统统，更有采采用可编程程序控制器器及微型计计算机作为为空调控制制系统中数数据处理、、监督和控控制的系统统。15.3空空调系系统的自动动控制不论采用什什么样的控控制系统，，什么样的的调节器，，其目的都都是实现空空调系统的的自动控制制，以保证证空调系统统的正常运运行。主要要包含内容容有：(1)空调调房间的温温度、湿度度的检测与与调节。(2)新风风干、湿球球温度的检检测与报警警。(3)一、、二次混合合风温度的的检测与调调节。(4)送送、回风温温、湿度的的检测与调调节。(5)表表面面冷冷却却器器出出口口空空气气温温度度的的检检测测。。(6)喷喷水水室室““露露点点””温温度度的的检检测测与与调调节节。。(7)喷喷水水室室或或表表面面冷冷却却器器输输水水出出口口冷冷水水温温度度、、压压力力的的检检测测和和自自动动调调节节。。(8)不不同同运运行行工工况况的的自自动动转转换换。。(9)空空调调设设备备工工作作时时的的自自动动连连锁锁与与保保护护。。(10)空空调调房房间间内内要要求求的的正正(负负)静静压压的的检检测测与与控控制制。。15.3空空调调系系统统的的自自动动控控制制(11)变变风风量量空空调调系系统统风风管管静静压压的的检检测测与与调调节节。。(12)空空气气过过滤滤器器进进出出口口静静压压差差的的检检测测、、显显示示与与报报警警(13)制制冷冷系系统统中中各各部部分分温温度度、、压压力力、、流流量量的的检检测测、、调调节节、、报报警警、、连连锁锁与与保保护护。。空空调调系系统统自自动动控控制制的的方方法法室温温控控制制是是空空调调自自动动控控制制系系统统中中的的一一个个重重要要环环节节。。它它是是用用室室内内干干球球温温度度敏敏感感元元件件来来控控制制相相应应的的调调节节机机构构，，使使送送风风温温度度随随扰扰量量的的变变化化而而变变化化。。15.3空空调调系系统统的的自自动动控控制制调节节送送风风温温度度的的方方法法有有：：调节节加加热热器器的的加加热热量量和和调调节节新新、、回回风风混混合合比比或或一一、、二二次次回回风风比比（（通通过过控控制制风风量量调调节节阀阀的的开开度度，，调调节节通通过过加加热热器器通通路路与与旁旁通通的的风风量量比比例例））等等。。调节节热热媒媒为为热热水水或或蒸蒸汽汽的的空空气气加加热热器器的的加加热热量量来来控控制制室室温温，，主主要要用用于于一一般般工工艺艺性性空空调调系系统统；；而而对对温温度度精精度度要要求求高高的的系系统统，，则则需需使使用用电电加加热热器器对对室室温温进进行行微微调调。。室室温温控控制制方方式式可可以以有有双双位位，，三三位位，，比比例例及及比比例例积积分分微微分分控控制制方方式式等等几几种种。。应应根根据据室室内内参参数数的的精精度度要要求求以以及及房房间间围围护护结结构构和和扰扰量量的的情情况况，，选选用用合合理理的的室室温温控控制制方方式式。。15.3空空调调系系统统的的自自动动控控制制(1)热热水水加加热热器器的的调调节节。。为为了了使使加加热热器器后后的的空空气气温温度度恒恒定定，，就就要要调调节节加加热热器器的的进进出出口口上上的的阀阀门门，，不不断断的的改改变变热热媒媒的的流流量量，，或或者者调调节节冷冷热热媒媒的的温温度度。。如如图15-27所示。。图(a)用双通通阀来来调节节，图(b)用三通通阀来来调节节。当当双通通阀4改变变热水水流量量的同同时，，将使使供水水干管管的总总流量量发生生变化化，导导致供供水干干管的的静压压也发发生变变化，，对整整个系系统的的压力力分布布和流流量分分布产产生影影响，，其他他设备备的工工作就就会不不稳定定，这这是双双通阀阀调节节的不不足之之处。。当使使用三三通阀阀来调调节时时，就就克服服了上上述缺缺点，，使一一部分分热水水通过过加热热器，，另一一部分分热水水通过过旁通通管。。要适适应负负荷的的变化化，就就可以以用调调节这这两部部分水水量的的比例例来达达到。。这种种方法法的优优点是是供水水干管管的静静压稳稳定，，但水水泵的的流量量不变变，水水泵耗耗电量量大，，对节节能不不利。。这种种调节节方式式室内内的空空气温温度升升降变变化较较快，，送风风温度度波动动较大大，适适宜在在冬季季刚开开车时时或需需加热热量较较大变变化时时使用用。应应避免免频繁繁开启启，以以防送送风温温度波波动较较大。。15.3空空调系系统的的自动动控制制图15-27热热水加加热器器的调调节15.3空空调系系统的的自动动控制制夏季，，为了了节省省能量量，有有一段段时间间可不不用二二次加加热(停止止供热热媒)，用用调节节二次次回风风量来来满足足送风风温度度要求求。一一般采采用一一二次次回风风阀联联动，，即开开大二二次回回风阀阀就同同时关关小一一次回回风阀阀，这这样基基本可可保证证回风风量不不变，，自然然新风风就变变化不不大。。这种种方法法室内内空气气温度度变化化较慢慢，送送风温温度波波动小小，稳稳定性性好。。(2)蒸汽汽加热热器的的调节节：如如图15-28所示。。图中中(a)是是调节节阀装装在进进汽管管道上上，图图中(b)是阀阀门装装在凝凝结水水管道道上。。前一一种调调节方方法反反应灵灵敏并并跟踪踪较好好，后后一种种方法法是通通过改改变加加热器器的面面积