第二章常用组件传感器执行器.pptx

1、第二章,中央空调系统中常用组件、传感器和执行器,空调即空气调节器(room air conditioner)，是一种用于给空间区域（一般为密闭）提供处理空气温度变化的机组。它的功能是对该房间（或封闭空间、区域）内空气的温度、湿度、空气品质和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。 空调的功能 ：,调节湿度 调节温度 净化空气 调节气流,温故而知新,湿 度,温 度,洁 净 度,气流组织,冷却室内空气 或 加热室内空气,调解空气中的水分 （除湿或加湿）,调节空气质量并除尘,房间各个角落的空气 得以充分循环,空气调节四要素：,高端空调应该是室内环境的综合空调方案,温故而知新,1 RT

2、是多少KW？,1 HP的空调EER=3的情况下制冷量是多少KW？,温故而知新,中央空调系统的组成部分 冷热源设备 空气处理设备 空调风系统 空调水系统 控制调节装置,2.1 中央空调系统中常用组件,2.1.1 过滤器 2.1.2 表冷器和盘管 2.1.3 百叶窗式送风口 2.1.4 空调风机 2.1.5 加湿器 2.1.6 冷水机组和冷却塔 2.1.7 中央空调软化水设备,2.1.1 过滤器,定义：在空调系统中，用来过滤空气（尤其是新风）中的尘埃粒子的装置。,1、初效过滤器：空调系统的初效过滤；主要用于过 滤5 um以上的尘埃粒子。 材料：无纺布，尼龙网，活性炭滤材，金属孔网。,2、中效过滤器

3、和高效过滤器： 中效过滤器：空调系统的中级过滤；主要用于过滤1-5 um的尘埃粒子。 高效过滤器：主要用于过滤1 um以下的尘埃粒子,2.1.2 表冷器和盘管,中央空调系统中中的新风机组，空调机组，风机盘管及变风量空调机组中的核心部件。 功能：对流动和穿过表冷器的空气进行制冷处理或制热处理。,1、表冷器的外观与结构,表冷器是嵌入了盘管的热交换器，盘管结构如图所示。盘管采用铜材料，为扩大交换面积，盘管外部安装热交换器。,2.1.2 表冷器和盘管,2.1.2 表冷器和盘管,翅片式冷凝器,亲水处理过的翅片,未亲水处理过的翅片,表冷器工作原理： 表面式空气冷却器在空调系统中对空气的冷却是通过中间介质来

4、完成的，这个中间介质叫冷媒(比如水、乙二醇等)。表面式空气冷却器就是让冷媒通过金属表面使空气冷却的设备。表面冷却器的工作原理是:当空气与表面冷却器接触时，冷却器的表面与空气之间存在着温差，依据传热学原理，空气的热量将通过冷却器的表面传递给管内的冷媒，空气的温度方得以降低。在冷却器的表面温度低于被处理空气的露点温度时，空气中的水蒸气被凝结，达到冷却去湿的目的。 主要技术参数：迎风面积、传热面积、总通水面积、通风净面比,2.1.2 表冷器和盘管,2.1.3 百叶窗式送风口,分布在不同空调房间内的送风口和回风口，将冷风和热风送入空调区域。 主要功能：让温度区域温度分布尽量均匀稳定,双层百叶窗风口：具

5、有两层相互垂直的页片调节水平和垂直页片的角度，调整气流扩散面，改变送风距离。 单层百叶窗风口：页片角度可以调节，可调上下风向 散流器风口：送风口出风方向呈多方向流动。有矩形、圆形、多层锥面散流器,单层百叶窗送风口,双层百叶窗送风口,矩形散流器送风口,2.1.4 空调风机,在气流从新风口/混风实/经过过滤器，穿过表冷器后，温度降低，之后要送到房间，如果没有空调风机的强力驱动，整个空气处理设备加上风道的阻尼，送到房间的冷气流量就很小，这就需要在空气处理设备的主风道上设置空调风机。,以离心风机为主。,外转子双进风空调风机,右图为外转子双进风空调风机，属于离心式风机 主要由机壳、叶轮、进风口和外转子电

6、机组成。 机 壳：整体采用镀锌钢板咬口制作，或优质冷轧板咬口制作，其外形线条流 畅、耐热、耐潮、经久耐用。 叶 轮：前向多翼园弧型叶片与前盘、中盘铆接成型，经严格的动、静平衡 校正，确保运转平稳、效率高、噪声低。 进风口：经模具加工，与轴向平行的截面呈流线型，使气体流畅、阻力小。 外转子电机：电机两轴端固定在进风口上，叶轮与电机旋转外壳直联，减少 了传动损失，提高了风机效率。,2.1.4 空调风机,2.1.4 空调风机,空调风机一般要求: 1.风量大,体积小 2.风压一般不高,为几百Pa， 3.噪声要小，震动小，能耗低,离心风机,轴流风机,小型轴流风机,2. 风机系统的稳定运行,伯努利原理：,

7、丹尼尔伯努利在1726年首先提出，内容是：在水流或气流里，如果速度小，压强就大，如果速度大，压强就小。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。延伸为：动压减少，静压就升高。,1-1断面 2-2断面,渐变流段面,2.1.4 空调风机,2. 风机系统的稳定运行,假设：送风量：Q 风速：V 风口截面积：S 转速：N,则：Q V S,假设：风机叶轮初始转速为 N1,对应送风机风口初始流量为：Q1，则状态2的风机叶轮转速为 N2,对应送风机风口2流量为Q2：,Q2=N1/N2 Q1,送风机送出冷空气的压力与叶轮送出的空气动压 成正比，所以送风静压与叶轮转速的

8、二次方成正比。,设：转速N1处对应的送风静压为Ps1，转速N2处对应的送风静压为Ps2，则：,Ps2 Ps1,设：转速N1处对应的轴功率为Kw1，转速N2处对应的轴功率为Kw2，则：,Kw2 Kw1,工作点,O,Q（风量）,Ps静压,系统阻力曲线,送风机特性曲线,送风机的特性曲线和风管系统的阻力曲线,一般地，空调系统地送风量设定为某设计值，管路系统地阻力曲线位置给定，送风机特性曲线形状及位置给定，但实际工程中经常出现：管路地阻力增大，导致管路系统的阻力曲线位置移动；导致送风机特定曲线与风管的阻力曲线的位置移动，既工作点移动，使送风机实际运行工作点偏离设计工作点，这种偏离值较大时，实际送风量偏离

9、设计送风量较大，影响空调系统正常运行。,送风机在工作点运行，工作点是否合适，标志着系统的工作是否正常。,2. 风机系统的稳定运行,2.1.5 加湿器,中央空调加湿器,中央空调的加湿器，顾名思义时进行加湿作业的设备，它使洁净的自来水通过进水管路进入循环水箱中，通过进水开关控制其高水位。当加湿器工作时，循环水泵将水箱中的水输送到加湿器顶部的淋水器，淋水器确保水均匀分配到湿膜材料上，水从湿膜材料顶部向下渗透，同时被湿膜材料吸收，形成均匀循环水的水膜。当干燥的空气通过加湿器时，一部分水与空气接触，汽化、蒸发，使空气湿润。,在所有的加湿方法中，按水蒸发时的热源不同可将它们分成等焓加湿和等温加湿两大类。前

10、者水蒸发需要的热量取自空气本身（显热变为潜热），而后者水蒸发需要的热量要由外界热源供给。,按加湿方式分为九大类：一、湿膜式加湿器： 直排水湿膜加湿器 循环水湿膜加湿器 风管式湿膜加湿器二、高压喷雾加湿器三、双次汽化加湿器四、高压微雾加湿器（喷淋加湿系统）五、干蒸汽加湿器： 手动干蒸汽加湿器 电动干蒸汽加湿器 电磁阀干蒸汽加湿器六、电极式加湿器七、电热式加湿器八、蒸汽转蒸汽加湿器九、远红外加湿器,湿膜式加湿器,电极式加湿器,2.1.5 加湿器,2.1.5 加湿器,为什么需要加湿？,电加热型加湿器是技术最简单的加湿方式，利用发热体将水加热至沸点，产生水蒸气释放到空气中。对水质没有要求，但缺点是能耗

11、较大，不能干烧，安全系数较低，加热器上容易结垢。 纯净型加湿器是加湿领域刚刚采用的新技术，它通过分子筛蒸发技术，除去水中的钙镁离子。它通过水幕洗涤空气，将空气加湿的同时，净化空气，再经风动装置将湿润洁净的空气送到室内，从而提高环境湿度。这种加湿器还能过滤空气和杀灭细菌，不仅使加湿更加纯净，还能以净水洗涤空气，有效祛除空气中的污染，促进室内空气循环，更大程度地保证了人体健康，降低呼吸道感染的概率。 高压喷雾加湿器是将加湿器的过滤器、泵机组、水箱、控制箱安装在车间或机房内，喷雾系统等安装在车间顶部的一种等焓加湿方式。这种加湿方式是将自来水经加湿器主机增压并通过超细过滤后，经过特制的喷嘴雾化高速喷出

12、，与流动的空气进行热湿交换，吸收空气中的热量，汽化、蒸发，使空气的湿度增加，实现对空气的加湿处理，同时降温控制粉尘。 结语：中央空调加湿器虽然并不起眼，但算起来也是整个系统最不可缺失一个部分。不同类型的加湿器，拥有着不同的功用，对于加湿器的选择可见也是十分重要的。消费者们需要按照中央空调形式以及自身环境需求，酌情选择加湿器类型。,电加热式加湿器,高压喷雾加湿器,2.1.5 加湿器,2.1.6 冷水机组和冷却塔,制冷工质（即制冷剂）在蒸发器内吸收被冷却物的热量并汽化成蒸汽，压缩机不断地将产生的蒸汽从蒸发器中抽出，并进行压缩，经压缩后的高温、高压蒸汽被送到冷凝器后向冷却介质（如水、空气等）放热冷凝

13、成高压液体，在经节流机构降压后进入蒸发器，再次汽化，吸收被冷却物体的热量，如此周而复始地循环。制热时，制冷剂通过四通阀改变制冷剂流动方向，制冷剂流动方向与制冷时刚好相反，制冷剂先经过蒸发器，再回到冷凝器，最后回到压缩机。,冷水机组工作原理,2、冷水机组分类,1、按压缩机形式分：活塞式冷水机组、螺杆式冷水机组和离心式冷水机组。 2、按燃料种类：燃油型(柴油、重油)和燃气型(煤油、天然气)。 3、按冷凝器冷却方式：水冷式冷水机和组风冷式水冷水机。 4、按能量利用形式：单冷型热泵型、热回收型和单冷冰蓄冷双功能型 5、按冷水出水温度：空调型(7度、10度、13度、15度)和低温型(-5度-30度)。

14、6、按密封方式：开式、半封闭式、全封闭式。 7、按载冷剂分：水冷冷水机组、盐水冷水机组、乙二醇冷水机组。 8、按能量补偿不同分：电力补偿(压缩式)和热能补偿(吸收式)。 9、按制冷剂分：R22R123、R134a 10、按热源不同(吸收式)：热水型、蒸汽型、直燃型。,2.1.6 冷水机组和冷却塔,3、冷水机组举例,2.1.6 冷水机组和冷却塔,螺杆式冷水机组,螺杆式风冷冷水机组,活塞式冷水机组,活塞式风冷冷水机组,美的中央空调离心式冷水机组,离心式冷水机组工作原理,离心式冷水机组是利用电作为动力源，氟利昂制冷剂在蒸发器内蒸发吸收载冷剂水的热量进行制冷，蒸发吸热后的氟利昂湿蒸汽被压缩机压缩成高温

15、高压气体，经水冷冷凝器冷凝后变成液体，经膨胀阀节流进入蒸发器再循环。从而制取7-12冷冻水供空调末端空气调节。,2.1.6 冷水机组和冷却塔,离心式冷水机组,风冷式螺杆冷水机组,2、冷却塔,工作原理： 冷却塔(The cooling tower)是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔,2.1.6 冷水机组和冷却塔,2.1.6 冷水机组和冷却塔,2、冷

16、却塔工作原理举例,横流式方形冷却塔：是指热水从上向下穿过填料，而空气从水平方向流动穿过填料，热水和空气的流动方向呈近乎 90的一种冷却塔 （有些厂家称为直交式或正交式冷却塔）。,横流闭式冷却塔：工作流体（水或其 他液体）在闭式冷却塔的盘管内进行循环，工作流体的热量经过盘管散入流过盘管外部的水中。同时空气和喷淋水以顺畅、平行向下的路径流过盘管表面，维持了完全的管外覆盖，将热量带入水中；循环水下行流经 PVC 填料片，使外界空气更好的接触充分换热。,2.1.7 中央空调软化水设备,1、软化水设备,工作原理：水的硬度主要由其中的阳离子：钙(Ca2+)、镁(Mg2+)离子构成。 当含有硬度的原水通过交

17、换器的树脂层时，水中的钙、镁离子被树脂吸附，同时释放出钠离子，这样交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水,当树脂吸附钙、镁离子达到一定的饱和度后，出水的硬度增大，此时软水器会按照预定的程序自动进行失效树脂的再生工作，利用较高浓度的氯化钠溶液(盐水)通过树脂，使失效的树脂重新恢复至钠型树脂。,2.2 中央空调系统中的传感器,中央空调系统中的许多现场非电物理量是由传感器进行采集并将其转化成电量，再进行处理的。 分类：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、压差传感器、防冻开关、水流开关、液位开关等。,1、温度传感器,温度传感器用来测量现场温度。分为室内、室外、风道、水道等类型。,2、湿度传感器、温

18、湿度传感器,湿度传感器用来测量空气湿度温度。分为室内型、室外型、风道型等类型。,对于空调系统来说，温度、湿度经常成对出现，温湿度传感就成为常用的传感器。,温湿度记录仪,温湿度传感器,如果传感器信号处理电路中包括变送电路，传感器就变成了变送器,温度传感器,温度传感器,2.2 中央空调系统中的传感器,3、压力、压差传感器,压差传感器,压力传感器,波纹管式：测量风道静压,弹簧管式：测量水压、气压,空气压差开关：测量通风及空调系统中的气体压差， 如：空气过滤网，风机两侧的气流状态。,压差传感器,水压力、压差传感器：用于冷热源系统中，测量水泵的运行状态和进行压差旁通控制。,压力传感器,2.2 中央空调系

19、统中的传感器,4、投入式液位计,液位传感器（静压液位计/液位变送器/液位传感器/水位传感器）是一种测量液位的压力传感器。静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为420mA/15VDC）。,2.2 中央空调系统中的传感器,5、其他常用传感器,流量开关,防冻开关,水流开关,无线温度传感器,一氧化碳传感器,2.2 中央空调系统中的传感器,6、网络传感器,1、网络电量变送器,2、无线网络传感器,网络电量变送器采用单片机作为控制核心，可实现

20、三相四线或其它任意线制的电压、电流等全部电参数的测量，是传统电量变送器的更新换代产品广泛应用于电力、邮电、石油，煤炭、冶金、铁道、市政、智能大厦等行业、部门的电气装置，自动控制及调度系统。,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。,2.2 中央空调系统中的传感器,2.2.2、中央空调系统中的常用执行器,执行器在空调系统中是由执行机构与调节机构

21、组成。来自调节器的控制信号，由执行机构转换成角信号或线位移输出，驱动调节机构c常见的执行器有电动执行器与气动执行器以及液体执行器，电动执行器常见的有电动调节阀、电动调节风阀及电加热器。,电动调节阀是一种流量调节机构，安装在管网管道中直接与被调节介质接触，对介质流量进行控制。,2.2 中央空调系统中的传感器,1、电动风门驱动器,电动风门驱动器选型依据： 由风门面积选择相应转矩； 按照控制要求确定控制信号类型：浮点控制、模拟控制,电动风门驱动器,百页风阀调节器,风阀驱动器,2.2.2、中央空调系统中的常用执行器,2、电动水阀及驱动器,电动蝶阀,电动调节阀,电动二通阀和电动三通阀外形,电动水阀及驱动

22、器壳精确调节系统流量，达到控制温度、湿度和压力等参数。,电动执行器的选型主要根据关闭和调节压力的要求，来选择输出力矩。,电动水阀的选型，主要考虑水阀的功能。,电动蝶阀主要型号规格参数：电源、功率、数字，模拟或两通式。,2.2.2、中央空调系统中的常用执行器,交流接触器,3、继电器和交流接触器,1、继电器：用于控制电路，电流小，没有灭弧装置，可以在电量的作用下动作。,继电器,2、交流接触器：指使用交流电源，容量较大，触头可以通过较大电流。用于主回路，控制380V，240V交流强电电路。,2.2.2、中央空调系统中的常用执行器,2.2.3、中央空调控制系统中控制器接入和接出的信号种类,AI（Ana

23、logy Input）模拟量输入，模拟量输入的物理量有温度、压力、流量等，这些物理量由相应的传感器感应测得，往往经过变送器转变为电信号送入控制器的模拟输入口。 温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器、速度传感器、液位传感器、阀位传感器,DI（Digital Input）数字量输入，即开关量输入，只有两个状态即：0和1。 防冻开关、流量开关、过载保护、设备工作状态、压差开关等,AO（Analog Output）模拟量输出，在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量。模拟量指控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值，比如温度，从0-100度，压力从0-10MPA，液位从1-5米，电

24、动阀门的开度从0-100%。 电动两通阀/三通阀控制调节、电动风阀执行器、变频器控制、阀门开度控制等。,DO（ Digital Output）数字输出，即数字信号的输出， 如：010100101100101010100111（二进制的数字信号） 接触器的控制、电磁阀的控制、开关式电动两通阀的控制等。,2.3 直接数字控制器DDC,2.3.1、直接数字控制器(Direct Digit Control),定义：不借助于模拟仪表，而将系统中的传感器或变送器的输出信号输入到微处理器中，经计算后直接驱动执行器、,分类：型号、规格不同，输入输出总点数不同， 可完成功能也不同：,2.3.2、直接数字控制器的

25、功能,1对现场设备进行周期性的数据采集。 2对采集的数据进行调整和处理（滤波、放大、转换）。 3对现场设备采集的信息进行分析和运算并控制现场设备的运行状态。 4实时对现场设备运行状态的检查对比，对异常的状态进行报警处理。 5根据现场采集的数据执行预定的控制算法（连续调节和顺序逻辑控制）。 6通过预定的程序完成各种控制功能，包括P控制、PI控制、PID控制、开关控制、平均值控制、最大/最小值控制、焓值计算控制、逻辑运算控制和联锁控制等）。 7对现场的设备执行各种命令（执行时间、事件响应程序、优化控制程序等）。,2.3 直接数字控制器DDC,2.4 中央空调控制系统中部分传感器和执行器的接线,2.

26、4.1、压差开关的应用和接线,某型号压差开关外观图,在中央空调系统中的主要应用： 1.过滤器前后压差检测，检测过滤器是否堵塞 2.液位检测，常用在罐体的液位检测，控制液位高低， 其中，绝大部分是用在过滤器前后压差检测的。水系统，油系统，燃气系统，甚至核电系统等等，都需要用到过滤器 3.风机运行状态监测 4.通风管道中气体监测 5.初效/中效/高效过滤器阻塞报警监测,2.4.1、压差开关的应用和接线,640气体压差开关的安装接线,2.4 中央空调控制系统中部分传感器和执行器的接线,2.4.2、温度、湿度传感器和变送器的分类及安装接线,温湿度传感器（Sensor）：不含变送电路的传感器； 温湿度变

27、送器（Transmitter）：含电压、电流输出的变送电路的传感器；,按输出形式分： 电压输出 电流输出 电阻（温度）输出 网络信号输出 开关量输出,按安装方式分： 室内型 室外型 风道型 水管型 水井测温型,按显示形式分： 无就地显示型 带就地显示型,平均温度传感器：,2.4 中央空调控制系统中部分传感器和执行器的接线,2.4.2、温度、湿度传感器和变送器的分类及安装接线,2、传感器测量范围和精度要求： （见课本）,3、常用温湿度传感器的输出类型和实用产品,欧姆龙HX15系列温度/湿度传感器,工作范围：-40 远程不锈钢探头 79 mm (3)长的壁挂式安装探头 229 mm (9)长的管道安装探头 精度：相对湿度2%，0.5C,精度：相对湿度： 2% RH，3% 95% 25C ；0.05% RH/C，-40 150C (-40 302F)；时间常数： 30 s，温度： 0.5C ，-40 180C ；工作电源： 7