空调系统的设计楼与自动化.doc

楼宇自动化论文

学院：电信学院
专业：自动化
班级：120404
学号：120404***
姓名：***

目录

摘要………………………………………………3
引言………………………………………………4
中央空调系统基础组成………………………4
空调系统冷、热源自动控制……………………6
空调系统自动化………………………………7
变风量和空调系统………………………………8
结论………………………………………………12
参考文件…………………………………………13

空调系统设计
西安工业大学，电子信息工程学院，自动化１２０４０４班，（学号）
摘要
空调系统是现代建筑关键组成部分，是楼宇自动化系统关键监控对象也是建筑智能化系统关键管理内容之一。现代建筑中空调及其自动控制系统关键性表现在以下多个方面：首先，智能建筑关键功效之一就是为大家提供一个舒适生活和工作环境，而这一功效关键是经过空调及其控制系统来实现；其次，空调系统又是整个建筑最关键耗能系统之一，有统计资料表明，空调耗能已占到建筑总耗能４０％左右，经过楼宇自动化系统实现空调系统节能运行，对降低费用、提升效益是很关键：另外，因为在空调系统运行过程中，控制系统必需进行实时调整控制，所以空调系统配置和功效相对而言是整个楼宇自动化系统要求比较高一部分。
关键词：智能建筑　空调系统　自动化系统
The design of air conditioning system
Xi'an Technological University, School of electronic and information engineering, automation, 120404 class, (IＤ)
Air conditioning system is an important part of modern architecture, is one of the main contents of the management main control object of building automation system and intelligent building system. The importance of modern architecture in the air conditioning and its automatic control system is reflected in the following aspects: first of all, one of the important functions of the intelligent building is to provide a comfortable living and working environment for people, and this function is mainly realized by the air conditioner and its control system; secondly, the air conditioning system is one of the most important buildings the energy dissipation system, statistics show that, the air conditioning energy consumption has accounted for about 40% of total energy consumption of building energy saving of air conditioning system, through the implementation of building automation system, it is very important to reduce the cost, improve efficiency: in addition, due to the air conditioning system operation process, the control system must be real-time control, so the configuration and function of air conditioning system is relatively a part of the whole building automation system requirements are relatively high.
Keywords: automatic air conditioning system of intelligent building system
1引言
伴随人类社会不停发展，建筑物在人类生活和工作中地位越来越关键。首先，大家对建筑物内外环境要求越来越高；其次，科学技术和生产力快速发展，为改善建筑物内外环境条件和提升建筑物内外环境质量提供了有效技术手段和广泛可能性，结果是附加于传统建筑意义之上环境、安全等设备数量及功效要求越来越多，技术水平越来越高，系统越来越复杂，投资、运行能耗和维护费用也越来越高。为了充足、有效地发挥设备潜力，提升系统整体效能，降低设备运行能耗和系统运行、维护费用，实现建筑物设备自动控制楼宇自动化系统。

空气调整简称空调，它目标是发明一个适宜大气环境，使人在该环境中感到舒适；或是确保大气环境满足生产工艺过程或科学研究、试验过程需要。为了实现这一目标，空气调整所依靠技术手段关键是通风换气，具体地说，就是加工和处理一定质量空气送入室内，使室内大气环境满足要求。对空气处理过程包含加温加湿、净化等。

２中央空调系统基础组成
楼宇自动化系统对空调系统监控关键是针对集中式中央空调系统。通常局部空调如窗式空调机、柜式空调机、专用恒温恒湿机等全部自带冷／热源和控制系统，不是楼宇自动化系统关键监控内容。当然，有时候也需要将建筑中局部空调机纳入楼宇自动化系统，这时只是对它们启／停状态进行监视或控制，这些空调机本身运行控制由其本身配置控制系统完成，通常不纳入楼宇自动化系统。所以，楼宇自动化系统包含空调系统专指中央空调系统。中央空调系统可简单划分为冷源／热源和前端设备两大关键组成部分。

中央空调冷热源系统包含冷水机组、冷冻水循环系统、冷却水系统。中央空调热源系统包含锅炉机组、热交换器等。中央空调冷热源系统建设投资和耗能费用比较大，要尤其强调设计合理及运行节能。
（1） 中央空调冷源系统
空调系统冷源通常为冷冻水。空调冷冻水由制冷机提供。空调系统中应用最广泛制冷机有压缩式和吸收式两种。制冷机选择应依据建筑物用途、负荷大小和改变情况、制冷机特征、电源、热源和水源情况和首次建设投资、运行费用、维护保养、环境保护和安全等原因综合考虑。
（2） 冷却塔
冷却水进入制冷机和制冷剂进行热交换，吸收制冷机释放热量后水温升高，然后经过冷却水循环系统进入冷却水，释放热量、降温后再循环进入制冷机进行热交换。高温冷却回水被循环送至冷却塔上部喷淋。因为冷却塔风扇转动，使冷却水在喷淋下落过程中，不停和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水循环。冷却塔是冷源系统关键组成部分。
（3） 冷冻水和冷却水循环泵
冷冻水循环泵将从空调前端设备返回冷冻水加压送入冷冻机，在冷冻机内进行热交换、释放热量、降低温度后离开冷冻机抵达空调末端设备进行水/气热交换——空气调整，再循环返回冷冻机，实现冷冻水循环制冷。
（4） 中央空调热源系统
空调系统热源通常为蒸汽或热水，可由城市热网或自备锅炉提供。而直燃型溴液化锂机组和风冷热泵机组可经过模式转换，直接转换成热源装置为空调末端设备提供热源。
（5） 热电网供电方法关键为蒸汽和热水形式。
（6） 自备热源装置关键为锅炉和热交换器。
（7） 空调系统前端设备
影响室内空气参数改变是由内外两个方面原因造成。一是外部原因，如太阳辐射和外界气候条件改变；其次是内部原因，如室内设备和人员散热量、水气发挥发量等。当室内空气参数偏离设定值时，采取对应空气调整技术使其恢复到设定值。完成空气调整设备称为空气处理设备或空调机组，也称末端设备。空气处理设备或空调机组和冷热源一起组成空气调整系统，简称空调系统。

3空调系统冷、热源自动控制
空调冷源系统通常由多台制冷机和冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔、补水箱、等设备组成。制冷机、循环水泵、集水器/分水器，补水箱等设备和水处理装置等辅助设备通常安装在专用设备间——制冷站。制冷站常常设在建筑物地下室。
（1） 制冷系统原理

图一 制冷系统原理图
（2） 制冷站水系统运行控制
为了确保冷水机组安全，冷水机组启、停实施连锁控制。开启次序控制：冷却塔风机——冷却水泵——冷冻水泵——冷水机组
（3）制冷系统设备监控
在现场状态检测点、参数检测传感器对设备和系统运行状态及参数进行全方面监测基础上，楼宇自动化系统经过现场DDC控制器、中央监控管理系统实现制冷系统运行全方面地自动监控和管理。在DDC和中央监控系统控制和管理软件设计时，对各项功效一定要进行仔细分析和全方面考虑。
（4）制冷系统监控技术发展
在前面讨论中，把制冷机组仅仅作为一个单体设备看待。实际上制冷机组本身就是一个复杂系统，现在制冷机组均配有强大控制系统、以实现制冷机组本身启停控制、故障检测报警、运行参数监测、能量调整和安全保护等。

4空调系统自动化
（1） 空气温度控制
根据人类生理要求和生活习惯，依据生产工艺要求，空气调整系统控制就是建立一个满足要求温度环境。空气温度控制是空调系统最关键最基础功效。
（2） 空气湿度调整
不管是舒适生活和工作环境，还是特殊生产工艺和科研环境，全部对环境中湿度参数有一定要求。空气过于潮湿或过于干燥全部会使人感到不舒适，而且伴随气温改变，大家对空气湿度要求也不尽相同。在部分特殊产品生产车间、尤其珍贵物品、仪器设备存放间或使用工作间，对湿度有更为严格要求。空气调整系统对湿度调整是建立一个含有特定湿度环境所必需。
（3） 空气气流速度调整
人生活在以低流速流动空气环境中，比在静止空气环境中会感到舒适。而处于变流速空气环境中比横流速更舒适。检测气流时，通常选距地面1.2m空气流速作为监测标准。空气制冷时，水平风速以0.3m/s时为宜；空气制热时，水平风速仪0.5m/s时为宜。过高或过低流速也会给人带来不适。

图二 空气流速调整原理图
（4） 空气质量控制
为确保空调区域空气质量，应选择空气质量传感器，当房间中二氧化碳，一氧化碳浓度升高时，传感器输出信号到DDC控制器，控制输出控制信号，控制新风风门开度以增加新风量。

5变风量空调系统
变风量空调系统是经过空调送风量调整实现空调区域温湿环境控制。在变风量空调系统中，当室内空调负荷改变或室内空气参数设定值改变时，空调系统自动调整送入房间风量，将空调环境温湿参数调整到设定值，以满足室内人员舒适要求或工艺生产要求。送风量自动调整能够最大程度地降低风机动力消耗，节省空调系统运行能耗。

在送风温度不变时，变风量空调系统送风量和空调负荷呈正百分比线性关系。变风量空调系统所需风量随负荷降低而降低。在空调系统 运行大部分时间内，空调系统处于非满负荷运行状态，达成设计负荷运行状态时间极少，通常不超出总运行时间5%。和定风量空调系统相比，变风量空调系统在运行能耗方面有很大优势。
因为建筑物内空调系统耗电很大，节能运行在楼宇自动化系统中就显得格外关键。VAV系统20世纪60年代在美国出现，并在其后岁月中不停发展，现在已成为美国空调系统主流。多年来，在中国也受到越来越多重视，VAV系统应用得越来越多。

图 3 单风管VAV系统原理图

图 4 单风管再加热VAV系统原理图

变风量空调系统属于全空气送风方法，系统特点是送风温度不变，经过改变送风量来满足房间对冷热负荷需要，用改变送风机转速来改变送风量。通常采取变频调速来调整送风机电机转速方法来实现送风量控制。
表一 变风量空调系统监测、控制点配置表
监测、控制点描述
AI
AO
DI
DO
接口位置
备注
送风机运行状态

√

送风机动力柜主接触辅助触点

送风机故障状态

√

送风机动力柜主电路热继电器辅助触点

送风机手/自动转换状态

√

送风机动力柜控制电路，可选

送风机开/关控制

√
DDC数字输出接口到送风机动力柜主接触器控制回路

回风机运行状态

√

回风机动力柜接触器辅助触点

回风机故障状态

√

回风机动力柜主电路热继电器辅助触点

回风机手/自动转换状态

√

回风机动力柜控制电路，可选

回风机开/关控制

√
DDC数字输出接口到回风机动力柜主接触器控制回路

回风机转速控制

√

DDC模拟输出接口到回风机变频控制接口

空调冷冻水/热水阀门调整

√

DDC模拟输出接口到冷热水电动阀门驱动控制器

加湿阀门调整

√

DDC模拟输出接口到电动加湿阀门驱动控制器

新风口风门开度调整

√

DDC模拟输出接口到新风门驱动控制器

回风口风门开度调整

√

DDC模拟输出接口到回风门驱动控制器

排风口风门开度调整

√

DDC模拟输出接口到排风门驱动控制器

空调机组送风出口（静）压力
√

风管式空气压力传感器

送风管末端静压
√

风管式空气压力传感器

防冻报警

√

低温报警开关

过滤网压差报警

√

过滤网压差传感器

新风温度
√

风管式温度传感器，可选

新风湿度
√

风管式湿度传感器，可选

回风温度
√

风管式温度传感器

回风湿度
√

风管式湿度传感器

送风温度
√

风管式温度传感器

送风湿度
√

风管式湿度传感器

送风风速
√

风管式风速传感器

室外温度
√

室外温度传感器，可选

空气质量
√

空气质量传感器（CO2，CO浓度）

末端风量/风速传感器
√

风管式风速传感器，可选

室内温度传感器
√

室外温度传感器

末端送风风门开度控制

√

末端送风风门驱动控制器

再热控制器

√
再热器阀门/(热电器)启停控制口

室内静压
√

室内温度传感器

回风量/风速测量
√

风管式风速传感器，可选

累计

变风量空调系统相对于定风量系统，含有以下特点：
# 变风量空调系统能实现局部区域灵活控制，可依据负荷改变或个人舒适度要求调整个性化 工作环境，能适应多个室内舒适性要求
# 变风量空调系统能自动调整送入各房间冷量，系统内各用户间能够根据实际需要调配冷量，考虑各房间同时使用系数和负荷时间分布，空调系统冷源总冷量配置能够降低20%-30%，设备投资对应有较大消减。
# 室内无过冷过热现象，由此系统运行时可降低空调负荷15%-30%。

6结论
楼宇自动化是伴随建筑物环境设备，尤其是暖通空调系统即：供热、通风、空气调整和制冷系统发展而出现。空调系统已列入国家计划，空调观念已深入人心。空调投入使用可有效提升大家生活水平，表现了现代化发展。伴随大家生活水平提升，人类对环境要求也越来越高，空调系统发展有很大潜力。所以，研究发展空调系统很有必需。

7参考文件
1 华东建筑设计院.智能建筑设计技术（第二版）.上海：同济大学出版社，
2 程大章.住宅小区智能化系统设计和工程实施.上海：同济大学出版社，
3刘国林.建筑物自动化系统.北京：清华大学出版社，1999
4秦兆海，周鑫华.智能楼宇技术设计和施工.北京：电子工业出版社，