建筑设备监控系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第1页,项目4 建筑设备监控系统,主讲人：赵瑞军,第2页,课题4 建筑设备监控系统,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,1,4.2 空气调整基础知识,2,4.3 传感器,3,4.4 经典执行机构,4,1.1 计算机网络概述,4.5 BAS各子系统监测与控制,5,4.6 BAS中央控制室,6,第3页,【知识点】,BAS功用及组成;基本PID控制;空气调整基础知识;传感器、执行器和DDC控制器；BAS各子系统监测参数与控制方法。,【能力目标】,1掌握BAS组成、DDC结构及其在楼宇设备控制中所起作用；,2掌握各子系统监测参数及控制方法；,3熟悉系统安装和布线方法；,4了解BAS设备联动控制。,第4页,建筑设备监控系统又称为楼宇设备控制系统(Building Automation System，简称为BAS)，是对建筑物或建筑群内建筑设备进行运行和节能监测与控制。按民用建筑电气设计规范划分，建筑设备共有七个子系统：,(1),冷冻水及冷却水系统；,(2),热交换系统；,(3),采暖通风及空气调整系统；,(4),给水与排水系统；,(5),供配电系统；,(6),公共照明系统；,(7),电梯和自动扶梯系统。,课题4 建筑设备监控系统,第5页,BAS按工作范围有两种定义方法，即广义BAS主要包含楼宇设备控制系统、安全防范系统、消防报警系统三大部分，狭义BAS专指楼宇设备控制系统。本课题以狭义BAS定义来进行叙述。,课题4 建筑设备监控系统,第6页,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,将湿度、温度、压力等非电物理量经过传感器转换成电压、电流等电气信号并非最终目标，还需对被测物理量进行深入分析、比较和调整，到达对其进行有效控制目标。,楼宇设备控制系统主要由数字控制器、传感器、执行器和被控对象组成。而数字控制器又是楼宇设备控制系统关键部分，其控制伎俩、控制策略和控制方式以及调整特征决定了整个楼宇控制系统可靠性、有效性和智能性。,第7页,4.1.1 控制系统基本原理,按照控制系统是否含有反馈步骤，控制系统可分为开环控制和闭环控制两种。没有反馈步骤称为开环控制系统，反之称为闭环控制系统。,1开环控制系统,假如系统输出量不被引回来对系统控制部分产生影响，这么系统称为开环控制系统。因为没有反馈控制作用，开环控制系统优点是结构简单、造价低廉、轻易实现，而且系统稳定性好。对于那些输入量和输出量之间关系固定不变，而且内部参数或外部负载等扰动原因不大，或者这些扰动能预先确定并能进行赔偿，则应尽可能采取开环控制系统。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第8页,不过,开环控制系统控制精度低，抗干扰能力差,所以只能用在干扰不强烈、控制精度要求不高场所。开环控制原理如,图4.1,所表示。,图4.1 开环控制原理图,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第9页,2闭环控制系统,假如系统输出量被引回来作用于系统控制部分，形成闭合回路，这么系统称为闭环系统，也称反馈控制系统。其特点是由输入信号和输出信号偏差对系统进行控制，即系统输出量对控制量有直接影响。将检测出来输出量送回到系统输入端并与输入信号相减过程称为负反馈。输入信号(又称给定值)与反馈信号(又称测量值)之差称为偏差。偏差作用在控制器上，使系统输出值趋近于给定值。闭环控制实质即是利用负反馈作用来降低系统偏差。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第10页,应用在工程上就是经过测量元件对被控制对象被控参数进行测量，与给定值进行比较，如有偏差，控制器就产生控制作用驱动执行机构工作，直到被控参数值满足预定需求为止。,不论造成偏差原因是外来干扰(如环境条件等)还是内部干扰(如给定值改变)，闭环系统控制作用总是使偏差趋向下降。所以，它含有自动修正被控量偏离给定值能力，且精度高、适应面广，是基本控制系统。闭环控制原理如,图4.2,所表示。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第11页,图4.2 闭环控制原理图,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第12页,4.1.2 控制系统性能指标,楼控系统控制性能指标能够用稳定性、能控性、能观察性、稳态特征、动态特征等来表征，对应地能够用稳定裕度、稳态指标、动态指标和综合指标来衡量一个控制系统优劣。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第13页,1系统稳定性,稳定性是指控制系统在受到外界或内部各种原因扰动作用，使得平衡状态被破坏以后，经过自动调整，使系统重新回到稳定状态能力。当系统受到扰动后，偏离了原来平衡状态，而在扰动消失以后，假如系统不能回到原来平衡状态，则这种系统是不稳定;反之，假如扰动消失后，系统经过本身调整作用，使偏离逐步减小，最终恢复到平衡状态，那么这种系统就是稳定。控制系统只有稳定才有可能谈得上系统性能优劣。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第14页,2系统能控性和能观察性,控制系统能控性和能观察性在多变量最优控制中是两个主要概念，能控性和能观察性从状态控制能力和状态测辨能力两个方面揭示了控制系统两个基本问题。,3动态指标,在经典控制理论中，用动态时域指标来衡量系统性能优劣。动态指标能够比较直观地反应控制系统过渡过程特征，动态指标包含超调量、调整时间ts、峰值时间tp、衰减比和震荡次数N。过渡过程特征,如,图4.3,所表示。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第15页,图4.3 过渡过程特征图,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第16页,4稳态指标,稳态指标是衡量控制系统精度指标，用稳态误差eSS来表征。稳态误差表征了控制精度，所以稳态误差越小越好。稳态误差与控制系统本身特征相关，也与系统输入信号形式相关。,5综合指标,在当代控制理论中，如最优控制系统设计，经常使用综合性指标来衡量一个控制系统。选择不一样性能指标，使得系统参数、结构等也不一样。所以，设计时应该依据详细情况和要求，正确选择性能指标。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第17页,4.1.3 基本PID控制,按偏差百分比、积分、微分（PID）进行控制是连续系统控制理论中技术最成熟、应用最广泛一个控制技术。它结构简单，参数调整方便，是在长久工程实践中总结出来一套有效控制方法。PID调整在楼控系统中有着大量应用。针对楼宇设备控制，因为难以建立准确数学模型，系统参数经常发生改变，人们往往采取PID控制技术，依据经验进行在线调整，从而得到满意控制效果。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第18页,1百分比调整(P),百分比调整特征为：当被调整参数与给定值有偏差时，调整器能按被调参数与给定值偏差大小与方向发出与偏差成正百分比控制信号。百分比调整器方程为：,式中u(t)调整器输出；,e(t)调整器输入，它是测量值与给定值之差；,Kp百分比常数，也就是调整器放大倍数。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第19页,百分比调整器特点是调整速度快、稳定性高、不轻易产生过调整现象。其缺点是调整过程最终有残余偏差，而且被调参数不能回到给定值，尤其是负载改变幅度较大时，残余偏差更大。对于扰动大且惯性也较大系统，若采取单纯百分比调整则极难兼顾动态和静态特征。百分比调整通惯用在调整精度要求不太高，调整时允许有残余偏差且工艺要求改变较快地方，如锅炉水位控制及高容量贮罐中压力、流量调整等。百分比调整器特征如,图4.4,所表示。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第20页,图4.4 百分比调整器特征图,(a)输入波形；(b)输出波形,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第21页,2积分调整(I),积分调整是当被调参数与给定值发生偏差时，调整器输出使调整机构动作，一直到被调参数与给定值之间偏差消失为止。因而调整工程结束时，被调参数回到给定值，即误差残余为零，其方程为,式中u(t)调整器输出；,Ti积分时间常数；,e(t)调整器输入，它是测量值与给定值之差。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第22页,采取积分调整要求被调参数含有自平衡能力，自平衡能力越大，调整质量越好。且调整速度要求较低，干扰作用不能改变太快，所以积分调整器单独使用场所不多，只能用在一些小型调整上。积分调整多用于压力、流量和液位调整，而不宜用于温度调整。积分调整器特征如,图4.5,所表示。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第23页,图4.5 积分调整器特征图,(a)输入波形；(b)输出波形,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第24页,3百分比积分调整(PI),要真正做到无偏差调整，更多是用百分比积分调整。百分比积分调整特点是当被调参数与给定值发生偏差时，调整器输出信号不但与输入偏差保持百分比关系，同时还与偏差存在时间长短成百分比，百分比积分调整综合了百分比调整和积分调整优点。其方程为：,式中u(t)调整器输出；,Kp百分比常数，也就是调整器放大倍数；,Ti积分时间常数；,e(t)调整器输入，它是测量值与给定值之差。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第25页,对于PI调整器，只要有偏差存在，积分调整就不停起作用。PI调整器能够将百分比调整快速性与积分调整消除静差作用结合起来，所以PI调整既克服了单纯百分比调整存在静差缺点，又防止了积分调整响应慢缺点，即静态和动态特征均得到了改进。百分比积分调整器特征如,图4.6,所表示。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第26页,图4.6 百分比积分调整器特征图,(a)输入波形；(b)输出波形,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第27页,4百分比微分调整(PD),百分比微分调整特点是:当被调参数与给定值发生偏差时，调整器输出信号不但与输入偏差保持百分比关系，同时还与偏差改变速度相关。其方程为,式中u(t)调整器输出；,Kp百分比常数；,Td微分时间常数；,e(t)调整器输入，它是测量值与给定值之差。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第28页,在调整器中加入微分作用，即在偏差刚出现、偏差值尚不大时，依据偏差改变速度，提前给出较大调整作用，使偏差尽快消除。因为调整及时，能够大大降低系统动态偏差及调整时间，从而改进了过程动态品质。百分比微分调整器特征如,图4.7,所表示。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第29页,图4.7 百分比微分调整器特征图,(a)输入波形；(b)输出波形,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第30页,5百分比积分微分调整(PID),百分比积分微分调整特点是:当被调参数与给定值发生偏差时，调整器输出信号不但与输入偏差信号大小及偏差存在时间长短相关，还与偏差改变速度相关。其方程为,式中u(t)调整器输出；,Kp百分比常数；,Ti积分时间常数；,Td微分时间常数；,e(t)调整器输入，它是测量值与给定值之差。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第31页,PID调节器首先是比例、微分作用，使其调节作用加强，然后再进行积分，直到最终消除静差为止。所以，PID调节器不论从静态还是从动态角度看，调节品质均得到了改善，从而使PID调节器成为一种应用最为广泛调节器。因为微分作用发生在过渡过程初期，可以大大改善惯性滞后较大系统调节品质。楼宇设备控制系统中PID调节经常用在惯性滞后大场所，如温度测量等。比例积分微分调节器特征,如图4.8所示。,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第32页,图4.8 百分比积分微分调整器特征图,(a)输入波形；(b)输出波形,4.1 控制系统基本原理及控制器调整特征,第33页,空气调整是使室内空气温度、湿度、洁净度、气流速度和压力等参数按不一样需求保持在一定范围技术,由此给人们工作、生活提供一个舒适环境，为生产提供适宜条件。在特殊情况下，有时还要求对空气压力、成份、气味及噪声进行调整与控制。在楼宇设备控制系统中，空调暖通设备是最复杂部分之一，为了提升空调舒适性，更加好地发挥空调设备性能，要对调整对象空气物理特征有所了解。,4.2 空气调整基础知识,第34页,4.2 空气调整基础知识,将湿度、温度、压力等非电物理量经过传感器转换成电压、电流等电气信号并非最终目标，还需对被测物理量进行深入分析、比较和调整，到达对其进行有效控制目标。,楼宇设备控制系统主要由数字控制器、传感器、执行器和被控对象组成。而数字控制器又是楼宇设备控制系统关键部分，其控制伎俩、控制策略和控制方式以及调整特征决定了整个楼宇控制系统可靠性、有效性和智能性。,第35页,4.2.1 空气物理性质,1空气成份,自然界空气主要是由干空气和水蒸气组成，称之为湿空气。干空气按质量比是由75.55氮(N2)、23.1氧(O2)、0.05二氧化碳(CO2)和一些其它稀有气体(1.3)所组成。另外,空气中还含有不一样程度灰尘、微生物和其它气体杂质。空气中水蒸气不一样含量将会造成不一样空气状态。湿空气是我们生活真实空气环境，而空气调整以湿空气为对象，主要是处理空气温度和湿度问题。,4.2 空气调整基础知识,第36页,2空气状态参数,空气物理性质不但取决于它组成成份，而且也与它所处状态相关。空气状态可用一些物理量来表示，比如温度、压力和湿度等，这些物理量统称为空气状态参数。在空气调整过程中，常包括空气状态参数有：,4.2 空气调整基础知识,第37页,(1)压力,普通情况下人们把流体作用于单位面积上垂直作用力称为压强。而在空调工程中，习惯把压强简称为压力。大气压力(P)会伴随季节、天气改变而稍有改变。通常以北纬45海平面上平均气压作为一个标准大气压，或称物理大气压,它相当于101.325 kPa(760 mmH2O)。因为大气压力不一样，空气一些性质也会有所不一样。,4.2 空气调整基础知识,第38页,任何气体分子，因为不停热运动结果，使它们都含有一定压力。水蒸气当然也不例外。空气压力是由水蒸气和干空气共同作用结果，两种气体各有自己压力，称为分压力，而二者之和应该是空气总压力。由道尔顿定律可知，混合气体各成份分压力与其它气体存在是否无关，水气分压力（Pc）大小反应了水蒸气多少，是空气湿度一个指标。空气越潮湿，水气分压力越大。湿空气中水蒸气饱和压力与湿空气温度之间存在对应关系，这能够在热工手册中查到。,4.2 空气调整基础知识,第39页,(2)温度,温度是表示空气冷热程度指标，它反应了空气分子热运动猛烈程度。普通用t表示摄氏温度()，用T表示绝对温度(K),二者之间关系为：,T273+t,空气温度高低对人体舒适性和健康程度影响很大,它是衡量空气环境对人体和生产是否适当一个主要参数。普通居住条件室温，夏季应保持在2527，冬季应保持在1620。,4.2 空气调整基础知识,第40页,空气温度通惯用干球温度(t)和湿球温度(tsh)来表示。普通水银（或酒精）温度计示值称为干球温度，也就是通常所说温度。用纱布将温度计温包裹住，并确保纱布上一直浸润着蒸馏水，由此来测量湿球温度。因为湿空气在未到达饱和之前，湿布上水分就会蒸发，吸收了一部分汽化潜热，所以湿球温度计上读数总比干球温度计读数低些。空气相对湿度愈小，湿球上水分蒸发得就愈快，湿球温度降低幅度就愈大。比较这两个温度值便可计算出相对湿度。,4.2 空气调整基础知识,第41页,(3)露点温度,空气在某一温度下，假如水蒸气到达饱和状态即相对湿度等于100，此时，空气中水汽便开始结露凝结成水，对应温度称为露点温度。,可由空气性质从表中查出饱和含湿量对应温度，这个温度就是露点温度t1。所以，依据空气含湿量能够确定露点温度。,4.2 空气调整基础知识,第42页,(4)湿度,人体所感觉冷热程度不但与空气温度高低相关，而且还与空气中水蒸气多少相关，即与湿度相关。空气中湿度有以下表示方法：,绝对湿度(X),1 m3湿空气中含有水气量(kg)，称为空气绝对湿度，即,式中GC水汽重量，kg；,VC湿空气体积，m3。,绝对湿度实际上是水蒸气密度。因为湿空气体积受许多原因影响，极难准确测量，所以在工程上普通不采取绝对湿度。,4.2 空气调整基础知识,第43页,含湿量,用1 kg干空气含有水气量来代表空气湿度，这么就能够排除空气温度和水气量改变时对湿度这个概念造成影响，这种湿度习惯上称为含湿量。,在空调技术中，含湿量和温度一样，是一个十分主要参数，它反应了空气带有水气量多少。在任何空气发生改变过程中，比如加湿或干燥，能够用含湿量来反应水气量增减情况。,4.2 空气调整基础知识,第44页,相对湿度(),在一定温度下，湿空气中水蒸气含量有一最大程度，超出这个程度，多出水蒸气就会凝结成水。相对湿度表示绝对湿度靠近饱和绝对湿度程度。通惯用Xb来表示饱和绝对湿度,则相对湿度能够表示为:,相对湿度值在0100%范围内改变。在一定温度下，相对湿度愈大，空气就愈潮湿；相对湿度愈小，空气就愈干燥。在空调中，相对湿度是衡量空气环境潮湿程度对人体和生产是否适当一项主要指标。,4.2 空气调整基础知识,第45页,(5)焓,焓反应了一定状态下空气所含能量多少，也决定了空调系统加热或制冷单位空气所需能量。它计算以1 kg干空气为基础，普通近似认为0 时干空气焓为零，这么，假如湿空气温度为t，含湿量为d g/kg(干空气)，则该湿空气焓为干空气焓和水蒸气焓之和。(1+d)kg湿空气焓值用公式表示为:,式中ig1 kg干空气焓；,ipd kg水蒸气焓；,I(1+d)kg湿空气焓值,kJkg。,Ii,g,+i,p,4.2 空气调整基础知识,第46页,空气焓主要是由与空气温度相关t项以及与含湿量相关d项这两部分组成。前者随温度改变，称为显热部分；后者随含湿量改变，称为潜热部分。,3空气状态参数相互间关系,假如已知两个相互独立空气状态参数，就能够推算出其余状态参数。为了方便直观，工程上将它们之间关系用一张线算图来表示，该图横坐标为含湿量，纵坐标为温度，下方为焓，该图称为焓湿图，如,图4.9,所表示。每一张焓湿图都是在一定大气压条件下绘制，空气状态参数都可在图上表示。,4.2 空气调整基础知识,第47页,图4.9 焓湿图,4.2 空气调整基础知识,第48页,三个状态参数中，只要知道其中两个就可在图中查得另外一个。比如,图4.9,所表示焓湿图上有一点A，过A点沿等湿线作一直线，向上交含湿量刻度线于B，再向上交水蒸气分压力刻度线于B，则可从B点读出空气焓湿量值，从B点可读出水蒸气分压力值。将BA向下延长，交相对湿度为100线于点F，过点F作一条等温线，交温度坐标轴于点F，则从F点可读出露点温度。,过A作一条等温线，交温度坐标轴于点C，则C点读数为干球温度。,过A作一条等焓线，交相对湿度为 100线于点E，交焓坐标轴于点D，从D点可读出空气焓值。过E点作一条等温线，交温度坐标轴于点E，从E点可读出空气湿球温度。,4.2 空气调整基础知识,第49页,4.2.2 空气调整系统组成与分类,空调系统普通由空气调整处理系统,冷热媒输送系统和冷、热源系统三部分组成。楼宇设备控制系统中空调控制就是针对以上几部分进行监视、测量及自动控制。,4.2 空气调整基础知识,第50页,4.2.2.1 空气调整处理系统,1按空气处理设备设置位置情况分类,(1),集中式系统,即空气处理设备(过滤、冷却、加热、加湿设备和风机等)集中设置在空调机房内，空气经处理后由风管送入各房间系统。这种系统便于集中管理、维护。在智能建筑中，普通采取集中式空调系统。对空气处理集中在专用机房里，对处理空气用冷源和热源也有专门冷冻站和锅炉房。,4.2 空气调整基础知识,第51页,(2),半集中空调系统,除了集中空调机房外，还设有分散在被调整房间二次设备(又称末端装置)。其功效主要是在空气进入被调整房间前对来自集中处理设备空气做深入补充处理。其经典设备为风机盘管系统。,(3),全分散系统,也称局部空调机组，这种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备(风机)集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑空调系统。惯用窗式和柜式空调属于这种情况，它们都不需要集中机房，安装方便，使用灵活。,4.2 空气调整基础知识,第52页,2按负担室内热湿负荷所用输送介质分类,(1)全空气系统,房间全部负荷均由集中处理后空气负担。因为空气比热容较小，全空气系统需要较多空气才能到达消除余热、余湿目标。所以，这种系统需要较大断面风道，占用建筑空间较多。定风量或变风量集中式空调系统属于全空气系统。,(2)全水系统,房间负荷全部由集中供给冷、热水负担。因为水比热容比空气大得多，所以在相同负荷情况下，全水系统输送管道占用建筑空间较少。但这类系统仅能调整温度，不能调整湿度，而且不能处理通风换气问题，室内空气品质较差，所以用得不多。,4.2 空气调整基础知识,第53页,(3)空气水系统,即房间负荷由集中处理空气负担一部分，其它负荷由水作为介质在送入空调房间前对空气再次处理(加热或冷却)系统。这种系统优点是既可处理全空气系统风道占用空间大问题，又能够向空调房间输送一定量新风来换气，以改进空调房间卫生条件。常见空气水系统有空气风机盘管机组系统、空气水辐射板系统。,(4)制冷剂系统,即室内负荷由制冷和空调机组组合在一起小型设备负担。它按直接蒸发机组安装组合情况可分为窗式、立柜式和分体式等。,4.2 空气调整基础知识,第54页,3按使用空气起源分类,(1)全回风式系统（又称封闭式系统）,指全部采取再循环空气系统，即室内空气经处理后再送回室内，以消除室内热湿负荷。,(2)全新风系统（又称直流式系统）,指全部采取室外新鲜空气系统，即新风经处理后送入室内，消除室内热湿负荷后，再排到室外。,(3)新、回风混合式系统,指采取一部分新鲜空气和室内空气（回风）混合全空气系统，它介于上述两种系统之间。,4.2 空气调整基础知识,第55页,4按空气流量状态分类,(1),定风量系统即系统在运行过程中风量一直保持恒定。,(2),变风量系统即系统在运行过程中风量按一定控制要求不停调整，以满足不一样工况需要。,4.2 空气调整基础知识,第56页,4.2.2.2 冷热媒输送系统,1按冷、热水管道设置方式划分,(1)双管制系统,进行热湿处理表面换热器供、回水管在供热水或冷水时共用，即这套供、回水管内冬天供是热水,夏天供是冷水，管网内有冬夏转换阀门。,(2)三管制系,统进行热湿处理表面换热器供、回水管按冷、热水管分别设置，共3根管，分别为热水供水管和回水管、冷水供水管和回水管、回水管适用。,(3)四管制系统,进行热湿处理表面换热器供、回水管按冷、热水管分别设置，共4根管，分别为热水供水管和回水管、冷水供水管和回水管。,4.2 空气调整基础知识,第57页,2按水量特征划分,(1)定水量系统,在空调水系统中，系统水量基本不变，系统水量由水泵运行台数决定。,(2)变水量系统,在空调水系统中，终端设备惯用电动二通阀，而电动二通阀开度又是经常改变，则系统水量也一定是改变。为使改变水量系统能与恒水量工作冷水机组相适应，惯用方法是在供、回水总管上设置压差旁通阀，依据供、回水总量水压差来调整电动旁通阀开度，以保持冷水机组恒水量工作。,4.2 空气调整基础知识,第58页,3按水性质划分,(1)冷却水系统,空调系统中冷却水系统是专为冷水机组或直接蒸发式空调机组而设置。冷却水带走机组中热量，确保机组正常工作。,从冷却塔来冷却水(通常为32)经冷却泵加压后送入冷水机组，带走冷凝器热量，温度升高冷却回水(通常设计为37)被送至冷却塔上部进行喷淋。因为冷却塔风扇转动，使冷却水在喷淋下落过程中不停与室外空气发生热交换而冷却，冷却后水落入冷却塔集水盘中，又重新送入冷水机组以完成冷却水循环。在冷却水循环过程中损失部分可经过补水箱进行补充。,4.2 空气调整基础知识,第59页,(2)冷冻水系统,冷冻水系统是一个封闭水循环系统。由冷水机组提供7 冷冻水经冷冻泵加压后送入空调机组，在表冷器中与空气进行热湿处理，处理后冷冻水温度升高，并重新回到冷水机组进行冷冻处理。,4.2 空气调整基础知识,第60页,(3)热水系统,空调系统中热水系统也是一个封闭水系统。由城市管网或蒸汽锅炉提供高温蒸汽或热水锅炉提供高温热水经过换热器转换成空调系统所需6570 热水。热水经热水泵加压后送入空调机组，在表面换热器(表冷器)中与空气进行热湿处理，处理后热水温度降低，并重新回到换热器进行加热处理。,4.2 空气调整基础知识,第61页,4.2.2.3 冷、热源系统,能为空调系统空气处理设备对空气进行热湿处理提供冷热量物质和装置，都能够作为空调冷、热源。这么物质有地下水、冰等，其装置主要是各种制冷设备和锅炉。,1冷源装置,冷水机组是中央空调系统采取最多冷源，它是可向空调系统提供处理空气所需低温水(又称为冷冻水)制冷装置。冷水机组类型繁多，当前惯用主要有两大类：一类是电力驱动蒸汽压缩式冷水机组，另一类是热力驱动吸收式冷水机组。,4.2 空气调整基础知识,第62页,(1)压缩式制冷,低压制冷剂蒸汽在压缩机内被压缩为高压蒸汽后进入冷凝器，制冷剂和冷却水在冷凝器中进行热交换，制冷剂放热后变为高压液体，经过热力膨胀阀后，液态制冷剂压力急剧下降，变为低压液态制冷剂后进入蒸发器。在蒸发器中，低压液态制冷剂经过与冷冻水热交换而发生汽化，吸收冷冻水热量而成为低压蒸汽，再经过回气管重新吸入压缩机，开始新一轮制冷循环。很显然，在此过程中制冷量即是制冷剂在蒸发器中进行相变时所吸收汽化潜热。,从压缩机结构来看，压缩式制冷大致可分为往复压缩式、螺杆压缩式和离心压缩式三大类，近年来新研制涡旋压缩式制冷机也已开始在一些小型机组上逐步应用。,4.2 空气调整基础知识,第63页,(2)吸收式制冷,吸收式制冷与压缩式制冷一样，都是利用低压制冷剂蒸发产生汽化潜热进行制冷。二者区分是：压缩式制冷以电为能源，而吸收式制冷则是以热为能源。在高层民用建筑空调制冷中，吸收式制冷所采取制冷剂通常是溴化锂水溶液，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。所以，通常溴化锂制冷机组蒸发温度不可能低于0，从这一点上能够看出溴化锂制冷适用范围不如压缩式制冷广。但在高层民用建筑空调系统中，因为要求空调冷水温度通常为67，所以还是比较轻易满足。,4.2 空气调整基础知识,第64页,从溴化锂制冷机组制冷循环中能够看出，它用电设备主要是溶液泵，电量为510 kW，这与压缩式冷水机组数百千瓦相比是微不足道。所以，当建筑物所在地电力担心且无法满足空调设备要求前提下，能够选择溴化锂吸收式冷水机组；假如当地电力系统允许话，还是应优先选择压缩式冷水机组。,4.2 空气调整基础知识,第65页,2热源装置,(1)热源分类,按热源性质不一样可分为蒸汽和热水两大类；,按热源装置不一样可分为锅炉和热交换器两大类。,(2)冷热水机组,直燃吸收式冷水机组(简称直燃机)就是把锅炉与溴化锂吸收式冷水机组合二为一，经过燃气或燃油产生制冷所需要能量。直燃机按功效不一样可分为三种形式：单冷型只提供夏季空调用冷冻水；冷暖型在夏季提供空调用冷冻水，而冬季供给空调用热水；多功效型除能够提供空调用冷、热水外，还能提供生活用热水。,4.2 空气调整基础知识,第66页,直燃机由高低压发生器、高低压换热器、冷凝器、蒸发器、冷水泵、溶液泵、控制设备及辅机等主要设备组成，它工作原理分为制冷循环、供热循环和卫生热水循环三种不一样方式。,空调供热循环产生热水温度普通为5560，在空调供热循环中，蒸发器用作冷凝器，经过阀门切换使高压发生器产生冷凝水蒸气直接进入蒸发器，与热水进行热交换后变为冷水进入吸收器，高压发生器产生中间溶液流入吸收器中，吸收由蒸发器来经放热后冷水而成为稀溶液，经过溶液泵重新送入高压发生器中，完成了一个供热循环过程。在这一过程中，冷水泵停顿运行。,4.2 空气调整基础知识,第67页,一个楼宇设备控制系统由测量变送装置、计算处理装置、执行装置几个部分组成。系统经过传感器完成对湿度、压力和温度等非电物理量监测，并将其转换成对应电学量，而变换后电量作为被调参数送到计算处理装置。计算处理装置将被调参数与设定值进行比较，出现偏差后，按系统不一样要求进行对应调整，输出控制信号，去控制执行机构运行。,将非电量(比如压力、温度、流速等)转换为电量器件称为传感器。把非电量转换为电量，然后进行检测，对于楼宇控制系统来说，占有极为主要地位，其精度及可靠性在一些场所甚至成为处理实际问题关键。,4.3 传感器,第68页,系统需要被测信号以输出状态划分，普通分为开关量和模拟量两种。所谓开关量输入，是指输入信号为状态信号，其信号电平只有两种，即高电平和低电平。对于这类信号，只需经放大、整形和电平转换处理后，即可直接送入计算机系统。对于模拟量输入，因为模拟信号电压或电流是连续改变信号，所以对其进行处理就比较复杂，在进行小信号放大、滤波量化等处理过程中须考虑干扰信号抑制、转换精度及非线性等很多原因。这种信号在楼宇控制系统中主要有对温度、湿度、压力、流量、液位、浓度等处理。一样，楼宇控制系统对外部设备进行控制也需要开关量和模拟量输出。,4.3 传感器,第69页,传感器主要作用是拾取外界有效信息，如同人类在从事生产劳动时经过五官等器官感知周围信息一样。在当代化楼宇设备控制中，传感器是必不可少基础组成部分，它实现两种不一样形式量值之间变换，目标是为了便于计量和检测。传感器普通是由敏感元件、传感元件和其它辅助器件组成。,因为建筑设备监控系统处理控制过程响应时间通常比传感器响应时间大得多，所以传感器选择主要考虑精度和量程。,4.3 传感器,第70页,1传感器精度,传感器精度应满足系统控制及参数测量要求,必须高于要求过程控制精度1个等级。,2传感器量程,(1),温度传感器量程应为测点温度1.21.5倍。,(2),压力（压差）传感器工作压力（压差）应大于测点可能出现最大压力（压差）1.5倍，量程应为测点压力（压差）1.21.3倍。,(3),流量传感器量程应为系统最大流量1.21.3倍，且应耐受管道介质最大压力，并能瞬态输出。流量传感器安装部位应满足上游10D（管径）、下游5D直管段要求。当采取电磁流量计或涡轮番量计时，其精度宜为1.5%。,4.3 传感器,第71页,(4),液位传感器宜使正常液位处于仪表满量程50%处。,(5),成份传感器量程应按检测气体浓度进行选择，一氧化碳气体宜为0300 ppm或0500 ppm，二氧化碳气体宜为0 ppm或010000 ppm。,(6),风量传感器宜采取皮托管风量测量装置，其测量风速范围应为216 m/s,测量精度不应小于5%。,另外，传感器应能反应现场真实情况，如湿度传感器应安装在附近没有热源、水滴且空气流通并能反应被测房间或风道空气状态位置，其响应时间不应大于150 s。对于智能传感器，应有以太网或现场总线通信接口。,4.3 传感器,第72页,4.3.1 温度传感器,温度是楼宇控制中一个非常主要参数，温度自动调整不但可给人们提供一个舒适生活和工作环境，从节能角度出发，温度恰当控制还可为当代化楼宇节约大量能源。,温度传感器按采取测量被测介质温度方式可分为接触式和非接触式两大类。,接触式温度传感器检测部分与被检对象有良好热接触，经过传导或对流到达热平衡，这时，温度传感器示值即表示被测对象温度。如热电偶、热电阻、半导体PN结等都属于接触式温度传感器。,4.3 传感器,第73页,非接触式温度传感器检测部分与被检对象互不接触。当前最惯用是经过辐射热交换实现测温，如红外测温传感器等，通惯用于高温测量，如炼钢炉内温度测量。,在楼宇自动化中对温度检测范围为：,(1),室内、室外气温-4045。,(2),风道气温-40130,(3),水管内水温0100。,(4),蒸汽管内蒸汽温度100350。,4.3 传感器,第74页,1热电阻,利用导体电阻随温度改变而改变特征制成传感器，称为热电阻性传感器。它是利用金属导体电阻随温度改变特征进行测温。用金属电阻作为感温材料，要求金属电阻温度系数大，电阻与温度呈线性关系，所以在惯用感温材料中首选铂和铜。,4.3 传感器,第75页,金属电阻与温度近似线性关系以下：,式中Rtt 时电阻值；,R00 时电阻值；,电阻温度系数。,铂含有耐氧化特征，在相当宽温度范围内有相当好稳定性，且纯度越高，电阻温度特征越稳定。但铂电阻价格很高。,铜特点是易氧化，只能在低温及没有侵蚀性介质中工作。另外，铜电阻率比铂低得多，所以一样阻值热电阻，铜电阻要更细更长，这使其机械强度差，体积也更大。,R,t,R。(1+,t),4.3 传感器,第76页,用镍制成热电阻在性能上介于铜与铂之间。所以，在高精度、高稳定性测量回路中通惯用铂热电阻材料传感器；要求普通、含有较稳定性能测量回路可用镍电阻传感器；档次低，只有普通要求时，可选取铜电阻传感器。,在使用热电阻测温时，要充分注意热电阻与外部导线连接，在传感器和控制器之间引线过长会引发较大测量误差。引线电阻对铂电阻不超出R00.2，对铜电阻不超出R00.1。精密测量中则要考虑温度误差赔偿。,4.3 传感器,第77页,2热敏电阻,利用半导体电阻随温度改变属性制成温度传感器是常采取又一个方法。当前使用热敏电阻大多属陶瓷热敏电阻。半导体电阻对温度感受灵敏度尤其高。上述提及铜电阻，当温度每改变1，其阻值改变0.40.6；而热敏电阻温度每改变1，其阻值改变可达26，所以其灵敏度要比其它金属电阻高一个数量级，不过它特征是非线性，所以，后续非线性校正处理比较复杂。假如是经过计算机对多个测点进行数据处理，有可能造成系统不能正常工作。另外，热敏电阻交换性差，这给系统维护带来一定困难。,4.3 传感器,第78页,热敏电阻按其阻值随温度改变特征可分为三类：,(1),负温度系数(NTC)热敏电阻其阻值随温度上升呈非线性减小。,(2),正温度系数(PTC)热敏电阻其阻值随温度上升呈非线性增大。,(3),临界温度电阻式(CTR)热敏电阻它含有正或负温度系数特征，且存在一临界温度，超出此临界温度，其热敏电阻阻值会急剧改变。,4.3 传感器,第79页,3热电偶,两种不一样导体A、B接触时，因为两边自由电子密度不一样，连接成闭合回路时，在交界面上会产生电子相互扩散，致使在A、B接触处产生电场，以妨碍电子深入扩散，到达最终平衡。平衡时接触电动势取决于两种材料性质和接触点温度。接点处温度不一样，回路中出现热电动势也不一样。经过测量电动势来间接测取温度装置称为热电偶。,热电偶是温度测量中使用最为广泛传感器之一，其测量温度范围在-1802800。热电偶测量准确度和灵敏度都较高，尤其在高温范围内有较高精度。所以，热电偶在普通测量和控制系统中惯用于中高温区温度检测。,4.3 传感器,第80页,将热电偶材料一端温度保持恒定(称为自由端)，而将另一端插在需要测温地方，这么两端热电势就是被测温度(工作端)函数，测出这个电势值就能确定被测温度。热电偶在使用中需要注意一个主要问题是怎样处理自由端温度赔偿问题。通常需采取赔偿导线与热电偶连接，赔偿导线作用就是将热电偶自由端延长到距热源较远、温度比较稳定地方。,4.3 传感器,第81页,对组成电偶材料，必须是在测温范围内有稳定化学与物理性质，且热电势要大，温度靠近线性关系。,铂及其合金属于贵金属，其组成热电偶价格最贵，但优点是热电势非常稳定；铜、康铜价格最廉价；镍铬考铜价格居中，而它灵敏度最高。,4.3 传感器,第82页,4集成温度传感器,集成温度传感器是利用集成化技术把温度传感器(如热敏晶体元件)与放大电路、赔偿电路等制作在同一芯片上功效器件。这种传感器输出信号大，与温度有很好线性关系，且含有小型化、使用方便、测温精度高等优点，所以其应用日益广泛。,集成温度传感器按输出量不一样可分为电压型和电流型两种。这种传感器含有绝对零度时输出电量为零特征，利用这一特征可制作绝对温度测量仪。集成电路温度传感器工作温度范围