第3章_空调系统自动化原理

第3章空调系统自动化原理本章主要介绍了空调控制系统中的冷热源系统、水系统、空气处理系统、风机盘管系统等的监控。要求：1、掌握压缩式制冷系统的监控原理与功能；2、掌握冷冻水及冷却水系统的、空气处理系统的监控功能和原理及风机盘管系统的监控。第3章空调系统自动化原理第3章空调系统自动化原理智能楼宇中的电气设备、空调设备和给排水设备等称为机电设备。现代建筑内部有大量电气设备，如环境舒适所需的空调设备、照明设备、给排水设备、电梯设备等，这些设备多而分散。多：即数量多，被控、监视、测量的对象多，多达上千个点以上；散：即这些设备分布在各楼层和各个角落。如果采用分散管理，就地控制、监视和测量是难以想象的。第3章空调系统自动化原理楼宇智能化技术即为合理利用设备、节约能源和确保设备的运行安全，监视、测量和控制是楼宇智能化技术的基本内容。采用楼宇智能化技术，可以及时掌握设备的运行状态、系统能量的变化，以便采用科学技术手段来节省人力和物力。楼宇自动化系统（BAS）是建筑技术、自动控制技术与计算机网络技术相结合的产物，使大楼具有智能建筑的特性。第3章空调系统自动化原理楼宇设备自动控制系统主要对：空调系统、冷热源系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯控制系统等进行统一管理、监测和控制。控制器——直接数字式控制器（DDC）控制系统——采用集中管理和分散控制控制特点——控制器采用网络互连，一个控制器控制本地较小数量的传感器/执行器。第3章空调系统自动化原理空调系统是现代建筑的重要组成部分，是BAS的主要监控对象，也是IBMS主要内容之一。其重要性主要体现在如下方面：●舒适的生活与工作环境，由空调系统来实现；●空调系统是建筑最主要耗能系统之一（40%），通过BAS实现空调系统节能运行，对节能减排非常重要；●空调系统的运行控制必须实时调节，系统配置与功能要求较高。第3章空调系统自动化原理内容提要§3.1空调系统构成§3.2空调系统冷、热源自动控制§3.3空调系统自动化§3.4通风系统自动控制§3.5高精度工艺空调系统自动控制第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成一、概述二、中央空调系统的基本构成§3.1空调系统构成第3章空调系统自动化原理第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成一、概述（一）空气调节（二）空调系统分类（三）空调的风系统（四）空调的水系统第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（一）空气调节空气调节简称空调，即依靠通风换气等技术手段，加工、处理一定质量的空气送入室内，使室内大气环境舒适，或者保证生产工艺过程、科学研究过程的需要。空气调节主要是指空气的温度、湿度的控制，包括加温（降温）、加湿（除湿）、净化等，即常说的热、湿处理。基本概念：1.温度调节2.湿度调节3.空气其他参数调节4.空调房间的冷、热负荷一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（一）空气调节1.温度调节：居住室温：夏季保持在25℃～27℃，冬季保持在16℃～20℃。工艺性空调根据生产工艺或科学研究的需要，把环境温度调整到相应的范围内。2.湿度调节：居住相对湿度：夏季保持在50%～60%，冬季保持在40%～50%。工艺性空调根据生产工艺或科学研究的需要，把环境湿度调整到相应的范围内。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（一）空气调节3.空气其他参数调节：除常规的空气温度、湿度调节外，在特殊场合，还须实现空气质量、空气压力等调节。4.空调房间的冷、热负荷1）冷负荷冷负荷指为了维持房间温度稳定，在某一瞬时必须从室内排出的热量。即为维持室温必须向室内空气输送的冷量。冷负荷的组成：太阳通过窗户照射形成的冷负荷，室内与室外温差通过窗户、屋顶和墙壁形成的冷负荷，工艺设备、照明设备及人体散热产生的冷负荷等。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（一）空气调节4.空调房间的冷、热负荷2）得热某一瞬时房间的得热指室内、外热源通过各种途径散发到室内的热量。得热的途径通常为：太阳通过窗户、门等透明的围护结构向室内的辐射及传导散热，室内人员的散热，照明、设备的散热等。3）房间得湿与湿负荷房间内的湿源（如人、散湿设备、水槽等）向室内散发出的水蒸气即为房间得湿量，这些湿量构成了房间湿负荷。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类1、按空气处理设备设置情况分类（3类）：1）集中式空调系统2）半集中式空调系统3）全分散式空调系统一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类——1.按空气处理设备设置情况分类1）集中式空气调节系统将所有空气处理设备（冷却器、加热器、加湿器、过滤器和风机等）设置在一个集中的空调机房内。空气经集中设备处理后用风道送至各房间。特点：便于设备安装、维护与管理。在智能建筑中，一般采用集中式空调系统，通常称之为中央空调系统。对空气的处理集中在专用的机房内，冷源和热源有专门的冷冻站和锅炉房。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类——1.按空气处理设备设置情况分类1）集中式空气调节系统按送风方式可分为：●单风管空调系统：只有进风管●双风管空调系统：进风管+回风管●变风量空调系统：采用改变送风量一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类——1.按空气处理设备设置情况分类1）集中式空气调节系统按所处理空气的来源可分为：●循环式系统（全回风式）：系统新风量为零，全部使用回风，其冷、热消耗量最小，但空气品质差。●直流式系统（全新风式）：系统全部采用新风，其冷、热消耗量最大，但空气品质好。●混合式系统（新回风混合式）：系统按适当比例混合新风和回风，既满足空气品质的要求，又节约能源。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类——1.按空气处理设备设置情况分类2）半集中式空气调节系统除集中空调机房外，还设有分散在各房间内的二次设备（又称末端设备）。空气进入房间前，对来自集中处理设备的空气做进一步的补充处理。特点：使用和控制灵活。半集中式空气调节系统按末端装置可分为末端再热式系统、风机盘管系统和诱导器系统。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类——1.按空气处理设备设置情况分类3）全分散式空气调节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，形成一个紧凑的空调系统。特点：不需要集中的机房，安装方便，使用灵活。常用的局部空调机组有：窗式空调、分体式空调、柜式空调等。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类2、按负担空调负荷所用介质分类（4类）：1）全空气空调系统2）全水空调系统3）空气－水空调系统4）制冷剂空调系统一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类——2.按负担空调负荷所用介质分类1）全空气空调系统全部由集中处理的空气作为冷、热介质来承担室内的热湿负荷。此类系统需占用较大的建筑空间，但室内空气的品质有所改善。2）全水空调系统全部由水作为冷、热介质来承担室内的热湿负荷。由于水的比热比空气大，故此类系统占用的建筑空间较小，但不能解决通风换气问题。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类——2.按负担空调负荷所用介质分类3）空气－水空调系统系统由空气和水作为冷、热介质来共同承担室内的热湿负荷，有效解决了空间占用和通风换气的问题。4）制冷剂空调系统系统由制冷剂作为冷、热介质来承担全部热湿负荷的系统。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类3、按空调控制方式及要求分类（4类）：1）定风量、变风量空调系统2）低速、高速空调系统3）工艺性、舒适性空调系统4）一般性、恒温恒湿性空调系统一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类目前绝大多数建筑中采用的是：●集中式与半集中式空调系统在智能化建筑中，一般采用集中式空调系统，通常称之为中央空调系统。●全空气空调系统与空气—水空调(即风机盘管)系统通常用水和通风完成湿热处理，故空调系统一般分为风系统和水系统。风系统把经过热、湿处理的空气按系统要求分送到各个房间；水系统则以水为媒介为系统提供热源或冷源。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（二）空调系统分类●全新风和新回风混合式空调系统基本为定风量控制。近年来变风量空调系统由于节约能源、控制灵活等优点，逐步被国内采用。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统1.分类1）按所处理空气的性质分类①直流式系统：经过机组的空气全部为室外新鲜空气而无回风的空调系统（又称全新风空调系统）。②循环式系统：无新风，所有室内空气在室内、风管及机组中进行循环的系统（又称全回风空调系统）。③混合式系统：具有新风系统的循环式系统。分为定新风比系统和变新风比系统。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统——1.分类2）按空气流量状态分类①定风量系统系统在运行过程中，风量始终保持恒定。②变风量系统系统在运行过程中，风量按一定的控制要求不断调整，以满足不同的需求。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统——1.分类3）按风道内风速分类①低速系统考虑到噪声的因素，大部分建筑空调的主送风管的风速在10m/s以下，即低速送风系统。②高速系统主管内风速在12～15m/s以上的系统。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统2.组成1）进风（新风）部分取室外新鲜空气（新风）的部分，是由新风的进风口（新风风门）和风管等组成。2）空气过滤部分过滤进风，除去颗粒较大的尘埃。有初（粗）效过滤器、中效过滤器和高效过滤器之分。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统——2.组成3）空气湿热处理部分对空气进行加热（冷却）、加湿（减湿）等处理的部分。热湿处理设备可分为直接接触式和表面式两大类。►直接接触式设备：如喷水、蒸汽加湿器等，是指与空气进行热湿交换的介质直接和被处理的空气接触。►表面式设备：如表面式换热器，是指与空气进行热湿交换的介质不和空气直接接触，而通过设备的表面进行。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统——2.组成4）空气的输送和分配部分由风机和管道组成，将调节好的空气按要求输入到各房间，并根据节能要求，把部分房间内空气（回风）回送到空调机进行再处理后，送回空调房间内。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统——2.组成一、概述空调风系统组成示意图新风空气热湿处理装置风机房间1房间n送风风机回风排风回风风阀过滤器第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（三）空调的风系统——2.组成一、概述新风回风回风阀门新风阀门过滤器热湿处理装置风机空调风管道空调风系统模型第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（四）空调的水系统指由冷热源提供的冷（热）水并送至空气处理设备的水路系统。1.开式系统2.闭式系统3.双管制系统4.三管系统5.四管系统6.定水量系统7.变水量系统8.冷却水系统9.冷冻水系统10.热水系统一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（四）空调的水系统1.开式系统管道与大气相通的一种水系统。管道内的水无外力作用时，管网水压与大气压力相等。高于水面的水管内因无水易腐蚀。2.闭式系统管道内没有任何部分与大气相通的一种水系统。管道内始终应充满水以防止腐蚀。一、概述第3章空调系统自动化原理§3.1空调系统构成（四）空调的水系统3.双管制系统进行热、湿处理表面换热器的供、回水管在供热水和冷水时共用，管网内有冬/夏转换阀门。4.三管系统进行热、湿处理表面换热器的供、回水管按冷、热水管分别设置，即冷水供水管和回水管，热水供水管和回水管，但回水管共用，故共三根水管。5.四管系统进行热、湿处理表面换热器的供、回水