第三章暖通空调系统自动化

第三章暖通空调系统自动化①.智能建筑目的——舒适、高效的工作环境。暖通空调（HVAC）而：HVAC的耗电量占全楼总耗电量50%左右。HVAC的监控点占全楼监控点总数50%以上。→HVAC的最优化控制→适舒性节能性重要意义。②.对于智能建筑需要精心的空调系统设计估算冷热负荷和水力平衡计算，对手动控制可以，但对以计算机控制为特点的智能建筑已远远不能满足要求。③.建环专业人员应向自控工程师提供的条件为：A.冷、热水系统流程图，暖通空调平面图。B.空调子系统的自动控制原理图。标明空气处理设备，执行机构，敏感元件等在各种工况下的动作要求，量程等。C.各个空调房间的温、湿度要求，波动范围，整定值范围等。D.工况转换的边界条件或相应的控制程序。E.设备启/停程序，连锁保护要求。F.各项参数的检测要求，自动保护、自动连锁，自动报警，以及显示，记录等具体要求。§3.1冷、热源系统监控一、制冷系统监控空调制冷系统主要有：压缩式制冷——制冷剂主要为氟立昂、氨←消耗电能为补偿吸收式制冷——以水为制冷剂←消耗热能为补偿。溴化锂为吸收剂冰蓄冷制冷——制冷设备在电网低负荷时工作，在用电高峰时向空调系统供冷源。各种制冷系统——带有成套的自控装置，本身能够独立完成机组监控与能量调节的功能。1.压缩式制冷系统的监控1）监控的目的①冷冻机蒸发器正常工作（通过稳定的水量）。②供给足够的冷冻水量——满足使用要求③尽可能提高供水温度,实现系统的经济运行。2）监控功能①启停控制，运行状态显示②冷冻水进出口温度、压力测量③冷却水进出口温度、压力测量④过载报警⑤冷冻水旁通阀压差控制⑥台数控制⑦水流量、冷量测量P87、图3.1压缩式制冷系统的DDC控制原理图压缩式制冷机系统控制原理图控制箱KX电动闸阀液位传感器LT电磁阀电动调节阀M1×22×11×11×32×31×32×32×31×11×21×11×31×31×22×32×31×31×32×32×62×61×32×3371536XX现场站DOAODIAI冷冻泵冷却泵S4S5S6KXTT1MTT2FT冷水供水冷水回水分水器Pdp集水器LT膨胀水箱KX冷水机组冷水机组冷水机组KXS6S5S4TT3TT4风机风机风机KX3）监控功能描述①制冷系统启停程序及启停顺序控制按照事先编制的时间程序控制润滑油系统启动→冷却水→冷冻水→压缩机启动顺序：冷却塔风机闸阀→冰却水闸阀→冷却水泵→冷冻水闸阀→冷冻水泵→冷水机组。停止顺序：相反DDC通过DO通道控制冷水机的启停。②冷水机组运行时间和启停次数，运行台数控制要求：各机组设备的运行累计小时数及启动次数尽可能相同←延长机组使用寿命分水器上温度传感器TT1→检测冷冻水供水温度集水器的温度传感器TT2→检测冷冻水回水温度供水总管上的流量传感器FT检测冷冻水流量送入DDC实际空调冷负数控制冷水机组台数和相应循环水泵台数③压差旁通控制压差传感器间集水器分水器dTP压差→AI信号DDC旁通管上控制信号送出与给定值比较AODDC电动调节阀开度保证供回水压差恒定。tt致的冷热冲击避免室内外温差悬殊导节能④冷冻水温度再设定室外温度冷冻水温度设定值⑤水流监测水流开关S（i）→监测水流状态→停止相应制冷机运行自动报警水流如为双级泵系统P89图3.2a.安装在冷冻机蒸发器回路中的循环泵P1、P2——提供克服蒸发器及周围管件的阻力。b.加压泵P3、P4→用于克服用户支路及相应管道阻力。c.用户流量=蒸发器流量时，旁通管内无流量。d.用户流量冷冻机蒸发器流量，旁通管由b→a旁通一部分流量在用户侧循环。e.冷冻机蒸发器流量用户流量时，旁通管由a→b流动。末端用户末端用户末端用户冷水机组冷水机组补水泵控制箱电动闸阀1×21×22×21×11×11×11×12×22×21×11×12×11×12×12×1现场站双级泵系统控制原理图⑥制冷系统的能量调节与控制a.在冷水用户允许的前提下，尽可能提高冷冻机出口水温以提高冷冻机的COP（能效比）。b.根据冷负荷状态→冷冻机运行台数。c.在冷冻机运行所允许条件下，尽可能降低冷却水温度，但并不增加冷却泵和冷却塔的运行电耗。序号监控功能备注1冷冻水供、回水温度监测1.水管式温度传感器，感温元件应插入水管中心线。2.保护套管应符合耐压要求2冷冻水供水流量监测可选用电磁流量计3冷却水供、回水温度监测1.水管式温度传感器，感温元件应插入水管中心线。2.保护套管应符合耐压要求4膨胀水箱水位监测用于补水控制5冷负荷计量根据冷冻水供、回水温度差和流量自动计算和计量6冷水机组启/停台数控制根据实际负荷自动确定冷水机组运行的台数，并使冷水机组优化运行。7冷冻水供、回水压差自动调节根据集水器和分水器的供、回水压差，自动调节冷冻水旁通调节阀，以维持供回水压力为设定值，并实现优化运行。8冷却水温度监测和控制自动控制冷却塔排风机的运行，使冷却水温度低于设定值，以提高冷水机组的运行效率。9冷水机组保护控制检测冷冻水、冷却水系统的流量开关状态，如果异常，则自动停止冷水机组，并报警和自动进行故障记录。10冷水系统顺序(sequence)控制1.启动顺序：开启冷却塔蝶阀→开启冷却水蝶阀→启动冷却水泵→启动冷却塔排风机→开启冷冻水蝶阀→启动冷冻水泵→冷却水和冷冻水的水流开关同时检测到水流信号后→启动冷水机组。2.停止顺序：（基本上启动顺序相反）11自动统计与管理自动统计各设备的运行累计时间，按一定的策略使各设备得到优化启/停控制，并对定期修理的设备进行提示。12机组通信用于楼宇自动化系统集成冷水机组监控系统1）热力系统的监控功能①蒸汽、热水出口:压力、温度、流量显示②汽包水位显示及报警③运行状态④顺序启停控制⑤设备故障信号、显示、安全保护信号显示⑥运行台数控制⑦热交换器控制进汽（水）量（按设定出水温度）⑧热交换器进汽（水）阀与热水循环泵连锁控制。2）供暖热水锅炉的监控P90图3.3二、热力系统的监控锅炉房进行计算机监测与控制的目的：安全性↑，能耗↓、人员工作量↓、管理水平↑①锅炉热水出口压力、温度、流量监测温度传感TT1-TT4——测量锅炉出口水温流量计FT1-FT4——测量锅炉出口热水流量压力变送器PT1-PT4——测量热水出口压力DDC显示、超限报警②锅炉补水泵的自控压力变送器PT5AI→DDC回水压力设定值启动补水泵→补水回水压力设定值补水泵停止。③锅炉给水泵的顺序启停及状态显示启动顺序：循环水泵→电锅炉停止：相反水流开关（FS1—FS3）循环水泵的运行状态锅炉主电路接触器辅助触头→电锅炉运行状态AI测量系统回水压力检测补水泵循环水泵3×12×11×11×1KX3×12×11×11×1KX3×12×11×11×1KX1×11×12×13×11×13×11×13×11×13×11×13×11×11×13×1KXKXKXKXKXKXPT5AIDIAODO现场站电锅炉机组的控制原理图LT14#电锅炉LT13#电锅炉LT12#电锅炉1#电锅炉TT1PT1LT1接软化水箱FS5FS4FS3FS2FS1℃至集水器至分水器℃T1T2T4TT2PT2TT3PT3TT4PT4④汽包水位自动控制液位计（LT1-LT4）泡包水位→DDC水位↑→报警→关小进水阀水位↓→报警→开大进水阀检测⑤故障报警循环水泵、补水泵发生过载故障报警电锅炉故障报警锅炉水位超限报警⑥锅炉供水系统的节能控制分水器.供水温度集水器.回水温度流量自动启停锅炉及循环水泵的台数计算空调房间所需热负荷⑦安全保护出现汽化锅炉内水温太高或循环水量太小循环水泵停止DOC收到水温↑信号报警故发生）降低炉内压力（防止事蒸汽）启动排空阀（排出炉内停止锅炉恢复水的循环事故处理程序⑧锅炉房成本核算电能变送器锅炉用电量3）蒸汽—水，水—水换热站的监控热电厂换热站小区供热P92图3.4为蒸汽—水换热站的监控原理图①确定供回水干管的流量，供回水干管的温度FT1TT2TT1供热量②循环水泵，补水泵的控制供热量循环水量循环水泵的开启台数回水干管压力PT2补水泵P5、P6、阀V2③蒸汽的计量确定蒸汽流量蒸汽压力蒸汽温度测量FT3PT3TT3蒸汽-水换热站监控原理图1×23×14×12×11×12×11×21×42×41×22×22×11×1现场站DOAODIAI凝水器P7～P8P5～P62#换热器V1蒸汽MFT3供水PT1FT11#换热器3#换热器P1～P4TT4V2MTT2PT2回水TT2TT1PT3TT3④加热量控制根据要求的加热量或出口水温进入加热器的蒸汽压力的设定值调整阀门V1使出口蒸汽压力PT3达到这一设定值。⑤供水温度的设定供水温度TT1的设定可由循环水量G、要求的热量、实测回水温度TT2。TT1变化TT2变化（缓慢）保证供应的热量与要求的热量设定值一致。P93图3.5为水—水换热站监控原理图。①取消二次供水侧的流量计FT1仅测量高温热水侧的流量FT3二次供水侧的循环水量。2×11×11×53×1PT4TT5TT2回水PT2TT2MV2TT4P1～P41#换热器PT1供水PT3FT3MV12#换热器P5～P6AIDIAODO现场站1×12×12×21×22×41×41×12×1水-水换热站监控原理图TT1TT3②测量高温水侧供回水压力PT3、PT4高温侧水网压力分布状况指导高温侧水网的调节。③调整电动阀门V1进入换热器的流量。④高温水侧的主要问题水力失调。a.各支路干管彼此相连，一个热力站的调整邻近热力站流量。b.高温水侧管网总的循环水量很难与各换热站所要求的流量变化相匹配。解决方法——采用全网的集中控制。由管理整个高温水网的中央控制管理计算机统一指定各热力站调节阀V1的阀位。各换热站的DDC仅是接收通过通信网络送来的关于调整阀门V1的命令，并按此命令进行相应调整。§3.2水系统监控一、冷冻水系统的监控1.冷冻水系统监控功能①水流状态显示②水泵过载报警③水泵启停控制及运行状态显示P87图3.1为其控制原理图。2.冷冻水监控功能描述①水流监测通过水流开关Si监测水流状态流量太小甚至断流时报警、停止相应制冷机运行。②冷冻水泵启停冷冻水泵与制冷系统设备连锁控制启停。水泵电机主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量输入DDC监测冷冻水泵的运行状态。二、冷却水系统的监控通过冷却塔，冷却水泵及管道系统向制冷机提供冷却水的系统。1.监控的主要作用①保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行。②确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过。③根据冷负荷调整冷却水运行工况，使冷却水温度在要求的设定温度范围。2.冷却水系统的监控功能①水流状态显示。②冷却水泵过载报警。③冷却水泵启停控制及状态显示。④冷却塔风机运行状态显示。⑤进出口水温测量及控制。⑥水温再设定。⑦冷却塔风机启停控制。⑧冷却塔风机过载报警。P95图3.6为其监控原理图风机V1TT1TT2V2风机TT3V3风机TT4V4风机V7TT5P1P2冷凝器TT6TT7冷凝器V6V5TT8AIDIAODO现场站2×21×21×12×12×21×22×22×22×11×41×12×41×4冷却水系统监控原理图3.冷却水系统的监控功能描述（1）冷却塔风机控制计算机控制冷却水泵开启台数冷却水温室外温湿度冷冻机开启台数冷却塔风机台数①冷却塔出水管上设温度测点（TT1-TT4），进出水管上安装电动水阀（V1~V5）。①确定冷却塔的工作状况。②调节电动水阀（V1~V4）调整进入各冷却塔水量。②湿式冷却塔的工作性能取决于室外温、湿度设室外湿球温度测点TT8。在夜间或春秋季室外气温，冷却水温度低于冷冻机要求的最低温度时启停冷却塔台数、改变冷却塔风机转速调节冷却水温度、节约能源。或：打开混水阀V7一部分从冷凝器出来的水与从冷却塔出来的水混合调整进入冷凝器的水温。③4路冷却塔出水管温度信号、1路湿球温度信