空调系统的设计楼与自动化

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：***2目录摘要………………………………………………3引言………………………………………………4中央空调系统的基本构成………………………4空调系统冷、热源自动控制……………………6空调系统的自动化………………………………7变风量与空调系统………………………………8结论………………………………………………12参考文献…………………………………………133空调系统的设计西安工业大学，电子信息工程学院，自动化１２０４０４班，１２０４０４１２８（学号）摘要空调系统是现代建筑的重要组成部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。现代建筑中的空调及其自动控制系统的重要性体现在以下几个方面：首先，智能建筑的重要功能之一就是为人们提供一个舒适的生活与工作环境，而这一功能主要是通过空调及其控制系统来实现的；其次，空调系统又是整个建筑最主要的耗能系统之一，有统计资料表明，空调的耗能已占到建筑总耗能的４０％左右，通过楼宇自动化系统实现空调系统的节能运行，对降低费用、提高效益是非常重要的：另外，由于在空调系统运行过程中，控制系统必须进行实时调节控制，所以空调系统的配置与功能相对而言是整个楼宇自动化系统要求比较高的一部分。关键词：智能建筑空调系统自动化系统ThedesignofairconditioningsystemXi'anTechnologicalUniversity,Schoolofelectronicandinformationengineering,automation,120404class,120404128(IＤ)Airconditioningsystemisanimportantpartofmodernarchitecture,isoneofthemaincontentsofthemanagementmaincontrolobjectofbuildingautomationsystemandintelligentbuildingsystem.Theimportanceofmodernarchitectureintheairconditioninganditsautomaticcontrolsystemisreflectedinthefollowingaspects:firstofall,oneoftheimportantfunctionsoftheintelligentbuildingistoprovideacomfortablelivingandworkingenvironmentforpeople,andthisfunctionismainlyrealizedbytheairconditioneranditscontrolsystem;secondly,theairconditioningsystemisoneofthemostimportantbuildingstheenergydissipationsystem,statisticsshowthat,theairconditioningenergyconsumptionhasaccountedforabout40%oftotalenergyconsumptionofbuildingenergysavingofairconditioningsystem,throughtheimplementationofbuildingautomationsystem,itisveryimportanttoreducethecost,improveefficiency:inaddition,duetotheairconditioningsystemoperationprocess,thecontrolsystemmustbereal-timecontrol,sotheconfigurationandfunctionofairconditioningsystemisrelativelyapartofthewholebuildingautomationsystemrequirementsarerelativelyhigh.Keywords:automaticairconditioningsystemofintelligentbuildingsystem41引言随着人类社会的不断发展，建筑物在人类的生活与工作中的地位越来越重要。一方面，人们对建筑物的内外环境要求越来越高；另一方面，科学技术与生产力的迅速发展，为改善建筑物内外环境条件和提高建筑物内外环境质量提供了有效的技术手段和广泛的的可能性，结果是附加于传统建筑意义之上的环境、安全等设备的数量及功能要求越来越多，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。为了充分、有效地发挥设备潜力，提高系统的整体效能，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的楼宇自动化系统。空气调节简称空调，它的目的是创造一个合适的大气环境，使人在该环境中感到舒适；或者是保证大气环境满足生产工艺过程或科学研究、试验过程的需要。为了实现这一目的，空气调节所依靠的技术手段主要是通风换气，具体地说，就是加工和处理一定质量的空气送入室内，使室内大气环境满足要求。对空气的处理过程包括加温加湿、净化等。２中央空调系统的基本构成楼宇自动化系统对空调系统的监控主要是针对集中式中央空调系统。一般的局部空调如窗式空调机、柜式空调机、专用恒温恒湿机等都自带冷／热源和控制系统，不是楼宇自动化系统的主要监控内容。当然，有时候也需要将建筑中的局部空调机纳入楼宇自动化系统，这时只是对它们的启／停状态进行监视或控制，这些空调机本身的运行控制由其自身配备的控制系统完成，一般不纳入楼宇自动化系统。因此，楼宇自动化系统涉及的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主要组成部分。中央空调的冷热源系统包括冷水机组、冷冻水循环系统、冷却水系统。中央空调的热源系统包括锅炉机组、热交换器等。中央空调冷热源系统建设投资与耗能费用比较大，要特别强调设计合理及运行节能。（1）中央空调冷源系统5空调系统的冷源通常为冷冻水。空调冷冻水由制冷机提供。空调系统中应用最广泛的制冷机有压缩式和吸收式两种。制冷机的选择应根据建筑物用途、负荷大小和变化情况、制冷机的特性、电源、热源和水源情况以及初次建设投资、运行费用、维护保养、环保和安全等因素综合考虑。（2）冷却塔冷却水进入制冷机与制冷剂进行热交换，吸收制冷机释放的热量后水温升高，然后通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。高温的冷却回水被循环送至冷却塔上部喷淋。由于冷却塔风扇的转动，使冷却水在喷淋下落过程中，不断与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。冷却塔是冷源系统的重要组成部分。（3）冷冻水与冷却水循环泵冷冻水循环泵将从空调前端设备返回的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到达空调末端设备进行水/气热交换——空气调节，再循环返回冷冻机，实现冷冻水的循环制冷。（4）中央空调热源系统空调系统的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通过模式转换，直接转换成热源装置为空调末端设备提供热源。（5）热电网供电方式主要为蒸汽和热水形式。（6）自备热源装置主要为锅炉和热交换器。（7）空调系统前端设备影响室内空气参数的变化是由内外两个方面原因造成的。一是外部原因，如太阳辐射和外界气候条件的变化；另一方面是内部原因，如室内设备和人员的散热量、水气发挥发量等。当室内空气参数偏离设定值时，采取相应的空气调节技术使其恢复到设定值。完成空气调节的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6空调机组与冷热源一起构成空气调节系统，简称空调系统。3空调系统冷、热源自动控制空调冷源系统一般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，补水箱等设备以及水处理装置等辅助设备通常安装在专用的设备间——制冷站。制冷站经常设在建筑物的地下室。（1）制冷系统原理图一制冷系统原理图（2）制冷站水系统的运行控制为了保证冷水机组的安全，冷水机组的启、停实行连锁控制。启动顺序控制：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面监测的基础上，楼宇自动化系统通过现场DDC控制器、中央监控管理系统实现制冷系统运行全面地自动监控与管理。在DDC和中央监控系统的控制与管理软件设计时，对各项功能一定要进行仔细的分析与全面考虑。7（4）制冷系统监控技术的发展在前面的讨论中，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的系统，现在的制冷机组均配有强大的控制系统、以实现制冷机组本身启停的控制、故障检测报警、运行参数监测、能量调节与安全保护等。4空调系统的自动化（1）空气温度控制按照人类生理要求和生活习惯，根据生产工艺的要求，空气调节系统的控制就是建立一个满足要求的温度环境。空气温度的控制是空调系统最主要最基本的功能。（2）空气湿度调节不论是舒适的生活与工作环境，还是特殊的生产工艺和科研环境，都对环境中的湿度参数有一定的要求。空气过于潮湿或过于干燥都会使人感到不舒适，而且随着气温的变化，人们对空气湿度的要求也不尽相同。在一些特殊产品的生产车间、特别贵重的物品、仪器设备的存储间或使用工作间，对湿度有更为严格的要求。空气调节系统对湿度的调节是建立一个具有特定湿度环境所必需的。（3）空气气流速度调节人生活在以低流速流动的空气环境中，比在静止的空气环境中会感到舒适。而处于变流速的的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的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。过高或过低的流速也会给人带来不适。8图二空气流速调节原理图（4）空气质量控制为保证空调区域的空气质量，应选用空气质量传感器，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通过空调送风量的调节实现空调区域温湿环境的控制。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变化时，空调系统自动调节送入房间的风量，将空调环境的温湿参数调整到设定值，以满足室内人员的舒适要求或工艺生产的要求。送风量的自动调节可以最大限度地减少风机的动力消耗，节约空调系统运行能耗。在送风温度不变时，变风量空调系统的送风量与空调负荷呈正比例的线性关系。变风量空调系统所需风量随负荷的减少而减少。在空调系统运行的大部分时间内，空调系统处于非满负荷的运行状态，达到设计负荷运行状态的时间很少，一般不超过总运行时间的5%。与定风量空调系统相比，变风量空调系统在运行9能耗方面有很大的优势。由于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重要。VAV系统20世纪60年代在美国出现，并在其后的岁月中不断发展，现在已成为美国空调系统的主流。近年来，在国内也受到越来越多的重视，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10变风量空调系统属于全空气送风方式，系统的特点是送风温度不变，通过改变送风量来满足房间对冷热负荷的需要，用改变送风机的转速来改变送风量。通常采用变频调速来调节送风机电机转速的方式来实现送风量的控制。表一变风量空调系统监测、控制点配置表监测、控制点描述AIAODIDO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11