某空調(diào)工程自動控制系統(tǒng)設(shè)計

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摘要： 本空調(diào)工程全部采用吊頂暗裝風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)。室內(nèi)風(fēng)機盤管承擔(dān)全部的室內(nèi)冷負荷和濕負荷，新風(fēng)機組把引入的室外新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值，再按需求分配到各個房間。按舒適性空調(diào)設(shè)計，采用露點送風(fēng)。系統(tǒng)冷熱源選用風(fēng)冷式空氣源熱泵，安置于天臺上?？照{(diào)水系統(tǒng)采用一次泵定水量系統(tǒng)，雙管制，閉式循環(huán)。系統(tǒng)主機采用遠程控制，各房間的風(fēng)機盤管可單獨控制調(diào)節(jié)。 關(guān)鍵詞： 自動控制 風(fēng)機盤管 變風(fēng)量系統(tǒng) 制冷裝置 新風(fēng)機組 恒溫控制器 電動閥 一、工程概況：  本空調(diào)工程全部采用吊頂暗裝風(fēng)機盤管加獨立新風(fēng)系統(tǒng)。室內(nèi)風(fēng)機盤管承擔(dān)全部的室內(nèi)冷負荷和濕負荷，新風(fēng)機組把引入的室外新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值，再按需求分配到各個房間。按舒適性空調(diào)設(shè)計，采用露點送風(fēng)。系統(tǒng)冷熱源選用風(fēng)冷式空氣源熱泵，安置于天臺上。空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵定水量系統(tǒng)，雙管制，閉式循環(huán)。系統(tǒng)主機采用遠程控制，各房間的風(fēng)機盤管可單獨控制調(diào)節(jié)。二、空氣房間溫度自動控制是通過接通或斷開電加熱器，以增加或減少精加熱器的熱量，而改變送風(fēng)溫度來實現(xiàn)的。  空調(diào)溫度自動控制系統(tǒng)常用的改變送風(fēng)溫度 方法 有：控制加熱空氣的電加熱器，空氣加熱器（介質(zhì)為熱水或蒸汽）的加熱量或改變一、二次回風(fēng)比等。室溫控制 規(guī)律 有位式、比例、比例積分、比例積分微分以及帶補償與否等幾種。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)室溫允許波動范圍大小的要求，被控制的調(diào)節(jié)機構(gòu)及設(shè)備形式，選配測溫傳感器、溫度調(diào)節(jié)器及執(zhí)行器，組成溫度自動控制系統(tǒng)。（1）控制電加熱器的功率控制電加熱器的功率來控制室溫的系統(tǒng)，其原理圖及方框圖見下① 是室溫位式控制方案，由測溫傳感器TN，位式溫度調(diào)節(jié)器TNC，及電接觸器JS組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時，調(diào)節(jié)器TNC輸出通斷指令的電信號，使電接觸器閉合或斷開，以控制電加熱器開或停，改變送風(fēng)溫度，達到控制室溫的目的② 是室溫PID控制方案，由測溫傳感器TN，PID溫度調(diào)節(jié)器TNC及可控硅電壓調(diào)整器ZK組成，可實現(xiàn)室溫PID控制。（2）控制空氣加熱器的熱交換能力控制進入空氣加熱器熱媒流量的室溫控制系統(tǒng)及其原理如下：該方案是由測溫傳感器TN，溫度調(diào)節(jié)器TNC，通斷儀ZJ及直通或三通調(diào)節(jié)閥組成。當(dāng)室溫偏離設(shè)定值時，調(diào)節(jié)器輸出偏差指令信號，控制調(diào)節(jié)閥開大或關(guān)小，改變進入空氣熱交換器的蒸汽量或熱水量，從而改變送風(fēng)溫度，達到控制室溫的目的。（3）制進入空氣加熱器的熱水溫度該溫控方案組成與上面相同，不同的是控制三通閥來改變進入空氣加熱器的水溫，改變熱交換能力，達到控制室溫的目的。三、房間空氣相對濕度自動控制的方法  空調(diào)房間溫濕度控制：空調(diào)房間溫濕度的干擾因素的多樣性，氣候變化的多工況性以及房間存在的較大的熱慣性等因素使得利用單回路直接控制房間溫濕度的方法難以達到滿意的調(diào)節(jié)效果。因此，應(yīng)該另選有效的方法。針對空調(diào)房間的熱特性，采用串級調(diào)節(jié)較適宜。其調(diào)節(jié)框圖如圖所示室溫調(diào)節(jié)器用于克服維護結(jié)構(gòu)傳熱，室內(nèi)熱源散熱引起的室溫干擾。室溫調(diào)節(jié)器根據(jù)房間內(nèi)實際溫度與設(shè)定溫度的偏差調(diào)整送風(fēng)溫度的設(shè)定值。送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)器則用來控制送風(fēng)溫度。這一環(huán)節(jié)主要克服在不同的季節(jié)，新風(fēng)、回風(fēng)混合比的變化引起的對換熱器的出口狀態(tài)干擾。使其在進入房間前受到一定的抑制，減少對室內(nèi)狀態(tài)的 影響 。采用串級調(diào)節(jié)后，還能改變對象的時間特性，提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。四、風(fēng)機盤管空調(diào)系統(tǒng)的自動控制  （一） 溫控器（1）風(fēng)機盤管宜采用溫控器控制電動水閥，手動控制風(fēng)機三速的控制方式。風(fēng)機啟停與電動水閥連鎖。（2）冬夏季均運行的風(fēng)機盤管，其溫控器應(yīng)有冬夏轉(zhuǎn)換措施。一般以各溫控器獨自設(shè)置冬夏轉(zhuǎn)換開關(guān)為好。（二） 節(jié)能鑰匙（1）房間設(shè)有節(jié)能鑰匙系統(tǒng)時，風(fēng)機盤管宜與其連鎖以節(jié)能。（2）當(dāng)要求不高時，可采用插、拔鑰匙使風(fēng)機盤管啟動或斷電停轉(zhuǎn)的方式。使用要求較高時，可增設(shè)一個溫度開關(guān)。（三） 定流量水系統(tǒng)風(fēng)機盤管定流量水系統(tǒng)自控方式較簡單易行，但節(jié)能效果沒有變流量自控方式好。五、風(fēng)機盤管的定流量水系統(tǒng)自動控制  該工程使用定流量二管制，其風(fēng)機盤管機組的控制通常采用兩種方式。（1）三速開關(guān)手控的二管制定流量系統(tǒng)采用二管制水系統(tǒng)時，表面冷卻器中的水是常通的。水量依靠閥門的一次性調(diào)整，而室溫的高低是由手動選擇風(fēng)機的三檔轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。（2）溫控器加三速開關(guān)的二管制定流量水系統(tǒng)采用這種控制的水系統(tǒng)時，表面冷卻器中的水是常通的，水量依靠閥門一次性調(diào)整。室內(nèi)溫度控制器控制風(fēng)機啟停，而手動三檔開關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。溫控器選擇AFT06*系列即可滿足要求。該系列是帶浸入式套管的。六、變風(fēng)量系統(tǒng)的監(jiān)控  變風(fēng)量系統(tǒng)的基本思想是當(dāng)室內(nèi)空調(diào)負荷改變以及室內(nèi)空氣參數(shù)設(shè)定值變化時，自動調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)送入房間的送風(fēng)量，使通過空氣送入房間的負荷與房間的實際負荷相匹配，以滿足室內(nèi)人員的舒適要求或工藝生產(chǎn)要求。同時送風(fēng)量的調(diào)節(jié)可以最大限度的減少風(fēng)機的動力，節(jié)約運行能耗。除了節(jié)能的優(yōu)勢外，VAV系統(tǒng)還有以下特點：（1）能實現(xiàn)局部區(qū)域的靈活控制，可根據(jù)負荷變化或個人舒適度要求調(diào)節(jié)。（2）由于能自動調(diào)節(jié)送入各房間的冷量，系統(tǒng)內(nèi)各用戶可以按實際需要配置冷量，考慮各房間的同時使用系數(shù)和負荷分布，系統(tǒng)冷源配置可以減少20%~30%左右，設(shè)備投資相應(yīng)較大減少。（3）室內(nèi)無過冷過熱現(xiàn)象。該系統(tǒng)采用單風(fēng)管再加熱VAV空調(diào)系統(tǒng)，其原理和控制系統(tǒng)圖如下：七、空調(diào)用制冷裝置的自動控制  1、蒸發(fā)器的自動控制空調(diào)用制冷裝置系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器溫度的自動控制如圖所示空調(diào)負荷是經(jīng)常變化的，因此，要求制冷裝置的制冷量也要相應(yīng)地變化。而制冷量的變化，就是循環(huán)的制冷劑流量的變化，所以需要對蒸發(fā)器的供液量進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對載冷劑即被冷卻物質(zhì)的溫度控制?？照{(diào)用制冷裝置的中常用的供液量自動控制的設(shè)備是熱力膨脹閥。熱力膨脹閥的一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在蒸發(fā)器入口管上，感溫包安裝在蒸發(fā)器的出口管上。DV1和DV2是電磁閥，壓縮機停時，電磁閥立即關(guān)閉，切斷冷凝器至蒸發(fā)器的供液。2、冷凝器的自動控制在制冷裝置上通常用冷卻水量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)冷凝溫度。冷卻水量調(diào)節(jié)閥是一種直接作用式調(diào)節(jié)閥，安裝在冷凝器的冷卻水進水管上，它的壓力測量溫包安裝在壓縮機的排氣端，或冷凝器的制冷劑入口端，以感受Pl的變化。3、制冷裝置的自動保護為了保證制冷裝置的安全運行，在制冷系統(tǒng)中常有一些自動保護器件。制冷系統(tǒng)常用的自動保護包括排氣壓力保護、吸氣壓力保護、減壓保護、斷水保護、冷凍水防凍保護等。其系統(tǒng)圖如下：（一）排氣與吸氣壓力自動保護在制冷設(shè)備中設(shè)置了安全閥，還使用壓力控制器來控制排氣壓力。當(dāng)排氣壓力超過設(shè)定值時，壓力控制器立即切斷壓縮機電動機電源，起高壓保護作用；控制吸氣壓力的采用壓力控制器PxS。它對吸氣壓力有保護作用。（二）潤滑油壓的自動保護在制冷壓縮機運轉(zhuǎn)過程中，它的運動部件會摩擦生熱。為了防止部件因發(fā)熱而變形而發(fā)生事故，必須不斷供給一定壓力的潤滑油。油壓控制器是一個壓差控制器，用它可以實現(xiàn)制冷裝置潤滑油壓的自動保護。（三）斷水自動保護為了保證壓縮機的安全，在壓縮機水套出水口和冷凝器出水口，裝設(shè)了斷水保護裝置。該裝置是由測量冷凝器出水口水的電阻的兩個電極，配以晶體管控制電路的水流控制器SLS及繼電器所組成。（四）凍水防凍自動保護在制冷裝置運行中，蒸發(fā)器中冷凍水溫度過低，容易發(fā)生凍結(jié) 影響 壓縮機的正常運行，因此設(shè)置了冷凍水防凍自動保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在蒸發(fā)器出口端安裝了溫度控制器TfS，當(dāng)冷凍水出口處溫度降至較低時，溫度控制器使中間繼電器斷開，壓縮機也就停止運轉(zhuǎn)；在壓縮機停轉(zhuǎn)后，若蒸發(fā)器冷凍水溫度回升到某一溫度時，溫度控制器使中間繼電器接通，冷凍水泵和冷卻水泵就重新啟動，而壓縮機也恢復(fù)運轉(zhuǎn)。4、水量調(diào)節(jié)閥的選擇：根據(jù)系統(tǒng)水管管徑尺寸為：DN25 DN32 DN50 三種，選擇相應(yīng)閥門口徑的電動調(diào)節(jié)閥。結(jié)果如下：（品牌：丹佛斯）閥門口徑  KV值  經(jīng)過閥們的流量（m^3/h）   壓降(bar)  壓降(bar)  壓降(bar)  壓降(bar)  壓降(bar)  壓降(bar)  壓降(bar)  壓降(bar)  壓降(bar)   0.2  0.25  0.3  0.35  0.4  0.45  0.5  0.55  0.6   DN25  10  4.47  5.00  5.48  5.92  6.32  6.71  7.07  7.42  7.75   DN32  16  7.16  8.00  8.76  9.47  10.12  10.73  11.31  11.87  12.39   DN50  40  17.89  20.00  21.91  23.66  25.30  26.83  28.28  29.66  30.98     二通閥選擇：DN25 Kvs=10m^3/h 編號：065Z3420 法蘭連接 VL2（PN6）065B1725 法蘭連接 VF2（PN16）065B1525 法蘭連接 VFS2（PN25）DN32 Kvs=16m^3/h 編號：065Z3421 法蘭連接 VL2（PN6）065B1732 法蘭連接 VF2（PN16）065B1532 法蘭連接 VFS2（PN25）DN50 Kvs=40m^3/h 編號：065Z3423 法蘭連接 VL2（PN6）065B1750 法蘭連接 VF2（PN16）065B1550 法蘭連接 VFS2（PN25）三通閥選擇：DN25 Kvs=10m^3/h 編號：內(nèi)螺紋：065B1425 外螺紋：065B1325法蘭連接 VF3 ，VL3 DN32 Kvs=16m^3/h 編號：內(nèi)螺紋：065B1432 外螺紋：065B1332DN50 Kvs=40m^3/h 編號：內(nèi)螺紋：065B1450 外螺紋：065B1350模擬量控制驅(qū)動器：AME15，AME16，AME25，AME35AME 電子 驅(qū)動器用在DN50以下的VRB，VRG，VF，VL，VFS2，VEF2閥門。該驅(qū)動器自動適應(yīng)行程到閥的終端位置以減少調(diào)試時間。電源電壓：24V~。適配器編號：065Z7548，介質(zhì)溫度超過150℃。閥桿加熱器，用于DN15~DN50的閥門，編號是065B2171。手動平衡閥：MSV-C 該閥用于平衡制冷、供熱和生活用水系統(tǒng)的流量。其特點有：固定的測量孔板；帶有2件針式測量接頭；手輪具有關(guān)斷功能，一圈360度均可讀數(shù)；數(shù)字刻度指示，并具有鎖定功能；固定孔板測量精度是+-5%，MSV-C為內(nèi)螺紋。 八、風(fēng)機盤管系統(tǒng)的監(jiān)控  風(fēng)機盤管系統(tǒng)的控制通常包括風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制和室內(nèi)溫度控制兩部分。1、風(fēng)機盤管系統(tǒng)的監(jiān)控功能（1） 室內(nèi)溫度測量；（2）冷、熱水閥開關(guān)控制；（3）風(fēng)機變速及啟?？刂破浔O(jiān)控原理圖如圖九、新風(fēng)機組的監(jiān)控  新風(fēng)機組通常與風(fēng)機盤管配合進行使用，主要是為各房間提供一定的新鮮空氣，滿足人員衛(wèi)生要求。其基本監(jiān)控功能有：（1）監(jiān)測功能 檢查風(fēng)機電機的工作狀態(tài)，確定是處于開或關(guān)；檢測風(fēng)機電機的電流是否過載；測量風(fēng)機出口處的空氣溫濕度，以了解機組是否已將新風(fēng)處理到要求的狀態(tài)；測量空氣過濾器兩側(cè)的壓差，以了解過濾器是否要求清洗；檢查新風(fēng)閥狀態(tài)，確定是開還是關(guān)。（2）控制功能 根據(jù)要求啟停風(fēng)機；控制水量調(diào)節(jié)閥的開度；控制干蒸汽加濕器調(diào)節(jié)閥的開度；換熱器的冬季防凍保護（3）集中管理功能顯示新風(fēng)機組啟停狀態(tài)，送風(fēng)溫濕度，風(fēng)閥，水閥狀態(tài)。通過中央控制管理機啟停機組，修改送風(fēng)參數(shù)設(shè)定值為實現(xiàn)上述功能，相應(yīng)的硬件配置如下：新風(fēng)機組的新風(fēng)閥配置開關(guān)式風(fēng)閥控制器。這是因為新風(fēng)機組的風(fēng)量是根據(jù)工作區(qū)內(nèi)人員數(shù)量 計算 出來的，一般不做調(diào)節(jié)，因此新風(fēng)門只有開、閉兩種狀態(tài)。在風(fēng)機開啟時，風(fēng)閥全開，停機時，風(fēng)閥全關(guān)。風(fēng)閥的控制通過一路DO通道完成。當(dāng)輸入為高電平時，風(fēng)閥全開；低電平時，風(fēng)閥全關(guān)。若要了解風(fēng)閥的實際狀態(tài)，還可以用一路DI接受風(fēng)閥執(zhí)行器的反饋信號。 十、電子機械房間恒溫控制器RMTE  該控制器廣泛 應(yīng)用 于商業(yè)、 工業(yè) 和住宅建筑。適用于供熱，制冷和全年空調(diào)系統(tǒng)的室溫控制，特別是風(fēng)機盤管和電加熱器等。特點是：高度敏感，無基準振動 問題 ，硬防火塑料底座和上蓋，一體結(jié)構(gòu)，易于安裝，系統(tǒng)OFF位置，切斷所有環(huán)路。RMTE-HC2適用于2管制供熱/關(guān)斷/制冷，溫度范圍是10~30℃。電源等級：230V+-10% 50/60HZ 電流等級：恒溫控制器1A 230V/AC 風(fēng)機 6（2）A 230V/AC  十一、區(qū)域電動閥ZV-2/3  該系列閥門與時間溫度控制器一起用來控制家庭和商業(yè)的中央供熱，熱水及冷水系統(tǒng)中的水量。主要參數(shù)：適用于各種安裝要求和偏好，適用于供熱和供冷應(yīng)用，性能可靠，使用壽命長，易于安裝和接線，結(jié)構(gòu)堅固。相關(guān)數(shù)據(jù)如下：類型  產(chǎn)品編號  種類  DN  關(guān)閉壓力  KV  螺紋（外）  介質(zhì)   ZV-2 15  087N7240  2-通開/關(guān)  15  2.5bar  3.2  G1/2”  制冷/熱水（+5/+90）   ZV-2 20  087N7241  20  2 bar  3.2  G3/4”   ZV-2 25  087N7242  25  0.8 bar  6.8  G1”   ZV-3 15  087N7237  3-通分流器  15  2.5 bar  4.3  G1/2”   ZV-3 20  087N7238  20  1 bar  4.6  G3/4”   ZV-3 25  087N7239  25  1 bar  5.7  G1”      十二、SIEMENS 3LD主控和急停開關(guān)  3LD1開關(guān)可用于控制主回路、輔助回路以及三相電機和其它負載。應(yīng)用 

  它是手動隔離開關(guān)，符合IEC 947-3/DIN VDE 0660第107部分 ( EN 60 947-3 ) 標準，并且滿足隔離要求。3LD1控制開關(guān)可以用于：起/停 ( ON/OFF ) ?？刂圃撻_關(guān)有三個相鄰的主觸頭，在開關(guān)的任何一邊都可以裝第四個觸頭。這個觸頭可以是N觸頭或一個帶1常開和1常閉觸點的開關(guān)SIEMENS 3TH中間繼電器 3TH系列中間繼電器，適用于交流50Hz或60Hz，電壓至660V和直流電壓至600V的控制電路中，用來控制各種電磁線圈及作為電信號的放大和傳遞，符合IEC947， VDE0660，GB14048等標準。繼電器動作機構(gòu)靈活，手動檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入繼電器的活動部位。接線端都有罩覆蓋，人手不能直接接觸帶電部位，安全防護性很高；繼電器電磁鐵工作可靠、損耗小、噪音小、具有很高的機械強度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格標志牌，標志牌按電壓等級著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。 十三、壓差控制器  根據(jù)閥門口徑，選擇以下幾種：ASV-PV DN25 ASV-PV DN32 AIP DN50ASV壓差平衡閥可自動保證供熱和制冷系統(tǒng)的水力平衡。該工程中采用的是定水量系統(tǒng)，壓差控制器用在排氣與吸氣壓力自動保護中。使用ASV閥門，可避免煩瑣的調(diào)試過程，安裝完閥門即可。在所有負荷下自動平衡系統(tǒng)，也有助于節(jié)能。安裝時需安在回水管，且流向應(yīng)與閥體上的箭頭一致。 十四、 參考  文獻   建筑環(huán)境與設(shè)備的自動化 劉耀浩 天津大學(xué)出版社建筑設(shè)備自動化卿曉霞 重慶大學(xué)出版社建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)設(shè)計人民郵電出版社丹佛斯暖通空調(diào)產(chǎn)品介紹（合定本）