04 第4章 空调系统的控制.pptx

第1页：第4章 空调系统的控制封面

智能建筑环境设备自动化 第4章 空调系统的控制

第2页：第4章内容提要

内容提要

• 4.1 概述
• 4.2 暖通空调系统工艺流程的认知
• 4.3 半集中式空气调节系统的控制
• 4.4 集中式空调系统的控制

第3页：引例：开利博士的发明与空调

引例

在开利的网站上有这样一段话：「任何经历过炎炎夏日的人都会告诉你，如果不是开利博士的发明，整个世界的生产率将会下降40%；不会出现深海渔业；西斯廷大教堂的米开朗基罗的壁画将会腐烂；深层采矿业将不会存在……」。

「开利博士的发明」指的是：空调。现代空调行业才仅仅走过了一百年的历史。

第4页：引例：空调系统节能与变流量技术

引例（续）

• 对于各类建筑的空调系统来说，全年运行能耗的50%甚至更高用于输送载热（冷）体的风机、水泵。减少输送能耗引人注目，机组分散布置、系统小型化就是措施之一。
• 与机器设备调速技术相结合的变流量技术可以大大提高空调系统与设备的能源利用率，如变水量（VWV）、变风量（VAV）和变制冷剂流量（VRV）系统。
• 应用BAS对暖通空调系统的自动控制和节能管理，目的在于以最小的能源代价获取满意的热舒适性和室内空气品质。

小结：空调百年的历史就是不断技术创新的历史。BAS对空调系统的控制需要实现舒适性与节能性两方面的平衡。

第5页：4.1概述：HVAC与BAS监控目的

4.1 概述

暖通空调

Heating Ventilation and Air Conditioning，HVAC，是供暖、通风和空气调节系统的总称，目标是创造舒适、高效的工作和生活环境。

BAS对HVAC监控的主要目的

降低系统的运行能耗；减轻运行管理的劳动强度；提高运行管理的水平。

重要性

空调系统的能耗占全楼总耗电量的50%左右，HVAC的监控点数量常常占全楼监控点总数的50%以上，因此HVAC的自动控制在BAS中占有十分重要的地位，有必要对HVAC进行最优化控制。

第6页：4.1概述：专业交叉与学习注意点

专业交叉与学习注意点

其他专业的困惑

建筑环境与设备工程专业、自动化专业做BAS时都有缺陷：HVAC监控系统要求空调工程师了解控制系统的工作过程和技能，要求控制工程师了解HVAC的工作特征和要求。

学习中的注意点

①空调系统的设计是空调系统及其控制系统能够良好运行的技术基础，智能建筑需要精心的空调系统设计；②应将空调的自控系统作为建筑环境与设备工程专业的基本系统之一；③设计人员应对空调系统的运行有深入了解。

表4-1列出了暖通空调系统设备监控的内容和功能。

第7页：BA系统设计的思路

HVAC监控系统的介绍：BA系统设计的思路

DDC

与数字电路中的集成器件类似，关键是掌握其外特性，确定与DDC相连的数字量、模拟量（DI、AI、DO、AO），即点位设计。

配置设备

确定DDC、执行器、传感器等。

第8页：BA系统工程一般过程与本章任务

BA系统工程一般过程

1. 了解工程项目要求，收集资料
2. 阅读图纸，详细了解机电设备的工作流程
3. 设计BA点位
4. 配置设备：检测器件、执行机构、控制器等
5. 绘制图纸：BA监控系统原理图、施工图
6. 设计校正、深化设计

本讲课要解决的问题：对压缩式制冷系统进行点位设计，能理解和绘制BA系统监控原理图。

第9页：4.2.1空气调节的任务

4.2.1 空气调节的任务

空气调节系统是为使室内空间达到一定的空气参数要求，而采用的各种设备、冷热介质输配系统及自动控制系统的总称。

图4.1是某一空调系统的示意图。热湿来源？控制过程？

第10页：空气调节的概念与任务

一、空气调节的概念

定义

采用人工技术，使环境空气参数（空气的温度、湿度、空气流动速度和洁净度）保持在一定范围内，满足生活、生产要求，是一门环境控制技术。

空气调节的任务

采用技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境。

舒适性空调

向人们提供一个适宜的工作或生活环境。

工艺性空调

满足室内的生产、科研等工艺过程所要求的空气参数。

第11页：4.2.2空调系统的被控参数

4.2.2 空调系统的被控参数

对于人们的居住空间，所调节的空气参数应以人体的舒适性为目的；对于生产工艺所需的空气参数，应以具体的工艺要求为空气调节的依据。

一般来说，空调系统的被控参数主要有：空气的温度、湿度、气流速度、洁净度、空气品质等。

第12页：温度、湿度与洁净度的调节

被控参数的调节要求

1. 温度调节

夏季25~27℃，冬季18~20℃；实质上是调节空气显热的过程。从医学保健角度来说，室内外温差不要过大，一般5℃左右的温差对人体健康比较有益。

2. 湿度调节

夏季50%~60%，冬季40~50%；实质上是调节空气潜热的过程，即调节空气中水蒸汽的含量。

3. 空气洁净度调节

净化的方法有通风过滤、吸附、吸收和催化燃烧等；民用建筑的空调系统一般采用过滤器进行过滤处理。

第13页：气流速度与室内空气品质

4. 气流速度调节

空气的流动和分配影响空调的使用效果，宜采用适当的低速加变速：供冷时速度以0.3m/s为宜，供暖时以0.5m/s为宜；工业生产中可把有害物和灰尘局部排出。

5. 室内空气质量

室内空气质量（Indoor Air Quality，IAQ）是用来指示环境健康和适宜居住的重要指标。在楼宇自控系统中，常用二氧化碳（CO₂）的浓度来反映室内空气的质量。为保证人的生理健康，室内CO₂浓度应不低于0.1%（1000PPM），因此必须保证足够的新风量。

思考：为什么以CO₂作为室内空气质量的指标？

第14页：4.2.3空调的热湿负荷概念

4.2.3 空调的热、湿负荷

负荷

在空调技术中，将对室内产生影响的干扰因素称为负荷。

冷、热负荷

为保持空调房间内一定的温度而向房间内提供的冷量或热量。

湿负荷

为维持空调房间内的相对湿度所需要除去的湿量。

空调系统的作用

在排除室内热负荷的同时排除室内湿负荷，使房间内的温度和湿度维持在要求的参数范围内。

第15页：热湿来源分析

2. 热湿来源分析

室内的热湿来源

见教材图示。

室外的热湿来源

通过房间建筑围护结构和太阳辐射的热量及室外空气渗入。

房间负荷

发生在空调房间内的负荷。

系统负荷

发生在空调房间以外的负荷，如新风状态与室内空气状态不同所引起的新风负荷、风管传热造成的负荷等。

第16页：夏季冷负荷的估算方法

3. 空调负荷的估算：（1）夏季冷负荷的估算

a. 简单计算法

• Q——空调系统的总负荷，W
• QW——围护结构引起的总冷负荷，W
• N——室内人员数
• K——围护结构的传热系数，W/(m²·℃)，计算时需查阅相关手册
• A——围护结构的传热面积，m²
• Δt——室内外空气温差，℃

说明：源文件中冷负荷计算的公式部分为图片，未提取到公式文本，此处列出公式中各物理量的含义，公式请以教材为准。

第17页：夏季冷负荷单位面积估算指标

b. 单位面积估算法

单位面积估算法是一种将空调负荷单位面积上的指标乘以建筑物内的空调面积，得出制冷系统负荷的估算值。

第18页：冬季热负荷的估算指标

（2）冬季热负荷的估算

可利用单位面积估算法，将空调负荷单位面积上的指标乘以建筑物内的空调面积，得出供暖系统负荷的估算值。

第19页：4.2.4空调系统的组成

4.2.4 空调系统的组成

空气调节系统是为了达到一定的空气参数要求，而采用空调技术的室内空间及其所使用的各种设备、冷热介质输配系统及自动控制系统的总称。

• 冷源或热源
• 空气处理设备
• 空调风系统
• 空调水系统
• 控制、调节装置

第20页：冷热源与空气处理设备

（1）冷源或热源

冷源

用来提供冷量来冷却送风空气的，如各类制冷装置。

热源

用来提供热量来加热送风空气的，如锅炉、电热设备。

（2）空气处理设备

其作用是将送风空气处理到一定的状态，如空调机组、新风机组。

第21页：空调风系统的组成与作用

（3）空调风系统

主要包括空气输送设备、空气分配装置。

空气输送设备

将经过处理的空气按照预定要求输送到各个空调房间，并从房间内抽回或排出一定量的室内空气。输送空气的动力设备是风机；送风系统将送风空气从空气处理设备通过风道系统送到空调房间内；回风系统将相应量的排风从室内通过另一风道系统送至空气处理设备作重复使用；新风系统引入室外新风。

空气分配装置

包括各种送风口（如百叶风口、散流口）和回风口，作用是合理组织室内气流，以保证工作区（通常指离地2m以下的空间）内有均匀的温度、湿度、气流速度和洁净度。

第22页：空调水系统与控制调节装置

（4）空调水系统

冷冻水系统

将冷冻水从制冷系统输送至空气处理设备的水管系统。

冷却水系统

制冷系统的冷却水装置，包括冷却水塔和冷却水管系统。

（5）控制、调节装置

这一调节可以是人工进行的，也可以是自动控制的。不论是哪一种方式，都要配以一定的装置和设备。

第23页：4.2.5按用途分类：舒适性与工艺性空调

4.2.5 空调系统的分类：1. 根据空调系统的用途分类

（1）舒适性空调

以满足人的舒适性为目的，目的是造成室内空气具有良好的参数，向人们提供一个适宜的工作或生活环境，从而有利于提高工作效率或维持良好的健康水平。

（2）工艺性空调

以满足室内的生产、科研等工艺为目的，以保证工艺要求为主，室内人员的舒适感是次要的。如电子、光学仪器、精密制造装配车间、电子计算机房等；有的要求全年恒温恒湿，有的对空调精度要求比较高，有的则需要超净空调等。

第24页：按空气处理设备集中程度分类

2. 根据空气处理设备的集中程度分类

1. 集中式空调系统
2. 半集中式空调系统
3. 分散式空调系统

第25页：集中式空调系统

（1）集中式空调系统

「集中」的含义

冷热源集中——集中在冷冻站和锅炉房或热交换站；空气处理设备集中——所有空气处理设备及通风机全都集中在空调机房。

应用场所

广泛应用于舒适性或工艺性的各类空调工程中。单风道空调系统、双风道空调系统及变风量空调系统均属集中式空调系统，集中式空调系统是典型的全空气系统。

第26页：排风、回风、新风与混风术语

几个常用的术语

排风

排出到室外的室内空气。

回风

从空调房间返回空气处理设备重复使用的室内空气。

新风

从室外引入的新鲜空气。

混风

新风与回风混合后的空气。

第27页：集中式空调系统示意图

集中式空调系统示意图

图示集中式空调系统的构成：空气处理设备集中于空调机房，经处理的空气由风道送至各空调房间，回风经回风道返回，部分排至室外并与新风混合。

第28页：集中式空调系统的特点

集中式空调系统的特点

优点

设备集中，便于集中管理和集中调节；过渡季节可充分利用室外新风；可以严格控制室内温度、湿度和空气洁净度；可采取有效的防震消声措施；使用寿命长。

缺点

机房面积大、层高较高；风管布置复杂，占用建筑空间较多，安装工作量大，施工周期较长；对于房间热湿负荷变化不一致或运行时间不一致的建筑物，系统运行不经济；风管系统各支路和风口的风量不易平衡；各房间由风管连接，不易防火。

第29页：半集中式空调系统

（2）半集中式空调系统

「半集中」的含义

冷热源集中——由集中设置的冷冻站、锅炉房或热交换站供给；一部分空气集中在空调机房处理；末端分散——二次设备（末端装置）分散在被调房间内。

所属系统

全水系统、空气-水系统、水源热泵系统、诱导器系统、风机盘管系统等均属此类。

中央空调系统

集中式和半集中式空调系统的统称。

第30页：分散式空调系统

（3）分散式空调系统

又称局部空调系统，是指将空气处理设备全分散在被调房间内的系统。

不需要空调机房，一般也没有输送空气的风道。如家庭常用的窗式空调器和柜式、壁挂式空调器等均属于此类。

第31页：按负担室内负荷的介质分类

3. 根据负担室内热湿负荷所用的介质不同分类

Q-热负荷；W-湿负荷。

1. 全空气系统
2. 全水系统
3. 空气-水系统
4. 冷剂系统

第32页：全空气系统与全水系统

（1）全空气系统

室内负荷全部由经过处理的空气来负担。集中式空调系统、「全空气」诱导器系统属此类。特点是空气的比热和密度小，系统所需空气量多，风道断面尺寸大，占用建筑空间。

（2）全水系统

热湿负荷全部由冷水或热水来负担。风机盘管及辐射板系统属于此类。特点是水管断面尺寸比风道小，节省建筑空间，但达不到通风换气的目的。

第33页：空气-水系统与冷剂系统

（3）空气-水系统

房间负荷由空气和水共同负担。诱导器系统和风机盘管加新风系统均属此类；局部再加热或再冷却的系统也属此类。优、缺点介于全空气与全水系统之间。

（4）冷剂系统

房间负荷由制冷剂直接负担，如家用空调器。

第34页：按使用空气来源分类

4. 根据空调系统使用的空气来源分类

• （a）封闭式系统
• （b）直流式系统
• （c）回风式系统

N-室内空气状态；W-室外空气状态；C-混合空气状态；O-冷却器后的空气状态。

第35页：封闭式、直流式与回风式系统的比较

封闭式、直流式、回风式系统的比较分析

说明：源文件中本表文字为扫描识别结果，行与列存在粘连，此处按三类系统的对应关系重新整理，内容请以教材表格为准。

第36页：4.2.6空气过滤器

4.2.6 空气处理设备 · 1. 空气过滤器

对空气进行净化处理，可做成抽屉式或袋式。

初效

过滤粒径10~100μm

中效

过滤粒径1~10μm

高效

用于对空气洁净度要求较高的净化空调

对中、高效过滤器，其前后应加设压差测试报警装置。

第37页：空气过滤器外形图示

4.2.6 空气处理设备

图示金属网格滤网与过滤器的外形结构，包括抽屉式与袋式两种常见形式。

第38页：表面式换热器

2. 表面式换热器

通过换热器的金属「表面」与空气进行热湿交换，不直接和被处理的空气接触。

空气加热器

以热水或蒸汽为热媒，可以实现空气的等湿加热过程。

空气冷却器

以冷水或制冷剂为冷媒，前者又称为水冷式表面冷却器，后者称为直接蒸发式表面冷却器，可以实现空气的等湿冷却或减湿冷却过程。

表面式冷却器的下部应装设集水盘，以接收和排除凝结水。

第39页：表面式换热器的结构与特点

表面式换热器的结构与特点

表面式换热器具有构造简单、占地面积少、水质要求不高、系统阻力小等优点，因而在机房面积较小的场合，特别是高层建筑的舒适性空调中得到了广泛的应用。

第40页：电加热器

3. 电加热器

电流通过电阻丝发热来加热空气。特点是结构紧凑、加热均匀、热量稳定、控制方便，但耗电费用较高。

应用

加热量较小的空调机组；在恒温精度较高的空调系统里，安装在送风支管上作为调节加热器。

裸线式电加热器

结构简单、热惰性小、加热迅速等优点，但电阻丝容易烧断、安全性差。

管式电加热器

把电阻丝装在特制的金属套管内，中间填充导热性好的不导电材料；加热均匀、热量稳定、经久耐用、使用安全性好，但热惰性大、构造比较复杂。

第41页：电加热器分类图示

电加热器分类

图示裸线式与管式电加热器的结构外形与安装方式。

第42页：干蒸汽加湿器

4.2.6 空气处理设备 · 4. 加湿器

用于进行空气加湿处理，有两种类型：干蒸汽加湿器、电加湿器。

（1）干蒸汽加湿器

利用锅炉等加热设备产生的蒸汽对空气进行加湿处理，喷出的便是没有凝结水的干蒸汽。

第43页：电加湿器

（2）电加湿器

使用电能产生蒸汽来加湿空气，分电热式和电极式两种。

电热式加湿器

在水槽中放入管状电热元件，将水加热产生蒸汽。

电极式加湿器

靠电极间的电流从水中流过产生的热量把水加热形成蒸汽；结构紧凑，加湿量易于控制，但耗电量较大，电极上容易产生水垢和腐蚀，仅适用于小型空调系统。

第44页：除湿机

5. 除湿机

对空气进行减湿处理，常用于对湿度要求低的生产工艺、产品贮存以及产湿量大的地下建筑等场所。

冷冻除湿机

适用于既要减湿又不需降温的场所；但当相对湿度低于50%或空气的露点温度低于4℃时不可使用，这时应采用液体吸湿剂或固体吸附剂去湿。

第45页：喷水室

6. 喷水室

喷水与空气接触，实现对空气的加热、冷却、加湿和减湿。

优点

可实现空气的多种处理；冬夏季可共用一套空气处理设备；具有一定的净化空气的能力；金属耗量小；容易加工制作。

缺点

对水质条件要求高；占地面积大；水系统复杂，耗电较多。

喷水室热湿交换的机理？焓湿图？

第46页：4.3.1半集中式空调系统简介

4.3.1 半集中式空气调节系统简介

半集中式空调系统

空气处理过程由集中在空调机房中的集中设备和分布在控制区域的分散设备共同完成。形式主要有风机盘管系统、诱导器系统、水环热泵系统。

集中式空调系统的缺点

所有空气都在空调机房的空调箱中处理，导致风道过粗、过长和机房面积大，常常占用较多的建筑面积和空间。为解决这些矛盾，产生了半集中式空调系统与分散式空调系统。

第47页：风机盘管加新风机组系统

半集中式空调系统典型应用形式：风机盘管+新风机组（FCU+PAU）

术语

风机盘管，Fan Coil Unit，FCU；新风机组，Primary Air-handling Unit，PAU。

空气处理过程

包括两部分：PAU对新风的集中处理、配送；分散在控制区域的FCU对空气就地处理。

负荷承担

新风机组和风机盘管所用的冷冻水（热水）由冷（热）源集中供应；空调房间热湿负荷由新风机组送进来的空气和进入风机盘管的冷冻水（热水）带入，属于空气-水系统。

应用

广泛应用于旅馆、公寓、医院和办公室等高级多层建筑中；对于需要增设空调的小面积、多房间的旧建筑也较为合适，因为它占地面积小，易于安装施工。

第48页：半集中式空调系统的典型形式

半集中式空调系统的典型形式

风机盘管（FCU）

由风机和盘管组成的空调末端装置。

新风机组（PAU）

类似于AHU，只处理新风。

处理方式

包括两部分：PAU对新风的集中处理、配送；FCU对回风的分散处理。

本节主要介绍「FCU+PAU」形式的半集中式中央空调。

第49页：风机盘管的组成与结构

2. 风机盘管

组成

风机、电动机、盘管、空气过滤器、凝水盘和箱体，还配有室温自动调节装置。

机组箱体

由钢骨架和薄钢板制成，出风格栅做成固定式或可调式；围护面板可以拆卸，便于检修内部设备；明装机组箱体表面喷有彩漆，与建筑装饰相协调，可兼作室内陈设。

出风口

位置有上出风和前出风两种。

第50页：风机盘管的选型与布置

风机盘管的选型与布置

与空调房间的使用性质、建筑形式有关。风机盘管有立式明装和卧式暗装两个类型。

第51页：卧式风机盘管在宾馆客房的布置

对于宾馆客房

风机盘管一般布置在进门的过道顶棚内，采用卧式暗装机组。这种布置形式美观，不占用房间有效面积，噪声小；从室内气流组织和温度分布均匀的角度来看，这种方式特别适合于夏季使用。

图示卧式风机盘管机组与独立新风系统的布置：1-新风管；2-风机盘管机组；3-过道；4-房间；5-走廊。

第52页：立式风机盘管的布置

对于办公室、医院病房等顶棚无安装位置的房间

一般采用明装立式机组，将其布置在外墙窗下。立式机组多用于空间较大的房间，冬季和夏季室内温度均匀性较好，特别适用于冬季送风；立式机组易于安装，维修方便，但需占用房间的有效使用面积。

图示立式风机盘管机组与独立新风系统的布置：1-新风口；2-风机盘管机组；3-房间；4-走廊。

第53页：吊顶式暗装机组

吊顶式暗装机组

近年来，国内开始生产和使用吊顶式暗装机组。这种机组的主要优点是不占房间的使用面积，安装、检修、保养简单。但在冬季使用这种机组时，会使室内温度梯度大，一般不适用于以冬季采暖为主的场所。

第54页：新风供给方式：渗入与墙洞引入

3. 风机盘管机组空调系统的新风供给方式

（1）室外空气靠门窗缝隙自然渗入和浴厕机械排风补给新风

此方式只适合旧建筑增设风机盘管空调系统且布置新风管有困难时使用。

（2）在房间外墙打洞引新风直接进入风机盘管机组

新风能得到较好的保证，但室内温湿度受外界气候条件影响很大，室外噪声也会从新风口直接进入室内，并影响建筑物的外观。

第55页：独立新风系统供给新风

（3）由独立的新风系统供给新风

经集中处理过的新风通过送风管路送入各空调房间。

• 可随室外空气状态的变化进行调节，以保证室内空气状态参数的稳定。
• 房间的新风量全年都可以得到保证。
• 非常适合于卫生条件较严格的空调建筑，我国近年来新建的宾馆大都采用这种方式；目前风机盘管空调系统的新风供给多采用这种方式。

第56页：新风机组PAU的作用与组成

6. 新风机组（PAU）

新风机组

对室外新风进行集中处理后送入各空调区域的设备。

风机盘管

直接安装在各空调区域内，对空调区域内空气进行闭环处理（一般没有新风，完全处理回风）的空调设备。

组成

只有一个换热器，冬夏季共用：冬季送入热水对空气进行加热，夏季送入冷冻水对空气冷却去湿。加湿器仅在冬季对新风加湿，南方地区用作舒适性空调时常取消加湿器。

第57页：PAU与FCU的配合方式

PAU与FCU配合

主要是为各房间提供一定的新鲜空气，满足卫生要求。

为避免室外空气对室内温湿度状态的干扰，需要在送入房间之前对其进行热湿处理，例如处理到与室内空气状态的焓相同的机器露点，新风不再增加室内的空调负荷；室内负荷通常由风机盘管处理。

第58页：新风机组的工艺流程分析

4.3.2 新风机组的控制 · 1. 工艺流程分析

新风机组（PAU）

用来集中处理室外新风的空气处理装置。

构成

主要由新风阀、过滤器、表冷器（冷/热盘管）、加湿器、送风机等。

流程

对室外进入的新风进行过滤、温/湿度调节后，配送至各空调区域。

第59页：新风机组各部件的作用

1. 工艺流程分析（续）

新风门

控制新风机组与室外空气的通断；与送风机联动，送风机启动时自动打开，停止时连锁关闭。

滤网

室外新风进入新风机组后由滤网进行过滤。

换热盘管

经过滤后的新风经过换热盘管进行热交换处理，通过水阀开度控制可以调节热交换速度，从而控制热交换后新风的温度。

加湿器

当空气湿度低于设定值时，可通过加湿器喷蒸汽加湿。

风机

是新风机组的动力设备，处理过后的空气通过送风机送到空调房间内。

第60页：新风机组的监控需求分析

2. 监控需求分析

• 业主的需求
• 相关标准，如：智能建筑设计标准GB/T 50314-2006

第61页：新风阀与送风机的联动控制

3. 新风机组的监控功能分析：（1）新风阀控制

在冬季停机后为防止盘管冻结，选择通断式风阀控制器：DDC通过1路DO通道来控制新风阀的开与关，当输出为高电平时风阀控制器打开风阀，低电平时关闭风阀。

联动要求

送风机启动时新风门自动打开，送风机停止时新风门连锁关闭。

连锁控制的目的

防止室内冷量或热量外逸；减少灰尘进入，保持新风机组内清洁；冬季还可起到盘管防冻作用。

第62页：过滤网状态显示与报警

（2）过滤网状态显示与报警

为什么要监测

当风机在运行时，由于过滤网的阻力作用，在过滤网的前后存在一个压差；当滤网发生阻塞时滤网两端的压差就会增大。

怎样检测

在滤网两端装设微压差开关。如果过滤网干净，压差将小于指定值；反之如果过滤网太脏，压差变大并超过指定值，微压差开关就会动作，产生「通」的开关信号，通过一路DI输入通道接入DDC。微压差开关吸合时的临界压差值可以根据过滤网阻力的情况预先设定。

第63页：压差开关与压差传感器的区别

压差开关与压差传感器的区别

过滤网有报警之后，压差开关动作发出报警，提醒工作人员进行清洗。

信号区别

检测得到的信号分别是数字信号和模拟信号，对DDC来说分别对应于DI和AI通道。

选用

压差开关的成本远低于可以直接测出压差的压差传感器，并且比压差传感器可靠耐用。在本问题中一般不选择可连续输出的微压差传感器，因为压差传感器价格昂贵。

第64页：送风温湿度的检测

（3）送风的温湿度的检测

在新风机与其他分散空气处理设备（如风机盘管）组成的半集中式空调系统中，新风机组一般只保证送入足够的新风量、控制室内湿度和送风温度，而不管控制区域内的温度；控制区域内的温度由分散的空气处理设备进行控制。

在风机出口处设4~20mA电流输出的温、湿度变送器各一个，接至DDC的2路AI输入通道上，分别对空气的温度和相对湿度进行监测，以便了解机组是否将新风处理到所要求的状态，并以此控制盘管水阀和加湿器调节阀。

注：室外温度传感器一般没有必要每台新风机组单独设置，只需整栋建筑统一设置一个或几个即可。

第65页：换热盘管水阀与送风温度控制

（4）换热盘管的热交换速度与送风温度的控制

思路

换热盘管对经过滤后的新风进行热交换处理，DDC根据检测得到的送风温度来控制水阀的开度，调节热交换速度，从而控制热交换后新风的温度。

控制方法

一般根据送风温度与设定温度的差值对水阀开度进行PID控制；控制器设定温度根据内部时钟确定，夏季和冬季设定值不同。DDC通过1路AO通道调节热交换盘管的二通电动调节水阀的开度，从而调节换热器的换热量，使送风温度与设定值一致。

联动

热水盘管的水阀应与送风机联动：仅当送风机处于运行状态时水阀进入自动调节状态；送风机停止后水阀自动回到关闭位置，以免浪费冷冻水循环能源。

第66页：防冻保护控制：防冻开关

（5）防冻保护控制

作用

防止冬季时盘管冻结，这在北方地区是十分必要的。防冻开关设在表冷器（加热器）后面。

防冻保护方法之一——防冻开关

是开关量（数字量）传感器，占用DDC的1路DI通道。动作温度一般设置在5℃：当防冻开关处的空气温度低于5℃时，防冻开关送出信号至DDC，DDC逻辑运算后发出控制信号，停止风机转动，开大热水阀门、关闭新风阀门，使风温回升，并报警以检测故障。当防冻开关正常时，应重新启动风机，打开新风阀，恢复正常工作。

第67页：防冻保护：水温传感器方式

防冻保护方法之二——在换热器水盘管出口安装水温传感器

• 一方面供控制器用来确定是热水还是冷水，以自动进行工况转换。
• 同时还可以在冬季用来监测热水供应情况，供防冻保护用。
• 水温传感器可使用4~20mA电流输出的温度变送器，接到DDC的AI通道上。
• 当机组内温度过低时，为防止水盘管冻裂，应停止风机，关闭风阀，并将水阀全开，以尽可能增加盘管内与系统间水的对流，同时还可排除由于水阀堵塞或水阀误关闭造成的降温。

第68页：送风相对湿度控制

（6）送风相对湿度控制

图中所示的系统采用干蒸汽加湿器进行加湿。

湿度传感器检测到送风湿度实际值，与控制器设定的湿度比较，经PID计算后，输出相应的模拟信号（1路AO），控制加湿电动调节阀的开度，使实测湿度达到设定湿度。

注：如果加湿设备使用电加湿器，则控制变为数字信号（1路DO），控制加湿器的启停。

第69页：风机启停控制及运行状态显示

（7）风机启停控制及运行状态显示

对风机的监控方法与一般的三相电动机监控一样，内容包括：

风机启/停控制

DDC通过事先编制的启停控制程序，通过1路DO通道控制风机的启停。

运行状态监视

将风机电机主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量输入（DI信号），输入DDC监测风机的运行状态。

风机故障报警监视

主电路上热继电器的辅助触点信号（1路DI信号），作为风机过载停机报警信号。

风机的手/自动控制状态监视

从手/自动开关取1路DI信号输送给DDC，以检测手/自动状态。

第70页：风机状态监视的两种实现方式

风机状态监视两种实现方式比较

（1）直接从风机电控箱接触器的辅助触点取信号

简单经济，但实际只是监测风机电控箱的送电状态。

（2）在风机两端加设压差开关

根据压差反馈判别风机状态，可以准确地监视风机的实际运行状态。

第71页：新风机组的安全消防与连锁控制

4.3.2 新风机组的控制（8）安全和消防控制

• 只有风机确实启动，风速开关检测到风压后，温度控制程序才会工作。
• 当火灾发生时，由消防联动控制系统发出控制信号，停止风机运行，并通过1路DO通道关闭新风阀。

（9）连锁控制

• 启动顺序控制：启动新风机 → 开启新风机风阀 → 开启电动调节水阀 → 开启加湿电动调节阀。
• 停机顺序控制：关闭新风机 → 关闭加湿电动调节阀 → 关闭电动调节水阀 → 关闭新风机风阀。

第72页：新风机组监控原理图与点位统计

4. BAS监控原理图绘制及监控点位的统计

• 根据上述分析，绘制新风机组监控原理图（图4.20）。
• DDC监控点位统计表（表4-3），四类点位合计为：4AI、6DI、2AO、2DO。

第73页：新风机组监控点位表

新风机组监控点位统计表（表4-3）

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，应为新风机组DDC监控点位统计表，列出新风阀、过滤器、送风温湿度、盘管水阀、加湿、防冻开关、风机状态等各类点位的类型与数量。

说明：本页为图片内容，点位明细建议对照原课件表4-3补充。

第74页：带变频控制的新风机组

5. 补充说明：带变频控制的新风机组的控制

• 带变频控制的新风机组需设置室内空气品质传感器。送风机的运行频率一般根据室内空气品质进行控制，主要检测CO₂含量，占用DDC的1路AI通道。
• 当室内空气品质满足设定值要求时，可以降低送风机频率以节约能源（但送风机一般有最小运行频率限制，以保证最小新风量）；当不满足要求时，应加大送风机运行频率，增加新风量。
• 从节能角度考虑，室内空气品质的控制一般希望在满足室内空气品质的前提下，将新风量控制在最小。

与传统的固定新风量的控制方案相比，在保证室内空气品质不变的前提下，以CO₂浓度作为指标的控制方案具有明显的节能效果。

第75页：风机盘管系统的监控功能

4.3.3 风机盘管系统的控制 · 1. 风机盘管系统的监控功能

• （1）室内温度测量；
• （2）冷、热水阀开关控制；
• （3）风机变速及启停控制。

第76页：风机变速及启停控制

（1）风机变速及启停控制

流程分析

回风由小功率风机吸入风机盘管，经盘管热交换后送回室内。

控制特点

风机功率较小，控制较为简单，仅包括转速控制与状态监视，且一般为有级调节，分为高、中、低速三挡。

工程做法

在一般的工程中，启停控制和风量调节通常采用就地手动控制。

第77页：风机盘管的室温控制

（2）室温控制

• 由室温控制器及电动阀共同完成，通过调节冷、热水量而改变盘管的供冷或供热量，控制室内温度。
• 风机盘管温度采样直接取室内实际温度，温度传感器通常安装在温度控制器内。
• 温控器功能可选：启停控制、三档风速控制、温度设定、室内温度显示、占用模式设定等。
• 温控器应设于室内有代表性的区域或位置，不应靠近热源、灯光及远离人员活动的地点；三速开关则应设于方便人操作的地点。

第78页：风机盘管室温控制的两种方法

风机盘管的两种温控方法

双位控制

设备简单、投资少、控制方便可靠，缺点是控制精度不高。

比例控制

控制精度较高，但要求温控器必须具有P或PI调节功能，电动水阀也应采用调节式而不是双位式，因此投资相对较大。

大多数工程采用双位控制，只有极少数要求较高的区域或风机盘管型号较大时才考虑比例控制。

（3）连锁控制：风机启停应与电动水阀连锁；当房间设有钥匙开关时，风机盘管应与钥匙开关连锁，以利节能。

第79页：风机盘管的非联网控制方式

3. 风机盘管的联网和非联网控制 · （1）非联网实现方式

即就地控制方式，指盘管水阀控制、风机转速控制等功能均不是通过DDC控制实现的，而由温度控制面板中的纯电子电路就地实现控制。

• 不含CPU，造价低廉。
• 但控制方式不够灵活，无法实现集中监控管理。
• 仅适合于一些控制要求不高的应用场合。

风机盘管控制器的电气接线见图4.25。

第80页：风机盘管的联网与折中控制方式

（2）联网控制方式

• 采用固化应用程序的小型DDC对风机盘管进行一对一控制。
• 充分地体现了集中管理、分散控制的思想，但造价较高。

（3）一种折中的控制方式

• 水阀控制、风机转速控制由温度控制面板中的纯电子电路就地实现。
• 风机的启停及运行状态等接入通用DDC，进行集中监控。
• 监控效果及造价都介于上述两种控制方式之间。

第81页：集中式空调系统简介

4.4 集中式空调系统的控制 · 4.4.1 集中式空调系统简介

集中式空调系统

冷冻水（或空调热水）由冷（热）源站集中送至空调机房，对空气进行集中处理，然后经风管系统配送至各个房间，是典型的全空气系统，也是工程中最常用的系统之一。

应用场合

广泛应用于会堂、宾馆、商场以及对空气环境有特殊要求（恒温、恒湿、洁净）的工业厂房等各类空调工程。

典型应用：①空调机组对大空间区域空气集中处理的定风量系统，如会议厅、餐厅、大堂等；②空调机组对独立分割空间空气集中处理的变风量系统，如办公区域等。

第82页：集中式空调系统的特点

集中式空调系统的特点

• （1）空气处理设备和制冷设备集中布置在机房内，便于集中管理和集中调节。
• （2）过渡季节可充分利用室外新风，减少制冷机运行时间。
• （3）可以严格控制室内温度、湿度和空气洁净度。
• （4）对空调系统可以采取有效的防震消声措施。
• （5）使用寿命长。
• （6）机房面积大、层高较高，风管布置复杂，占用建筑空间较多，安装工作量大，施工周期较长。
• （7）对于房间热湿负荷变化不一致或运行时间不一致的建筑物，系统运行不经济。
• （8）风管系统各支路和风口的风量不易平衡，各房间由风管连接，不易防火。

第83页：空调机组AHU

1. 空调机组

Air Handling Unit，缩写AHU，也称为组合式空调箱。即把各种空气处理设备、风机、消声装置、能量回收装置等分别做成箱式的单元，按空气处理过程的需要进行选择、组合而成的空调器。

第84页：组合式空调箱的构成

1. 空调机组（Air Handler Units，AHU）

把各种空气处理设备、风机、消声装置、能量回收装置等分别做成箱式的单元，按空气处理过程的需要进行选择、组合，即构成组合式空调箱。

空调机组必须与相应的风管配送网络及末端设备配合，才能组成完整的空调系统。

第85页：空调机组的标准分段与分类

空调机组的标准分段

主要有：回风机段、混合段、预热段、过滤段、表冷段、喷水段、蒸汽加湿段、再热段、送风机段、能量回收段、消声器段和中间段等。

在舒适性空调系统中最常用的是由五段组合成的空调机组：混合段、过滤段、中间段、表冷段、送风机段。

分类：空调机组根据末端设备的控制方式分为两大类——定风量（Constant Air Volume，CAV）系统与变风量（Variable Air Volume，VAV）系统。

第86页：空调风系统的组成与通风机

2. 空调风系统

组成

送风机、回风机、风道系统、风口，以及风量调节阀、防火阀、排污阀、消声器、风机减振器等。

作用

将处理后的空气按设计要求送到空调房间，并从房间内抽回一部分空气或排除一定量的空气。

1）通风机：是机械通风和空调机组送风的主要设备，能使空气增压、推动空气流动。常用的通风机有轴流式、离心式、斜流及混流式风机。

第87页：离心风机的工作原理与特点

（1）离心风机

工作原理

空气进入风机后，在叶轮旋转产生的离心力作用下，从叶轮离开而进入机壳，最后由机壳出口送出。

特点

与轴流式风机相比，对进口空气的流场均匀度要求可以相对放宽一些；风压高，风量可调，相对噪声较低，可将空气进行远距离输送。

适用

要求低噪声、高风压的场合。

分类

按出口方向可分为右旋和左旋。从电动机一端正视，叶轮顺时针旋转称为右旋，逆时针方向旋转称为左旋。

第88页：轴流风机的构造与特点

（2）轴流风机

工作原理

空气在通过风机时，其气流运动方向与风机中心轴始终成平行状态，即空气沿轴向流动。

特点

安装简单，直接与风管相连，占用空间较小；风压较低，风量较大，噪声相对较大；耗电少，占地面积小，便于维修，用途广泛。

在侧墙上安装的排风扇，属于轴流式风机的一种类型。

第89页：斜流风机和混流风机

（3）斜流风机和混流风机

• 既有部分轴流作用，又产生部分离心作用，提供中风压和中等风量。
• 安装与轴流式风机相似，接管方便，占用空间较小。
• 性能介于轴流式风机和离心式风机之间。

第90页：风机的拖动电机与BAS监控提示

特别提示

• 工程上，推动叶轮运转的电动机一般采用三相异步电动机。
• BAS对风机的监控，其原理雷同于给排水系统中对水泵的监控。

第91页：风管的材料与形式

2）风管

1）风管的材料：普通空调多用薄钢板、铝合金板或镀锌钢板制作风道；某些体育馆、影剧院也用砖或混凝土预制风道；也可用木板、塑料板作为风道；新型空调中也有用玻璃纤维板或两层金属间加隔热材料的预制保温板做成的风道，但造价较高。

2）风管的形式：

• 矩形风管容易和建筑配合，但保温加工较困难。
• 圆形风管阻力小，省材料，保温制作方便。
• 椭圆形风管兼有矩形和圆形风管的优点，但需专用设备加工，造价较高。

第92页：风管的保温结构

2）风管的保温

目的

减少管道的能量损失；防止管道表面结露；保证进入空调房间的空气参数达到规定值。

常用的保温结构

（1）防腐层，一般为一至两道防腐漆；（2）保温层，目前为阻燃性聚苯乙烯或玻璃纤维板，以及较新型的高倍率独立气泡聚乙烯泡沫塑料板，厚度应参阅有关手册计算；（3）防潮层，保温层和防潮层都要用铁丝或箍带捆扎后再敷设保护层；（4）保护层，可用水泥、玻璃纤维布、木板或胶合板包裹后捆扎。

设置风管及制作保温层时，应注意外表的美观和光滑，尽量避免露天敷设和太阳直晒。

第93页：送风口的类型与侧送风口

3）送风口、回风口 · （1）送风口

作用是将送风状态的空气均匀地送入空调房间。常用类型有：侧送风口、散流器、孔板送风口、喷射式送风口。

侧送风口

指安装在空调房间侧墙或风道侧面上、可横向送风的风口，有格栅风口、百叶风口、条缝风口等几种类型；其中用得最多的是活动百叶风口，分为单层百叶、双层百叶和三层百叶三种。

第94页：散流器的类型与适用场合

②散流器

散流器是一种安装在顶棚上的送风口，其送风气流从风口向四周呈辐射状送出。根据出流方向的不同分为两类：

平送散流器

送出的气流贴附着顶棚向四周扩散，适用于房间层高较低、恒温精度较高的场合。

下送散流器

送出的气流向下扩散，适用于房间层高较高、净化要求较高的场合。

第95页：孔板送风口与喷射式送风口

③孔板送风口

• 送入静压箱的空气通过开有一些圆形小孔的孔板送入室内。
• 特点是送风均匀，气流速度衰减快。
• 适用于要求工作区气流均匀、流速小、区域温差小和洁净度较高的场合，如高精度恒温室和平行流洁净室。

④喷射式送风口

• 是一个渐缩的圆锥台形短管，渐缩角很小，风口无叶片阻挡，噪声小、紊流系数小、射程长。
• 适用于大空间公共建筑的送风，如体育馆、影剧院等；可做成既能调节风量又能调节出风方向的球形转动风口。

第96页：回风口的特点与形式

（2）回风口

• 回风口由于汇流速度衰减很快、作用范围小，故其吸风速度的大小对室内气流组织的影响很小。
• 常用的回风口有格栅、单层百叶、金属网格等，要求能调节风量和定型生产。

第97页：集中式空调的典型工作流程

3. 集中式空调的典型工作流程简介

为经济和节能，集中式空调常采用回风式空调系统，即一定量的回风进行循环使用。回风式空调系统根据回风的次数，可分为：

• 1）一次回风式空调系统——在工程中使用较多；
• 2）二次回风式空调系统。

第98页：一次回风式空调系统流程图

1）一次回风式空调系统流程分析

流程为：1-新风口；2-空气过滤器；3-电极式加湿器；4-表面式冷却器；5-排水口；6-再加热器；7-风机；8-精加热器。

说明：本页源文件主要为一次回风式空调系统流程图，流程说明见后续页。

第99页：一次回风式系统流程分析

一次回风式空调系统流程分析

室外空气状态的新风与来自空调房间的回风混合后进入加湿器，达到机器露点状态，然后经过再热器加热至所需的送风状态送入室内吸热、吸湿；当达到室内状态后部分排出室外，部分进入空气处理系统与室外新鲜空气混合，如此循环。

夏季处理过程与冬季处理过程分别如图（a）、（b）所示。

第100页：一次回风的夏季冷量与冬季处理过程

一次回风式系统在喷水室内处理空气所需的冷量Q₀

• Q₀——处理室所需冷量，kW；
• G——系统送风量，kg/s；
• h_Cx——混合后空气的焓，kJ/kg；
• h_Lx——喷水室后空气状态的焓，kJ/kg。

2. 一次回风系统的冬季处理过程

从节能角度看，冬季送风量应小于夏季，但目前工程上大多数空调系统冬、夏季使用同一风机送风，即冬夏季风量相等，空调系统的送风机是按满足夏季所需送风量确定的。

冬季室外空气状态的新风与室内回风混合后，进入加湿器绝热加湿到机器露点状态，再经再热器加热至送风状态送入室内；在室内放热、放湿达到室内设计状态后，一部分排出室外，另一部分与室外新风混合，如此循环。

说明：本页冷量计算公式在源文件为图片形式，未提取到符号表达式，建议对照原课件图片核对。

第101页：一次回风冬季所需加热量

一次回风系统冬季所需的加热量

整个处理过程可写为相应状态变化式，上述空气处理过程在h-d图上的表示见图2-4（b）。

• Q₁——一次回风冬季系统所需热量，kW；
• G——冬季送风量，kg/s；
• H_Od——冬季送风状态的焓，kJ/kg；
• h_Ld——冬季处理过程中机器露点的焓，kJ/kg。

第102页：二次回风式空调系统

三、二次回风式空调系统

在分析一次回风系统的夏季处理过程时可以看到：一方面将混合空气冷却降温至机器露点状态，另一方面又要用再热器将空气升温至送风状态方能送入空调房间。这种先冷却再加热的处理方法造成能量浪费，既不经济也不合理。

二次回风系统在喷水室后采用第二次回风，代替再热器，克服了一次回风系统的缺点，节约冷量和热量。

流程为：1-新风口；2-过滤器；3-一次回风管；4-一次混合室；5-喷水室；6-二次回风管；7-二次混合室；8-风机；9-电加热器。

第103页：全空气处理系统的监控功能

4.4.2 全空气处理系统的监控功能

空调机组（AHU）即为全空气空调系统。AHU与新风机组的控制调节相比，有如下3点不同：

• 控制调节对象是房间内的温湿度；
• 要求房间的温湿度全年均处于舒适区范围内，同时还要研究系统节能的控制方法；
• 有回风回到空调机组（不同于新风机组系统），新回风比还可以变化，因此在过渡季节应尽量利用新风，以减少运行费用，降低运行成本。

BAS对空调机组的监控内容与功能可参照表4-3，根据智能建筑的不同等级、投资、业主需求和相关标准确定，可以是表中的全部或部分的监控功能。

第104页：

第105页：定风量空调系统的控制对象

4.4.3 定风量空调系统的控制

本小节以图4.34所示的空调机组工艺流程为控制对象，进行监控原理分析和配置设计。

第106页：定风量系统的工艺流程分析

1. 工艺流程分析

• 新、回风按一定比例进行混合，在空调机组内进行各项参数处理后，直接将处理好的空气送至空调房间内使用；再经回风机一部分排到室外，一部分与新风混合，继续循环。

本例属于定风量空调系统：

定风量空调系统

Constant Air Volume air conditioning system，CAV，风机都为定速风机。

工作原理

经AHU处理后的空气直接由风管配送网络按比例送至各送风口，各送风口不具备任何调节能力，因此送至各送风口的风量基本不变（忽略室内气压变化对送风量的影响）。

第107页：定风量系统的应用场合

CAV系统的应用场合

• 大空间区域，如会议厅、餐厅、大堂等，各送风口的控制范围内占用情况及温湿度设定值相同，适合应用CAV空调系统，可以由一台或多台AHU统一控制。
• 办公区域等独立、分割的空间，各个区域有个性化的需求，CAV无法满足。
• 病房区域、仓库区域等温湿度设定值相同的独立分割空调区域，可在送风口末端安装开关风阀，AHU的送风机频率根据各末端风阀的开关状态确定，这仍然属于CAV空调系统。

第108页：定风量系统的监控需求分析

2. 监控需求分析

• （1）电动风阀与送风机、回风机连锁控制：风机、回风机关闭时，新风阀、回风阀、排风阀都关闭；新风阀和排风阀动作同步，与回风阀动作相反；根据新风、回风以及送风焓值比较调节新风阀和回风阀开度；风机启动时新风阀打开，关闭时新风阀同时关闭。
• （2）过滤器堵塞信号，并报警。
• （3）防冻保护：冬季温度太低时防冻开关送出信号，风机和新风阀关闭，防止盘管冻裂；防冻开关正常后重新启动风机、打开新风阀恢复工作。
• （4）送风温度控制。（5）送风湿度控制。
• （6）风机的状态监测：手/自动状态、运行状态和故障状态，由DDC内置程序控制风机启停。
• （7）送风机、回风机的启停控制：启动时先开送风机、延时后开回风机；停止时先关回风机、延时后关送风机。

空调机组的监控管理、连锁、防冻保护等与前面讨论的新风机组类似。

第109页：新回风比的控制模式

3. 新回风比的控制模式

新回风比

=混合空气中新风量/回风量，既关系舒适性又关系节能。

确定思路：

• 风门开度关联：据质量守恒定律，新风门开度+回风门开度=100%，排风阀开度+回风阀开度=100%，因此需对新风门、排风门、回风门进行单独的连续调节。
• 对空调效果的影响：增大新风比例可提高室内空气品质和舒适度；提高回风比例可提高节能效果，需兼顾两者综合考虑。
• 一般取值：AHU工作时一般不允许新风门全关，需设定最小新风门开度，一般为10%~15%左右。

第110页：新风门开度的节能优先与PID控制

工程中常用的新风门和回风门开度控制策略

（1）节能优先控制模式：只要换热盘管水阀未处于关断状态，则将新风门开至最小开度；在过渡季节盘管水阀关断时，新风门全开。具体实施多根据工况和空气温度（或焓值）判断（设有湿度传感器及加湿设备时用焓值替代）。

• 夏季工况：当室外温度大于回风温度时，盘管水阀必然打开，关闭新风门至最小开度；当室外温度小于等于回风温度时，盘管水阀关闭，新风门全开。
• 冬季工况：判别逻辑与夏季工况相反。

（2）PID控制模式：通过回风温度与设定温度的差值对新风门开度进行PID控制，通过改变PID参数可以调整此控制策略的节能、舒适倾向。

第111页：新风门开度的有级控制模式

（3）有级控制模式

• PID控制模式虽然先进，但参数整定困难。另一种简便、直观的控制方式是将回风温度与设定温度的差值划分为若干区域，每个区域对应不同的新风门开度。
• 具体区域的划分及对应的新风门开度可根据实际工程情况加以确认。
• 当仅区分回风温度大于或小于设定温度两个区域，且一个区域对应新风门全开、另一个区域对应新风门最小开度时，有级控制模式实际上就退化成节能优先控制模式了。

第112页：室内温湿度的串级PID控制

4. 室内温度、湿度的控制方法

空调机组不同于新风机组只需对送风温度进行控制，它控制的是相应空调区域的温度环境，因此控制目标是回风温度或室内温度，一般可认为回风温度为室内温度的平均值。

双闭环串级PID模型：首先根据设定温度与回风温度的差值通过PID算法确定理想的送风温度，然后再由理想送风温度与实际送风温度的差值确定盘管水阀开度。这种双PID的串级控制方法在控制精度与响应速度上都要优于由设定温度与回风温度的差值直接确定盘管水阀开度的单PID闭环控制。

对于室内湿度的控制也采用“串级PID调节”，方法类似。

第113页：室内空气状态的确定方法

5. 室内空气状态的确定方法

对于舒适性建筑，并非要求室内空气状态恒定于一点，而是允许在较大范围内浮动。例如温度为24~28℃，相对湿度在40%~65%内，风速不大于0.3m/s，均满足舒适性要求。

• 当室外状态偏低时，室内相应靠近此域的下限；室外状态偏高时，室内则靠近此域的上限。
• 当室外处于此域附近时，则尽可能多用新风，使室内状态随外界空气状态变化；这样既可最大限度地节能，又可提高室内空气品质和舒适程度。
• 在每个时刻根据新回风状态及室内状态确定最适宜的送风状态，既保证房间空气状态处于舒适区，又使空气处理能耗最小。

当房间允许的舒适域范围较大时，与固定的室内设定状态相比，这样做节能效果十分显著。

第114页：变风量空调系统简介

4.4.4 变风量空调系统的控制 · 1. 变风量空调系统简介

变风量空调系统

Variable Air Volume air conditioning system，缩写VAV，简而言之就是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷。

优点

有较好的舒适性（无凝结水害、按需求调节送风量）；节能性（按需求调节送风量）；可实现分区控制，系统灵活性好，具有定风量系统以及新风机组加风机盘管系统无法比拟的优势。

缺点

系统复杂、控制复杂、投资大。

第115页：变风量系统的发展与应用

VAV发展与应用情况

• 空调系统很耗电，因而需要节能运行。
• 20世纪60年代，VAV系统诞生于美国。
• 20世纪70年代，石油危机使VAV在欧美和日本得到广泛应用，现在已得到非常普遍的应用。
• 20世纪90年代末进入中国大陆；近几年，VAV空调系统逐渐得到了越来越多的应用。

第116页：变风量系统的构造

VAV系统构造

VAV系统构成

变风量末端装置；变风量送/回风机——用于系统静压控制。

第117页：变风量末端装置实物图

VAV末端装置与温控器

本页源文件未提取到文字说明，仅有图片，应为VAV末端装置（含温控器）的实物或构造图示。

说明：本页为图片内容，部件名称与安装说明建议对照原课件图片补充。

第118页：变风量系统的组成与分工

VAV系统由两部分组成

变风量空调机组

根据各个VAV末端的需求，通过风机变频控制总的送风量。

VAV末端

根据控制区域的热负荷，通过调节风门的开启比例控制末端的送风量。

第119页：变风量末端的组成与分类

VAV末端的组成

• 箱体、进风口、风阀、风量传感器（一般采用毕托管风量传感器）。
• 毕托管风量传感器工作原理：通过测量风管内全压和静压，根据两者之差求出动压后得到风速，进而求出末端装置送风量。

VAV末端的分类（据控制原理可分为两种）：压力有关型、压力无关型。

第120页：变风量系统的节能原理

VAV空调工艺流程分析

变风量系统是根据室内负荷变化，通过改变送入房间的风量来控制室内温度，以满足室内负荷变化的需求。

VAV空调为什么可以节能？

• 空调设计：以恶劣工况作为设计依据进行计算和设备选型。
• 空调运行：系统大部分时间都不在满负荷状态下工作。
• 若采用末端变风量系统，控制系统根据热负荷调节风机总的送风量，风机耗能将大大减少，因而可以节能。

第121页：变风量系统的成败关键因素

VAV空调系统的成败因素关键看三个方面

• 1）VAV空调系统设计，包括负荷、风量计算；
• 2）空调系统施工；
• 3）VAV空调系统的自动控制。

第122页：变风量系统的控制难点

2. VAV的控制特点

• 首先，任何一个VAV末端风量变化都会引起总风管压力的变化，需要及时调整送风机转速和其他各风口风阀开度，否则其他VAV末端风量都将受到干扰。
• 其次，VAV末端风阀的控制是以末端风速或送风量为依据的，在风量较小时，准确测量送风量的难度大。
• 再次，各VAV末端的送风量是变化的，新风量难以保证，依靠百分比保证新风量的做法是行不通的。

第123页：变风量系统的最小新风量控制

思考题：为什么在CAV系统中可以通过保证新风的百分比来保证最小新风量，而在VAV系统中不能以百分比法来保证新风量？

• 在CAV系统中，由于各末端的送风量基本保持恒定，因此只要保证送风量中新风的百分比就可保证最小新风量的送入。
• 在VAV系统中，送风量在运行过程中随着负荷减小而不断减少，如果不进行控制，新风量也将随送风量成比例减少，在负荷很低的情况下就有可能出现新风量不足现象。因此，必须对最小新风量进行控制。
• 在许多VAV工程中，用户反映低负荷状态下空气品质不好往往就是由于这个原因。

文献资料：钱以明、杨书明《VAV系统中新风量的控制》，暖通空调，1999（3）。

第124页：变风量末端的控制方式

3. VAV末端的控制方式

VAV末端按控制原理分为两种：

• （1）压力有关型
• （2）压力无关型

第125页：压力有关型变风量末端

（1）压力有关型

• 是最简单的一种控制方式，只能根据室内温度与设定温度的差值确定末端风门开度：室内热负荷较低时风门关闭，室内温度较高时风门开大，而与实际的送风量无关。
• 当风管静压发生变化时，由于室内温度惯性较大，不可能发生突变，因此不会立刻影响风门的开度；风管静压变化了而风门开度不变，送风量必然发生改变，即送风量的大小与风管静压有关，故称为压力有关型VAV末端。
• 这种末端由于受风管静压波动影响过大，目前工程中已很少使用。

第126页：压力无关型变风量末端

（2）压力无关型

压力无关型VAV末端在目前工程中大量应用。

• 工作原理：设风量传感器测量实际送风量，将之与送风量设定值比较，通过风门调节送风量；室内温度起修定送风量设定值的作用，如室内较冷时减小送风量设定点，室内变热则增大送风量设定值。
• 控制方框图采用串级PID调节方式：首先根据室内温度与设定温度的差值确定需求风量，然后根据需求风量与实际风量的差值确定风门开度。
• 为什么称为“压力无关型”：当风管静压变化时，立刻会导致送风量变化，PID2运算模块将改变风门开度、保持送风量恒定，所以送风量不再受风管静压的影响。

第127页：变风量末端控制的实现方式

（3）VAV末端控制方式的实现

• 目前工程中多采用一些固化应用程序的小型DDC对VAV末端进行一对一控制，所有的风门、再热设备及末端风机控制都由这种小型DDC独立完成。
• 由于这种小型DDC的应用程序多是出厂预先固化的，因此在工程订货时应首先根据VAV末端的实际情况和监控需求选定应用程序，然后确定DDC型号。
• 一些厂商还提供了将DDC与风门驱动器进行一体化生产的VAV控制器，方便工程安装和维护。

第128页：风管静压控制的三种策略

4. 风管静压控制

• 当各VAV末端风门开度随控制区域负荷的变化而改变时，如果送风机运行频率不作相应调整，风管静压就会产生波动。
• 工程中必须根据各末端状态及时调整送风机频率以优化控制。
• 风管静压控制策略主要有三种：定静压、变静压、总风量。

第129页：定静压控制

（1）定静压控制

• 是一种传统的方法，系统简单。当VAV末端风门改变开度后，会影响整个风道的静压，风机通过改变风量以满足风道系统的静压要求。
• 风机变风量有三种方式：出口风阀的节流控制、入口导叶控制、变转速控制——变转速控制最为常见，其节能效果也最为明显。

第130页：变静压与总风量控制

（2）变静压控制

根据压力无关型变风量末端的实际送风量（风门开度）送至风机转数控制器，控制送风机的转数，在保证处于最不利点处的送风量的前提下，尽量降低风道压力，从而降低风机转速，节约风机能耗。

（3）总风量控制

• 是在变静压控制的基础上发展起来的方法。
• 基本思路是，将各末端的风量设定信号直接相加，得到当时的总风量需求值，这一值可作为调节风机转数的依据。

（4）三种控制方式的工程实施及比较（参见教材）。

第131页：变风量空调系统监控案例

5. VAV空调系统监控案例

本页给出VAV空调系统监控案例（图4.49），展示变风量空调机组、VAV末端与送风机变频控制的监控原理与点位配置。

说明：本页源文件仅标注图号，监控点位明细建议对照原课件图4.49补充。

第132页：送排风系统的任务与设备

4.4.5 送排风系统的控制 · 送风与排风介绍

送风的任务

把经过处理的空气输送到被调区域。

排风的任务

排出室内被污染的空气，借以改善空气条件，以利于人们的生活、工作和学习，保证人们的身心健康，提高工作效率。

核心设备

送风机（Supply Fan，SF）、排风机（Exhaust Fan，EF）。

第133页：送排风系统的监控内容

送、排风系统的监控

• 由于不对空气进行任何温、湿度处理，控制较为简单，监控对象主要为送排风风机的起停和工作状态。
• 监控内容：风机启/停控制、运行状态监视、故障报警监视、风机的手/自动控制模式的监视等。
• 图4.50所示为典型送排风系统的监控原理。DDC对风机的监控还可借助压差开关、空气品质传感器（CO₂浓度传感器），检测室内空气CO₂浓度作为DDC启停风机的判断依据。

第134页：送排风系统监控原理图

送排风系统的监控原理图

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，应为典型送排风系统的监控原理图，展示送风机、排风机的启停控制与状态、故障、手自动信号的接入关系。

说明：本页为图片内容，点位配置建议对照原课件图片补充。

第135页：送排风系统监控的深化内容

送排风系统监控的深化内容

• 风速传感器：如有需要还可以安装风速传感器，对送、排风量进行监测。
• 滤网、压差传感器：有些送风系统还需安装滤网对室外空气进行过滤，此时还需安装滤网压差传感器，对滤网阻塞情况进行监视。
• 消防排烟风机（Smoke Exhaust Fan，SEF）：工程中一般也归入送排风系统，它的启停一般由消防系统联动控制，楼宇自控系统只需对其运行及故障状态进行监视即可。