設(shè)備管理_智能樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計論文

昆昆 明明 學(xué)學(xué) 院院 2014 屆畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文（設(shè)計）題目 智能樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計 子課題題目 智能樓宇空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 姓 名 學(xué) 號 所屬院系 專業(yè)年級 指導(dǎo)教師 摘摘 要要 空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要組成部分，是樓宇自動化系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象， 也是建筑智能化系統(tǒng)主要的管理內(nèi)容之一。樓宇自動化系統(tǒng)對空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控 主要是針對集中式中央空調(diào)系統(tǒng)，主要包括制冷系統(tǒng)和新風(fēng)機組控制。 在監(jiān)控系統(tǒng)的選擇上,選擇不同的監(jiān)控系統(tǒng)與此對應(yīng)的組態(tài)軟件也不同。例 如，北京三維力控科技有限公司的組態(tài)軟件是目前工業(yè)控制領(lǐng)域先進的監(jiān)控系 統(tǒng)，結(jié)合北京三維力控科技有限公司的特點，可知監(jiān)控系統(tǒng)的可擴展性和性價 比都很高。再加上運用 PID 算法，利用 MATLAB 仿真技術(shù)對經(jīng)驗法建立的中 央空調(diào)控制系統(tǒng)模型進行仿真，從而使空調(diào)的性能得到很大的提高。有了這些 軟件已經(jīng)能夠滿足這次畢業(yè)設(shè)計的需要，選擇了這些軟件能達到了各個系統(tǒng)的 監(jiān)控及運算，并且能改變原先人工現(xiàn)場控制方式，從而節(jié)約了人力、提高了效 率，增加了數(shù)據(jù)實時性和可靠性。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：中央空調(diào)中央空調(diào) 監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng) 算法算法 MATLABMATLAB 仿真仿真 Abstract Air conditioning system is an important part of modern architecture, is the main building automation systems and monitoring of intelligent building system is one of the main content of management. Building automation systems for air conditioning system is mainly directed against the centralized monitoring of the central air conditioning system, mainly including the refrigeration system and air units In selecting the monitoring system，select a different monitoring system and this corresponds to the configuration software is different. For example, Three- dimensional force control configuration software Beijing Technology Co., Ltd. is an advanced monitoring system of industrial control, combined with the three- dimensional characteristics of Beijing Science and Technology Co, force control, monitoring system known scalability and cost are high. Coupled with the use of the PID algorithm, the use of central air-conditioning control system MATLAB simulation model established by law for the simulation experience, so that the air conditioning performance is greatly improved. With this software has been designed to meet the needs of the graduate, The software can be selected to achieve the control and operation of each system, and manually change the original site control, changed the way of artificial meter, which can save manpower and improve efficiency, increase the data real-time and reliability. Keywords: central air conditioning monitoring system algorithm MATLAB simulation 目目 錄錄 緒緒 論論 .4 第一章第一章 工程概述工程概述 .5 1.1 選題的意義.5 1.2 對國內(nèi)外空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析6 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀.6 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀.7 1.3 畢業(yè)設(shè)計、研究的內(nèi)容，研究方法和實施方案.8 1.4 設(shè)計資料.8 第二章第二章 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 .10 2.1 系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計.10 2.2.1 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計.10 2.1.2 VAV 空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計.12 2.1.3 點位表制作15 第三章第三章 系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備選型及計算系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備選型及計算 .21 3.1 盤管選型.21 3.1.1 盤管可按風(fēng)量或冷量兩個性能指標來選型見表 3-1 21 3.1.2 新風(fēng)送風(fēng)口接入型式的選擇見表 3-2 .21 3.2 中央空調(diào)設(shè)備選擇.22 3.3 新風(fēng)負荷計算.22 3.4 空氣系統(tǒng)處理過程.23 3.5 風(fēng)機盤管系統(tǒng)的處理過程.24 第四章第四章 空調(diào)控制系統(tǒng)的空調(diào)控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真仿真28 4.1 恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng)圖.28 4.2 裝置的基本原理.28 4.3 各部分的傳遞函數(shù).29 4.3.1 空調(diào)房間內(nèi)溫度控制對象的微分方程.29 4.3.2 反饋回路的傳遞函數(shù).30 4.4 控制系統(tǒng)的流程圖.32 4.5 PID 控制器的設(shè)計方法 .32 第五章第五章 結(jié)語與展望結(jié)語與展望 .36 參考文獻參考文獻 .39 謝辭謝辭 .40 緒緒 論論 空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要部分，是樓宇自動化系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象也是 建筑智能化系統(tǒng)主要的管理內(nèi)容之一。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，中央空調(diào)在商 業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用越來越廣泛，中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不可缺少的能耗運 行系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)在給人們提供舒適的生活和工作環(huán)境的同時，又消耗掉 了大量的能源。隨著設(shè)備功率和數(shù)量的增加，其能耗也不斷增大。據(jù)統(tǒng)計，我 國建筑物能耗約占能源總消耗量的 30%。在有中央空調(diào)的建筑物中，中央空調(diào) 的能耗約占總能耗的 70%，而且呈逐年增長的趨勢。因此，中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能 技術(shù)意義重大，除了強調(diào)使用功能完善外，還應(yīng)重視節(jié)能因素，降低投資、運 行費用。作為能源行業(yè)，制冷空調(diào)所面臨的挑戰(zhàn)不可謂不大，節(jié)能環(huán)保，計費， 噪音，控制技術(shù)等等，對空調(diào)來說是具有很大的意義。因此我們要在這些方面 更好運用空調(diào)。 由于空氣調(diào)節(jié)可以創(chuàng)造一種人工的氣候環(huán)境，所以其用途日益廣泛，除了 為舒適而設(shè)置空調(diào)以外，在某些場所則要求恒溫恒濕空調(diào)，其溫度、濕度及潔 凈度等在一定的范圍內(nèi)需恒定。按空氣處理設(shè)備的設(shè)置位置分類，空調(diào)系統(tǒng)分 為集中式空調(diào)系統(tǒng)、半集中式空調(diào)系統(tǒng)和分散式空調(diào)系統(tǒng)三類。 綜上所述，在當(dāng)今社會，擺在我們面前急需解決的一個重要問題就是在致 力于創(chuàng)造舒適健康室內(nèi)環(huán)境的同時，該如何實現(xiàn)能源和室內(nèi)環(huán)境的最優(yōu)控制， 以最少的能源消耗達到最佳的空調(diào)效果，從而降低空調(diào)系統(tǒng)的運行費用。 第一章第一章 工程概述工程概述 1.1 選題的意義選題的意義 空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要部分，是樓宇自動化系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象也是 建筑智能化系統(tǒng)主要的管理內(nèi)容之一。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，中央空調(diào)在商 業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用越來越廣泛，中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不可缺少的能耗運 行系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)在給人們提供舒適的生活和工作環(huán)境的同時，又消耗掉 了大量的能源。隨著設(shè)備功率和數(shù)量的增加，其能耗也不斷增大。據(jù)統(tǒng)計，我 國建筑物能耗約占能源總消耗量的 30%。在有中央空調(diào)的建筑物中，中央空調(diào) 的能耗約占總能耗的 70%，而且呈逐年增長的趨勢。因此，中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能 技術(shù)意義重大，除了強調(diào)使用功能完善外，還應(yīng)重視節(jié)能因素，降低投資、運 行費用。作為能源行業(yè)，制冷空調(diào)所面臨的挑戰(zhàn)不可謂不大，節(jié)能環(huán)保，計費， 噪音，控制技術(shù)等等，對空調(diào)來說是具有很大的意義。因此我們要在這些方面 更好運用空調(diào)。 智能樓宇空調(diào)系統(tǒng)是一個熱門話題。如何在現(xiàn)有技術(shù)、產(chǎn)品的基礎(chǔ)上設(shè)計 開發(fā)能滿足具體要求的自動化系統(tǒng)成為智能樓宇行業(yè)技術(shù)人員的重要研究內(nèi)容。 智能樓宇空調(diào)系統(tǒng)作為智能建筑的一個重要分支，慢慢體現(xiàn)出它的重要性和需 要性。當(dāng)今社會對智能樓宇空調(diào)系統(tǒng)的需求越來越多，為了對智能樓宇空調(diào)系 統(tǒng)有一個清楚的了解，我們有必要對智能樓宇空調(diào)系統(tǒng)進行充分的理解和研究。 空氣調(diào)節(jié)技術(shù)已成為我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要學(xué)科，近年來，空氣調(diào)節(jié) 技術(shù)在各個商業(yè)領(lǐng)域和人民生活的各個方面得到了廣泛應(yīng)用。空調(diào)即空氣調(diào)節(jié)， 主要是通過一定的空調(diào)設(shè)備和調(diào)節(jié)手段對空氣進行處理?？諝庹{(diào)節(jié)的任務(wù)就是 在任何自然環(huán)境下，將室內(nèi)空氣維持在一定的溫度、濕度、氣流速度以及一定 的潔凈度。 由于空氣調(diào)節(jié)可以創(chuàng)造一種人工的氣候環(huán)境，所以其用途日益廣泛，除了 為舒適而設(shè)置空調(diào)以外，某些場所則要求恒溫恒濕空調(diào)，其溫度、濕度及潔凈 度等在一定的范圍內(nèi)需恒定。按空氣處理設(shè)備的設(shè)置位置分類，空調(diào)系統(tǒng)分為 集中式空調(diào)系統(tǒng)（又稱中央空調(diào)） 、半集中式空調(diào)系統(tǒng)和分散式空調(diào)系統(tǒng)三類。 綜上所述，在強調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天，擺在我們面前急需解決的一個重要 問題就是在致力于創(chuàng)造舒適健康室內(nèi)環(huán)境的同時，如何實現(xiàn)能源和室內(nèi)環(huán)境的 最優(yōu)控制，以最少的能源消耗達到最佳的空調(diào)效果，從而降低空調(diào)系統(tǒng)的運行 費用。 空氣調(diào)節(jié)技術(shù)作為一門人工環(huán)境控制工程技術(shù)，包含的內(nèi)容有：濕空氣的 物理性質(zhì)、室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善、空調(diào)負荷的計算、影響人體的熱舒適環(huán)境條 件、空調(diào)房間氣流組織的分布規(guī)律、合理的空調(diào)系統(tǒng)和系統(tǒng)的節(jié)能運行、空調(diào) 系統(tǒng)運行費用等都是我們重要考慮問題。 我們還需要考慮的是自動控制方式，自動控制方式的原理是系統(tǒng)把采集的 檢測數(shù)據(jù)傳送到中控計算機上，中控計算機根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制模型進行濾波、 預(yù)測、計算，得到空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)值，進而計算出相應(yīng)的控制動作從而去控制 相關(guān)閥門。自動控制的關(guān)鍵是應(yīng)用準確的控制模型，一般不同建筑物控制模型 也不同，因為控制模型要根據(jù)建筑物的實際參數(shù)，包括建筑物的尺寸、室內(nèi)人 數(shù)分布情況及工作性質(zhì)、氣候等來制定，并需要不斷對現(xiàn)場進行檢測來調(diào)整完 善。 通過這兩種控制方式的互補，各自用于不同的場合。在系統(tǒng)故障或進行維 修期間可采用手動控制方式。正常情況下，則采用自動控制方式，減少人力、 物力，節(jié)約能源。 1.2 對國內(nèi)外空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析對國內(nèi)外空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國產(chǎn)中央空調(diào)產(chǎn)業(yè)歷史至少提前 40 年，因為由美的集團和重慶通用集團合 資成立的重慶美的工業(yè)園正式投產(chǎn)，新工廠早在 1964 年就生產(chǎn)出了中國的第一 臺離心式制冷機。如今與美的品牌成功嫁接之后，據(jù)推算，國產(chǎn)中央空調(diào)的產(chǎn) 業(yè)化歷史進程至少提前了 40 年。 據(jù)介紹，隨著國內(nèi)大中型建筑中央空調(diào)的更新?lián)Q代以及戶式中央空調(diào)的快 速增長，中央空調(diào)這塊市場越來越吸引人們的關(guān)注。以許多城市為例，目前已 有許多高樓大廈采用中央空調(diào)機組，但至今 90以上的樓宇裝備的都是美日廠 商的產(chǎn)品。一些國內(nèi)企業(yè)雖然也推出了螺桿機等中央空調(diào)設(shè)施，但由于在整機 上面投入有限，市場份額一直遠不能同美日廠商相較，現(xiàn)在，這種格局終于有 望改寫。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步以及人們生活水平的提高，人們在日常的 生活和勞動生產(chǎn)中對空氣環(huán)境的要求也不斷提高，特別是對空氣的溫度、濕度、 通風(fēng)以及潔凈度的要求，使空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛?？照{(diào)控制系統(tǒng)涉及面 廣，要實現(xiàn)的任務(wù)復(fù)雜，它通過空調(diào)系統(tǒng)為建筑物的不同區(qū)域提供滿足不同使 用要求的環(huán)境。 其次，空調(diào)控制系統(tǒng)需要有冷熱源的支持，空調(diào)機組內(nèi)有大功率的風(fēng)機， 它的能耗很大。在滿足用戶對空氣環(huán)境要求的前提下，采用先進的控制策略對 空調(diào)系統(tǒng)進行控制，達到節(jié)約能作用和降低運行費用成為空調(diào)控制系統(tǒng)的最終 目標。特別是近幾年來， “綠色建筑” 、 “環(huán)保建筑”的提出，使得對空調(diào)控制系 統(tǒng)的控制模式的研究顯得尤為重要?，F(xiàn)階段的中央空調(diào)系統(tǒng)的控制幾乎仍采用 傳統(tǒng)的控制模式。傳統(tǒng)的控制模式主要存在以下幾方面的問題。 1) 傳統(tǒng)的控制理論都是建立在以微分和積分為工具的數(shù)學(xué)模型之上的，迄 今為止，還未見直接使用自然語言知識描述系統(tǒng)和解決問題的方法。不能靈活 配置聯(lián)動控制功能； 2) 在實際工程中，尤其在工業(yè)過程控制中，被控對象的嚴重非線性，數(shù)學(xué) 模型的不確定性，系統(tǒng)工作點變化劇烈等因素都是傳統(tǒng)控制理論無法解決的； 3) 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)輸入信息比較單一，而現(xiàn)代的復(fù)雜系統(tǒng)要以各種形式視 覺的、聽覺的、觸覺的以及直接操作的方式，將周圍的環(huán)境信息作為系統(tǒng)輸入， 并將各種信息進行融合、分析和推理，相應(yīng)地采取對策或行動。對這樣的控制 系統(tǒng)就要求有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織的功能，因而需要新一代的控制理論和 技術(shù)支持。 由于智能控制特別是模糊控制在家用電器方面的發(fā)展比較迅速，近年來， 國產(chǎn)的模糊洗衣機、模糊空調(diào)器、模糊電冰箱、模糊電視機等的問世報道不時 見諸報端。這些都說明智能控制在我國空調(diào)領(lǐng)域的發(fā)展還是比較迅速。 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀 美國是最大的空調(diào)市場，占世界總空調(diào)設(shè)備銷售額的 28，大多數(shù)是有風(fēng) 管的單元式空調(diào)系統(tǒng)。美國空調(diào)市場與其它國家的差別，一些明顯的原因是： 大多數(shù)人居住在位于有廣闊空間的郊區(qū)獨立房屋內(nèi)，可以更方便地為整個 室內(nèi)空間的舒適優(yōu)先選擇安裝風(fēng)管。 能源價格相對要低，全國范圍有電力和燃 氣可以供應(yīng)，在冬季可以通過天然氣管路網(wǎng)絡(luò)用燃氣爐取暖。大部分陸地在冬 季的寒冷天氣并不適用沒有輔助電加熱的熱泵，而輔助電加熱是不經(jīng)濟的。強 大工業(yè)分銷商和經(jīng)濟商網(wǎng)絡(luò)以相對低的安裝費用和維修后緩支持推銷有風(fēng)管的 中央空調(diào)系統(tǒng)。 由于人們大多數(shù)在生活區(qū)居住而只對單個房間的空調(diào)有強烈要求，一般不 采用中央系統(tǒng)以節(jié)省很昂貴的電力費用。但是，許多人抱怨高的運轉(zhuǎn)噪聲和振 動不能為臥室所接受。同時在房間內(nèi)安裝也不大方便。 1.3 畢業(yè)設(shè)計、研究的內(nèi)容，研究方法和實施方案畢業(yè)設(shè)計、研究的內(nèi)容，研究方法和實施方案 1) 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)設(shè)計 主樓空調(diào)冷熱源為 3 臺 DG23M 型燃氣直燃型溴化鋰冷溫水機，制冷能 力為 985KW/臺，供熱能力為 824KW/臺。服務(wù)器室采用一拖多型商用空調(diào)系統(tǒng)， 計算機房選用機房專用型下送風(fēng)恒溫恒濕機組。集休閑、賓館、餐飲、健身房 等采用低速定風(fēng)量空調(diào)形式。 中央空調(diào)水系統(tǒng)采用二次泵循環(huán)形式，水管系統(tǒng)為雙管制異程式。供水泵 為 4 臺定流量泵，負責(zé)冷溫水機測的循環(huán)；二次泵為 5 臺變流量泵，負責(zé)空調(diào) 末端系統(tǒng)的循環(huán)。膨脹水箱采用閉式膨脹管定壓機組，位于地下室水泵房。 2) 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 辦公主樓主要采用變風(fēng)量空調(diào)形式（VAV 系統(tǒng)） ，內(nèi)區(qū)空調(diào)負荷由 AHU+VAV 裝置負擔(dān)，外區(qū)負荷由窗邊布置的 FCU 負擔(dān)。 服務(wù)器室全部采用風(fēng)冷熱泵一拖多商用空調(diào)系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)機房采用機房專用恒溫恒濕機組空調(diào)機組，氣流組織為地板下送風(fēng)， 機組上方回風(fēng) 3）介紹中央空調(diào)的負荷計算及 MATLAB 仿真結(jié)果等 1.4 設(shè)計資料設(shè)計資料 某依山伴水、瀕臨海濱的休閑建筑，地下 1 層、地上 8 層，建筑面積 18000 平方米，是集休閑、賓館、餐飲、健身于一體的獨立性、服務(wù)性的建筑， 具有較高檔次的內(nèi)部裝修設(shè)施，要求建一個既能實現(xiàn)節(jié)能，又能滿足高效、舒 適環(huán)境的樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。如圖 1-1 所示為休閑建筑空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控圖。 圖 11 休閑建筑空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控圖 第二章第二章 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 2.1 系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計 樓宇自控系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計是工程設(shè)計人員在完全了解建筑設(shè)計理念及工 藝流程的基礎(chǔ)上，合理地對監(jiān)控點位及控制邏輯進行設(shè)計，以輔助并優(yōu)化建筑 設(shè)備實現(xiàn)各種工藝功能。 這次設(shè)計以目標工程冷熱源系統(tǒng)及 VAV 空調(diào)系統(tǒng)介紹樓宇自控系統(tǒng)工程 設(shè)計的基礎(chǔ)方法，然后直接給出整個工程的監(jiān)控點位表。 2.2.1 空調(diào)冷熱源系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計空調(diào)冷熱源系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計 服務(wù)器室采用風(fēng)冷熱泵一拖多商用空調(diào)系統(tǒng)、計算機房的機房專用恒溫恒 濕機組空調(diào)機組以及冷熱源中的閉式膨脹管定壓機組均由獨立系統(tǒng)控制，不納 入樓宇自控系統(tǒng)監(jiān)控范圍。樓宇自控系統(tǒng)所需監(jiān)控的主要冷熱源設(shè)備包括 3 臺 直燃型溴化鋰冷溫水機、4 臺供水定流量一次泵、5 臺變頻二次泵。其中，冷溫 水機組與其冷卻塔之間的聯(lián)動控制由機組廠商自行完成，樓宇自控系統(tǒng)通過接 口實現(xiàn)機組起/?？刂婆c基本狀態(tài)控制。工程冷熱源系統(tǒng)圖如圖 2-1。 圖 2-1 工程冷熱源系統(tǒng)圖 工程冷熱源系統(tǒng)監(jiān)控原理系統(tǒng)圖如圖 2-2。 圖 2-2 冷熱源系統(tǒng)監(jiān)控原理系統(tǒng)圖 具體監(jiān)控內(nèi)容及控制方法如下 冷溫水機組：通過干接點與網(wǎng)關(guān)通信兩種方式對冷溫水機組實施監(jiān)控。對 于起/?？刂啤⑦\行故障手動狀態(tài)等重要參數(shù)采用干接點方式實施監(jiān)控，以保證 可靠性；其他的運行參數(shù)通過通信網(wǎng)關(guān)獲取。 冷溫水機組進出水：機組進出水管安裝蝶閥及水流開關(guān) 以控制并監(jiān)視進出 水狀態(tài)。 供水一次泵：對一次泵的進行起/停控制及故障/手動狀態(tài)檢測。同時為保證 準確獲得一次泵的運行狀態(tài)，在各水泵支管路加裝水流開關(guān)。 變頻二次泵: 二次泵采用變頻控制。主流變頻器均具有智能判別及網(wǎng)絡(luò)通 信功能，變頻器可自動判別負載運行狀態(tài)、故障原因并計算能源消耗，通過通 信網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)所有頻率控制及運行參數(shù)監(jiān)視功能。因此，在設(shè)備選配時只需考 慮變頻功能及與 DDC 的通信方式，而不用考慮 DDC 的 I/O 點數(shù)。 空調(diào)供回水總管：對空調(diào)的供回水溫度及供水流量進行監(jiān)控，對這些參數(shù) 是進行能源計算和機組臺數(shù)控制的重要依據(jù)。 機組起停順序：起停順序：首先開起機組出水蝶閥，然后開起供水一次泵， 待機組進水管水流開關(guān)檢測到水流后方可開起冷溫水機組。停止順序：首先停 止冷溫水機組，延時后關(guān)閉供水一次泵，在關(guān)閉機組出水蝶閥。 故障處理：當(dāng)單個設(shè)備出現(xiàn)故障，應(yīng)馬上產(chǎn)生報警信號，同時起動備用設(shè) 備。如果備用設(shè)備無法起動，影響整個系統(tǒng)運行時，應(yīng)馬上停止其他設(shè)備的運 行，并發(fā)出緊急報警信號。 機組運行時間累計：自動系統(tǒng)機組、水泵等的累計工作時間，并提示定時 維修。 機組運行參數(shù)：監(jiān)測和計算系統(tǒng)內(nèi)各檢測點溫度、壓力、流量、能耗等參 數(shù)，自動顯示、記錄和統(tǒng)計，及系統(tǒng)報警信息。 2.1.22.1.2 VAVVAV 空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控功能設(shè)計 主要采用定靜壓 VAV 系統(tǒng),內(nèi)區(qū)空調(diào)負荷由 AHU+VAV 末端負擔(dān),外區(qū)由窗 邊布置的 FCU 負擔(dān)。VAV 末端及 FCU 均采用聯(lián)網(wǎng)控制器進行一對一控制，因 此無需納入 I/O 點數(shù)設(shè)計,只需根據(jù)功能選擇合適的末端控制器。 1.AHU 監(jiān)控功能設(shè)計 AHU 系統(tǒng)圖如圖 圖 2-3 AHU 系統(tǒng)圖 具體監(jiān)控內(nèi)容及控制方法如下 送/回風(fēng)機監(jiān)控:對于服務(wù)于 VAV 系統(tǒng)的 AHU，其送/回風(fēng)機組變頻控制。 都采用變頻器與 DDC 通過網(wǎng)絡(luò)通信進行監(jiān)控，不用考慮任何 DDCI/O 點數(shù)。根 據(jù)定靜壓 VAV 系統(tǒng)控制原理，風(fēng)機頻率將根據(jù)風(fēng)管靜壓進行 PID 調(diào)節(jié)。 空氣控制：VAV 系統(tǒng)的總送風(fēng)量隨負荷變化，因此一般不采用新風(fēng)、回風(fēng) 比方法控制新風(fēng)門。為準確測量和控制新風(fēng)量，在新風(fēng)、排風(fēng)管道分別安裝 CAV 末端，采用專用 CAV 控制器進行一對一聯(lián)網(wǎng)控制。只要新風(fēng)、排風(fēng)量得 到精確控制，回風(fēng)量也自然確定。此外，考慮到空氣要求較高，在典型區(qū)域設(shè) 置 CO2 傳感器，根據(jù)空氣對新風(fēng)量進行重設(shè)，以兼顧能耗與舒適度。 過濾網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控：通過壓差開關(guān)對過濾網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控，當(dāng)過濾網(wǎng)阻塞時，壓 差開關(guān)動作，提示工作人員清洗。 送風(fēng)溫度控制：根據(jù)送風(fēng)溫度設(shè)定值與實際值之間的差值對盤管回水閥進 行 PID 控制，將送風(fēng)溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。 環(huán)境濕度控制：在回風(fēng)管設(shè)置回風(fēng)濕度傳感器，并以此為依據(jù)對加濕器進 行起?？刂?。 風(fēng)門/水閥連鎖控制：當(dāng)風(fēng)機停止后，新/回風(fēng)門、盤管水閥應(yīng)到關(guān)閉位置； 僅當(dāng)風(fēng)機起動后，各風(fēng)門、水閥才按控制程序進行開度控制。 盤管防凍保護：因地區(qū)冬季溫度可低至-5，此外若 AHU 處于停止狀態(tài)， 盤管有凍結(jié)危險。因此在盤管后加裝防凍開關(guān)，當(dāng)風(fēng)管溫度在降低是就會產(chǎn)生 報警，并強制加大盤管水閥開度進行保護。 VAV 系統(tǒng) AHU 控制原理圖如圖 2-4 圖 2-4 VAV 系統(tǒng) AHU 控制原理圖 2.VAV 末端控制功能設(shè)計 為了保證控制的效果，采用專用控制器對 VAV 末端實施一對一監(jiān)控。 VAV 系統(tǒng)只負責(zé)空調(diào)內(nèi)區(qū)，即 VAV 系統(tǒng)常年供冷。對于專用控制器的選擇只 需確定功能需求，然后按需求進行控制器選擇即可，無需逐個進行點數(shù)統(tǒng)計。 VAV 末端示意圖如圖 2-5 所示。 圖 2-5 VAV 末端示意圖 具體監(jiān)控內(nèi)容及控制方法如下 室內(nèi)溫度設(shè)定及監(jiān)測：對于好的建筑環(huán)境，安裝在室內(nèi)的溫度控制面板不 僅需要具備溫度采集及設(shè)定等基本功能，還應(yīng)可以選擇運行模式、對設(shè)備狀態(tài) 進行強制控制并通過液晶方式顯示所有信息。 室內(nèi)溫度控制功能：這次設(shè)計內(nèi)區(qū)常年供冷，一次風(fēng)量隨室內(nèi)負荷進行調(diào) 整。見圖 2-6 圖 2-6 VAV 系統(tǒng)控制邏輯圖 風(fēng)量檢測與風(fēng)門控制：為監(jiān)測風(fēng)量并進行風(fēng)門控制，VAV 末端控制還需要 提供微壓差監(jiān)測及風(fēng)門驅(qū)動功能。 控制模式：可預(yù)設(shè)多種控制模式，如白天、夜間、夜間換氣等，并根據(jù)時 間表、操作員命令進行切換，以保證任何時候的優(yōu)化控制。 故障處理：可預(yù)設(shè)多重故障應(yīng)急模式，如靜壓檢測故障時自動用溫度單 PID 代替串級 PID 控制，同時產(chǎn)生報警等，以保證設(shè)備可靠運行。 優(yōu)化控制：采用 VAV 末端的基本設(shè)計，能很好的實現(xiàn)自動切換正常供冷/ 強制通風(fēng)，有人/無人等控制模式，實現(xiàn)最優(yōu)控制。 2.1.3 點位表制作點位表制作 按上述步驟確定所有監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控功能后，需將過設(shè)備的監(jiān)控點位按一 定邏輯組織起來，以便進行點數(shù)統(tǒng)計和監(jiān)控器設(shè)備選型。設(shè)備一般先按區(qū)域/樓 層分類，以保證選配同一控制器內(nèi)的監(jiān)控點位距離較近，避免模擬不限距離過 長；隨后同一區(qū)域/樓層的設(shè)備再按系統(tǒng)進行分類，盡可能將聯(lián)動關(guān)系復(fù)雜的點 位選配在同一控制器內(nèi)，以減少控制器之間的網(wǎng)絡(luò)通信量。監(jiān)控點位表 21 如 下 第三章第三章 系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備選型及計算系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備選型及計算 3.1 盤管選型盤管選型 3.1.1 盤管可按風(fēng)量或冷量兩個性能指標來選型見表盤管可按風(fēng)量或冷量兩個性能指標來選型見表 3-1 表 3-1 風(fēng)機盤管選型比較表 選型 方法 優(yōu)點缺點 按風(fēng) 量選 確保風(fēng)量，保證室內(nèi)的空氣濕度 不會過高，適用于人員多或者其 他散濕量大的場合 在選風(fēng)機盤管機型時會取偏大 的冷量的機型，需對盤管加調(diào) 節(jié)閥控制，設(shè)備投資偏大 按冷 量選 在保證冷量的條件下，節(jié)省設(shè)備 投資，適合人員少或者其他散濕 量小的場合 無法保證風(fēng)量影響是內(nèi)除濕， 如散濕量過大，會使人有悶熱 的感覺 綜合考慮后取美克維爾空調(diào)產(chǎn)品 FP 系列,各房間風(fēng)機盤管選型根據(jù)不同的 條件選擇。 均用高靜壓帶下回風(fēng)箱不帶過濾網(wǎng)冷凍水進出口水文 7/12熱水進口水溫 60水量與制冷工況相同。 3.1.2 新風(fēng)送風(fēng)口接入型式的選擇見表新風(fēng)送風(fēng)口接入型式的選擇見表 3-2 表 3-2 新風(fēng)接入形式比較表 型式優(yōu)點缺點 在吊頂上接入風(fēng)機 盤管送風(fēng)管道 節(jié)省送風(fēng)口，美觀，新風(fēng) 與風(fēng)機盤管送風(fēng)混合均勻 彎頭，三通多，安裝較麻煩。新 風(fēng) 與風(fēng)機盤管送風(fēng)點壓力要控制好 新風(fēng)另加送風(fēng)口送 入室內(nèi) 彎頭，三通少，無壓力不平衡 問題，安裝維護簡單 多個送風(fēng)口，且要合理布置 使其與風(fēng)機盤管送風(fēng)均勻混合 通過上表 3-2 決定采用： 對新風(fēng)采用在吊頂上接入風(fēng)機盤管送風(fēng)管道送入室內(nèi)，新風(fēng)與風(fēng)機盤管處 理的回風(fēng)混合后進入房間，采用方型散流器使用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。 3.2 中央空調(diào)設(shè)備選擇中央空調(diào)設(shè)備選擇 中央空調(diào)設(shè)備選型包括機構(gòu)規(guī)劃、軟件模塊選型、計算機選型、打印機選 型、UPS 選型以及其他附件選型等。 1.中央監(jiān)控結(jié)構(gòu)規(guī)劃：中央監(jiān)控站將設(shè)在地下一層消防監(jiān)控中心。 2. 軟件模塊選型：軟件模塊選擇應(yīng)考慮以下幾點： 1)今后將樓宇自控系統(tǒng)維護服務(wù)外包，因此無需訂購軟件的配置、編程等 模塊。 2）為了保證系統(tǒng)的可擴展性，因訂購標準版軟件，而不考慮單機版。 3）此次設(shè)計網(wǎng)絡(luò)通信接口較多，其中高/低壓變配電系統(tǒng)將通過 OPC 接口 與樓宇自控系統(tǒng)集成，因此軟件模塊中需曾配 OPC 客戶端模塊。 3.計算機選型：現(xiàn)在市場上的多數(shù)商用 PC 配置均可滿足樓宇自控系統(tǒng)服務(wù) 器需求，選型盡可能大一些，系統(tǒng)保證穩(wěn)定，顯示器尺寸可根據(jù)需求選擇。 4.打印機選型：為打印各種報警、時間記錄及報表，中央監(jiān)控站應(yīng)至少選 配針式打印機一臺。 5.UPS 選擇：UPS 應(yīng)選用在線式，容量至少滿足斷電情況下保證服務(wù)器及相 關(guān)配件半小時正常工作。 3.3 新風(fēng)負荷計算新風(fēng)負荷計算 夏季空調(diào)新風(fēng)冷負荷 Qc = Mo（hoh） （3-1） 式中: Qc-夏季新風(fēng)冷負荷，kW； Mo - 新風(fēng)量，kg/s； ho -室外空氣的焓值，kJ/kg； h -室內(nèi)空氣的焓值，kJ/kg； 例如根據(jù)夏季空調(diào)室外計算干球溫度 35.2，濕球溫度 26，由濕空氣焓 濕圖查得室外空氣焓值 ho=81.5kJ/kg 當(dāng) tR=26，=72時，室內(nèi)空氣焓值 h=55.8kJ/kg；ho=81.5-55.8=25.7 kJ/kg 表 3-3 新風(fēng)量計算表 房間類型每人最小新風(fēng)量 m/（h人） 集休閑、賓館、餐飲、等25 以集休閑為例進行計算，其新風(fēng)負荷為： Qc = Mo（hoh） 8301.2（81.555.8）/3600 2KW 2000W 其它空調(diào)房間新風(fēng)負荷算法相同。 3.4 空氣系統(tǒng)處理過程空氣系統(tǒng)處理過程 熱濕比計算公式： （3-2） r c W Q 式中：該層的總熱負荷，W C Q 該層的散濕量，g/s r W 送風(fēng)量計算公式 由全熱平衡計算 （3- SR c s hh Q M 3） 由濕平衡計算 （3- SR W s dd M M 1000 4） 式（3-2） （3-3） （3-4）中各個符號的含義： 送入房間的風(fēng)量，稱送風(fēng)量，kg/s s M 房間的全熱冷負荷，kW c Q 房間的濕符合，kg/s W M 分別為室內(nèi)空氣和送風(fēng)的比焓，kJ/kg sR hh . 分別為室內(nèi)空氣和送風(fēng)的含濕量，g/kg sR dd . 本系統(tǒng)并沒有采用全空氣系統(tǒng)。 3.5 風(fēng)機盤管系統(tǒng)的處理過程風(fēng)機盤管系統(tǒng)的處理過程 此次設(shè)計采用工程中最常用的將新風(fēng)處理至室內(nèi)空氣焓值，并直接供入房 間的方案，其夏季供冷設(shè)計工況下的空氣處理過程可簡示為： 關(guān)于夏季供冷設(shè)計工況的確定與設(shè)備選擇按以下步驟進行。 確定新風(fēng)處理狀態(tài)： 新風(fēng)機組處理空氣的機器露點 L 達 90%濕度線，結(jié)合一定的風(fēng)機，風(fēng)道溫 升和 nk ii 的處理要求，即可確定 W 狀態(tài)的新風(fēng)集中處理后的終狀態(tài) L 和考慮 溫升后的 K 點。新風(fēng)機組處理的風(fēng)量即空調(diào)房間設(shè)計新風(fēng)量的總和，故由 w G WL 過程得到新風(fēng)機組設(shè)計冷量為： ow Q lwwow iiGQ 選擇新風(fēng)機組： 根據(jù)考慮一定安全裕量后，機組所需風(fēng)量，冷量及機外余壓，由產(chǎn)品資料 初選新風(fēng)機組類型與規(guī)格。而后，根據(jù)新風(fēng)初狀態(tài)和冷水初溫進行表冷器的校 NO MN KLW M 核計算，并通過調(diào)節(jié)水量使新風(fēng)處理滿足 N i 的要求。 確定房間總送風(fēng)量： 房間設(shè)計狀態(tài) N 及余熱 Q，余濕 W 和 線均已知，過 N 點做作 線與 90%濕度線相交，即可得風(fēng)機盤管在最大送風(fēng)溫差下的送風(fēng)狀態(tài) O，于是房間 總送風(fēng)量 G 可由這一關(guān)系求得。 on i -iQG 確定風(fēng)機盤管處理風(fēng)量及終狀態(tài)： 由于從中可求得風(fēng)機盤管的風(fēng)量。風(fēng)機盤管處理狀態(tài) M 點 wf GGG f G 理應(yīng)處于 KO 線的延長線上，由新回風(fēng)混合關(guān)系即可確定KOGGOM fw M 點。 風(fēng)機盤管處理空氣的 NM 過程所需的設(shè)計冷量可隨之確定： of G mnfof iiGQ 選擇風(fēng)機盤管機組： 根據(jù)考慮一定安全裕量后的機組所需的風(fēng)量，冷量值，結(jié)合建筑裝修所能 提供的安裝條件，即可確定風(fēng)機盤管的種類，臺數(shù)，并初定其型號與規(guī)格。 風(fēng)機盤管處理過程的校核計算：所選設(shè)備在與設(shè)計狀態(tài)相同的條件下所 得的焓差應(yīng)大于設(shè)計時的焓差，否則應(yīng)重新選型。 室外設(shè)計參數(shù)： ， kJ/kg； 7 . 32 w i 5 . 81 w i 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)： ，kJ/kg26 w i 8 . 50 w i 以八層某辦公室為例 圖 4-2 風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)處理過程 夏季相關(guān)數(shù)據(jù)計算如下： (新風(fēng)處理到等焓線) = 送風(fēng)量 kg/h: 648.589 新風(fēng)量 kg/h: 96.431 回風(fēng)量 kg/h: 552.158 新風(fēng)比%: 14.8678 熱濕比: 17764.4 - FCU 冷量 kW: 1.78945 FCU 顯熱冷量 kW: 1.35835 新風(fēng) AHU 冷量 kW: 1.11507 房間冷負荷 kW: 1.734 新風(fēng)管溫升負荷 kW:0.0554464 注: 新風(fēng)不承擔(dān)室內(nèi)冷負荷. - 送風(fēng)點-O: 大氣壓力 Pa: 100220 干球溫度: 18.0 濕球溫度: 16.4 相對濕度%: 85.5 含 濕 量 g/kg: 11.2 焓 kJ/kg: 46.4 露點溫度: 15.4 密度 kg/m: 1.2 - 露 點-L: 大氣壓力 Pa: 100220 干球溫度: 20.6 濕球溫度: 19.5 相對濕度%: 90.0 含 濕 量 g/kg: 13.9 焓 kJ/kg: 56.1 露點溫度: 18.8 密度 kg/m: 1.2 - 回風(fēng)點-M: 大氣壓力 Pa: 100220 干球溫度: 17.2 濕球溫度: 15.7 相對濕度%: 86.2 含 濕 量 g/kg: 10.7 焓 kJ/kg: 44.4 露點溫度: 14.7 密度 kg/ m: 1.2 - 溫升后點-L: 大氣壓力 Pa: 100220 干球溫度: 22.6 濕球溫度: 20.1 相對濕度%: 79.6 含 濕 量 g/kg: 13.9 焓 kJ/kg: 58.1 露點溫度: 18.8 密度 kg/ m: 1.2 - 由上述數(shù)據(jù)選擇暗裝臥式風(fēng)機盤管系列 FP-68WA。 第四章第四章 空調(diào)控制系統(tǒng)的空調(diào)控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真仿真 運用 PID 算法，利用 MATLAB 仿真技術(shù)對經(jīng)驗法建立的中央空調(diào)控制系 統(tǒng)模型進行仿真，通過 MATLAB 仿真分析。運用 PID 算法來進一步的提高空 調(diào)系統(tǒng)的控制精準性，從而使空調(diào)的性能得到提高。 4.1 恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng)圖恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng)圖 M DPS PTd T HT DPS M VVVF M 新風(fēng) 表冷 初效過濾 送風(fēng) 加熱 加濕 中效過濾 回風(fēng) 送風(fēng) 空調(diào)自動化控制器 圖 4-1 恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng)圖 4.2 裝置的基本原理裝置的基本原理 在現(xiàn)實中裝置的組成如下圖 模擬房間 溫濕度傳感器 送風(fēng)機 電氣操作面板 過濾網(wǎng) 風(fēng)門 表冷器室 壓縮機 水泵 壓 縮 機 干式蒸發(fā)器 壓力控制器及壓力表 圖 4-2 裝置組成圖 4.3 各部分的傳遞函數(shù)各部分的傳遞函數(shù) 4.3.1 空調(diào)房間內(nèi)溫度控制對象的微分方程空調(diào)房間內(nèi)溫度控制對象的微分方程 空調(diào)房間唯一溫度對象，空調(diào)房間的溫度對控制象如圖 43 所示： 圖 4-3 溫度參數(shù)控制圖 根據(jù)能量守恒定律，單位時間流入房間的熱量減去單位時間內(nèi)流出房間的 熱量等于空調(diào)房間內(nèi)熱量的蓄存量的變化率。因此：室內(nèi)蓄存熱量的變化率 =（單位時間加熱器向室內(nèi)提供的熱量+單位時間進入加熱器的顯熱量+單位時 間通過維護結(jié)構(gòu)由室外向室內(nèi)的傳熱量+單位時間內(nèi)室內(nèi)其他散熱物體散熱量） （單位時間從房間排出空氣的顯熱量） 由此可得如下關(guān)系式: 22401124011 dt d QRCGrqCGQQCGrq a C SaSS 式中：房間的容量系數(shù)；室內(nèi)的空氣溫度； 蒸汽的氣化潛 1 C a r 熱；單位時間進入加熱器的蒸汽流量；房間的送風(fēng)量；空q S G 1 C 氣比熱；蒸汽加熱器前的空氣溫度；室內(nèi)散熱體的散熱量； 0 2 Q 圍護結(jié)構(gòu)對室內(nèi)的傳熱量；圍護結(jié)構(gòu)的溫度；房間內(nèi)表 4 Q 4 QR 面的熱阻。 整理上式得： （11） fqa a K dt d T 11 調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)，；調(diào)節(jié)對象的時間常 1 K 1 1 1 1 1 CRG K S 1 T 數(shù)，；調(diào)節(jié)量換算成送風(fēng)溫度的變化，; f 1 1 1 1 C CRG R T S q CG rq S q 干擾量換算成送風(fēng)溫度的變化，；送風(fēng)干擾， 42ffff f ；室內(nèi)干擾，；室外干擾，。 0 f2f 1 2 2 CG Q S f 4f 1 4 4 CRGS f 當(dāng)與都為常數(shù)時，；根據(jù)熱平衡原理，單位時間 q f 0qq 0ff 內(nèi)流進與流出房間的熱量相等，即，；（10 dt d a 0aa 0q010fa K 2） ；當(dāng)空調(diào)房間處于變化狀態(tài)時，則有：， aaa 0qqq 0 （13） ；將（13）式代入（11）式得： fff 0 （14） ； fqfqaa a KK dt d T 100101 將（12）式代入（14）式得：。干擾通 fqa a K dt d T 11 道的增量微分方程式為：； fa a dt d T 1 調(diào)節(jié)通道的增量微分方程式為：； qa a K dt d T 11 分別求得傳遞函數(shù)為：； 1 1 1 1 ST K SW 1 2 2 2 ST K sW 4.3.2 反饋回路的傳遞函數(shù)反饋回路的傳遞函數(shù) (1)傳感器與變送器共同構(gòu)成自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的返回回路部分： 溫度傳感器的傳遞函數(shù) 根據(jù)熱平衡原理，熱電阻每小時從周圍介質(zhì)所吸收的熱量與每小時由周圍 介質(zhì)所傳入的能量相等，故無套管熱電阻溫度計的熱量平衡方程為： （21） ； zc F dt d C 2 2 熱電阻的熱容量；熱電阻的溫度；熱電阻周圍介質(zhì)的溫度； 2 C Z a F熱電阻的表面積；熱電阻周圍介質(zhì)對熱電阻的換熱系數(shù)； 由式（21）得：，如果令傳感器的放大倍數(shù)，則 az dt d T 2 2 1 2 K 上式可寫為： （22） ；傳感器的時間常數(shù)，其 a2z 2 2 dt d KT 222 CRT 中為傳感器的熱阻力系數(shù)。式（22）的解為： F R 1 2 (23)； 2 1 2z T t e a K 式（22） （23）為無套管熱電阻溫度的微分方程及其解。由于這類元件 可用一階微分方程描述，故這類元件稱為一階慣性元件，由于，故 12 TT （23）可化為：；無保護套管的熱電阻溫度計的傳遞函數(shù)為： az K 2 1 1 2 3 ST K sW （2）變送器的特性及其傳遞函數(shù) 當(dāng)采用電子式組裝儀表或電動單元組合儀表，以及直接數(shù)字控制器 （DDC）時，常需要將被檢測到的信號轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的標準電信號，由于采用電 子線路進行信號變換，時間常數(shù)和滯后都比較小，因此可將其看成是比例環(huán)節(jié)， 即：；變送器輸出的標準信號；變送器的放大系數(shù)； zz B KB z B B K z 傳感器測量信號；其傳遞函數(shù)可寫為：； B KWs 4 4.4 控制系統(tǒng)的流程圖控制系統(tǒng)的流程圖 圖 4-4 控制系統(tǒng)的流程圖 4.5 PID 控制器的設(shè)計方法控制器的設(shè)計方法 忽略干擾回路，則設(shè)，；則未校正系統(tǒng)1 2 K5 2 T9 43 KK4 3 T 的響應(yīng)曲線如圖 45 圖 4-5 未校正系統(tǒng)的響應(yīng)曲線圖 未校正系統(tǒng)的根軌跡圖如圖 4-6 圖 4-6 未校正系統(tǒng)的根軌跡圖 由此可見該系統(tǒng)不穩(wěn)定，運用 PID 校正使其穩(wěn)定，因此使用臨界比例度法 的 PID 控制器設(shè)計。干擾回路通過補償裝置來抑制干擾的影響，從而忽略干擾 回路，只對主回路進行 PID 校正。 PID 校正時的流程圖： 圖 4-7 PID 校正時的流程圖 臨界比例度法的 PID 控制器設(shè)計： 臨界比例度法（又稱為穩(wěn)定邊界法）是基于穩(wěn)定性分析的 PID 參數(shù)設(shè)計方 法。該方法的思路是首先令，然后增大，直至系統(tǒng)震蕩，記0 D T I T p K 錄此時的臨界穩(wěn)定增益及臨界穩(wěn)定角頻率，代入經(jīng)驗公式即可得到 PID m K m 控制器參數(shù)。經(jīng)驗公式見下表 4-1 表 4-1 PID 的控制規(guī)律 控制規(guī)律 p K I T D T P m K5 . 0 PI m K45 . 0 m 7 . 1 PID m K59 . 0 m m 25 . 0 由根軌跡與虛軸的交點即可讀出和，如圖 419 . 1 m K s rad 00815 . 0 m -8 所示 圖 4-8 臨界參數(shù)根軌跡圖 故根據(jù)公式經(jīng)驗可求取 PID 參數(shù)：，702 . 0 P K471.385 I T 。所以，PID 控制器的傳遞函數(shù)為：368.96 D T s 0026. 0ss37.96702 . 0 s368.96 s471.385 1 1702 . 0 s 2 C G 對校正后的系統(tǒng)繪制單位階躍響應(yīng)曲線，如圖 4-9： 圖 4-9 校正后的系統(tǒng)繪制單位階躍響應(yīng)曲線圖 第五章第五章 結(jié)語與展望結(jié)語與展望 通過本次設(shè)計，實現(xiàn)了中央空調(diào)參數(shù)的自動監(jiān)視與調(diào)節(jié)，通過對各種空調(diào) 設(shè)備的運行狀態(tài)的監(jiān)控, 確保設(shè)備的穩(wěn)定啟動與停止，使空調(diào)始終處于良好狀 態(tài)。此外, 采用系統(tǒng)組態(tài)軟件進行了集中監(jiān)控, 大大減少工程維護管理人員的勞 動強度, 減少設(shè)備運行能耗, 提高設(shè)備運行的可靠性, 全面的提高了空調(diào)維護機 組員工的維護管理水平。 空調(diào)系統(tǒng)中的控制對象多屬熱工對象，從控制角度分析，具有以下特點： (1) 多干擾性 例如，通過窗戶進來的太陽輻射熱是時間的函數(shù)，受氣候條件的影響；室 外空氣溫度通過圍護結(jié)構(gòu)對室溫產(chǎn)生影響；通過門、窗、建筑縫隙侵入的室外 空氣對室溫產(chǎn)生影響；為了換氣所采用的新風(fēng)，其溫度變化對室溫有直接影響。 此外，空氣加熱器電源電壓的波動以及熱水加熱器熱水壓力、溫度、蒸汽壓力 的波動等，都將影響室溫。 如此多的干擾，使空調(diào)負荷在較大范圍內(nèi)變化，而它們進入系統(tǒng)的位置、 形式、幅值大小和頻繁程度等，均隨建造物的構(gòu)造、用途的不同而異，更與空 調(diào)技術(shù)本身有關(guān)。在設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)時應(yīng)考慮到盡量減少干擾或采取抗干擾措施。 因此，可以說空調(diào)工程是建立在建筑熱工、空調(diào)技術(shù)和自控技術(shù)基礎(chǔ)上的一種 綜合工程技術(shù)。 (2) 溫、濕度相關(guān)性 描述空氣狀態(tài)的兩個主要參數(shù)為溫度和濕度，它們并不是完全獨立的兩個 變量。當(dāng)相對濕度發(fā)生變化時會引起加濕(或減濕)動作，其結(jié)果將引起室溫波 動；而室溫變化時，使室內(nèi)空氣中水蒸氣的飽和壓力變化，在絕對含濕量不變 的情況下，就直接改變了相對濕度即溫度增高相對濕度減少，溫度降低相對濕 度增加。這種相對關(guān)聯(lián)著的參數(shù)稱為相關(guān)參數(shù)。顯然，在對溫、濕度都有要求 的空調(diào)系統(tǒng)中，組成自控系統(tǒng)時應(yīng)充分注意這一特性。 4.2 控制中存在的主要問題 目前中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用的控制方式是 PID 控制，即采用測溫元件(溫感 器)+PID 溫度調(diào)節(jié)器+電動二通調(diào)節(jié)閥的 PID 調(diào)節(jié)方式。夏季調(diào)節(jié)表冷器冷水管 上的電動調(diào)節(jié)閥，冬季調(diào)節(jié)加熱器熱水管上的電動調(diào)節(jié)閥，由調(diào)節(jié)閥的開度大 小實現(xiàn)冷(熱)水量的調(diào)節(jié)，達到溫度控制的目的。為方便管理，簡化控制過程， 把溫度傳感器設(shè)于空調(diào)機組的總回風(fēng)管道中，由于回風(fēng)溫度與室溫有所差別， 其回風(fēng)控制的溫度設(shè)定值，在夏季應(yīng)比要求的室溫高(0510)，在冬季 應(yīng)比要求的室溫低(0510)。PID 調(diào)節(jié)的實質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按 比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進行運算，將其運算結(jié)果用于控制輸出。現(xiàn)場監(jiān) 控站監(jiān)測空調(diào)機組的工作狀態(tài)對象有：過濾器阻塞(壓力差)，過濾器阻塞時報 警，以了解過濾器是否需要更換；調(diào)節(jié)冷熱水閥門的開度。以達到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫 度的目的；送風(fēng)機與回風(fēng)機啟停；調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)與排風(fēng)閥的開度，改變新 風(fēng)、回風(fēng)比例，在保證衛(wèi)生度要求下降低能耗，以節(jié)約運行費用；檢測回風(fēng)機 和送風(fēng)機兩側(cè)的壓差，以便得知風(fēng)機的工作狀態(tài)；檢測新風(fēng)、回風(fēng)與送風(fēng)的溫 度、濕度，由于回風(fēng)能近似反映被調(diào)對象的平均狀態(tài)，故以回風(fēng)溫濕度為控制 參數(shù)。根據(jù)設(shè)定的空調(diào)機組工作參數(shù)與上述監(jiān)測的狀態(tài)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場控制站控制 送、回風(fēng)機的啟停，新風(fēng)與回風(fēng)的比例調(diào)節(jié)，盤管冷、熱水的流量，以保證 空調(diào)區(qū)域內(nèi)空氣的溫度與濕度既能在設(shè)定范圍內(nèi)滿足舒適性要求，同時也能使 空調(diào)機組以較低的能量消耗方式運行。PID 調(diào)節(jié)能滿足對環(huán)境要求不高的一般 場所，但是 PID 調(diào)節(jié)同樣存在一些不足，如控制容易產(chǎn)生超調(diào)，對于工況及環(huán) 境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大，節(jié)能效果也不理想，所以對