1、變風量（ VAV）空調系統智能控制設計1變風量空調系統BA設計丁國余上海 * 電腦股份有限公司摘要：為保證向人們提供舒適環境的前提下，盡量降低空調系統的能耗，使空調系統成為智能建筑自控系統中一個重要的、必不可少的組成部分，在BA 系統中采用最優投運設備的臺數控制、最優啟?？刂?、焓值控制、工作面照度控制、公共區域分區自動照明控制、供水系統壓力控制、溫度自適應控制等節能措施后，可以減少約20%的能耗，因而這些舉措具有非常重要的意義。Abstracts: In order to guarantee provides the comfortable environment to thepeopleun

2、der thepremise, reduces theair-conditioningsystem as far as possiblethe energy consumption, causes the air-conditioning system to become in theintelligentconstructionautomatic controlsystem tobe important,the essentialconstituent,uses afterthe BA system superiorly throwstransportsthe equipmenta digi

3、talcontrol,superiorlyopens stops the control,the enthalpyvaluecontrol,the working surface degree ofilluminationcontrol, the public regiondistrictautomaticilluminationcontrol, watersupply system energy conservationmeasureand so on pressure control, temperature adaptive control, may reduceapproximatel

4、y 20%energy consumption,thusthese actionhave thecountfor muchsignificance.關鍵詞：變風量（ VAV） , 直接數字控制器（ DDC）, 節能 ,PID 控制 , 組態軟件Keywords：VariableAirVolumeSystem,DirectDigitalControl,Energyconservation,ProportionalIntegralDerivative,ControlConfigurationsoftware研究背景樓宇自動化系統（ BAS， Building Automation System）是

5、智能建筑的主要組成部分之一。智能建筑通過樓宇自動化系統實現建筑物（群）內設備與建筑環境的全面監控與管理，為建筑的使用者營造一個舒適、安全、經濟、高效、便捷的工作生活環境，并通過優化設備運行與管理，降低運營費用。樓宇自動化系統涉及建筑的電力、照明、空調、通風、給排水、防災、安全防范、車庫管理等設備與系統，是智能建筑中涉及面最變風量（ VAV）空調系統智能控制設計2廣、設計任務和工程施工量最大的子系統，它的設計水平和工程建設質量對智能建筑功能的實現有直接的影響。設計樓宇自動化系統的主要目的在于將建筑內各種機電設備的信息進行分析、歸類、處理、判斷，采用最優化的控制手段，對各系統設備進行集中監控和管理

6、，使各子系統設備始終處于有條不紊、 協同一致和高效、 有序的狀態下運行， 在創造出一個高效、舒適、安全的工作環境中，降低各系統造價，盡量節省能耗和日常管理的各項費用，保證系統充分運行，從而提高了智能建筑的高水平的現代化管理和服務，使投資能得到一個良好的回報。樓宇機電設備監控系統，作為智能建筑樓宇自動化系統非常重要的一部分，擔負著對整座大廈內機電設備的集中檢測和控制，保證所有設備的正常運行，并達到最佳狀態。文獻綜述我的課題是變風量（ VAV）空調系統智能控制設計 , 為了寫好論文，通過查閱與分析相關文獻資料， 對撰寫的文章起到了一定的作用， 現對文獻的有關內容做如下分析：2.1 關于智能建筑智能

7、建筑的概念，在本世紀末誕生于美國。第一幢智能大廈于1984 年在美國哈特福德 （ Hartford ）市建成。中國于90 年代才起步，但迅猛發展勢頭令世人矚目。智能建筑是信息時代的必然產物，建筑物智能化程度隨科學技術的發展而逐步提高。當今世界科學技術發展的主要標志是 4C 技術（即 Computer 計算機技術、 Control 控制技術、 Communication 通信技術、 CRT圖形顯示技術）。將 4C 技術綜合應用于建筑物之中，在建筑物內建立一個計算機綜合網絡， 使建筑物智能化。 4C技術僅僅是智能建筑的結構化和系統化。智能建筑應當是：“通過對建筑物的4 個基本要素，即結構、系統、服

8、務和管理，以及它們之間的內在聯系，以最優化的設計， 提供一個投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環境空間。智能建筑物能夠幫助大廈的主人，財產的管理者和擁有者等意識到，他們在諸如費用開支、生活舒適、商務活動和人身安全等方面得到最大利益的回報。”建筑智能化結構是由三大系統組成： 樓宇自動化系統（BAS）、辦公自動化系統（OAS）和通信自動化系統（ CAS)。本文主要是對樓宇自控系統中的變風量空調系統的控制原理變風量（ VAV）空調系統智能控制設計3做相應的研究。2.2 系統的組成與功能建筑設備自動化系統通常包括暖通空調、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統。根據中國行

9、業標準，BAS又可分為設備運行管理與監控子系統和消防與安全防范子系統。一般情況下，這兩個子系統宜一同納入BAS考慮，如將消防與安全防范子系統獨立設置，也應與BAS監控中心建立通信聯系以便災情發生時，能夠按照約定實現操作權轉移，進行一體化的協調控制。2.3 系統原理樓控系統采用的是基于現代控制理論的集散型計算機控制系統，也稱分布式控制系統 (Distributed control systems 簡稱 DCS）。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現場被控設備處的微型計算機控制裝置（ DDC）完成被控設備的實時檢測和控制任務，克服了計算機集中控制帶來的危險性高度集中的不足和常規儀表控制功能

10、單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計算機具有 CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強的數字通信功能，能完成集中操作、顯示、報警、打印與優化控制等任務，避免了常規儀表控制分散后人機聯系困難、無法統一管理的缺點，保證設備在最佳狀態下運行。2.4 發展史及產品樓宇設備自動化系統到目前為止已經歷了四代產品：第一代： CCMS中央監控系統（ 20 世紀 70 年代產品 )BAS從儀表系統發展成計算機系統，采用計算機鍵盤和CRT構成中央站，打印機代替了記錄儀表，散設于建筑物各處的信息采集站DGP（連接著傳感器和執行器等設備）通過總線與中央站連接在一起組成中央監控型自動化系統。DGP分站的功能只是

11、上傳現場設備信息，下達中央站的控制命令。一臺中央計算機操縱著整個系統的工作。中央站采集各分站信息，作出決策，完成全部設備的控制，中央站根據采集的信息和能量計測數據完成節能控制和調節。第二代： DCS集散控制系統（ 20 世紀 80 年代產品）變風量（ VAV）空調系統智能控制設計4隨著微處理機技術的發展和成本降低，DGP分站安裝了CPU，發展成直接數字控制器 DDC。配有微處理機芯片的DDC分站，可以獨立完成所有控制工作，具有完善的控制、顯示功能，進行節能管理，可以連接打印機、安裝人機接口等。BAS由 4 級組成，分別是現場、分站、中央站、管理系統。集散系統的主要特點是只有中央站和分站兩類接點

12、，中央站完成監視， 分站完成控制， 分站完全自治， 與中央站無關， 保證了系統的可靠性。第三代：開放式集散系統（20 世紀 90 年代產品）隨著現場總線技術的發展， DDC分站連接傳感器、 執行器的輸入輸出模塊， 應用 LON 現場總線，從分站內部走向設備現場，形成分布式輸入輸出現場網絡層，從而使系統的配置更加靈活，由于 LonWorks 技術的開放性，也使分站具有了一定程度的開放規模。BAS控制網絡就形成了 3 層結構，分別是管理層（中央站） 、自動化層（ DDC分站）和現場網絡層（ ON）。第四代：網絡集成系統（21 世紀產品）隨著企業網 Intranet建立，建筑設備自動化系統必然采用W

13、eb技術，并力求在企業網中占據重要位置， BAS中央站嵌入 Web服務器，融合 Web功能，以網頁形式為工作模式，使 BAS與 Intranet成為一體系統。網絡集成系統（ EDI）是采用 Web技術的建筑設備自動化系統，它有一組包含保安系統、機電設備系統和防火系統的管理軟件。EBI 系統從不同層次的需要出發提供各種完善的開放技術，實現各個層次的集成，從現場層、自動化層到管理層。EBI 系統完成了管理系統和控制系統的一體化。目前，規模和影響較大的樓宇設備供應公司有美國霍尼維爾公司、江森公司、KMC公司、德國西門子公司等。技術路線變風量（ VAV）空調系統智能控制設計5參考文獻霍小平 中央空調自

14、控系統設計 中國電力出版社 .2004華東建筑設計院 智能建筑設計技術同濟大學出版社 1996陸耀慶 . 實用供熱空調設計手冊 . 中國建筑工業出版社 . 1993APOGEE頂峰系統設計手冊西門子 CEC張振昭，許錦標，萬頻 . 樓宇智能化技術 . 機械工業出版社 . 2001變風量（ VAV）空調系統智能控制設計6一 VAV空調自控系統概述1.1 VAV 空調自控系統的概況變風量 VAV系統 (Variable Air Volume System)是一種全空氣空調方式 , 它根據室內負荷的變化或室內要求參數的改變自動調節空調系統的送風量, 從而保證室內參數達到綠色環保舒適的要求 .VAV

15、系統是提供舒適空調的最現代化高效能系統.空氣調節是智能建筑創造舒適高效的工作和生活環境所不可或缺的重要環節。在智能建筑中，空調各系統的監控點數量常常占全樓監控點總數的50%以上；空調各系統的耗電量常常占全樓總耗電量的 50%以上，由此可見，空調各系統在智能建筑的一次投資和運行費用中占有極其重要的位置， 在不少建筑物中， 或在建筑物的建設階段， BMS（樓宇管理系統）本身常常是整個智能化樓宇管理系統（ IBMS）的主導成分，而空調各系統的控制部分又是 BAS或 BMS系統的主導成分，對于這類建筑，空調控制系統的位置就更是舉足輕重。在智能建筑中實現節電節能， 特別是耗電耗能大戶空調實現節電節能，本

16、應是業主投資計算機控制（亦即使建筑具有“智能化”）所能期待的主要回報內容之一；然而目前國內在智能建筑的建設中，真正能做到這一點的是鳳毛麟角。也就是說，只有極少數智能建筑（屈指可數）實現了節電節能，大多數智能建筑并沒有實現節電節能這一理應實現的回報。1.2 VAV 空調自控系統的組成VAV空調系統一般由三部分組成，分別是冷熱源系統、冷媒傳輸系統、空氣分布系統。對于一個典型的中央空調系統，這三部分相互作用與傳遞。因此，中央空調自控系統也有三部分組成，分別是冷熱源系統的群控、水系統控制、風系統控制。1.3 VAV 空調自控系統的特點1.3.1. VAV空調系統的多干擾性空調系統在全年或全天運行中，由

17、于外部條件( 如氣溫、太陽輻射、風、晴、雨、雪 ) 和內部條件 ( 如空調房間內的設備、 照明的啟停和投入運行數量的變化及工作人員的遞減等 ) 的變化，都將對運行中的空調系統形成干擾，因此空調系統具有多干擾性。變風量（ VAV）空調系統智能控制設計71.3.2.溫、濕度的相關性在對空調系統的控制中， 大多數情況下主要是對空調房間內的溫度和相對濕度的控制，這兩個參數常常是在一個調節對象里同時進行調節的兩個被調量。兩個參數在調節過程中既相互制約又相互影響。如果由于某些原因使空調房間內溫度升高，引起空氣中水蒸汽的飽和和分壓發生變化， 在含濕量不變的情況下， 就會引起室內相對濕度的變化，在調節過程中，

18、對某一參數進行調節時，同時也引起另一參數的變化。如在夏季，采用表面冷卻器對空氣進行降溫去除濕處理時，常開大冷水閥使相對濕度控制在要求的范圍內，但如果不進行送風的再熱處理時，則有可能送風溫度過低。這種相互影響、相互關聯、相互牽制即為相關性。1.3.3.具有多工況運行及轉換控制由于空調系統是在全年的室內外條件變化情況下按照的一定的運行方式(即工況)進行調節的。同時，在室內外條件發生顯著變化時要適時地改變運行調節方式，即運行工況的轉換，在工況轉換方面有利用自動控制系統的自動轉換方式，也有根據室內外的條件及運行狀況進行人工手動切換的方式。由于多工況運行及相互轉換方式的調節，使全年運行的空調系統空氣處理

19、更合理、更方便，更充分發揮空氣處理設備的能力，同時又能節約一定的能量。1.3.4.系統整體控制性空調的自動控制系統一般是以空調房間內的溫度和相對濕度為控制中心，通過工況的轉換與空氣的處理過程，使每一個環節緊密聯系在一起的整體控制系統。空調系統中空氣處理設備的啟、停都要根據系統的工作程序，按照有關的操作規程進行，處理過程中的各個參數的調節及連鎖控制都不是獨立進行的，而是與室內溫度、濕度密切相關的?？照{系統在運行過程中，任一環節出現問題，都將直接影響空調房間內的溫度、濕度調節效果，甚至使系統無法工作而停運。因此，空調自動控制系統是一個整體不可分的控制系統。1.4 VAV 空調自控基本原理在工程實際

20、中， 應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID控制，又稱 PID 調節。 PID 控制器問世至今已有近70 年歷史，它以其結構簡單、穩定性變風量（ VAV）空調系統智能控制設計8好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用 PID 控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用 PID 控制技術。 PID 控制，實際中也有 PI 和 PD控制。 PID 控

21、制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。1.4.1.比例（ P）控制比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。1.4.2.積分（ I ）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態后存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（ System with Steady-state Error）。為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入“積分項”。 積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加， 積分項

22、會增大。 這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（ PI ）控制器，可以使系統在進入穩態后無穩態誤差。1.4.3.微分（ D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。 自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由于存在有較大慣性組件（環節）或有滯后（delay ）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接變風量（ VAV）空調系統智能控制設計9近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就

23、是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。1.5 VAV 空調自控系統的通信協議目前國際上常用兩種開放式標準：一種是LONMARK標準，另一種 BACnet標準，這兩種標準得到我國有關的標準的推薦，對于多個供應商不同系統之間的集成宜采用美國ASHRAE學會制定的 BACnet ANSI/ASHRAE SP

24、C 135P標準。對分布式控制系統則宜采用 LONMARK標準。1.5.1. BACnet協議BACnet網絡通訊協議是由美國暖通空調制冷工程師學會（ ASHRAE）發起制定并得到美國國家標準局（ ANSI）的批準，由樓宇自動化系統的生產商、用戶參與制定的一個開放性標準，由 ASHRAE學會綜合幾個局域網LAN（注意不是工控網）的協議而制定的，盡可能采用了 LAN網絡不同時期成熟的技術而制定的。1995年 6 月 BACnet成為 ASHRAE B590 標準，并于同年由于網絡及通訊技術的發展，業主對集成技術提出了更高的要求，要求建筑物自動化系統與高一級的企業管理系統加強聯系，提高管理效率。這

25、就是說要在信息管理網一級上互連，解決不同廠家的自動化系統集成的有效途徑。 因此廠家可以按照BACnet標準開發與 BACnet兼容的控制器或接口，可在這一標準協議下實現相互交換數據的目的。BACnet比 LONMARK有更為量大的數據通訊，運作高級復雜的大量信息。是可以實現不同廠家的樓宇自動化系統之間互連的通訊技術。例如要使Honeywell 或 JOHNSON等公司的一套 BA系統與其它公共安全及消防系統進行通訊交換信息，即可通過BACnet 把它們連成一個整體并在一個工作站上可以實現對這些系統的全部監控。1.5.2. Lon Mark標準Lon Mark 標準是以 LonWorks 技術為

26、基礎的一套標準。LonWorks技術由美國 Echelon 公司 90 年代開發推出。 LonWorks技術實際上是一種測控網技術，更確切一點說是一種工控網技術，也叫現場總線技術。它方便地實現現場的傳感器、執行器、儀表等聯網。這變風量（ VAV）空調系統智能控制設計10種網絡不同于局域網，而是一種工控網。因為它傳輸數據量較小的檢測信息、狀態信息和控制信息。Echelon 公司提出局部操作網 LON（Local Operating Network）采用 LonTalk 協議的 LON網稱為 LonWorks 網。LonWorks 技術是一套開放式技術， 其通訊協議 LonTalk 協議也是開放的

27、， 使實現遵守該協議的各家產品互聯成為可能。 LonWorks網絡最大的優點是其開放性， 其主要表現在以下方面： LonWorks 所用的通訊協議 LonTalk 提供 ISO/OSI 參考模型所定義的全部七層服務； LonWorks 支持多種通訊媒質和任意自由拓撲網絡結構； LonWorks 支持的通訊媒質有雙絞線、同軸線纜、光纖和無線微波等；LonWorks組網拓撲結構可以是任意形式，可以是星型、樹型、網狀型等，實現真正的點對點通訊。鑒于智能大樓面積大，所控機電設備（如空調機組、水泵）分布分散，如果仍舊采用傳統的 BA聯網拓撲結構，那么實現現場DDC控制器通訊連接的布線十分復雜。這時采用帶

28、 LonWorks 技術 DDC，就可隨現場情況任意選擇通訊網絡拓撲結構，使系統組態靈活方便，可見LonWorks 技術優勢所在。但任何事物都是辯證的、一分為二的，在工程設計中明顯感到LonWorks技術的不足： LonWorks 盡管在物理形式上可自由拓撲、但每個 LonWorks節點需要連接到信道（ CHANNEL）上，這就必須進行網絡分段（ SEGMENT），在系統配置上必須增加路由器（ ROUTER）。這就增加了系統管理復雜度，實際上在邏輯上增加了控制系統分級數， 管理分級數越多， 系統不可靠度值就高， 降低了系統穩定性；各廠商生產的元器件（如各類型傳感器、控制器）只有而且必須插入固化

29、有 LonTalk 協議的 NEURON專用神經元芯片，這就會導致行業壟斷，且造價高的缺點。二 VAV空調自控系統設計2.1 需求分析2.1.1. 空調室內設計溫度確定經重慶、上海、廣州等地區的實踐證明，夏季室內溫度降低1或冬季升高 1，除暖通空調工程的投資增加6，能大 8外，加大室內外溫差也不符合衛生學要求。舒適性空調夏季比較理想的室內溫度是比室外環境溫度低5-8 為好。變風量（ VAV）空調系統智能控制設計112.1.2. 空調冷熱源中央空調能耗一般包括三部分，即（1）空調冷熱源； （2）空調機組末端設； （3）水或空氣輸送系統。這三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的一半左右，是空調節能的

30、重要內容。如果均把各自消耗的能量折算成一次能源，則各類機組均可用單位時間內一次能源消耗能量所制取的冷量或熱量進行比較，本文使用一個一次能源效率OEER(W/W)來表示。單位從能耗角度考慮夏季制冷：離心式、螺桿式冷水機組OEER值最高，蒸氣兩效 LiBr 吸收式冷水機組OEER最??；冬季供熱： 螺桿式、活塞式熱泵冷熱水機組OEER最高，電熱水機組最低，即能耗最高。2.1.3. 空調機組和末端設備97 年統計，國內生產風機盤管的廠家有200 多個，年產量為60-80 萬臺；空調機組也有 100 余有，產量在 5 萬臺左右。應該選用機組的風機風量、風壓匹配合理，漏風量少，空氣輸送系統數教大的機組。

31、風機盤管從總體水平看與國外同類產品相比差不多，但與國外先進水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。2.1.4.空調給回水系統一般空調水系統的輸配用電，在冬季供暖期間約占整個建筑動力用電的20-25 ；夏季供冷期間約占12-24 ，對水系統設計，應積極推廣變頻調速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節能措施。因此水系統節能具有重要意義。大流量、小溫差現象普遍存在，設計中供、回水溫差一般取 5，但經實測，夏季冷凍水回水溫差較好的為 3，較差的只有 1-1.5 ，造成實際水流比設計水量大 1.5 倍以上，使水泵電耗大大增加。2.2 系統設計2.2.1.控制點的規劃依照信號的不同波形，信號可分為模擬信號

32、和數字信號兩大類，其基本形態如下：模擬信號（ A）：系指連續變化的物理量，如溫度、濕度、流量、氣體濃度、電流、電壓、頻率等。在控制系統中，模擬信號一般經轉換器轉為420mA或 15V信號傳輸。數字信號（ D）：系指電脈沖、階躍或開關量，如：通/ 斷、啟 / 停、上 / 下限報警、累計計數等，數字信號輸出分為保持型、瞬時型和瞬時自鎖型。編制輸入、輸出控制總表時，應以分站為單位，分別統計列出，并按模擬量輸入（ AI ）、2.2.2.2.2.2.2.1.2.2.2.變風量（ VAV）空調系統智能控制設計12數字輸入（ DI）、模擬輸出（ AO）、數字輸出（ DO）等種類分別計算。冷凍站監控系統控制冷

33、凍站監控系統控制內容監測冷卻水的供、回水溫度（AI ）監測冷凍水的供、回水溫度（AI ）監測冷凍水回水的溫度（AI ）監測冷凍水的供、回水壓差（AI ）壓差旁通閥的控制（ AO）冷凍水泵運行狀態、故障報警、手自動狀態（DI）熱水泵運行狀態、故障報警、手自動狀態（DI）冷卻塔風機的運行狀態、故障報警、手自動狀態（DI）冷水機組的運行、故障報警、手自動狀態（DI）膨脹水箱的高、低液位報警（DI）補水泵的運行、故障報警、手自動狀態（DI ）冷凍水的水流狀態（ DI）冷卻水的水流狀態（ DI）冷凍水泵、冷卻水泵的啟停（DO）冷水機組的啟停（ DO）冷卻塔風機的起?？刂疲―O）冷卻水進水電動蝶閥控制（D

34、O）冷凍水進水電動蝶閥控制（DO）冷卻塔進水電動蝶閥控制（DO）冷卻水泵和冷凍水泵的變頻控制（ AO）冷凍站監控系統控制說明檢測各個機電設備的手自動狀態。功率較大的設備，出于安全的考慮需要增加手自動轉換開關，當打到手動時，自動不起作用，這便于系統進行調試和維修或對緊急狀況進行處理。變風量（ VAV）空調系統智能控制設計13檢測冷凍水的供回水溫度和回水流量。 根據供 / 回水溫度差和回水流量來調節冷凍機組的運行臺數，同時相應的循環水泵和冷卻塔連鎖啟停。根據程序或工作日程安排自動開關冷凍機組。通過程序控制冷凍機組，達到最低能耗，達到最低的主機折舊率。檢測冷凍水的供回水壓差，同時在冷凍水供回水總管（

35、或集水器與分水器）之間安裝壓差旁通調節閥。當冷凍水管路的供回水壓差超過設定值時，壓差旁通閥自動打開， DDC調節其開啟度， 使其供回水壓差符合設定的要求， 防止壓差過高而損壞冷凍機。從而保證冷凍機側的冷凍水流量恒定，保證冷凍機的安全工作。檢測膨脹水箱的高低液位。 當膨脹水箱的液位低于低液位開關時， DDC自動控制補水泵為膨脹水箱補水，當液位到達高液位開關時，補水泵停止。當冷卻水、冷凍水管的水流開關監測到有水流通過時，冷機才允許啟動，防止冷機的空負荷運轉，從而損壞冷凍機。對冷凍水的進水、冷卻水進行電動蝶閥控制，減少系統的負荷運行。當系統開啟一臺冷機時，只需要開啟一臺冷機的冷卻水、冷凍水供水閥控制

36、。相應的開啟該機組的冷卻水、冷凍水蝶閥，反之則關閉該機組的蝶閥。當一臺冷凍水泵、冷卻水泵或補水泵發生故障時，備用泵會自動投入運行。各聯動設備的啟停程序包括一個可調整的延遲時間功能，以配合冷凍系統內各裝置的特性。檢測冷卻水的供、 回水溫度。當溫度高于設定值 37時，冷卻塔風機自動啟動，不滿足時再啟動下一臺冷卻塔風機，直到滿足使用設定溫度為止；當溫度低于設定值 25時，冷卻塔風機自動關閉一臺，溫度還低時，再關閉下一臺冷卻塔風機，直到滿足使用設定溫度。這樣可以最大限度的節省風機的運行時間，減少能耗。對冷卻塔的進水進行電動蝶閥控制，減少系統的負荷運行。此時只需要給進水安裝蝶閥，再安裝一般的浮球冷卻塔進

37、行補水控制控制即可。因為冷卻塔屬于一個敞開的連通器，彼此水位一樣，不存在抽空或灌滿的可能，安裝進水蝶閥只是在于對冷卻水泵進行優化啟?？刂?。變風量（ VAV）空調系統智能控制設計14熱泵機組 ( 各設備間的啟停控制 , BA 系統會根據冷凍水供回水溫度 , 冷凍水回水流量 , 計算出實際的冷負荷 , 然後比較冷凍主機的制冷量 , 以決定所需運行的主機數量 . 各設備間的優先啟停次序 , 由各設備的累計運行時間所決定 , 以累計運行時間長者先停 , 累計運行時間長者先開的原則進行 . 各設備間的啟停次序為 :啟動 :停止 :電動水閥冷凍主機-冷凍 / 冷卻水泵 -冷卻塔冷卻塔 -冷凍 / 冷卻水泵

38、-冷凍主機電動水閥如有設備出現故障,程序會自動選擇另一臺設備補上.同時采用 DDC直接采集供 / 回水總管路的溫度、流量的參數監測冷凍水旁通的壓差，控制調節旁通閥開度2.2.2.3.系統控制原理圖變風量（ VAV）空調系統智能控制設計152.2.3.空調機組系統控制2.2.3.1.空調機組系統控制內容回風管回風溫度（ AI ）風機運行監測（ DI）風機的故障報警信號（ DI）自動或手動狀態顯示（ DI）風機啟停控制（ DO）新風風門控制（ AO）兩通水閥控制（ AO）室內溫度（ AI ）室內濕度（ AI ）室內靜壓差（ AI ）變風量（ VAV）空調系統智能控制設計162.2.3.2.空調機組

39、系統控制說明回風溫度控制： DDC控制器會監察送、回風溫度并將它與預設的溫度值 ( 可供用戶調較 ) 作比較，進行 PID 運算，然後輸出至冷凍水閥，以作溫度調節作用 . 另外此冷凍水閥會與風機狀態聯鎖，在沒有風機狀態的情況下，將冷凍水閥關死。風機開關控制： 風機的開關控制主要是通過BA系統預設的時間表來進行啟?？刂频?. 在一些特別的情況，如加班情況，風機有需要在預先設定時間表之外的時間啟動，用戶可選擇在BAS操作站上手動啟停風機又或是用音頻式電話遙控風機啟停 .BA 系統允許用戶自行設定風機狀態與控制之間的聯鎖監察功能. 在設定此功能後，BA系統會自動監察風機的狀態是否與控制要求一致,如果

40、不一致時，BA系統會同時定義此狀態點與控制點是故障的,并以聲光報警形式在操作站上顯示 ,以提醒操作人員做出相應的處理工作.而 BA 系統也會將有關的事項一一記錄，以作日後檢查之用，另外BA系統允許用戶自行設定測量設備的累積運行時間，以便維修人員在設備運行至一定時間後，進行維修工作。風機跳閘報警監察： DDC控制器會監察風機跳閘報警 . ，在有報警時，停下風機并以聲光報警形式在操作站上顯示， 以提醒操作人員安排有關人員做檢修工作 .而 BA系統也會將有關的事項一一記錄，以作日後檢查之用。風機運行狀態：空調自控系統通過壓差開關，監測風機的前後壓差，以測量風機的實際狀態。送風溫、濕度控制： DDC

41、控制器會監察送風溫度并將它與預設的溫度值 ( 可供用戶調較 ) 作比較，進行 PID 運算，然後輸出至冷凍水閥，以作溫度調節作用，另外此冷凍水閥會與風機狀態聯鎖，在沒有風機狀態的情況下，將冷凍水閥關死。風閥對風量的調節 : 風閥和風機聯鎖。水閥的控制主要是根據回風溫度傳感器的反饋溫度信號， 調節冷熱水閥的開度，使送風溫度趨向設定溫度 (PI 比例調節 ) ；當回風溫度高于設定溫度時， DDC自動輸出關的信號，關閉冷熱水閥，反之則打開冷熱水閥，從而既滿足室內溫度的設定要求，防止溫度過高過低給人工作帶來的不便，又最大的節省能源。根據一般的經驗，沒有裝調節閥之前閥門的開啟度一般為 85左右，裝上調節

42、閥進行調節后，閥的開啟度僅為 40 60，因此可以減少能源損耗。變風量（ VAV）空調系統智能控制設計17啟?？刂疲涸陬A定時間程序下控制空調機組的啟停，可根據要求臨時或者永久設定、改變有關時間表，確定假期和特殊時段空調的啟停。溫度控制：通過安裝在回風風管上的風管溫度傳感器測量回風溫度根據系統的設定的回風溫度來調節冷凍水水閥或加熱盤管的熱水閥開度，以達到降溫或加熱的功能，滿足控制區域內溫度的要求，同時節約能源。狀態監測：通過風機過載繼電器狀態監測，產生風機故障報警信號通過空調控制柜的二次回路監測風機的運行狀態信號通過空調控制柜手自動切換開關監測風機手自動狀態信號通過安裝壓差開關，監測粗效和中效過

43、濾網兩側壓差，根據設定值產生阻塞報警信號，提示清洗過濾網，提高過濾效率。一般壓差設定值為 20-300Pa，可調報警范圍。2.2.3.3.系統控制原理圖2.2.4.空調末端變風量系統控制2.2.4.1.空調末端變風量系統控制內容VAVbox風閥開度（ AO）室內溫度（ AI ）變風量（ VAV）空調系統智能控制設計18風管壓力（ AI ）2.2.4.2.空調末端變風量系統控制說明變風量空調系統中的空調機組采用變頻風機，送入每個房間的風量由變風量末端裝置 VAVbox控制，每個變風量末端裝置可根據房間的布局設置幾個送風口。室內溫度通過末端裝置設在房間的溫控器進行設定，溫控器本身自帶溫度檢測裝置，

44、當房間的空調負荷發生變化實際值偏離設定值時， VAVbox根據偏離程度通過系統計算， 確定送入房間的風量。送入房間的實際風量可以通過 VAVbox的檢測裝置進行檢測，如果實際送風量與系統計算的送風量有偏差，則 VAVbox自動調整進風口風閥以調整送風量。例如夏季，當室內溫度高于設定值時， VAVbox將開大風閥提高送風量， 此時主送風道的靜壓 P 將下降，并通過靜壓傳感器把實測值輸入到現場 DDC控制器，控制器將實測值與設定值進行比較后，控制變頻風機提高送風量，以保持主送風道的靜壓。如果室內溫度低于設定值時 VAVbox將減小送風量。冬季和夏季的調節方式相同，但調節過程相反。控制對象為室內溫度

45、、主送風道靜壓 P，檢測裝置為靜壓傳感器，調節裝置是現場 DDC控制器，執行器是變頻風機，干擾量是 VAVbox風閥開度、空調負荷。另外，送風道的嚴密性也是不可避免的干擾量，但可以通過改善施工工藝使之減小到最小程度。由泵與風機的相似律可知，變頻風機和變頻水泵的節能原理是一樣的，這里就不在重復敘述。由于變風量系統在調節風量的同時保持送風溫度不變， 因此在實際運行過程中必須根據空調負荷合理的確定送風溫度。例如夏季，當送風溫度定的過高，空調機組冷量不能平衡室內負荷時，空調機組可能大風量工頻運轉，此時起不到節能效果。空調機組的送風溫度可以通過現場 DDC控制器進行設定，并且通過控制空調機組回水電動閥，

46、對送風溫度進行有效的控制，控制過程如前所述。為了使變風量系統更加穩定的工作、充分發揮節能效果， 保持良好的室內空氣品質。現場 DDC可以對空調機組進行起?？刂?，通過設定時間表，使機組按時工作按時停止。對于有幾十臺甚至上百臺空調機組的大廈來說，可以節省很多人工。DDC控制器通過監測新風與回風的焓值，確定新風與回風的混合比。在保持最小新風量的同時充分利用回風，以減少制冷機組能耗。DDC控制器還可以對空調機組過濾網前后的壓差進行監測。當過濾網出現堵塞時會及時報警，以免長時間影響機組送風量。各個現場的DDC控制器通過網絡控制器NCU與中央控制室之間進行信息交互，實現整個系統的集中控制。變風量（ VAV

47、）空調系統智能控制設計192.2.4.3.系統控制原理圖變風量（ VAV）空調系統智能控制設計202.2.5. VAV空調系統自控結構圖三 VAV空調自控主要設備選型（以SIEMENS產品介紹）3.1 模塊式控制器模塊式控制器 (MBC)是 APOGEE現場管理和控制系統的組成部分，它是一種高性能的模塊式直接數字控制(DDC)管理的現場控制器。現場控制器在不依靠較高層處理器的情況下，可以獨立工作或連網以完成復雜的控制、監視和能源管理功能。模塊式控制器對局域網絡（FLN）裝置和其它現場系統（如冷凍機、鍋爐、消防人身安全設施、門禁設施和照明設備）進行中央監視和控制。另外，可使多達100 個模塊式現

48、場控制器在一個網絡上進行通訊。3.2 風管溫度傳感器電氣連接件 M12 插塞接頭防護等級 IP54( 豎直的傳感器位置 ) 輸出信號 Echelon 總線 LONTalk協議 LonMark(R) 功能列表 溫度輪廓 1040 傳感器類型 FTT 10A 電源 24Vac/dc | 1VA溫度傳感變風量（ VAV）空調系統智能控制設計21元件 NTC20k 溫度范圍 -30 . 110oC安裝位置風管 浸入深度 280mm 電纜長度2,5m，可以為 DDC直接進行信號傳送。3.3 調節閥及閥門驅動器根據系統的設定的回風溫度來調節冷凍水水閥或加熱盤管的熱水閥開度， 以達到降溫或加熱的功能， 滿足控制區域內溫度的要求，同時節約能源。3.4 壓差開關通過安裝壓差開關，監測粗效和中效過濾網兩側壓差，根據設定值產生阻塞報警信號，提示清洗過濾網，提高過濾效率。一般壓差設定值為 20-300Pa，可調報警范圍 (DI) 。3.5 室外溫度傳感器通過電阻式溫度傳感器，溫度值取平均值，然后通過網絡將數值傳輸到每個空調機組的DDC。四 VAV空調自控組態軟件4.1 軟件基本功能監視功能（圖形，趨勢，報警）控制功能（程序，命令，日程）管理功能（用戶，設備，報警，報表，備份）其軟件界面類似如下圖：變風量（ VAV）空調系統智能控制設計224.2 Insight用戶權限管理利用 NT 的帳戶，及安