暖通空調（HVAC）系統是智能建筑創造舒適、高效的工作和生活環境不可缺少的重要環節。在智能建筑中，空調系統的耗電量占全樓總耗電量的50%左右，而其監控點數量常常占全樓監控點總數的50%以上。由此可見，空調系統的自動控制在建筑設備自動化系統（BAS）中占有十分重要的地位。實現空調系統的最優化控制，在最大程度上實現空調系統的經濟運行，降低運行費用具有十分重要的意義。第3章暖通空調系統自動化1暖通空調（HVAC）系統是智能建筑創造舒適、高效的工作和生活①空調系統的設計是空調系統及其控制系統能夠良好運行的技術基礎。智能建筑需要精心的空調系統設計，個別工程設計中用估算代替冷熱負荷計算和水力平衡計算的作法對于以計算機控制為特點的智能建筑已遠遠不能滿足要求。②應將空調的自控系統作為建筑環境與設備工程專業的基本系統之一，必須加強相關學科知識學習，及時了解相關學科發展及對自身專業所產生的影響和要求。③建筑環境與設備工程專業的設計人員應對空調系統的運行有深入了解，并在此基礎上向自控專業提供下列進一步深化設計的條件，作為監控系統設計的基礎。2①空調系統的設計是空調系統及其控制系統能夠良好運行的技術基礎A.冷、熱水系統流程圖，暖通空調平面圖；B.各空調子系統的自動控制原理圖，并標明空氣處理設備、執行機構、敏感元件等在各種

工況下的動作要求、量程等；C.各個空調房間的溫濕度基數、允許波動范圍、整定值范圍等；D.工況轉換的邊界條件或相應的控制程序；E.空調系統中設備的啟/停程序及連鎖保護要求；F.各項參數的檢測要求和自動保護、自動連鎖、自動報警以及顯示、記錄等的具體要求。3A.冷、熱水系統流程圖，暖通空調平面圖；33.1冷、熱源系統監控3.1.1制冷系統監控空調系統需要冷源，制冷是必不可少的。夏季供給表冷器的冷水就是由制冷系統提供的。空調制冷系統有壓縮式制冷、吸收式制冷和蓄冰制冷3種。壓縮式制冷以消耗電能作為補償，通常以氟利昂或氨為制冷劑；吸收式制冷以消耗熱能作為補償，以水為制冷劑，溴化鋰溶液為吸收劑，可以利用低位熱能和高溫冷卻水；蓄冰制冷是讓制冷設備在電網低負荷時工作，將冷量儲存在蓄冷器中，在用電負荷的高峰期向空調系統提供冷源，因而可以調節電網負荷，起到削峰填谷，緩和供電緊張狀況的作用。43.1冷、熱源系統監控3.1.1制冷系統監控41）壓縮式制冷系統實行監控的目的①保證冷凍機蒸發器通過穩定的水量以使其正常工作；②向空調冷凍水用戶提供足夠的水量以滿足使用要求；③在滿足使用要求的前提下，盡可能提高供水溫度，從而提高機組的COP值，同時減少系統的冷量損失，實現系統的經濟運行。51）壓縮式制冷系統實行監控的目的52）壓縮式制冷系統的監控功能①啟停控制和運行狀態顯示；②冷凍水進出口溫度、壓力測量；③冷卻水進出口溫度、壓力測量；④過載報警；⑤水流量測量及冷量記錄；⑥運行時間和啟動次數記錄；⑦制冷系統啟停控制程序的設定；⑧冷凍水旁通閥壓差控制；⑨冷凍水溫度再設定；⑩臺數控制；

制冷系統的控制系統應留有通信接口。62）壓縮式制冷系統的監控功能63）壓縮式制冷系統監控功能描述（1）制冷系統啟停程序及啟停順序控制（2）冷水機組運行時間和啟動次數記錄、運行臺數控制（3）壓差旁通控制（4）冷凍水溫度再設定（5）水流監測73）壓縮式制冷系統監控功能描述7884）制冷系統的能量調節與控制制冷系統采用計算機控制時，應在保證系統正常運行的基礎上，充分利用計算機系統強大的數據處理與分析功能，恰當地對系統進行調節，從而達到提高運行品質，降低運行能耗的作用。①在冷水用戶允許的前提下，盡可能提高冷凍機出口水溫以提高冷凍機的COP；當采用二級泵系統時，調節冷凍水泵轉速或減少冷凍水加壓泵的運行臺數，以減少水泵的電耗；②根據冷負荷狀態恰當地確定冷凍機運行臺數，減少無效能量消耗；③在冷凍機運行所允許的條件下，盡可能降低冷卻水溫度，同時又不增加冷卻泵和冷卻塔的運行電耗。94）制冷系統的能量調節與控制9圖3.2雙級泵系統控制原理圖10圖3.2雙級泵系統控制原理圖103.1.2熱力系統的監控夏季制冷、冬季采暖的建筑物，在沒有外來熱源的情況下，冬季采暖可能就要依賴于鍋爐。對供暖用熱水鍋爐房用計算機進行監測與控制的主要目的是：提高系統的安全性，保證系統能夠正常運行；全面監測并記錄各運行參數，合理調節鍋爐設備的運行工況，降低能源消耗，同時降低運行人員工作量，提高管理水平。1）熱力系統的監控功能①蒸汽、熱水出口壓力、溫度、流量顯示；②鍋筒水位顯示及報警；③運行狀態顯示；④順序啟停控制；

113.1.2熱力系統的監控11⑤安全保護信號顯示；⑥設備故障信號顯示；⑦鍋爐（運行）臺數控制；⑧熱交換器能按設定出水溫度自動控制進汽或水量；⑨熱交換器進汽或水閥與熱水循環泵連鎖控制；⑩熱力系統的控制系統應留有通信接口。12⑤安全保護信號顯示；1213132）供暖熱水鍋爐的監控電鍋爐由于對周圍環境沒有污染，并且控制水溫方便快捷，所需輔助設備少以及占地面積小，在智能大樓中越來越多地被采用。圖3.3所示為電鍋爐機組的DDC控制原理圖。（1）鍋爐熱水出口壓力、溫度、流量監測在每臺鍋爐的熱水出口設溫度傳感器（TT1-TT4），測量鍋爐出口水溫，可了解每臺鍋爐出力狀況；安裝流量計（FT1-FT4），以了解每臺鍋爐出口熱水的流量；采用壓力變送器（PT1-PT4）測量熱水出口熱水壓力。測出的熱水出口的溫度、壓力和流量，通過模擬量輸入通道AI，送入DDC控制器顯示，超限報警。142）供暖熱水鍋爐的監控14（2）鍋爐補水泵的自動控制采用壓力變送器PT5測量系統回水壓力，并通過1路AI通道送入DDC。當回水壓力低于設定值，DDC自動啟動補水泵進行補水，當回水壓力上升到設定值補水泵自動停泵。補水泵電機主電路上交流接觸器的輔助觸點作為開關量輸入（DI信號），輸入DDC監測補水泵的運行狀態。（3）鍋爐、給水泵的順序啟停及運行狀態顯示鍋爐機組設備啟停通常按照事先編制的時間假日程序控制。為保證整個系統安全運行，編程時需按照一定的順序控制設備的啟停。15（2）鍋爐補水泵的自動控制15（4）故障報警循環水泵、補水泵發生過載故障時，通過水泵主電路熱繼電器的輔助節點（DI信號）獲得故障報警信號；電鍋爐的故障信號（DI信號），取自加熱器的斷線信號。用液位計（LT1-LT4）檢測鍋爐鍋筒水位，并送入DDC顯示，水位超高、低報警；（5）鍋爐供水系統的節能控制鍋爐在冬季供暖時，根據分水器、集水器的供回水溫度及回水干管的流量檢測值，實時計算空調房間所需熱負荷，按實際熱負荷自動啟停電鍋爐及循環水泵的臺數。16（4）故障報警16（6）安全保護當由于某種原因造成循環水停止或循環量過小，以及鍋爐內水溫太高，出現汽化的現象時，DDC接收到水溫超高的信號后，立即進入事故處理程序：恢復水的循環，停止鍋爐運行，啟動排空閥，排出爐內蒸汽，降低爐內壓力，防止事故發生，同時響鈴報警，通知運行管理人員，必要時還可通過手動補入冷水排除熱水，進行鍋爐降溫。（7）采用電能變送器計量鍋爐用電量，用于鍋爐房成本核算。17（6）安全保護173）蒸汽-水和水-水換熱站的監控對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區供熱的系統來說，換熱站的作用就同上一節的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。①監測供、回水干管的溫度TT3，TT2及供水干管的流量FT1，來確定實際的供熱量。②循環水泵、補水泵的控制。根據前24h的室外溫度平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環水量，從而確定循環水泵的開啟臺數。根據回水干管壓力檢測值PT2，控制補水泵P5、P6及閥V2的開度，并啟停循環泵P1～P4來調整循環水量。183）蒸汽-水和水-水換熱站的監控18③蒸汽的計量。蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度TT1、壓力PT3和流量FT3實現，FT3可以選用渦輪式流量計測定。④加熱量控制。根據要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設定值，調整閥門V1使出口蒸汽壓力PT3達到這一設定值。與直接根據出口水溫調整閥門的方式相比，這種串級調節的方式可獲得更好的調節效果。⑤供水溫度的設定。供水溫度TT3的設定值，可由調整后測出的循環水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度TT2確定。隨著供水溫度TT3的改變，TT2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時相應地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設定值一致。19③蒸汽的計量。蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度TT1、壓力P圖3.4蒸汽-水換熱站監控原理圖20圖3.4蒸汽-水換熱站監控原理圖20圖3.5水-水換熱站監控原理圖21圖3.5水-水換熱站監控原理圖213.2水系統監控空調水系統指由集中設備供應的冷（熱）水為介質并送至末端空氣處理設備的水路系統。按水的性質可劃分為冷凍水系統、冷卻水系統和熱水系統。3.2.1冷凍水系統的監控1）冷凍水系統監控功能①水流狀態顯示；②水泵過載報警；③水泵啟停控制及運行狀態顯示。223.2水系統監控空調水系統指由集中設備供應的冷（熱）水為介2）冷凍水系統監控功能描述①水流監測冷凍水泵啟動后，通過水流開關FS（1路DI信號）監測水流狀態，當流量太小甚至斷流時，發出報警信號并自動停止相應制冷機運行。②冷凍水泵啟停、運行狀態顯示及過載報警冷凍水泵與制冷系統設備連鎖控制啟停。關于連鎖關系在制冷系統監控部分有詳細描述，這里不再贅述。232）冷凍水系統監控功能描述233.2.2冷卻水系統的監控冷卻水系統是通過冷卻塔、冷卻水泵及管道系統向制冷機提供冷卻水的系統。對它實行監控的主要作用是：①保證冷卻塔風機、冷卻水泵安全運行；②確保制冷機冷凝器側有足夠的冷卻水通過；③根據室外氣候情況及冷負荷調整冷卻水運行工況，使冷卻水溫度在要求的設定溫度范圍內。243.2.2冷卻水系統的監控241）冷卻水系統的監控功能①水流狀態顯示；②冷卻水泵過載報警；③冷卻水泵啟停控制及運行狀態顯示；④冷卻塔風機運行狀態顯示；⑤進出口水溫測量及控制；⑥水溫再設定；⑦冷卻塔風機啟停控制；⑧冷卻塔風機過載報警。251）冷卻水系統的監控功能25圖3.6冷卻水系統監控原理圖26圖3.6冷卻水系統監控原理圖262）冷卻水系統的監控功能描述（1）冷卻塔風機控制每臺冷卻塔風機通過計算機進行啟停控制。啟停臺數根據冷凍機開啟臺數、室外溫濕度、冷卻水溫度、冷卻水泵開啟臺數來決定。（2）冷卻水泵控制冷卻水泵也由計算機進行啟停控制，并根據冷凍機開啟臺數決定它們的運行臺數。冷卻水泵、冷卻塔風機與制冷系統設備連鎖控制啟停。關于連鎖關系在制冷系統監控部分有詳細描述，這里不再贅述272）冷卻水系統的監控功能描述27（3）水溫監測冷凝器入口水溫測點TT5測得的水溫是整個冷卻水系統最主要的測量參數，由它可監測最終進入冷凝器的冷卻水溫度，依此啟停各冷卻塔和調整各冷卻塔風機轉速。冷凝器出口水溫測點TT6、TT7測得的溫度，可確定這臺冷凝器的工作狀況。當某臺冷凝器由于內部堵塞或管道系統誤操作造成冷卻水流量過小時，會使相應的冷凝器出口水溫異常升高，從而及時發現故障。也可用水流開關指示冷凝器堵塞或管道系統誤操作造成的冷卻水流量過小或無水狀態。28（3）水溫監測283.3空氣處理系統的系統監控

空氣處理是指對空氣進行加熱、冷卻、加濕、干燥及凈化處理，以創造一個溫度適宜、濕度恰當并符合衛生要求的環境。3.3.1空氣處理系統的監控功能①風機狀態顯示。②送回風溫度測量。③室內溫、濕度測量。④過濾器狀態顯示及報警。⑤風道風壓測量。⑥啟停控制。293.3空氣處理系統的系統監控空氣處理是指對空氣進行加熱、⑦過載報警。⑧冷熱水流量調節。⑨加濕控制。⑩風門控制。風機轉速控制。風機、風門、調節閥之間的連鎖控制。室內CO2濃度監測。寒冷地區換熱器防凍控制。送回風機與消防系統的連動控制。30⑦過載報警。303.3.2新風機組的監控1）新風機組監控功能描述新風機組采用直接數字控制器DDC進行控制，即利用數字計算機，通過軟件編程實現如下控制功能：（1）風機啟停控制及運行狀態顯示DDC通過事先編制的啟停控制軟件，通過1路DO通道控制風機的啟停。將風機電機主電路上交流接觸器的輔助觸點作為開關量輸入（DI信號），輸入DDC監測風機的運行狀態；主電路上熱繼電器的輔助觸點信號（1路DI信號），作為風機過載停機報警信號。313.3.2新風機組的監控31圖3.7新風機組控制原理圖32圖3.7新風機組控制原理圖32（2）送風溫、濕度監測及控制在風機出口處設4～20mA電流輸出的溫、濕度變送器各一個（TT1、MT1），接至DDC的2

路AI輸入通道上，分別對空氣的溫度和相對濕度進行監測，以便了解機組是否將新風處理到所要求的狀態，并以此控制盤管水閥和加濕器調節閥。（3）過濾器狀態顯示及報警風機啟動后，過濾網前后建立起一個壓差。用微壓差開關即可監視新風過濾器兩側壓差。如果過濾器干凈，壓差將小于指定值；反之如果過濾器太臟，過濾網前后的壓差變大，超過指定值，微壓差開關吸合，從而產生“通”的開關信號，通過一個DI輸入通道接入DDC。33（2）送風溫、濕度監測及控制33（4）風機轉速控制DDC通過1路AI通道測量送風管內的送風壓力，調節風機的轉速，以調節送風量，確保送風管內有足夠的風壓。（5）風門控制在冬季停機后為防止盤管凍結，可選擇通斷式風閥控制器，通過1路DO通道來控制，當輸出為高電平時，風閥控制器打開風閥，低電平時關閉風閥。為了解風閥實際的狀態，還可以將風閥控制器中的全開限位開關和全關限位開關通過2個DI輸入通道接入DDC。34（4）風機轉速控制34（6）安全和消防控制只有風機確實啟動，風速開關檢測到風壓后，溫度控制程序才會工作。當火災發生時，由消防聯動控制系統發出控制信號，停止風機運行，并通過1路DO通道關閉新風閥。新風閥開/閉狀態通過2路DI送入控制器。（7）防凍保護控制在換熱器水盤管出口安裝水溫傳感器TT2，測量出口水溫。一方面供控制器用來確定是熱水還是冷水，以自動進行工況轉換；同時還可以在冬季用來監測熱水供應情況，供防凍保護用。水溫傳感器可使用4～20mA電流輸出的溫度變送器，接到DDC的AI通道上。35（6）安全和消防控制35（8）連鎖控制啟動順序控制：啟動新風機—開啟新風機風閥—開啟電動調節水閥—開啟加濕電動調節閥；停機順序控制：關閉新風機—關閉加濕電動調節閥—關閉電動調節水閥—關閉新風機風閥。（9）最小新風量控制為了保證基本的室內空氣品質，通常采用測量室內CO2濃度的方法來衡量。從節能角度考慮，室內空氣品質的控制一般希望在滿足室內空氣品質的前提下，將新風量控制在最小。36（8）連鎖控制363.3.3全空氣空調系統的監控如圖3.8所示為全空氣空調系統監控原理圖。全空氣空調系統是指將空氣在空調器內進行各項參數處理后，直接將處理好的空氣送至需要進行空調的房間內使用的空調系統。與3.3.2的新風機組相比，從控制調節的角度看，有如下3點不同：①控制調節對象是房間內的溫濕度，同時還要研究系統節能的控制方法。②有回風回到空調機組，而且新回風比還可以變化，因此在過渡季節應盡量利用新風。這樣可以減少運行費用，降低運行成本。373.3.3全空氣空調系統的監控371）全空氣空調系統監控功能描述（1）室內溫濕度控制從控制方式上看，全空氣空調系統與新風機組對溫濕度控制的原理都是相同的，即通過測量被控溫度值，控制水量或蒸汽量而達到控制機組冷、熱量的目的。所不同的是溫濕度傳感器的設置。①需要增加被調房間或被調區域內溫度傳感器。如果是由幾個房間構成一個區域作為調控對象，則可安裝幾組溫度測點，以這些測點溫度的平均值或其中重要位置的溫度作為控制調節參照值。房間的溫度參數送入現場控制器DDC中，用來作為參照值進行控制調節。381）全空氣空調系統監控功能描述38②由于存在回風，需增加新風與回風的溫濕度測點。回風的溫濕度參數是供確定空氣處理方案時參考的。回風道存在較大慣性，有些系統還采用走廊回風等方式，這都使得回風空氣狀態不完全等同于室內平均空氣狀態，因此不宜直接用回風參數作為被控房間的空氣參數（除非系統很小，回風從室內直接引至機組）。③為了調節新回風比，對新風、排風、混風3個風閥都要進行單獨的連續調節，因此要分別安裝電動執行器。每個風閥都用2個AO輸出通道控制其開大或關小，并用一個AI輸入通道測量其閥位，如同3.3.2中的電動調節水閥。當然也可以安裝閥門定位器，通過DO輸出通道直接控制閥的開度。39②由于存在回風，需增加新風與回風的溫濕度測點。回風的溫濕度參4040①根據房間溫度和送風溫度的實測值及房間溫度的設定值，按照PID調節規律來確定送風溫度設定值。②根據房間空氣的濕球溫度和送風濕球溫度的實測值及房間相對濕度的設定值，經過計算，按照PID調節規律來確定送風濕度設定值。③由于新回風比的變化與送風參數（溫度和濕度）的變化成正比，因此可用PI的算法，根據送風溫度或濕度的偏差控制新風、排風和回風風閥，其中新風、排風風閥應同向同步調節，回風閥則按相反方向調節。41①根據房間溫度和送風溫度的實測值及房間溫度的設定值，按照P④表冷器和加熱器的調節具有較大的非線性，如前3.3.2新風機組控制中所討論，它可以用PID方式直接根據送風溫度或濕度對開度進行反饋調節。⑤蒸汽控制濕度完全可按3.3.2中新風機組控制討論的方式進行。2）從節能角度確定室內空氣狀態對于舒適性建筑，并非要求室內空氣狀態恒定于一點，而是允許在較大范圍內浮動。例如溫度為24～28℃，相對濕度在40%～65%內，風速不大于0.3m/s，均滿足舒適性要求。42④表冷器和加熱器的調節具有較大的非線性，如前3.3.2新風3.4風系統的監控3.4.1變風量（VAV）系統的監控由于建筑物內空調系統耗電很大，節能運行在建筑設備自動化系統中就顯得格外重要。VAV系統因為其節能以及可分區調節等優點，在國外建筑中的應用非常普遍。近幾年國內智能建筑中也得到了越來越廣泛的應用。①可以節能與定風量空調系統相比，它減少了再熱量及其相應的冷量，這是變風量系統從運行機制上比定風量系統合理的地方。而且，隨著各房間送風量的變化，系統總送風量也相應變化，這可以節省風機運行能耗。433.4風系統的監控3.4.1變風量（VAV）系統的監控4圖3.9典型的VAV系統44圖3.9典型的VAV系統44②控制靈活在定風量空調系統中，只有設溫度傳感器的一點是可控的，即使做多測點加權平均等處理，原則上一個空調系統也只受一個參數控制。而在變風量空調系統中，同一空調系統的各房間是通過各自的末端裝置分別進行控制的，這就提供了相當的靈活性，可以把不同朝向、不同溫度要求的房間放在一個空調系統，而且在改擴建或重新間隔時容易適應。③與風機盤管相比吊頂內沒有大量冷凍水管和凝結水管，可以減少處理凝結水的困難，特別是避免了凝結水盤中細菌孳生而且參與室內風循環的弊病，這可以提高室內空氣的衛生質量。45②控制靈活在定風量空調系統中，只有設溫度傳感器的一點是可控1）變風量系統的監控功能①系統總風量調節；②最小風量控制；③最小新風量控制；④再加熱控制；⑤VAV系統的控制裝置應有通信接口。461）變風量系統的監控功能462）變風量系統的監控功能描述（1）房間送風量的控制當空調系統所帶各房間的負荷變化情況彼此不同，或各房間要求的設定值彼此不同時，最簡單的控制方式是根據房間溫度實測值與設定值之差，直接調整末端裝置中的風閥。這樣做，當某個房間溫度達到要求值時，由于其他房間風量的變化或總的送風機風量有所變化導致末端裝置的風道處的空氣壓力有變化，從而使這個房間的風量變化。472）變風量系統的監控功能描述474848（2）系統送風量的控制在VAV系統中，為了保證系統中每個VAV末端裝置都能正常工作，要求主風道內各點的靜壓都不低于VAV末端裝置所要求的最低壓力。通常在主風道壓力最低處安裝靜壓傳感器來感知系統風量的變化，并通過控制器調節送風機轉速，使該點的壓力恒定在VAV末端裝置所要求的最小壓力值。這種控制方法稱為定靜壓法。49（2）系統送風量的控制49（3）回風機的控制回風機的轉速也需要調節，以使回風風量與變化了的送風量相匹配，從而保證各房間不會出現過大的負壓或正壓。調節回風機風量是保證送、回風平衡運行的重要手段。由于不可能直接測量每個房間的室內壓力，因此不能直接按照室內壓力對回風機進行控制。由于送風機在維持送風道中的靜壓，其工作點隨轉速變化而變化，送風量并非與轉速成正比。而回風道中如果沒有可隨時調整的風閥，回風量基本上與回風機轉速成正比。50（3）回風機的控制50（4）新風、回風及排風閥的比例控制以及最小新風量控制把新風溫濕度傳感器、回風溫濕度傳感器的檢測值輸入DDC控制器，進行回風及新風焓值計算，按新風和回風的焓值比例控制回風閥的比例開度。由于排風量等于新風量，故排風閥的開度也就是新風閥的開度。（5）送風溫濕度控制可以通過表冷器、加濕器及新回風比的調節來控制送風溫濕度，這與全空氣空調系統的運行和節能考慮原則一樣。51（4）新風、回風及排風閥的比例控制以及最小新風量控制51（6）VAV系統的聯鎖控制①新風電動閥、排風電動閥與風機聯鎖。風機開，閥開；風機關，閥關。以防冬季冷空氣凍壞換熱器盤管和停機時減少空氣粉塵進入風道。②當新風管設有一次加熱器時，由管內風量或風速聯鎖切斷加熱器電源。③管內風量或風速聯鎖切斷蒸汽發生器電源。④建筑物發生火災時，由建筑物消防聯動控制系統關停空調機。⑤變風量系統的起、停順序控制與定風量系統相同不再贅述。（7）再加熱控制52（6）VAV系統的聯鎖控制523.4.2排風系統的監控排風的任務是排出室內被污染的空氣，借以改善空氣的條件，以利于人們的生活、工作和學習，保證人們的身心健康，提高工作效率。按照空氣流動動力不同，可分為機械排風和自然排風兩種。排風系統的監控功能（1）風機狀態顯示；（2）啟停控制；（3）過載報警。533.4.2排風系統的監控533.5風機盤管系統的監控風機盤管的控制通常包括風機轉速控制和室內溫度控制兩部分。1）風機盤管系統的監控功能（1）室內溫度測量；（2）冷、熱水閥開關控制；（3）風機變速及啟停控制。2）風機盤管系統的監控功能描述（1）風機變速及啟停控制為調節風量，目前幾乎所有風機盤管的風機都采用高、中、低3檔實現風機的轉速控制。啟停控制、風量調節通常是使用者就地手動控制。543.5風機盤管系統的監控風機盤管的控制通常包括風機轉速控制圖3.11風機盤管監控原理圖55圖3.11風機盤管監控原理圖55（2）室溫控制室溫控制是一個完全的負反饋溫控系統。它由室溫控制器及電動閥組成，通過調節冷、熱水量而改變盤管的供冷或供熱量，控制室內溫度。①溫控器手動轉換。在各個溫控器上設置冬、夏季手動轉換開關，使得夏季時供冷運行，冬季時供熱運行。當溫控器為位式控制器時，它與冬、夏手動轉換開關的接線如圖3.12所示。②統一區域手動轉換。對于同一朝向、或相同使用功能的風機盤管，如果管理水平較高，也可以把轉換開關統一設置，集中進行冬、夏工況的轉換，這樣各溫控器上可取消就地操作的轉換開關。注意這種方式要求所有統一轉換的風機盤管必須是同一電源，這需要與電氣工種密切配合。56（2）室溫控制56圖3.12風機盤管冬、夏手動轉換開關接線圖57圖3.12風機盤管冬、夏手動轉換開關接線圖57③自動轉換。要實現自動轉換，必須判別水系統當前工況。當水系統供冷水時，應轉到夏季工況；當水系統供熱水時，應轉到冬季工況。為此，可在每個風機盤管供水管上設置一個位式溫度開關，其動作溫度為：供冷水時12℃，供熱水時30～40℃（根據熱水溫度情況設置），這樣就可實現上述自動轉換的要求。（3）連鎖控制風機啟停應與電動水閥連鎖。當房間設有鑰匙開關時，從節能考慮，風機盤管應與鑰匙開關連鎖。58③自動轉換。要實現自動轉換，必須判別水系統當前工況。當水系統暖通空調（HVAC）系統是智能建筑創造舒適、高效的工作和生活環境不可缺少的重要環節。在智能建筑中，空調系統的耗電量占全樓總耗電量的50%左右，而其監控點數量常常占全樓監控點總數的50%以上。由此可見，空調系統的自動控制在建筑設備自動化系統（BAS）中占有十分重要的地位。實現空調系統的最優化控制，在最大程度上實現空調系統的經濟運行，降低運行費用具有十分重要的意義。第3章暖通空調系統自動化59暖通空調（HVAC）系統是智能建筑創造舒適、高效的工作和生活①空調系統的設計是空調系統及其控制系統能夠良好運行的技術基礎。智能建筑需要精心的空調系統設計，個別工程設計中用估算代替冷熱負荷計算和水力平衡計算的作法對于以計算機控制為特點的智能建筑已遠遠不能滿足要求。②應將空調的自控系統作為建筑環境與設備工程專業的基本系統之一，必須加強相關學科知識學習，及時了解相關學科發展及對自身專業所產生的影響和要求。③建筑環境與設備工程專業的設計人員應對空調系統的運行有深入了解，并在此基礎上向自控專業提供下列進一步深化設計的條件，作為監控系統設計的基礎。60①空調系統的設計是空調系統及其控制系統能夠良好運行的技術基礎A.冷、熱水系統流程圖，暖通空調平面圖；B.各空調子系統的自動控制原理圖，并標明空氣處理設備、執行機構、敏感元件等在各種

工況下的動作要求、量程等；C.各個空調房間的溫濕度基數、允許波動范圍、整定值范圍等；D.工況轉換的邊界條件或相應的控制程序；E.空調系統中設備的啟/停程序及連鎖保護要求；F.各項參數的檢測要求和自動保護、自動連鎖、自動報警以及顯示、記錄等的具體要求。61A.冷、熱水系統流程圖，暖通空調平面圖；33.1冷、熱源系統監控3.1.1制冷系統監控空調系統需要冷源，制冷是必不可少的。夏季供給表冷器的冷水就是由制冷系統提供的。空調制冷系統有壓縮式制冷、吸收式制冷和蓄冰制冷3種。壓縮式制冷以消耗電能作為補償，通常以氟利昂或氨為制冷劑；吸收式制冷以消耗熱能作為補償，以水為制冷劑，溴化鋰溶液為吸收劑，可以利用低位熱能和高溫冷卻水；蓄冰制冷是讓制冷設備在電網低負荷時工作，將冷量儲存在蓄冷器中，在用電負荷的高峰期向空調系統提供冷源，因而可以調節電網負荷，起到削峰填谷，緩和供電緊張狀況的作用。623.1冷、熱源系統監控3.1.1制冷系統監控41）壓縮式制冷系統實行監控的目的①保證冷凍機蒸發器通過穩定的水量以使其正常工作；②向空調冷凍水用戶提供足夠的水量以滿足使用要求；③在滿足使用要求的前提下，盡可能提高供水溫度，從而提高機組的COP值，同時減少系統的冷量損失，實現系統的經濟運行。631）壓縮式制冷系統實行監控的目的52）壓縮式制冷系統的監控功能①啟停控制和運行狀態顯示；②冷凍水進出口溫度、壓力測量；③冷卻水進出口溫度、壓力測量；④過載報警；⑤水流量測量及冷量記錄；⑥運行時間和啟動次數記錄；⑦制冷系統啟停控制程序的設定；⑧冷凍水旁通閥壓差控制；⑨冷凍水溫度再設定；⑩臺數控制；

制冷系統的控制系統應留有通信接口。642）壓縮式制冷系統的監控功能63）壓縮式制冷系統監控功能描述（1）制冷系統啟停程序及啟停順序控制（2）冷水機組運行時間和啟動次數記錄、運行臺數控制（3）壓差旁通控制（4）冷凍水溫度再設定（5）水流監測653）壓縮式制冷系統監控功能描述76684）制冷系統的能量調節與控制制冷系統采用計算機控制時，應在保證系統正常運行的基礎上，充分利用計算機系統強大的數據處理與分析功能，恰當地對系統進行調節，從而達到提高運行品質，降低運行能耗的作用。①在冷水用戶允許的前提下，盡可能提高冷凍機出口水溫以提高冷凍機的COP；當采用二級泵系統時，調節冷凍水泵轉速或減少冷凍水加壓泵的運行臺數，以減少水泵的電耗；②根據冷負荷狀態恰當地確定冷凍機運行臺數，減少無效能量消耗；③在冷凍機運行所允許的條件下，盡可能降低冷卻水溫度，同時又不增加冷卻泵和冷卻塔的運行電耗。674）制冷系統的能量調節與控制9圖3.2雙級泵系統控制原理圖68圖3.2雙級泵系統控制原理圖103.1.2熱力系統的監控夏季制冷、冬季采暖的建筑物，在沒有外來熱源的情況下，冬季采暖可能就要依賴于鍋爐。對供暖用熱水鍋爐房用計算機進行監測與控制的主要目的是：提高系統的安全性，保證系統能夠正常運行；全面監測并記錄各運行參數，合理調節鍋爐設備的運行工況，降低能源消耗，同時降低運行人員工作量，提高管理水平。1）熱力系統的監控功能①蒸汽、熱水出口壓力、溫度、流量顯示；②鍋筒水位顯示及報警；③運行狀態顯示；④順序啟停控制；

693.1.2熱力系統的監控11⑤安全保護信號顯示；⑥設備故障信號顯示；⑦鍋爐（運行）臺數控制；⑧熱交換器能按設定出水溫度自動控制進汽或水量；⑨熱交換器進汽或水閥與熱水循環泵連鎖控制；⑩熱力系統的控制系統應留有通信接口。70⑤安全保護信號顯示；1271132）供暖熱水鍋爐的監控電鍋爐由于對周圍環境沒有污染，并且控制水溫方便快捷，所需輔助設備少以及占地面積小，在智能大樓中越來越多地被采用。圖3.3所示為電鍋爐機組的DDC控制原理圖。（1）鍋爐熱水出口壓力、溫度、流量監測在每臺鍋爐的熱水出口設溫度傳感器（TT1-TT4），測量鍋爐出口水溫，可了解每臺鍋爐出力狀況；安裝流量計（FT1-FT4），以了解每臺鍋爐出口熱水的流量；采用壓力變送器（PT1-PT4）測量熱水出口熱水壓力。測出的熱水出口的溫度、壓力和流量，通過模擬量輸入通道AI，送入DDC控制器顯示，超限報警。722）供暖熱水鍋爐的監控14（2）鍋爐補水泵的自動控制采用壓力變送器PT5測量系統回水壓力，并通過1路AI通道送入DDC。當回水壓力低于設定值，DDC自動啟動補水泵進行補水，當回水壓力上升到設定值補水泵自動停泵。補水泵電機主電路上交流接觸器的輔助觸點作為開關量輸入（DI信號），輸入DDC監測補水泵的運行狀態。（3）鍋爐、給水泵的順序啟停及運行狀態顯示鍋爐機組設備啟停通常按照事先編制的時間假日程序控制。為保證整個系統安全運行，編程時需按照一定的順序控制設備的啟停。73（2）鍋爐補水泵的自動控制15（4）故障報警循環水泵、補水泵發生過載故障時，通過水泵主電路熱繼電器的輔助節點（DI信號）獲得故障報警信號；電鍋爐的故障信號（DI信號），取自加熱器的斷線信號。用液位計（LT1-LT4）檢測鍋爐鍋筒水位，并送入DDC顯示，水位超高、低報警；（5）鍋爐供水系統的節能控制鍋爐在冬季供暖時，根據分水器、集水器的供回水溫度及回水干管的流量檢測值，實時計算空調房間所需熱負荷，按實際熱負荷自動啟停電鍋爐及循環水泵的臺數。74（4）故障報警16（6）安全保護當由于某種原因造成循環水停止或循環量過小，以及鍋爐內水溫太高，出現汽化的現象時，DDC接收到水溫超高的信號后，立即進入事故處理程序：恢復水的循環，停止鍋爐運行，啟動排空閥，排出爐內蒸汽，降低爐內壓力，防止事故發生，同時響鈴報警，通知運行管理人員，必要時還可通過手動補入冷水排除熱水，進行鍋爐降溫。（7）采用電能變送器計量鍋爐用電量，用于鍋爐房成本核算。75（6）安全保護173）蒸汽-水和水-水換熱站的監控對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區供熱的系統來說，換熱站的作用就同上一節的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。①監測供、回水干管的溫度TT3，TT2及供水干管的流量FT1，來確定實際的供熱量。②循環水泵、補水泵的控制。根據前24h的室外溫度平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環水量，從而確定循環水泵的開啟臺數。根據回水干管壓力檢測值PT2，控制補水泵P5、P6及閥V2的開度，并啟停循環泵P1～P4來調整循環水量。763）蒸汽-水和水-水換熱站的監控18③蒸汽的計量。蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度TT1、壓力PT3和流量FT3實現，FT3可以選用渦輪式流量計測定。④加熱量控制。根據要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設定值，調整閥門V1使出口蒸汽壓力PT3達到這一設定值。與直接根據出口水溫調整閥門的方式相比，這種串級調節的方式可獲得更好的調節效果。⑤供水溫度的設定。供水溫度TT3的設定值，可由調整后測出的循環水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度TT2確定。隨著供水溫度TT3的改變，TT2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時相應地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設定值一致。77③蒸汽的計量。蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度TT1、壓力P圖3.4蒸汽-水換熱站監控原理圖78圖3.4蒸汽-水換熱站監控原理圖20圖3.5水-水換熱站監控原理圖79圖3.5水-水換熱站監控原理圖213.2水系統監控空調水系統指由集中設備供應的冷（熱）水為介質并送至末端空氣處理設備的水路系統。按水的性質可劃分為冷凍水系統、冷卻水系統和熱水系統。3.2.1冷凍水系統的監控1）冷凍水系統監控功能①水流狀態顯示；②水泵過載報警；③水泵啟停控制及運行狀態顯示。803.2水系統監控空調水系統指由集中設備供應的冷（熱）水為介2）冷凍水系統監控功能描述①水流監測冷凍水泵啟動后，通過水流開關FS（1路DI信號）監測水流狀態，當流量太小甚至斷流時，發出報警信號并自動停止相應制冷機運行。②冷凍水泵啟停、運行狀態顯示及過載報警冷凍水泵與制冷系統設備連鎖控制啟停。關于連鎖關系在制冷系統監控部分有詳細描述，這里不再贅述。812）冷凍水系統監控功能描述233.2.2冷卻水系統的監控冷卻水系統是通過冷卻塔、冷卻水泵及管道系統向制冷機提供冷卻水的系統。對它實行監控的主要作用是：①保證冷卻塔風機、冷卻水泵安全運行；②確保制冷機冷凝器側有足夠的冷卻水通過；③根據室外氣候情況及冷負荷調整冷卻水運行工況，使冷卻水溫度在要求的設定溫度范圍內。823.2.2冷卻水系統的監控241）冷卻水系統的監控功能①水流狀態顯示；②冷卻水泵過載報警；③冷卻水泵啟停控制及運行狀態顯示；④冷卻塔風機運行狀態顯示；⑤進出口水溫測量及控制；⑥水溫再設定；⑦冷卻塔風機啟停控制；⑧冷卻塔風機過載報警。831）冷卻水系統的監控功能25圖3.6冷卻水系統監控原理圖84圖3.6冷卻水系統監控原理圖262）冷卻水系統的監控功能描述（1）冷卻塔風機控制每臺冷卻塔風機通過計算機進行啟停控制。啟停臺數根據冷凍機開啟臺數、室外溫濕度、冷卻水溫度、冷卻水泵開啟臺數來決定。（2）冷卻水泵控制冷卻水泵也由計算機進行啟停控制，并根據冷凍機開啟臺數決定它們的運行臺數。冷卻水泵、冷卻塔風機與制冷系統設備連鎖控制啟停。關于連鎖關系在制冷系統監控部分有詳細描述，這里不再贅述852）冷卻水系統的監控功能描述27（3）水溫監測冷凝器入口水溫測點TT5測得的水溫是整個冷卻水系統最主要的測量參數，由它可監測最終進入冷凝器的冷卻水溫度，依此啟停各冷卻塔和調整各冷卻塔風機轉速。冷凝器出口水溫測點TT6、TT7測得的溫度，可確定這臺冷凝器的工作狀況。當某臺冷凝器由于內部堵塞或管道系統誤操作造成冷卻水流量過小時，會使相應的冷凝器出口水溫異常升高，從而及時發現故障。也可用水流開關指示冷凝器堵塞或管道系統誤操作造成的冷卻水流量過小或無水狀態。86（3）水溫監測283.3空氣處理系統的系統監控

空氣處理是指對空氣進行加熱、冷卻、加濕、干燥及凈化處理，以創造一個溫度適宜、濕度恰當并符合衛生要求的環境。3.3.1空氣處理系統的監控功能①風機狀態顯示。②送回風溫度測量。③室內溫、濕度測量。④過濾器狀態顯示及報警。⑤風道風壓測量。⑥啟停控制。873.3空氣處理系統的系統監控空氣處理是指對空氣進行加熱、⑦過載報警。⑧冷熱水流量調節。⑨加濕控制。⑩風門控制。風機轉速控制。風機、風門、調節閥之間的連鎖控制。室內CO2濃度監測。寒冷地區換熱器防凍控制。送回風機與消防系統的連動控制。88⑦過載報警。303.3.2新風機組的監控1）新風機組監控功能描述新風機組采用直接數字控制器DDC進行控制，即利用數字計算機，通過軟件編程實現如下控制功能：（1）風機啟停控制及運行狀態顯示DDC通過事先編制的啟停控制軟件，通過1路DO通道控制風機的啟停。將風機電機主電路上交流接觸器的輔助觸點作為開關量輸入（DI信號），輸入DDC監測風機的運行狀態；主電路上熱繼電器的輔助觸點信號（1路DI信號），作為風機過載停機報警信號。893.3.2新風機組的監控31圖3.7新風機組控制原理圖90圖3.7新風機組控制原理圖32（2）送風溫、濕度監測及控制在風機出口處設4～20mA電流輸出的溫、濕度變送器各一個（TT1、MT1），接至DDC的2

路AI輸入通道上，分別對空氣的溫度和相對濕度進行監測，以便了解機組是否將新風處理到所要求的狀態，并以此控制盤管水閥和加濕器調節閥。（3）過濾器狀態顯示及報警風機啟動后，過濾網前后建立起一個壓差。用微壓差開關即可監視新風過濾器兩側壓差。如果過濾器干凈，壓差將小于指定值；反之如果過濾器太臟，過濾網前后的壓差變大，超過指定值，微壓差開關吸合，從而產生“通”的開關信號，通過一個DI輸入通道接入DDC。91（2）送風溫、濕度監測及控制33（4）風機轉速控制DDC通過1路AI通道測量送風管內的送風壓力，調節風機的轉速，以調節送風量，確保送風管內有足夠的風壓。（5）風門控制在冬季停機后為防止盤管凍結，可選擇通斷式風閥控制器，通過1路DO通道來控制，當輸出為高電平時，風閥控制器打開風閥，低電平時關閉風閥。為了解風閥實際的狀態，還可以將風閥控制器中的全開限位開關和全關限位開關通過2個DI輸入通道接入DDC。92（4）風機轉速控制34（6）安全和消防控制只有風機確實啟動，風速開關檢測到風壓后，溫度控制程序才會工作。當火災發生時，由消防聯動控制系統發出控制信號，停止風機運行，并通過1路DO通道關閉新風閥。新風閥開/閉狀態通過2路DI送入控制器。（7）防凍保護控制在換熱器水盤管出口安裝水溫傳感器TT2，測量出口水溫。一方面供控制器用來確定是熱水還是冷水，以自動進行工況轉換；同時還可以在冬季用來監測熱水供應情況，供防凍保護用。水溫傳感器可使用4～20mA電流輸出的溫度變送器，接到DDC的AI通道上。93（6）安全和消防控制35（8）連鎖控制啟動順序控制：啟動新風機—開啟新風機風閥—開啟電動調節水閥—開啟加濕電動調節閥；停機順序控制：關閉新風機—關閉加濕電動調節閥—關閉電動調節水閥—關閉新風機風閥。（9）最小新風量控制為了保證基本的室內空氣品質，通常采用測量室內CO2濃度的方法來衡量。從節能角度考慮，室內空氣品質的控制一般希望在滿足室內空氣品質的前提下，將新風量控制在最小。94（8）連鎖控制363.3.3全空氣空調系統的監控如圖3.8所示為全空氣空調系統監控原理圖。全空氣空調系統是指將空氣在空調器內進行各項參數處理后，直接將處理好的空氣送至需要進行空調的房間內使用的空調系統。與3.3.2的新風機組相比，從控制調節的角度看，有如下3點不同：①控制調節對象是房間內的溫濕度，同時還要研究系統節能的控制方法。②有回風回到空調機組，而且新回風比還可以變化，因此在過渡季節應盡量利用新風。這樣可以減少運行費用，降低運行成本。953.3.3全空氣空調系統的監控371）全空氣空調系統監控功能描述（1）室內溫濕度控制從控制方式上看，全空氣空調系統與新風機組對溫濕度控制的原理都是相同的，即通過測量被控溫度值，控制水量或蒸汽量而達到控制機組冷、熱量的目的。所不同的是溫濕度傳感器的設置。①需要增加被調房間或被調區域內溫度傳感器。如果是由幾個房間構成一個區域作為調控對象，則可安裝幾組溫度測點，以這些測點溫度的平均值或其中重要位置的溫度作為控制調節參照值。房間的溫度參數送入現場控制器DDC中，用來作為參照值進行控制調節。961）全空氣空調系統監控功能描述38②由于存在回風，需增加新風與回風的溫濕度測點。回風的溫濕度參數是供確定空氣處理方案時參考的。回風道存在較大慣性，有些系統還采用走廊回風等方式，這都使得回風空氣狀態不完全等同于室內平均空氣狀態，因此不宜直接用回風參數作為被控房間的空氣參數（除非系統很小，回風從室內直接引至機組）。③為了調節新回風比，對新風、排風、混風3個風閥都要進行單獨的連續調節，因此要分別安裝電動執行器。每個風閥都用2個AO輸出通道控制其開大或關小，并用一個AI輸入通道測量其閥位，如同3.3.2中的電動調節水閥。當然也可以安裝閥門定位器，通過DO輸出通道直接控制閥的開度。97②由于存在回風，需增加新風與回風的溫濕度測點。回風的溫濕度參9840①根據房間溫度和送風溫度的實測值及房間溫度的設定值，按照PID調節規律來確定送風溫度設定值。②根據房間空氣的濕球溫度和送風濕球溫度的實測值及房間相對濕度的設定值，經過計算，按照PID調節規律來確定送風濕度設定值。③由于新回風比的變化與送風參數（溫度和濕度）的變化成正比，因此可用PI的算法，根據送風溫度或濕度的偏差控制新風、排風和回風風閥，其中新風、排風風閥應同向同步調節，回風閥則按相反方向調節。99①根據房間溫度和送風溫度的實測值及房間溫度的設定值，按照P④表冷器和加熱器的調節具有較大的非線性，如前3.3.2新風機組控制中所討論，它可以用PID方式直接根據送風溫度或濕度對開度進行反饋調節。⑤蒸汽控制濕度完全可按3.3.2中新風機組控制討論的方式進行。2）從節能角度確定室內空氣狀態對于舒適性建筑，并非要求室內空氣狀態恒定于一點，而是允許在較大范圍內浮動。例如溫度為24～28℃，相對濕度在40%～65%內，風速不大于0.3m/s，均滿足舒適性要求。100④表冷器和加熱器的調節具有較大的非線性，如前3.3.2新風3.4風系統的監控3.4.1變風量（VAV）系統的監控由于建筑物內空調系統耗電很大，節能運行在建筑設備自動化系統中就顯得格外重要。VAV系統因為其節能以及可分區調節等優點，在國外建筑中的應用非常普遍。近幾年國內智能建筑中也得到了越來越廣泛的應用。①可以節能與定風量空調系統相比，它減少了再熱量及其相應的冷量，這是變風量系統從運行機制上比定風量系統合理的地方。而且，隨著各房間送風量的變化，系統總送風量也相應變化，這可以節省風機運行能耗。1013.4風系統的監控3.4.1變風量（VAV）系統的監控4圖3.9典型的VAV系統102圖3.9典型的VAV系統44②控制靈活在定風量空調系統中，只有設溫度傳感器的一點是可控的，即使做多測點加權平均等處理，原則上一個空調系統也只受一個參數控制。而在變風量空調系統中，同一空調系統的各房間是通過各自的末端裝置分別進行控制的，這就提供了相當的靈活性，可以把不同朝向、不同溫度要求的房間放在一個空調系統，而且在改擴建或重新間隔時容易適應。③與風機盤管相比吊頂內沒有大量冷凍水管和凝結水管，可以減少處理凝結水的困難，特別是避免了凝結水盤中細菌孳生而且參與室內風循環的弊病，這可以提高室內空氣的衛生質量。103②控制靈活在定風量空調系統中，只有設溫度傳感器的一點是可控1）變風量系統的監控功能①系統總風量調節；②最小風量控制；③最小新風量控制；④再