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1、 項(xiàng) 目 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng)主 講 人 ： 趙 瑞 軍 課 題 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng)4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性1 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)2 4.3 傳 感 器3 4.4 典 型 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)4 1.1 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 概 述4 5 BAS各 子 系 統(tǒng) 的 監(jiān) 測 與 控 制5 4.6 BAS中 央 控 制 室 6 【 知 識(shí) 點(diǎn) 】 BAS的 功 用 及 構(gòu) 成 ;基 本 PID控 制 ;空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) ;傳 感 器 、 執(zhí) 行 器 和 DDC控 制 器 ； BAS各 子 系 統(tǒng)

2、的 監(jiān) 測 參數(shù) 與 控 制 方 法 。 【 能 力 目 標(biāo) 】 1 掌 握 BAS的 構(gòu) 成 、 DDC的 構(gòu) 造 及 其 在 樓 宇 設(shè) 備 控 制中 所 起 的 作 用 ； 2 掌 握 各 子 系 統(tǒng) 的 監(jiān) 測 參 數(shù) 及 控 制 方 法 ； 3 熟 悉 系 統(tǒng) 安 裝 和 布 線 的 方 法 ； 4 了 解 BAS設(shè) 備 聯(lián) 動(dòng) 控 制 。 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 又 稱 為 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) (Building Automation System， 簡 稱 為 BAS)， 是 對(duì) 建 筑 物 或 建 筑 群內(nèi) 的 建 筑 設(shè) 備 進(jìn) 行 運(yùn) 行 和 節(jié) 能 的

3、 監(jiān) 測 與 控 制 。 按 民 用 建筑 電 氣 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 的 劃 分 ， 建 筑 設(shè) 備 共 有 七 個(gè) 子 系 統(tǒng) ： (1) 冷 凍 水 及 冷 卻 水 系 統(tǒng) ； (2) 熱 交 換 系 統(tǒng) ； (3) 采 暖 通 風(fēng) 及 空 氣 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) ； (4) 給 水 與 排 水 系 統(tǒng) ； (5) 供 配 電 系 統(tǒng) ； (6) 公 共 照 明 系 統(tǒng) ； (7) 電 梯 和 自 動(dòng) 扶 梯 系 統(tǒng) 。課 題 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng) BAS按 工 作 范 圍 有 兩 種 定 義 方 法 ， 即 廣 義 的 BAS主 要包 括 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) 、 安

4、全 防 范 系 統(tǒng) 、 消 防 報(bào) 警 系 統(tǒng) 三大 部 分 ， 狹 義 的 BAS專 指 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) 。 本 課 題 以 狹義 的 BAS定 義 來 進(jìn) 行 敘 述 。課 題 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 將 濕 度 、 溫 度 、 壓 力 等 非 電 物 理 量 通 過 傳感 器 轉(zhuǎn) 換 成 電 壓 、 電 流 等 電 氣 信 號(hào) 并 非 最 終 目的 ， 還 需 對(duì) 被 測 物 理 量 進(jìn) 行 深 入 分 析 、 比 較 和調(diào) 整 ， 達(dá) 到 對(duì) 其 進(jìn) 行 有 效 控 制 的 目 的 。

5、樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) 主 要 由 數(shù) 字 控 制 器 、 傳感 器 、 執(zhí) 行 器 和 被 控 對(duì) 象 組 成 。 而 數(shù) 字 控 制 器又 是 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) 的 核 心 部 分 ， 其 控 制 手段 、 控 制 策 略 和 控 制 方 式 以 及 調(diào) 節(jié) 特 性 決 定 了整 個(gè) 樓 宇 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、 有 效 性 和 智 能 性 。 4.1.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 按 照 控 制 系 統(tǒng) 是 否 具 有 反 饋 環(huán) 節(jié) ， 控 制 系 統(tǒng) 可 分 為 開環(huán) 控 制 和 閉 環(huán) 控 制 兩 種 。 沒 有 反 饋 環(huán) 節(jié) 的 稱 為

6、 開 環(huán) 控 制 系統(tǒng) ， 反 之 稱 為 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。 1 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 如 果 系 統(tǒng) 的 輸 出 量 不 被 引 回 來 對(duì) 系 統(tǒng) 的 控 制 部 分 產(chǎn) 生影 響 ， 這 樣 的 系 統(tǒng) 稱 為 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。 由 于 沒 有 反 饋 控 制作 用 ， 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 造 價(jià) 低 廉 、 容 易實(shí) 現(xiàn) ， 并 且 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性 好 。 對(duì) 于 那 些 輸 入 量 和 輸 出 量 之間 的 關(guān) 系 固 定 不 變 ， 而 且 內(nèi) 部 參 數(shù) 或 外 部 負(fù) 載 等 擾 動(dòng) 因 素不 大 ， 或 者

7、 這 些 擾 動(dòng) 能 預(yù) 先 確 定 并 能 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 ， 則 應(yīng) 盡 量采 用 開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 但 是 ,開 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 的 控 制 精 度 低 ， 抗 干 擾 能 力 差 ,所以 只 能 用 在 干 擾 不 強(qiáng) 烈 、 控 制 精 度 要 求 不 高 的 場 合 。 開 環(huán)控 制 原 理 如 圖 4.1所 示 。圖 4.1 開 環(huán) 控 制 原 理 圖 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 2 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng) 如 果 系 統(tǒng) 的 輸 出 量 被 引 回 來

8、 作 用 于 系 統(tǒng) 的 控 制 部 分 ，形 成 閉 合 回 路 ， 這 樣 的 系 統(tǒng) 稱 為 閉 環(huán) 系 統(tǒng) ， 也 稱 反 饋 控 制系 統(tǒng) 。 其 特 點(diǎn) 是 由 輸 入 信 號(hào) 和 輸 出 信 號(hào) 的 偏 差 對(duì) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行控 制 ， 即 系 統(tǒng) 的 輸 出 量 對(duì) 控 制 量 有 直 接 的 影 響 。 將 檢 測 出來 的 輸 出 量 送 回 到 系 統(tǒng) 的 輸 入 端 并 與 輸 入 信 號(hào) 相 減 的 過 程稱 為 負(fù) 反 饋 。 輸 入 信 號(hào) (又 稱 給 定 值 )與 反 饋 信 號(hào) (又 稱 測 量值 )之 差 稱 為 偏 差 。 偏 差 作 用 在 控 制 器

9、 上 ， 使 系 統(tǒng) 的 輸 出值 趨 近 于 給 定 值 。 閉 環(huán) 控 制 的 實(shí) 質(zhì) 即 是 利 用 負(fù) 反 饋 的 作 用來 減 少 系 統(tǒng) 的 偏 差 。 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 應(yīng) 用 在 工 程 上 就 是 通 過 測 量 元 件 對(duì) 被 控 制 對(duì) 象的 被 控 參 數(shù) 進(jìn) 行 測 量 ， 與 給 定 值 進(jìn) 行 比 較 ， 如 有偏 差 ， 控 制 器 就 產(chǎn) 生 控 制 作 用 驅(qū) 動(dòng) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 工 作 ，直 到 被 控 參 數(shù) 值 滿 足 預(yù) 定 需 求 為 止 。 無 論 造 成 偏 差 的 因 素 是 外 來 干

10、擾 (如 環(huán) 境 條 件等 )還 是 內(nèi) 部 干 擾 (如 給 定 值 變 化 )， 閉 環(huán) 系 統(tǒng) 的 控制 作 用 總 是 使 偏 差 趨 向 下 降 。 因 此 ， 它 具 有 自 動(dòng)修 正 被 控 量 偏 離 給 定 值 的 能 力 ， 且 精 度 高 、 適 應(yīng)面 廣 ， 是 基 本 的 控 制 系 統(tǒng) 。 閉 環(huán) 控 制 原 理 如 圖 4.2所 示 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 圖 4.2 閉 環(huán) 控 制 原 理 圖 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 4.1.2 控 制 系 統(tǒng) 性 能 指 標(biāo) 樓

11、控 系 統(tǒng) 的 控 制 性 能 指 標(biāo) 可 以 用 穩(wěn) 定 性 、 能 控 性 、 能觀 測 性 、 穩(wěn) 態(tài) 特 性 、 動(dòng) 態(tài) 特 性 等 來 表 征 ， 相 應(yīng) 地 可 以 用 穩(wěn)定 裕 度 、 穩(wěn) 態(tài) 指 標(biāo) 、 動(dòng) 態(tài) 指 標(biāo) 和 綜 合 指 標(biāo) 來 衡 量 一 個(gè) 控 制系 統(tǒng) 的 優(yōu) 劣 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 1 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性 穩(wěn) 定 性 是 指 控 制 系 統(tǒng) 在 受 到 外 界 或 內(nèi) 部 各 種 因素 的 擾 動(dòng) 作 用 ， 使 得 平 衡 狀 態(tài) 被 破 壞 以 后 ， 經(jīng) 過自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) ， 使 系 統(tǒng) 重

12、新 回 到 穩(wěn) 定 狀 態(tài) 的 能 力 。 當(dāng)系 統(tǒng) 受 到 擾 動(dòng) 后 ， 偏 離 了 原 來 的 平 衡 狀 態(tài) ， 而 在擾 動(dòng) 消 失 以 后 ， 如 果 系 統(tǒng) 不 能 回 到 原 來 的 平 衡 狀態(tài) ， 則 這 種 系 統(tǒng) 是 不 穩(wěn) 定 的 ;反 之 ， 如 果 擾 動(dòng) 消 失后 ， 系 統(tǒng) 經(jīng) 過 自 身 的 調(diào) 節(jié) 作 用 ， 使 偏 離 逐 漸 減 小 ，最 后 恢 復(fù) 到 平 衡 狀 態(tài) ， 那 么 這 種 系 統(tǒng) 就 是 穩(wěn) 定 的 ?？?制 系 統(tǒng) 只 有 穩(wěn) 定 才 有 可 能 談 得 上 系 統(tǒng) 性 能 的 優(yōu)劣 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控

13、 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 2 系 統(tǒng) 的 能 控 性 和 能 觀 測 性 控 制 系 統(tǒng) 的 能 控 性 和 能 觀 測 性 在 多 變 量 最 優(yōu) 控 制 中 是兩 個(gè) 重 要 的 概 念 ， 能 控 性 和 能 觀 測 性 從 狀 態(tài) 的 控 制 能 力 和狀 態(tài) 的 測 辨 能 力 兩 個(gè) 方 面 揭 示 了 控 制 系 統(tǒng) 的 兩 個(gè) 基 本 問 題 。 3 動(dòng) 態(tài) 指 標(biāo) 在 經(jīng) 典 控 制 理 論 中 ， 用 動(dòng) 態(tài) 時(shí) 域 指 標(biāo) 來 衡 量 系 統(tǒng) 性 能的 優(yōu) 劣 。 動(dòng) 態(tài) 指 標(biāo) 能 夠 比 較 直 觀 地 反 映 控 制 系 統(tǒng) 的 過 渡 過程 特 性 ， 動(dòng) 態(tài) 指

14、 標(biāo) 包 括 超 調(diào) 量 、 調(diào) 節(jié) 時(shí) 間 ts、 峰 值 時(shí) 間 tp、衰 減 比 和 震 蕩 次 數(shù) N。 過 渡 過 程 特 性 如 圖 4.3所 示 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 圖 4.3 過 渡 過 程 特 性 圖 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 4 穩(wěn) 態(tài) 指 標(biāo) 穩(wěn) 態(tài) 指 標(biāo) 是 衡 量 控 制 系 統(tǒng) 精 度 的 指 標(biāo) ， 用 穩(wěn) 態(tài) 誤 差eSS來 表 征 。 穩(wěn) 態(tài) 誤 差 表 征 了 控 制 精 度 ， 因 此 穩(wěn) 態(tài) 誤 差 越小 越 好 。 穩(wěn) 態(tài) 誤 差 與 控 制 系 統(tǒng)

15、本 身 的 特 性 有 關(guān) ， 也 與 系 統(tǒng)的 輸 入 信 號(hào) 的 形 式 有 關(guān) 。 5 綜 合 指 標(biāo) 在 現(xiàn) 代 控 制 理 論 中 ， 如 最 優(yōu) 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) ， 經(jīng) 常 使用 綜 合 性 指 標(biāo) 來 衡 量 一 個(gè) 控 制 系 統(tǒng) 。 選 擇 不 同 的 性 能 指 標(biāo) ，使 得 系 統(tǒng) 的 參 數(shù) 、 結(jié) 構(gòu) 等 也 不 同 。 所 以 ， 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 當(dāng) 根 據(jù)具 體 情 況 和 要 求 ， 正 確 選 擇 性 能 指 標(biāo) 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 4.1.3 基 本 PID控 制 按 偏 差 的 比 例 、

16、積 分 、 微 分 （ PID） 進(jìn) 行 控 制 是 連 續(xù)系 統(tǒng) 控 制 理 論 中 技 術(shù) 最 成 熟 、 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 一 種 控 制 技 術(shù) 。它 的 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 參 數(shù) 調(diào) 整 方 便 ， 是 在 長 期 的 工 程 實(shí) 踐 中 總結(jié) 出 來 的 一 套 有 效 的 控 制 方 法 。 PID調(diào) 節(jié) 在 樓 控 系 統(tǒng) 中 有著 大 量 的 應(yīng) 用 。 針 對(duì) 樓 宇 設(shè) 備 控 制 ， 由 于 難 以 建 立 精 確 的數(shù) 學(xué) 模 型 ， 系 統(tǒng) 的 參 數(shù) 經(jīng) 常 發(fā) 生 變 化 ， 人 們 往 往 采 用 PID控 制 技 術(shù) ， 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 進(jìn) 行 在

17、線 調(diào) 整 ， 從 而 得 到 滿 意 的 控 制效 果 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 1 比 例 調(diào) 節(jié) (P) 比 例 調(diào) 節(jié) 的 特 性 為 ： 當(dāng) 被 調(diào) 節(jié) 參 數(shù) 與 給 定 值 有 偏 差 時(shí) ，調(diào) 節(jié) 器 能 按 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 的 偏 差 大 小 與 方 向 發(fā) 出 與 偏差 成 正 比 例 的 控 制 信 號(hào) 。 比 例 調(diào) 節(jié) 器 的 方 程 為 ： 式 中 u(t)調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 ； e(t)調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 ， 它 是 測 量 值 與 給 定 值 之 差 ； Kp比 例 常 數(shù) ， 也 就 是

18、調(diào) 節(jié) 器 的 放 大 倍 數(shù) 。 )()( tKpetu 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 比 例 調(diào) 節(jié) 器 的 特 點(diǎn) 是 調(diào) 節(jié) 速 度 快 、 穩(wěn) 定 性 高 、 不 容 易產(chǎn) 生 過 調(diào) 節(jié) 現(xiàn) 象 。 其 缺 點(diǎn) 是 調(diào) 節(jié) 過 程 最 終 有 殘 余 偏 差 ， 而且 被 調(diào) 參 數(shù) 不 能 回 到 給 定 值 ， 特 別 是 負(fù) 載 變 化 幅 度 較 大 時(shí) ，殘 余 偏 差 更 大 。 對(duì) 于 擾 動(dòng) 大 且 慣 性 也 較 大 的 系 統(tǒng) ， 若 采 用單 純 的 比 例 調(diào) 節(jié) 則 很 難 兼 顧 動(dòng) 態(tài) 和 靜 態(tài) 特 性 。

19、比 例 調(diào) 節(jié) 通常 用 在 調(diào) 節(jié) 精 度 要 求 不 太 高 ， 調(diào) 節(jié) 時(shí) 允 許 有 殘 余 偏 差 且 工藝 要 求 變 化 較 快 的 地 方 ， 如 鍋 爐 水 位 控 制 及 高 容 量 貯 罐 中壓 力 、 流 量 的 調(diào) 節(jié) 等 。 比 例 調(diào) 節(jié) 器 特 性 如 圖 4.4所 示 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 圖 4.4 比 例 調(diào) 節(jié) 器 特 性 圖(a) 輸 入 波 形 ； (b) 輸 出 波 形 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 2 積 分 調(diào) 節(jié) (I) 積 分 調(diào) 節(jié) 是 當(dāng) 被

20、調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā) 生 偏 差 時(shí) ， 調(diào) 節(jié) 器輸 出 使 調(diào) 節(jié) 機(jī) 構(gòu) 動(dòng) 作 ， 一 直 到 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 之 間 偏 差消 失 為 止 。 因 而 調(diào) 節(jié) 工 程 結(jié) 束 時(shí) ， 被 調(diào) 參 數(shù) 回 到 給 定 值 ，即 誤 差 殘 余 為 零 ， 其 方 程 為 式 中 u(t)調(diào) 節(jié) 器 輸 出 ； Ti積 分 時(shí) 間 常 數(shù) ； e(t)調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 ， 它 是 測 量 值 與 給 定 值 之 差 。 dtteTitu )(1)(4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 采 用 積 分 調(diào) 節(jié) 要 求 被 調(diào)

21、 參 數(shù) 具 有 自 平 衡 能 力 ， 自 平 衡能 力 越 大 ， 調(diào) 節(jié) 的 質(zhì) 量 越 好 。 且 調(diào) 節(jié) 速 度 要 求 較 低 ， 干 擾的 作 用 不 能 變 化 太 快 ， 因 此 積 分 調(diào) 節(jié) 器 單 獨(dú) 使 用 的 場 合 不多 ， 只 能 用 在 一 些 小 型 的 調(diào) 節(jié) 上 。 積 分 調(diào) 節(jié) 多 用 于 壓 力 、流 量 和 液 位 的 調(diào) 節(jié) ， 而 不 宜 用 于 溫 度 調(diào) 節(jié) 。 積 分 調(diào) 節(jié) 器 特性 如 圖 4.5所 示 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 圖 4.5 積 分 調(diào) 節(jié) 器 特 性 圖(a) 輸 入

22、 波 形 ； (b) 輸 出 波 形 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 3 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) (PI) 要 真 正 做 到 無 偏 差 調(diào) 節(jié) ， 更 多 的 是 用 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 。比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 的 特 點(diǎn) 是 當(dāng) 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā) 生 偏 差 時(shí) ，調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 信 號(hào) 不 僅 與 輸 入 偏 差 保 持 比 例 關(guān) 系 ， 同 時(shí)還 與 偏 差 存 在 的 時(shí) 間 長 短 成 比 例 ， 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 綜 合 了比 例 調(diào) 節(jié) 和 積 分 調(diào) 節(jié) 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 其 方 程 為 ： 式

23、中 u(t)調(diào) 節(jié) 器 輸 出 ； Kp比 例 常 數(shù) ， 也 就 是 調(diào) 節(jié) 器 的 放 大 倍 數(shù) ； Ti積 分 時(shí) 間 常 數(shù) ； e(t)調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 ， 它 是 測 量 值 與 給 定 值 之 差 。dttdeTdtKpetu )()()( 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 對(duì) 于 PI調(diào) 節(jié) 器 ， 只 要 有 偏 差 存 在 ， 積 分 調(diào) 節(jié) 就 不 斷 起作 用 。 PI調(diào) 節(jié) 器 能 夠 將 比 例 調(diào) 節(jié) 的 快 速 性 與 積 分 調(diào) 節(jié) 消 除靜 差 的 作 用 結(jié) 合 起 來 ， 所 以 PI調(diào) 節(jié) 既 克 服 了

24、單 純 比 例 調(diào) 節(jié)存 在 靜 差 的 缺 點(diǎn) ， 又 避 免 了 積 分 調(diào) 節(jié) 響 應(yīng) 慢 的 缺 點(diǎn) ， 即 靜態(tài) 和 動(dòng) 態(tài) 特 性 均 得 到 了 改 善 。 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 特 性 如 圖4.6所 示 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 圖 4.6 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 特 性 圖(a) 輸 入 波 形 ； (b) 輸 出 波 形 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 4 比 例 微 分 調(diào) 節(jié) (PD) 比 例 微 分 調(diào) 節(jié) 的 特 點(diǎn) 是 :當(dāng) 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā) 生

25、偏差 時(shí) ， 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 信 號(hào) 不 僅 與 輸 入 偏 差 保 持 比 例 關(guān) 系 ，同 時(shí) 還 與 偏 差 的 變 化 速 度 有 關(guān) 。 其 方 程 為 式 中 u(t)調(diào) 節(jié) 器 輸 出 ； Kp比 例 常 數(shù) ； Td微 分 時(shí) 間 常 數(shù) ； e(t)調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 ， 它 是 測 量 值 與 給 定 值 之 差 。dttdeTdtKpetu )()()( 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 在 調(diào) 節(jié) 器 中 加 入 微 分 作 用 ， 即 在 偏 差 剛 出 現(xiàn) 、 偏 差 值尚 不 大 時(shí) ， 根 據(jù) 偏 差 變 化 的

26、 速 度 ， 提 前 給 出 較 大 的 調(diào) 節(jié) 作用 ， 使 偏 差 盡 快 消 除 。 由 于 調(diào) 節(jié) 及 時(shí) ， 可 以 大 大 減 少 系 統(tǒng)的 動(dòng) 態(tài) 偏 差 及 調(diào) 節(jié) 時(shí) 間 ， 從 而 改 善 了 過 程 的 動(dòng) 態(tài) 品 質(zhì) 。 比例 微 分 調(diào) 節(jié) 器 特 征 如 圖 4.7所 示 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 圖 4.7 比 例 微 分 調(diào) 節(jié) 器 特 性 圖(a) 輸 入 波 形 ； (b) 輸 出 波 形 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 5 比 例 積 分 微 分 調(diào) 節(jié) (PID) 比

27、 例 積 分 微 分 調(diào) 節(jié) 的 特 點(diǎn) 是 :當(dāng) 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā)生 偏 差 時(shí) ， 調(diào) 節(jié) 器 輸 出 信 號(hào) 不 僅 與 輸 入 偏 差 信 號(hào) 大 小 及偏 差 存 在 時(shí) 間 長 短 有 關(guān) ， 還 與 偏 差 變 化 的 速 度 有 關(guān) 。 其方 程 為 式 中 u(t)調(diào) 節(jié) 器 輸 出 ； Kp比 例 常 數(shù) ； Ti積 分 時(shí) 間 常 數(shù) ； Td微 分 時(shí) 間 常 數(shù) ； e(t)調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 ， 它 是 測 量 值 與 給 定 值 之 差 。dttdeTdteTitKpetu )()(1)()( 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控

28、制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 PID調(diào) 節(jié) 器 首 先 是 比 例 、 微 分 作 用 ， 使 其 調(diào) 節(jié) 作 用加 強(qiáng) ， 然 后 再 進(jìn) 行 積 分 ， 直 到 最 后 消 除 靜 差 為 止 。 因 此 ，PID調(diào) 節(jié) 器 無 論 從 靜 態(tài) 還 是 從 動(dòng) 態(tài) 角 度 看 ， 調(diào) 節(jié) 品 質(zhì) 均 得到 了 改 善 ， 從 而 使 PID調(diào) 節(jié) 器 成 為 一 種 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 的 調(diào)節(jié) 器 。 由 于 微 分 作 用 發(fā) 生 在 過 渡 過 程 的 初 期 ， 可 以 大 大改 善 慣 性 滯 后 較 大 系 統(tǒng) 的 調(diào) 節(jié) 品 質(zhì) 。 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng)中 PID調(diào)

29、節(jié) 常 常 用 在 慣 性 滯 后 大 的 場 合 ， 如 溫 度 測 量 等 。比 例 積 分 微 分 調(diào) 節(jié) 器 特 性 如 圖 4.8所 示 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 圖 4.8 比 例 積 分 微 分 調(diào) 節(jié) 器 特 性 圖(a) 輸 入 波 形 ； (b) 輸 出 波 形 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 空 氣 調(diào) 節(jié) 是 使 室 內(nèi) 空 氣 的 溫 度 、 濕 度 、 潔 凈 度 、 氣 流速 度 和 壓 力 等 參 數(shù) 按 不 同 的 需 求 保 持 在 一 定 范 圍 的 技 術(shù) ,由 此

30、給 人 們 的 工 作 、 生 活 提 供 一 個(gè) 舒 適 的 環(huán) 境 ， 為 生 產(chǎn) 提供 適 宜 條 件 。 在 特 殊 情 況 下 ， 有 時(shí) 還 要 求 對(duì) 空 氣 的 壓 力 、成 分 、 氣 味 及 噪 聲 進(jìn) 行 調(diào) 節(jié) 與 控 制 。 在 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng)中 ， 空 調(diào) 暖 通 設(shè) 備 是 最 復(fù) 雜 的 部 分 之 一 ， 為 了 提 高 空 調(diào) 的舒 適 性 ， 更 好 地 發(fā) 揮 空 調(diào) 設(shè) 備 的 性 能 ， 要 對(duì) 調(diào) 節(jié) 的 對(duì) 象 空 氣 的 物 理 特 性 有 所 了 解 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知

31、 識(shí) 將 濕 度 、 溫 度 、 壓 力 等 非 電 物 理 量 通 過 傳 感 器 轉(zhuǎn) 換成 電 壓 、 電 流 等 電 氣 信 號(hào) 并 非 最 終 目 的 ， 還 需 對(duì) 被 測 物理 量 進(jìn) 行 深 入 分 析 、 比 較 和 調(diào) 整 ， 達(dá) 到 對(duì) 其 進(jìn) 行 有 效 控制 的 目 的 。 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) 主 要 由 數(shù) 字 控 制 器 、 傳 感 器 、 執(zhí)行 器 和 被 控 對(duì) 象 組 成 。 而 數(shù) 字 控 制 器 又 是 樓 宇 設(shè) 備 控 制系 統(tǒng) 的 核 心 部 分 ， 其 控 制 手 段 、 控 制 策 略 和 控 制 方 式 以及 調(diào) 節(jié) 特 性 決 定

32、 了 整 個(gè) 樓 宇 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、 有 效 性和 智 能 性 。 4.2.1 空 氣 的 物 理 性 質(zhì) 1 空 氣 的 成 分 自 然 界 的 空 氣 主 要 是 由 干 空 氣 和 水 蒸 氣 組 成 的 ， 稱 之為 濕 空 氣 。 干 空 氣 按 質(zhì) 量 比 是 由 75.55 氮 (N2)、 23.1氧 (O2)、 0.05 二 氧 化 碳 (CO2)和 一 些 其 他 的 稀 有 氣 體(1.3 )所 組 成 。 另 外 ,空 氣 中 還 含 有 不 同 程 度 的 灰 塵 、 微生 物 和 其 他 氣 體 雜 質(zhì) 。 空 氣 中 水 蒸 氣 的 不 同 含

33、量 將 會(huì) 造 成不 同 的 空 氣 狀 態(tài) 。 濕 空 氣 是 我 們 生 活 的 真 實(shí) 空 氣 環(huán) 境 ， 而空 氣 調(diào) 節(jié) 以 濕 空 氣 為 對(duì) 象 ， 主 要 是 解 決 空 氣 的 溫 度 和 濕 度問 題 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2 空 氣 的 狀 態(tài) 參 數(shù) 空 氣 的 物 理 性 質(zhì) 不 僅 取 決 于 它 的 組 成 成 分 ， 而 且 也 與它 所 處 的 狀 態(tài) 有 關(guān) 。 空 氣 的 狀 態(tài) 可 用 一 些 物 理 量 來 表 示 ，例 如 溫 度 、 壓 力 和 濕 度 等 ， 這 些 物 理 量 統(tǒng) 稱 為 空 氣 的 狀 態(tài)參 數(shù) 。 在

34、空 氣 調(diào) 節(jié) 的 過 程 中 ， 常 涉 及 的 空 氣 狀 態(tài) 參 數(shù) 有 ：4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (1) 壓 力 一 般 情 況 下 人 們 把 流 體 作 用 于 單 位 面 積 上 的 垂 直 作 用力 稱 為 壓 強(qiáng) 。 而 在 空 調(diào) 工 程 中 ， 習(xí) 慣 把 壓 強(qiáng) 簡 稱 為 壓 力 。大 氣 壓 力 (P)會(huì) 隨 著 季 節(jié) 、 天 氣 變 化 而 稍 有 變 化 。 通 常 以北 緯 45 海 平 面 上 的 平 均 氣 壓 作 為 一 個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣 壓 ， 或 稱物 理 大 氣 壓 ,它 相 當(dāng) 于 101.325 kPa(760 mmH2O)

35、。 由 于 大氣 壓 力 的 不 同 ， 空 氣 的 一 些 性 質(zhì) 也 會(huì) 有 所 不 同 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 任 何 氣 體 分 子 ， 由 于 不 停 的 熱 運(yùn) 動(dòng) 的 結(jié) 果 ， 使 它 們 都具 有 一 定 的 壓 力 。 水 蒸 氣 當(dāng) 然 也 不 例 外 。 空 氣 的 壓 力 是 由水 蒸 氣 和 干 空 氣 共 同 作 用 的 結(jié) 果 ， 兩 種 氣 體 各 有 自 己 的 壓力 ， 稱 為 分 壓 力 ， 而 兩 者 之 和 應(yīng) 該 是 空 氣 的 總 壓 力 。 由 道爾 頓 定 律 可 知 ， 混 合 氣 體 各 成 分 分 壓 力 與 其 他

36、氣 體 存 在 與否 無 關(guān) ， 水 氣 分 壓 力 （ Pc） 的 大 小 反 映 了 水 蒸 氣 的 多 少 ，是 空 氣 濕 度 的 一 個(gè) 指 標(biāo) 。 空 氣 越 潮 濕 ， 水 氣 分 壓 力 越 大 。濕 空 氣 中 水 蒸 氣 的 飽 和 壓 力 與 濕 空 氣 溫 度 之 間 存 在 對(duì) 應(yīng) 關(guān)系 ， 這 可 以 在 熱 工 手 冊(cè) 中 查 到 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (2) 溫 度 溫 度 是 表 示 空 氣 冷 熱 程 度 的 指 標(biāo) ， 它 反 映 了 空氣 分 子 熱 運(yùn) 動(dòng) 的 劇 烈 程 度 。 一 般 用 t表 示 攝 氏 溫 度( )， 用 T

37、表 示 絕 對(duì) 溫 度 (K),二 者 之 間 的 關(guān) 系 為 ： T 273+t 空 氣 溫 度 的 高 低 對(duì) 人 體 的 舒 適 性 和 健 康 程 度 影響 很 大 ,它 是 衡 量 空 氣 環(huán) 境 對(duì) 人 體 和 生 產(chǎn) 是 否 合 適的 一 個(gè) 重 要 參 數(shù) 。 一 般 居 住 條 件 的 室 溫 ， 夏 季 應(yīng)保 持 在 25 27 ， 冬 季 應(yīng) 保 持 在 16 20 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 空 氣 溫 度 通 常 用 干 球 溫 度 (t)和 濕 球 溫 度 (tsh)來 表 示 。普 通 的 水 銀 （ 或 酒 精 ） 溫 度 計(jì) 的 示 值 稱 為

38、干 球 溫 度 ， 也 就是 通 常 所 說 的 溫 度 。 用 紗 布 將 溫 度 計(jì) 的 溫 包 裹 住 ， 并 保 證紗 布 上 始 終 浸 潤 著 蒸 餾 水 ， 由 此 來 測 量 濕 球 溫 度 。 由 于 濕空 氣 在 未 達(dá) 到 飽 和 之 前 ， 濕 布 上 的 水 分 就 會(huì) 蒸 發(fā) ， 吸 收 了一 部 分 汽 化 潛 熱 ， 所 以 濕 球 溫 度 計(jì) 上 的 讀 數(shù) 總 比 干 球 溫 度計(jì) 的 讀 數(shù) 低 些 。 空 氣 的 相 對(duì) 濕 度 愈 小 ， 濕 球 上 的 水 分 蒸 發(fā)得 就 愈 快 ， 濕 球 溫 度 降 低 的 幅 度 就 愈 大 。 比 較 這

39、兩 個(gè) 溫 度值 便 可 計(jì) 算 出 相 對(duì) 濕 度 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (3) 露 點(diǎn) 溫 度 空 氣 在 某 一 溫 度 下 ， 如 果 水 蒸 氣 達(dá) 到 飽 和 狀 態(tài) 即 相 對(duì)濕 度 等 于 100 ， 此 時(shí) ， 空 氣 中 的 水 汽 便 開 始 結(jié) 露 凝 結(jié) 成水 ， 對(duì) 應(yīng) 的 溫 度 稱 為 露 點(diǎn) 溫 度 。 可 由 空 氣 性 質(zhì) 從 表 中 查 出 飽 和 含 濕 量 對(duì) 應(yīng) 的 溫 度 ， 這個(gè) 溫 度 就 是 露 點(diǎn) 溫 度 t1。 因 此 ， 根 據(jù) 空 氣 的 含 濕 量 可 以 確定 露 點(diǎn) 溫 度 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基

40、礎(chǔ) 知 識(shí) (4) 濕 度 人 體 所 感 覺 的 冷 熱 程 度 不 僅 與 空 氣 溫 度 的 高 低 有 關(guān) ，而 且 還 與 空 氣 中 水 蒸 氣 的 多 少 有 關(guān) ， 即 與 濕 度 有 關(guān) 。 空氣 中 的 濕 度 有 以 下 表 示 方 法 ： 絕 對(duì) 濕 度 (X) 1 m3濕 空 氣 中 含 有 的 水 氣 量 (kg)， 稱 為 空 氣 的 絕 對(duì)濕 度 ， 即 式 中 GC水 汽 的 重 量 ， kg； VC濕 空 氣 的 體 積 ， m3。 絕 對(duì) 濕 度 實(shí) 際 上 是 水 蒸 氣 的 密 度 。 由 于 濕 空 氣 的 體積 受 許 多 因 素 的 影 響 ，

41、很 難 精 確 測 量 ， 因 此 在 工 程 上 一般 不 采 用 絕 對(duì) 濕 度 。 CCVGX 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 含 濕 量 用 1 kg干 空 氣 含 有 的 水 氣 量 來 代 表 空 氣 濕 度 ， 這 樣 就可 以 排 除 空 氣 溫 度 和 水 氣 量 變 化 時(shí) 對(duì) 濕 度 這 個(gè) 概 念 造 成 的影 響 ， 這 種 濕 度 習(xí) 慣 上 稱 為 含 濕 量 。 在 空 調(diào) 技 術(shù) 中 ， 含 濕 量 和 溫 度 一 樣 ， 是 一 個(gè) 十 分 重 要的 參 數(shù) ， 它 反 映 了 空 氣 帶 有 水 氣 量 的 多 少 。 在 任 何 空 氣 發(fā)生 變

42、 化 的 過 程 中 ， 例 如 加 濕 或 干 燥 ， 可 以 用 含 濕 量 來 反 映水 氣 量 增 減 的 情 況 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 相 對(duì) 濕 度 () 在 一 定 溫 度 下 ， 濕 空 氣 中 水 蒸 氣 的 含 量 有 一 最 大 限 度 ，超 過 這 個(gè) 限 度 ， 多 余 的 水 蒸 氣 就 會(huì) 凝 結(jié) 成 水 。 相 對(duì) 濕 度 表示 絕 對(duì) 濕 度 接 近 飽 和 絕 對(duì) 濕 度 的 程 度 。 通 常 用 Xb來 表 示 飽和 絕 對(duì) 濕 度 ,則 相 對(duì) 濕 度 可 以 表 示 為 : 相 對(duì) 濕 度 的 值 在 0 100%范 圍 內(nèi) 變

43、化 。 在 一 定 的 溫 度下 ， 相 對(duì) 濕 度 愈 大 ， 空 氣 就 愈 潮 濕 ； 相 對(duì) 濕 度 愈 小 ， 空 氣就 愈 干 燥 。 在 空 調(diào) 中 ， 相 對(duì) 濕 度 是 衡 量 空 氣 環(huán) 境 的 潮 濕 程度 對(duì) 人 體 和 生 產(chǎn) 是 否 合 適 的 一 項(xiàng) 重 要 指 標(biāo) 。XbX4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (5) 焓 焓 反 映 了 一 定 狀 態(tài) 下 空 氣 所 含 能 量 的 多 少 ， 也 決 定 了空 調(diào) 系 統(tǒng) 加 熱 或 制 冷 單 位 空 氣 所 需 的 能 量 。 它 的 計(jì) 算 以 1 kg干 空 氣 為 基 礎(chǔ) ， 一 般 近 似 認(rèn)

44、為 0 時(shí) 干 空 氣 焓 為 零 ， 這樣 ， 如 果 濕 空 氣 溫 度 為 t ， 含 濕 量 為 d g/kg(干 空 氣 )， 則該 濕 空 氣 焓 為 干 空 氣 焓 和 水 蒸 氣 焓 之 和 。 (1+d) kg濕 空 氣焓 值 用 公 式 表 達(dá) 為 : 式 中 ig1 kg干 空 氣 焓 ； ipd kg水 蒸 氣 焓 ； I(1+d) kg濕 空 氣 的 焓 值 ,kJ kg。I ig+ip4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 空 氣 的 焓 主 要 是 由 與 空 氣 溫 度 有 關(guān) 的 t項(xiàng) 以 及 與 含 濕 量有 關(guān) 的 d項(xiàng) 這 兩 部 分 組 成 。 前 者

45、 隨 溫 度 變 化 ， 稱 為 顯 熱 部分 ； 后 者 隨 含 濕 量 變 化 ， 稱 為 潛 熱 部 分 。 3 空 氣 狀 態(tài) 參 數(shù) 相 互 間 的 關(guān) 系 如 果 已 知 兩 個(gè) 相 互 獨(dú) 立 的 空 氣 狀 態(tài) 參 數(shù) ， 就 可 以 推 算出 其 余 的 狀 態(tài) 參 數(shù) 。 為 了 方 便 直 觀 ， 工 程 上 將 它 們 之 間 的關(guān) 系 用 一 張 線 算 圖 來 表 示 ， 該 圖 的 橫 坐 標(biāo) 為 含 濕 量 ， 縱 坐標(biāo) 為 溫 度 ， 下 方 為 焓 ， 該 圖 稱 為 焓 濕 圖 ， 如 圖 4.9所 示 。每 一 張 焓 濕 圖 都 是 在 一 定 的 大

46、 氣 壓 條 件 下 繪 制 的 ， 空 氣 狀態(tài) 參 數(shù) 都 可 在 圖 上 表 示 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 圖 4.9 焓 濕 圖 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 三 個(gè) 狀 態(tài) 參 數(shù) 中 ， 只 要 知 道 其 中 兩 個(gè) 就 可 在 圖 中 查 得另 外 一 個(gè) 。 例 如 ,圖 4.9所 示 焓 濕 圖 上 有 一 點(diǎn) A， 過 A點(diǎn) 沿 等濕 線 作 一 直 線 ， 向 上 交 含 濕 量 刻 度 線 于 B， 再 向 上 交 水 蒸氣 分 壓 力 刻 度 線 于 B， 則 可 從 B點(diǎn) 讀 出 空 氣 的 焓 濕 量 值 ，從 B點(diǎn) 可 讀 出 水 蒸

47、 氣 分 壓 力 值 。 將 BA向 下 延 長 ， 交 相 對(duì) 濕度 為 100 的 線 于 點(diǎn) F， 過 點(diǎn) F作 一 條 等 溫 線 ， 交 溫 度 坐 標(biāo)軸 于 點(diǎn) F， 則 從 F點(diǎn) 可 讀 出 露 點(diǎn) 溫 度 。 過 A作 一 條 等 溫 線 ， 交 溫 度 坐 標(biāo) 軸 于 點(diǎn) C， 則 C點(diǎn) 讀 數(shù)為 干 球 溫 度 。 過 A作 一 條 等 焓 線 ， 交 相 對(duì) 濕 度 為 100 的 線 于 點(diǎn) E，交 焓 坐 標(biāo) 軸 于 點(diǎn) D， 從 D點(diǎn) 可 讀 出 空 氣 的 焓 值 。 過 E點(diǎn) 作 一條 等 溫 線 ， 交 溫 度 坐 標(biāo) 軸 于 點(diǎn) E， 從 E點(diǎn) 可 讀 出

48、空 氣 的 濕球 溫 度 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4.2.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 的 組 成 與 分 類 空 調(diào) 系 統(tǒng) 一 般 由 空 氣 調(diào) 節(jié) 處 理 系 統(tǒng) ,冷 熱 媒 輸 送 系 統(tǒng) 和冷 、 熱 源 系 統(tǒng) 三 部 分 組 成 。 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) 中 空 調(diào) 控 制就 是 針 對(duì) 以 上 幾 部 分 進(jìn) 行 監(jiān) 視 、 測 量 及 自 動(dòng) 控 制 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4.2.2.1 空 氣 調(diào) 節(jié) 處 理 系 統(tǒng) 1 按 空 氣 處 理 設(shè) 備 的 設(shè) 置 位 置 情 況 分 類 (1) 集 中 式 系 統(tǒng) 即 空

49、氣 處 理 設(shè) 備 (過 濾 、 冷 卻 、 加 熱 、加 濕 設(shè) 備 和 風(fēng) 機(jī) 等 )集 中 設(shè) 置 在 空 調(diào) 機(jī) 房 內(nèi) ， 空 氣 經(jīng) 處 理后 由 風(fēng) 管 送 入 各 房 間 的 系 統(tǒng) 。 這 種 系 統(tǒng) 便 于 集 中 管 理 、 維護(hù) 。 在 智 能 建 筑 中 ， 一 般 采 用 集 中 式 空 調(diào) 系 統(tǒng) 。 對(duì) 空 氣 的處 理 集 中 在 專 用 的 機(jī) 房 里 ， 對(duì) 處 理 空 氣 用 的 冷 源 和 熱 源 也有 專 門 的 冷 凍 站 和 鍋 爐 房 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (2) 半 集 中 空 調(diào) 系 統(tǒng) 除 了 集 中 空 調(diào) 機(jī) 房

50、外 ， 還 設(shè) 有分 散 在 被 調(diào) 節(jié) 房 間 的 二 次 設(shè) 備 (又 稱 末 端 裝 置 )。 其 功 能 主要 是 在 空 氣 進(jìn) 入 被 調(diào) 節(jié) 房 間 前 對(duì) 來 自 集 中 處 理 設(shè) 備 的 空 氣做 進(jìn) 一 步 的 補(bǔ) 充 處 理 。 其 典 型 設(shè) 備 為 風(fēng) 機(jī) 盤 管 系 統(tǒng) 。 (3) 全 分 散 系 統(tǒng) 也 稱 局 部 空 調(diào) 機(jī) 組 ， 這 種 機(jī) 組 通 常把 冷 、 熱 源 和 空 氣 處 理 、 輸 送 設(shè) 備 (風(fēng) 機(jī) )集 中 設(shè) 置 在 一 個(gè)箱 體 內(nèi) ， 形 成 一 個(gè) 緊 湊 的 空 調(diào) 系 統(tǒng) 。 常 用 的 窗 式 和 柜 式 空調(diào) 屬 于

51、這 種 情 況 ， 它 們 都 不 需 要 集 中 的 機(jī) 房 ， 安 裝 方 便 ，使 用 靈 活 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2 按 負(fù) 擔(dān) 室 內(nèi) 熱 濕 負(fù) 荷 所 用 輸 送 介 質(zhì) 分 類 (1) 全 空 氣 系 統(tǒng) 房 間 的 全 部 負(fù) 荷 均 由 集 中 處 理 后 的空 氣 負(fù) 擔(dān) 。 由 于 空 氣 的 比 熱 容 較 小 ， 全 空 氣 系 統(tǒng) 需 要 較 多的 空 氣 才 能 達(dá) 到 消 除 余 熱 、 余 濕 的 目 的 。 因 此 ， 這 種 系 統(tǒng)需 要 較 大 斷 面 的 風(fēng) 道 ， 占 用 建 筑 空 間 較 多 。 定 風(fēng) 量 或 變 風(fēng)量

52、 的 集 中 式 空 調(diào) 系 統(tǒng) 屬 于 全 空 氣 系 統(tǒng) 。 (2) 全 水 系 統(tǒng) 房 間 負(fù) 荷 全 部 由 集 中 供 應(yīng) 的 冷 、 熱 水負(fù) 擔(dān) 。 由 于 水 的 比 熱 容 比 空 氣 大 得 多 ， 所 以 在 相 同 負(fù) 荷 的情 況 下 ， 全 水 系 統(tǒng) 的 輸 送 管 道 占 用 的 建 筑 空 間 較 少 。 但 這類 系 統(tǒng) 僅 能 調(diào) 節(jié) 溫 度 ， 不 能 調(diào) 節(jié) 濕 度 ， 并 且 不 能 解 決 通 風(fēng)換 氣 問 題 ， 室 內(nèi) 空 氣 品 質(zhì) 較 差 ， 所 以 用 得 不 多 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (3) 空 氣 水 系 統(tǒng) 即

53、房 間 的 負(fù) 荷 由 集 中 處 理 的 空 氣負(fù) 擔(dān) 一 部 分 ， 其 他 負(fù) 荷 由 水 作 為 介 質(zhì) 在 送 入 空 調(diào) 房 間 前 對(duì)空 氣 再 次 處 理 (加 熱 或 冷 卻 )的 系 統(tǒng) 。 這 種 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 既可 解 決 全 空 氣 系 統(tǒng) 風(fēng) 道 占 用 空 間 大 的 問 題 ， 又 可 以 向 空 調(diào)房 間 輸 送 一 定 量 的 新 風(fēng) 來 換 氣 ， 以 改 善 空 調(diào) 房 間 的 衛(wèi) 生 條件 。 常 見 的 空 氣 水 系 統(tǒng) 有 空 氣 風(fēng) 機(jī) 盤 管 機(jī) 組 系 統(tǒng) 、 空氣 水 輻 射 板 系 統(tǒng) 。 (4) 制 冷 劑 系 統(tǒng) 即 室

54、內(nèi) 負(fù) 荷 由 制 冷 和 空 調(diào) 機(jī) 組 組 合在 一 起 的 小 型 設(shè) 備 負(fù) 擔(dān) 。 它 按 直 接 蒸 發(fā) 機(jī) 組 的 安 裝 組 合 情況 可 分 為 窗 式 、 立 柜 式 和 分 體 式 等 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 3 按 使 用 空 氣 的 來 源 分 類 (1) 全 回 風(fēng) 式 系 統(tǒng) （ 又 稱 封 閉 式 系 統(tǒng) ） 指 全 部 采 用 再循 環(huán) 空 氣 的 系 統(tǒng) ， 即 室 內(nèi) 空 氣 經(jīng) 處 理 后 再 送 回 室 內(nèi) ， 以 消除 室 內(nèi) 的 熱 濕 負(fù) 荷 。 (2) 全 新 風(fēng) 系 統(tǒng) （ 又 稱 直 流 式 系 統(tǒng) ） 指 全 部 采 用

55、 室 外新 鮮 空 氣 的 系 統(tǒng) ， 即 新 風(fēng) 經(jīng) 處 理 后 送 入 室 內(nèi) ， 消 除 室 內(nèi) 的熱 濕 負(fù) 荷 后 ， 再 排 到 室 外 。 (3) 新 、 回 風(fēng) 混 合 式 系 統(tǒng) 指 采 用 一 部 分 新 鮮 空 氣 和室 內(nèi) 空 氣 （ 回 風(fēng) ） 混 合 的 全 空 氣 系 統(tǒng) ， 它 介 于 上 述 兩 種 系統(tǒng) 之 間 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4 按 空 氣 流 量 狀 態(tài) 分 類 (1) 定 風(fēng) 量 系 統(tǒng) 即 系 統(tǒng) 在 運(yùn) 行 過 程 中 風(fēng) 量 始 終 保 持 恒定 。 (2) 變 風(fēng) 量 系 統(tǒng) 即 系 統(tǒng) 在 運(yùn) 行 過 程 中 風(fēng)

56、量 按 一 定 的 控制 要 求 不 斷 調(diào) 整 ， 以 滿 足 不 同 工 況 的 需 要 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4.2.2.2 冷 熱 媒 輸 送 系 統(tǒng) 1 按 冷 、 熱 水 管 道 的 設(shè) 置 方 式 劃 分 (1) 雙 管 制 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 熱 濕 處 理 的 表 面 換 熱 器 的供 、 回 水 管 在 供 熱 水 或 冷 水 時(shí) 共 用 ， 即 這 套 供 、 回 水 管內(nèi) 冬 天 供 的 是 熱 水 ,夏 天 供 的 是 冷 水 ， 管 網(wǎng) 內(nèi) 有 冬 夏轉(zhuǎn) 換 閥 門 。 (2) 三 管 制 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 熱 濕 處 理 的 表 面 換 熱 器 的供

57、 、 回 水 管 按 冷 、 熱 水 管 分 別 設(shè) 置 ， 共 3根 管 ， 分 別 為熱 水 供 水 管 和 回 水 管 、 冷 水 供 水 管 和 回 水 管 、 回 水 管 合用 。 (3) 四 管 制 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 熱 濕 處 理 的 表 面 換 熱 器 的供 、 回 水 管 按 冷 、 熱 水 管 分 別 設(shè) 置 ， 共 4根 管 ， 分 別 為熱 水 供 水 管 和 回 水 管 、 冷 水 供 水 管 和 回 水 管 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2 按 水 量 特 征 劃 分 (1) 定 水 量 系 統(tǒng) 在 空 調(diào) 水 系 統(tǒng) 中 ， 系 統(tǒng) 水 量 基 本 不變

58、 ， 系 統(tǒng) 水 量 由 水 泵 的 運(yùn) 行 臺(tái) 數(shù) 決 定 。 (2) 變 水 量 系 統(tǒng) 在 空 調(diào) 水 系 統(tǒng) 中 ， 終 端 設(shè) 備 常 用 電動(dòng) 二 通 閥 ， 而 電 動(dòng) 二 通 閥 的 開 度 又 是 經(jīng) 常 變 化 的 ， 則 系 統(tǒng)的 水 量 也 一 定 是 變 化 的 。 為 使 變 化 的 水 量 系 統(tǒng) 能 與 恒 水 量工 作 冷 水 機(jī) 組 相 適 應(yīng) ， 常 用 方 法 是 在 供 、 回 水 總 管 上 設(shè) 置壓 差 旁 通 閥 ， 根 據(jù) 供 、 回 水 總 量 的 水 壓 差 來 調(diào) 節(jié) 電 動(dòng) 旁 通閥 的 開 度 ， 以 保 持 冷 水 機(jī) 組 的 恒

59、水 量 工 作 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 3 按 水 的 性 質(zhì) 劃 分 (1) 冷 卻 水 系 統(tǒng) 空 調(diào) 系 統(tǒng) 中 的 冷 卻 水 系 統(tǒng) 是 專 為 冷 水 機(jī) 組 或 直 接 蒸 發(fā)式 空 調(diào) 機(jī) 組 而 設(shè) 置 的 。 冷 卻 水 帶 走 機(jī) 組 中 的 熱 量 ， 保 證 機(jī)組 正 常 工 作 。 從 冷 卻 塔 來 的 冷 卻 水 (通 常 為 32 )經(jīng) 冷 卻 泵 加 壓 后 送入 冷 水 機(jī) 組 ， 帶 走 冷 凝 器 的 熱 量 ， 溫 度 升 高 的 冷 卻 回 水(通 常 設(shè) 計(jì) 為 37 )被 送 至 冷 卻 塔 上 部 進(jìn) 行 噴 淋 。 由 于

60、 冷 卻塔 風(fēng) 扇 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 使 冷 卻 水 在 噴 淋 下 落 過 程 中 不 斷 與 室 外 空氣 發(fā) 生 熱 交 換 而 冷 卻 ， 冷 卻 后 的 水 落 入 冷 卻 塔 集 水 盤 中 ，又 重 新 送 入 冷 水 機(jī) 組 以 完 成 冷 卻 水 循 環(huán) 。 在 冷 卻 水 的 循 環(huán)過 程 中 損 失 的 部 分 可 通 過 補(bǔ) 水 箱 進(jìn) 行 補(bǔ) 充 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (2) 冷 凍 水 系 統(tǒng) 冷 凍 水 系 統(tǒng) 是 一 個(gè) 封 閉 的 水 循 環(huán) 系 統(tǒng) 。 由 冷 水 機(jī) 組 提供 的 7 的 冷 凍 水 經(jīng) 冷 凍 泵 加 壓 后 送 入 空

61、 調(diào) 機(jī) 組 ， 在 表 冷器 中 與 空 氣 進(jìn) 行 熱 濕 處 理 ， 處 理 后 的 冷 凍 水 溫 度 升 高 ， 并重 新 回 到 冷 水 機(jī) 組 進(jìn) 行 冷 凍 處 理 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (3) 熱 水 系 統(tǒng) 空 調(diào) 系 統(tǒng) 中 的 熱 水 系 統(tǒng) 也 是 一 個(gè) 封 閉 的 水 系 統(tǒng) 。 由 城市 管 網(wǎng) 或 蒸 汽 鍋 爐 提 供 的 高 溫 蒸 汽 或 熱 水 鍋 爐 提 供 的 高 溫?zé)?水 經(jīng) 過 換 熱 器 轉(zhuǎn) 換 成 空 調(diào) 系 統(tǒng) 所 需 的 65 70 的 熱 水 。熱 水 經(jīng) 熱 水 泵 加 壓 后 送 入 空 調(diào) 機(jī) 組 ， 在 表

62、 面 換 熱 器 (表 冷器 )中 與 空 氣 進(jìn) 行 熱 濕 處 理 ， 處 理 后 的 熱 水 溫 度 降 低 ， 并重 新 回 到 換 熱 器 進(jìn) 行 加 熱 處 理 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 4.2.2.3 冷 、 熱 源 系 統(tǒng) 能 為 空 調(diào) 系 統(tǒng) 的 空 氣 處 理 設(shè) 備 對(duì) 空 氣 進(jìn) 行 熱 濕 處 理 提供 冷 熱 量 的 物 質(zhì) 和 裝 置 ， 都 可 以 作 為 空 調(diào) 的 冷 、 熱 源 。 這樣 的 物 質(zhì) 有 地 下 水 、 冰 等 ， 其 裝 置 主 要 是 各 種 制 冷 設(shè) 備 和鍋 爐 。 1 冷 源 裝 置 冷 水 機(jī) 組 是 中 央

63、 空 調(diào) 系 統(tǒng) 采 用 最 多 的 冷 源 ， 它 是 可 向空 調(diào) 系 統(tǒng) 提 供 處 理 空 氣 所 需 的 低 溫 水 (又 稱 為 冷 凍 水 )的 制冷 裝 置 。 冷 水 機(jī) 組 的 類 型 繁 多 ， 目 前 常 用 的 主 要 有 兩 大 類 ：一 類 是 電 力 驅(qū) 動(dòng) 的 蒸 汽 壓 縮 式 冷 水 機(jī) 組 ， 另 一 類 是 熱 力 驅(qū)動(dòng) 的 吸 收 式 冷 水 機(jī) 組 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (1) 壓 縮 式 制 冷 低 壓 制 冷 劑 蒸 汽 在 壓 縮 機(jī) 內(nèi) 被 壓 縮 為 高 壓 蒸 汽 后 進(jìn)入 冷 凝 器 ， 制 冷 劑 和 冷 卻 水

64、 在 冷 凝 器 中 進(jìn) 行 熱 交 換 ， 制冷 劑 放 熱 后 變 為 高 壓 液 體 ， 通 過 熱 力 膨 脹 閥 后 ， 液 態(tài) 制冷 劑 壓 力 急 劇 下 降 ， 變 為 低 壓 液 態(tài) 制 冷 劑 后 進(jìn) 入 蒸 發(fā) 器 。在 蒸 發(fā) 器 中 ， 低 壓 液 態(tài) 制 冷 劑 通 過 與 冷 凍 水 的 熱 交 換 而發(fā) 生 汽 化 ， 吸 收 冷 凍 水 的 熱 量 而 成 為 低 壓 蒸 汽 ， 再 經(jīng) 過回 氣 管 重 新 吸 入 壓 縮 機(jī) ， 開 始 新 的 一 輪 制 冷 循 環(huán) 。 很 顯然 ， 在 此 過 程 中 制 冷 量 即 是 制 冷 劑 在 蒸 發(fā) 器 中

65、 進(jìn) 行 相 變時(shí) 所 吸 收 的 汽 化 潛 熱 。 從 壓 縮 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 來 看 ， 壓 縮 式 制 冷 大 致 可 分 為 往 復(fù)壓 縮 式 、 螺 桿 壓 縮 式 和 離 心 壓 縮 式 三 大 類 ， 近 年 來 新 研制 的 渦 旋 壓 縮 式 制 冷 機(jī) 也 已 開 始 在 一 些 小 型 機(jī) 組 上 逐 漸應(yīng) 用 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) (2) 吸 收 式 制 冷 吸 收 式 制 冷 與 壓 縮 式 制 冷 一 樣 ， 都 是 利 用 低 壓 制 冷 劑蒸 發(fā) 產(chǎn) 生 的 汽 化 潛 熱 進(jìn) 行 制 冷 的 。 兩 者 的 區(qū) 別 是 ： 壓 縮 式制

66、 冷 以 電 為 能 源 ， 而 吸 收 式 制 冷 則 是 以 熱 為 能 源 。 在 高 層民 用 建 筑 的 空 調(diào) 制 冷 中 ， 吸 收 式 制 冷 所 采 用 的 制 冷 劑 通 常是 溴 化 鋰 水 溶 液 ， 其 中 水 為 制 冷 劑 ， 溴 化 鋰 為 吸 收 劑 。 因此 ， 通 常 溴 化 鋰 制 冷 機(jī) 組 的 蒸 發(fā) 溫 度 不 可 能 低 于 0 ， 從這 一 點(diǎn) 上 可 以 看 出 溴 化 鋰 制 冷 的 適 用 范 圍 不 如 壓 縮 式 制 冷廣 。 但 在 高 層 民 用 建 筑 空 調(diào) 系 統(tǒng) 中 ， 由 于 要 求 空 調(diào) 冷 水 的溫 度 通 常 為 6 7 ， 因 此 還 是 比 較 容 易 滿 足 的 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 從 溴 化 鋰 制 冷 機(jī) 組 的 制 冷 循 環(huán) 中 可 以 看 出 ， 它 的 用 電設(shè) 備 主 要 是 溶 液 泵 ， 電 量 為 5 10 kW， 這 與 壓 縮 式 冷 水機(jī) 組 數(shù) 百 千 瓦 相 比 是 微 不 足 道 的 。 因 此 ， 當(dāng) 建 筑 物 所 在 地的 電 力 緊 張