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1、JIANZHU RUODIAN YINGYONG JISHU 1 課 題 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng)主 編 ： 喻 建 華 陳 旭 平副 主 編 ： 沈 永 躍 2 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2 4.3 傳 感 器3 4.4 典 型 執(zhí) 行 機 構(gòu)4 1.1 計 算 機 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 3 【 知 識 點 】 BAS的 功 用 及 構(gòu) 成 ;基 本 PID控 制 ;空

2、氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 ;傳 感 器 、 執(zhí) 行 器 和 DDC控 制 器 ； BAS各 子 系 統(tǒng) 的 監(jiān) 測 參數(shù) 與 控 制 方 法 。【 能 力 目 標 】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 控 制 。課 題 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 4 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 Autom

3、ation System， 簡 稱 為 BAS)， 是 對 建筑 物 或 建 筑 群 內(nèi) 的 建 筑 設(shè) 備 進 行 運 行 和 節(jié) 能 的 監(jiān) 測 與 控制 。 按 民 用 建 筑 電 氣 設(shè) 計 規(guī) 范 的 劃 分 ， 建 筑 設(shè) 備 共有 七 個 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 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 扶 梯 系 統(tǒng) 。課 題 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 5 BAS

4、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 全 防 范 系 統(tǒng) 、 消 防 報 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 行 敘 述 。課 題 4 建 筑 設(shè) 備 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 6 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 并 非 最 終 目 的 ， 還

5、需 對 被 測 物理 量 進 行 深 入 分 析 、 比 較 和 調(diào) 整 ， 達 到 對 其 進 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 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 樓 宇 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、 有 效 性和 智 能 性 。 7 4.1.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理按 照 控 制 系 統(tǒng) 是 否 具

6、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 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 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 是 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 造 價 低 廉 、容 易 實 現(xiàn) ， 并 且 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性 好 。 對 于 那 些 輸 入 量 和 輸

7、出 量 之 間 的 關(guān) 系 固 定 不 變 ， 而 且 內(nèi) 部 參 數(shù) 或 外 部 負 載 等擾 動 因 素 不 大 ， 或 者 這 些 擾 動 能 預 先 確 定 并 能 進 行 補 償 ，則 應 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 8 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 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

8、制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 9 2 閉 環(huán) 控 制 系 統(tǒng)如 果 系 統(tǒng) 的 輸 出 量 被 引 回 來 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 是 由 輸 入 信 號 和 輸 出 信 號 的 偏 差 對 系 統(tǒng)進 行 控 制 ， 即 系 統(tǒng) 的 輸 出 量 對 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 相減 的 過 程 稱 為 負 反 饋 。 輸

9、入 信 號 (又 稱 給 定 值 )與 反 饋 信號 (又 稱 測 量 值 )之 差 稱 為 偏 差 。 偏 差 作 用 在 控 制 器 上 ，使 系 統(tǒng) 的 輸 出 值 趨 近 于 給 定 值 。 閉 環(huán) 控 制 的 實 質(zhì) 即 是 利用 負 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 10 應 用 在 工 程 上 就 是 通 過 測 量 元 件 對 被 控 制 對 象 的 被控 參 數(shù) 進 行 測 量 ， 與 給 定 值 進 行 比 較 ， 如 有 偏 差 ， 控 制器 就 產(chǎn) 生 控 制 作 用 驅(qū) 動

10、執(zhí) 行 機 構(gòu) 工 作 ， 直 到 被 控 參 數(shù) 值滿 足 預 定 需 求 為 止 。無 論 造 成 偏 差 的 因 素 是 外 來 干 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 修 正 被 控 量 偏 離 給定 值 的 能 力 ， 且 精 度 高 、 適 應 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 11圖 4.2 閉

11、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 12 4.1.2 控 制 系 統(tǒng) 性 能 指 標 樓 控 系 統(tǒng) 的 控 制 性 能 指 標 可 以 用 穩(wěn) 定 性 、 能 控 性 、能 觀 測 性 、 穩(wěn) 態(tài) 特 性 、 動 態(tài) 特 性 等 來 表 征 ， 相 應 地 可 以用 穩(wěn) 定 裕 度 、 穩(wěn) 態(tài) 指 標 、 動 態(tài) 指 標 和 綜 合 指 標 來 衡 量 一個 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 13 1 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 性穩(wěn) 定 性 是 指 控 制 系 統(tǒng) 在 受

12、 到 外 界 或 內(nèi) 部 各 種 因 素 的擾 動 作 用 ， 使 得 平 衡 狀 態(tài) 被 破 壞 以 后 ， 經(jīng) 過 自 動 調(diào) 節(jié) ，使 系 統(tǒng) 重 新 回 到 穩(wěn) 定 狀 態(tài) 的 能 力 。 當 系 統(tǒng) 受 到 擾 動 后 ，偏 離 了 原 來 的 平 衡 狀 態(tài) ， 而 在 擾 動 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 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 到 平 衡 狀 態(tài) ， 那 么 這 種 系 統(tǒng)

13、就 是穩(wěn) 定 的 。 控 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 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 14 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 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 方 面 揭 示 了 控 制 系 統(tǒng) 的 兩 個 基本 問 題 。3 動 態(tài) 指 標在 經(jīng) 典 控 制 理 論 中 ， 用 動 態(tài) 時 域 指

14、標 來 衡 量 系 統(tǒng) 性能 的 優(yōu) 劣 。 動 態(tài) 指 標 能 夠 比 較 直 觀 地 反 映 控 制 系 統(tǒng) 的 過渡 過 程 特 性 ， 動 態(tài) 指 標 包 括 超 調(diào) 量 、 調(diào) 節(jié) 時 間 ts、 峰值 時 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 15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 16 4 穩(wěn) 態(tài) 指 標穩(wěn) 態(tài) 指 標 是 衡 量 控 制 系 統(tǒng) 精 度 的 指 標 ， 用

15、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) 本 身 的 特 性 有 關(guān) ， 也 與系 統(tǒng) 的 輸 入 信 號 的 形 式 有 關(guān) 。 5 綜 合 指 標在 現(xiàn) 代 控 制 理 論 中 ， 如 最 優(yōu) 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 ， 經(jīng) 常使 用 綜 合 性 指 標 來 衡 量 一 個 控 制 系 統(tǒng) 。 選 擇 不 同 的 性 能指 標 ， 使 得 系 統(tǒng) 的 參 數(shù) 、 結(jié) 構(gòu) 等 也 不 同 。 所 以 ， 設(shè) 計 時應 當 根 據(jù) 具 體 情 況 和 要 求 ， 正 確

16、選 擇 性 能 指 標 。4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 17 4.1.3 基 本 PID控 制 按 偏 差 的 比 例 、 積 分 、 微 分 （ PID） 進 行 控 制 是 連續(xù) 系 統(tǒng) 控 制 理 論 中 技 術(shù) 最 成 熟 、 應 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 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 用 。 針 對 樓 宇 設(shè) 備 控 制 ， 由 于 難以

17、建 立 精 確 的 數(shù) 學 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 進 行 在 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 18 1 比 例 調(diào) 節(jié) (P) 比 例 調(diào) 節(jié) 的 特 性 為 ： 當 被 調(diào) 節(jié) 參 數(shù) 與 給 定 值 有 偏 差時 ， 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 。 比 例 調(diào) 節(jié) 器 的 方 程 為

18、 ：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 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 19 比 例 調(diào) 節(jié) 器 的 特 點 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 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 載 變 化 幅 度 較大 時 ， 殘

19、余 偏 差 更 大 。 對 于 擾 動 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 態(tài) 和 靜 態(tài) 特 性 。 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 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 20圖 4.4 比 例 調(diào) 節(jié) 器 特 性 圖(a

20、) 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 21 2 積 分 調(diào) 節(jié) (I) 積 分 調(diào) 節(jié) 是 當 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā) 生 偏 差 時 ， 調(diào) 節(jié)器 輸 出 使 調(diào) 節(jié) 機 構(gòu) 動 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 ， 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 間 常 數(shù) ； e(t)調(diào) 節(jié) 器 的 輸 入 ， 它

21、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 22 采 用 積 分 調(diào) 節(jié) 要 求 被 調(diào) 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 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)

22、 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 23圖 4.5 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 24 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 是 當 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā) 生 偏 差 時 ，調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 信 號 不 僅 與 輸 入 偏 差 保 持

23、 比 例 關(guān) 系 ， 同 時還 與 偏 差 存 在 的 時 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 。 其 方 程 為 ： 式 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 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 25 對 于 PI調(diào) 節(jié) 器 ， 只 要 有 偏 差 存 在 ，

24、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 單 純 比例 調(diào) 節(jié) 存 在 靜 差 的 缺 點 ， 又 避 免 了 積 分 調(diào) 節(jié) 響 應 慢 的 缺點 ， 即 靜 態(tài) 和 動 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 26圖 4.6 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 特 性 圖(a) 輸 入 波 形 ； (b) 輸

25、出 波 形 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 27 4 比 例 微 分 調(diào) 節(jié) (PD) 比 例 微 分 調(diào) 節(jié) 的 特 點 是 :當 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā) 生偏 差 時 ， 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 信 號 不 僅 與 輸 入 偏 差 保 持 比 例 關(guān)系 ， 同 時 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 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 )()(

26、)( 4.1 控 制 系 統(tǒng) 基 本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 28 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 ， 根 據(jù) 偏 差 變 化 的 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 ， 可 以 大 大 減少 系 統(tǒng) 的 動 態(tài) 偏 差 及 調(diào) 節(jié) 時 間 ， 從 而 改 善 了 過 程 的 動 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 29

27、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 30 5 比 例 積 分 微 分 調(diào) 節(jié) (PID) 比 例 積 分 微 分 調(diào) 節(jié) 的 特 點 是 :當 被 調(diào) 參 數(shù) 與 給 定 值 發(fā)生 偏 差 時 ， 調(diào) 節(jié) 器 輸 出 信 號 不 僅 與 輸 入 偏 差 信 號 大 小 及偏 差 存 在 時 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 間

28、常 數(shù) ； Td微 分 時 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 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 31 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 ， 然 后 再 進 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 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

29、種 應用 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) 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 32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

30、本 原 理 及 控 制 器 調(diào) 節(jié) 特 性 33 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 給 人 們 的 工 作 、 生 活 提 供 一 個 舒 適 的 環(huán) 境 ， 為生 產(chǎn) 提 供 適 宜 條 件 。 在 特 殊 情 況 下 ， 有 時 還 要 求 對 空 氣的 壓 力 、 成 分 、 氣 味 及 噪 聲 進 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 雜 的 部 分 之 一 ，

31、 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 調(diào) 節(jié) 的 對 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 34 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 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 并 非 最 終 目 的 ， 還 需 對 被 測 物理 量 進 行 深 入 分 析 、 比 較 和 調(diào) 整 ， 達 到 對 其 進 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

32、 制 器 、 傳 感 器 、 執(zhí)行 器 和 被 控 對 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 樓 宇 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、 有 效 性和 智 能 性 。 35 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)、

33、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 含量 將 會 造 成 不 同 的 空 氣 狀 態(tài) 。 濕 空 氣 是 我 們 生 活 的 真 實空 氣 環(huán) 境 ， 而 空 氣 調(diào) 節(jié) 以 濕 空 氣 為 對 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 36 2 空 氣 的 狀 態(tài) 參 數(shù) 空 氣 的 物 理 性 質(zhì) 不 僅 取 決 于

34、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 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 37 (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 。 而 在 空 調(diào) 工 程 中 ， 習 慣 把 壓 強 簡 稱 為 壓力 。 大 氣 壓 力

35、 (P)會 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 標 準 大氣 壓 ， 或 稱 物 理 大 氣 壓 ,它 相 當 于 101.325 kPa(760 mmH2O)。 由 于 大 氣 壓 力 的 不 同 ， 空 氣 的 一 些 性 質(zhì) 也會 有 所 不 同 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 38 任 何 氣 體 分 子 ， 由 于 不 停 的 熱 運 動 的 結(jié) 果 ， 使 它 們都 具 有 一 定 的 壓 力 。 水 蒸 氣 當 然 也 不 例 外 。 空 氣 的 壓 力是 由 水 蒸 氣

36、 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 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 指 標 。 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 應 關(guān) 系 ， 這 可 以 在

37、 熱 工 手 冊 中 查 到 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 39 (2) 溫 度溫 度 是 表 示 空 氣 冷 熱 程 度 的 指 標 ， 它 反 映 了 空 氣 分子 熱 運 動 的 劇 烈 程 度 。 一 般 用 t表 示 攝 氏 溫 度 ( )， 用 T表 示 絕 對 溫 度 (K),二 者 之 間 的 關(guān) 系 為 ： T 273+t空 氣 溫 度 的 高 低 對 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 人 體 和 生 產(chǎn) 是 否 合 適 的 一 個 重要 參 數(shù) 。 一 般 居 住 條 件 的 室 溫 ， 夏 季 應

38、保 持 在 25 27 ， 冬 季 應 保 持 在 16 20 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 40 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 的 示 值 稱 為 干 球 溫 度 ，也 就 是 通 常 所 說 的 溫 度 。 用 紗 布 將 溫 度 計 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 到 飽 和 之 前 ， 濕 布 上 的 水 分 就 會 蒸 發(fā) ，吸 收 了 一

39、 部 分 汽 化 潛 熱 ， 所 以 濕 球 溫 度 計 上 的 讀 數(shù) 總 比干 球 溫 度 計 的 讀 數(shù) 低 些 。 空 氣 的 相 對 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 兩 個 溫 度 值 便 可 計 算 出 相 對 濕 度 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 41 (3) 露 點 溫 度空 氣 在 某 一 溫 度 下 ， 如 果 水 蒸 氣 達 到 飽 和 狀 態(tài) 即 相對 濕 度 等 于 100 ， 此 時 ， 空 氣 中 的 水 汽 便 開 始 結(jié) 露 凝結(jié) 成 水 ， 對 應

40、 的 溫 度 稱 為 露 點 溫 度 。 可 由 空 氣 性 質(zhì) 從 表 中 查 出 飽 和 含 濕 量 對 應 的 溫 度 ， 這 個溫 度 就 是 露 點 溫 度 t1。 因 此 ， 根 據(jù) 空 氣 的 含 濕 量 可 以 確定 露 點 溫 度 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 42 (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 濕 度 (X)1 m3濕 空 氣 中 含 有

41、 的 水 氣 量 (kg)， 稱 為 空 氣 的 絕 對濕 度 ， 即 式 中 GC水 汽 的 重 量 ， kg； VC濕 空 氣 的 體 積 ， m3。絕 對 濕 度 實 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 ， 很 難 精 確 測 量 ， 因 此 在 工 程 上 一般 不 采 用 絕 對 濕 度 。 CCVGX 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 43 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 對 濕 度

42、這 個 概 念 造成 的 影 響 ， 這 種 濕 度 習 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 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 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 44 相 對 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 限 度 ， 多

43、 余 的 水 蒸 氣 就 會 凝 結(jié) 成 水 。 相 對濕 度 表 示 絕 對 濕 度 接 近 飽 和 絕 對 濕 度 的 程 度 。 通 常 用Xb來 表 示 飽 和 絕 對 濕 度 ,則 相 對 濕 度 可 以 表 示 為 : 相 對 濕 度 的 值 在 0 100%范 圍 內(nèi) 變 化 。 在 一 定 的 溫度 下 ， 相 對 濕 度 愈 大 ， 空 氣 就 愈 潮 濕 ； 相 對 濕 度 愈 小 ，空 氣 就 愈 干 燥 。 在 空 調(diào) 中 ， 相 對 濕 度 是 衡 量 空 氣 環(huán) 境 的潮 濕 程 度 對 人 體 和 生 產(chǎn) 是 否 合 適 的 一 項 重 要 指 標 。XbX4.2

44、 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 45 (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 算以 1 kg干 空 氣 為 基 礎(chǔ) ， 一 般 近 似 認 為 0 時 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 為 : 式 中 ig1 kg干 空 氣 焓

45、； 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 46 空 氣 的 焓 主 要 是 由 與 空 氣 溫 度 有 關(guān) 的 t項 以 及 與 含濕 量 有 關(guān) 的 d項 這 兩 部 分 組 成 。 前 者 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 相 互 獨 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

46、 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 為 含 濕 量 ，縱 坐 標 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 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 47圖 4.9 焓 濕 圖 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 48 三 個 狀 態(tài) 參 數(shù) 中 ， 只 要 知 道 其 中 兩 個

47、就 可 在 圖 中 查得 另 外 一 個 。 例 如 ,圖 4.9所 示 焓 濕 圖 上 有 一 點 A， 過 A點沿 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 讀 出 空 氣 的 焓濕 量 值 ， 從 B點 可 讀 出 水 蒸 氣 分 壓 力 值 。 將 BA向 下 延長 ， 交 相 對 濕 度 為 100 的 線 于 點 F， 過 點 F作 一 條 等 溫線 ， 交 溫 度 坐 標 軸 于 點 F， 則 從 F點 可 讀 出 露 點 溫 度 。 過 A作 一 條 等 溫 線 ，

48、 交 溫 度 坐 標 軸 于 點 C， 則 C點 讀數(shù) 為 干 球 溫 度 。過 A作 一 條 等 焓 線 ， 交 相 對 濕 度 為 100 的 線 于 點E， 交 焓 坐 標 軸 于 點 D， 從 D點 可 讀 出 空 氣 的 焓 值 。 過 E點 作 一 條 等 溫 線 ， 交 溫 度 坐 標 軸 于 點 E， 從 E點 可 讀 出空 氣 的 濕 球 溫 度 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 49 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

49、分 組 成 。 樓 宇 設(shè) 備 控 制 系 統(tǒng) 中 空調(diào) 控 制 就 是 針 對 以 上 幾 部 分 進 行 監(jiān) 視 、 測 量 及 自 動 控 制 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 50 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 氣 處 理 設(shè) 備 (過 濾 、 冷 卻 、加 熱 、 加 濕 設(shè) 備 和 風 機 等 )集 中 設(shè) 置 在 空 調(diào) 機 房 內(nèi) ， 空氣 經(jīng) 處 理 后 由 風 管 送 入 各 房 間 的 系 統(tǒng) 。 這 種 系 統(tǒng) 便 于 集中 管 理 、 維

50、 護 。 在 智 能 建 筑 中 ， 一 般 采 用 集 中 式 空 調(diào) 系統(tǒng) 。 對 空 氣 的 處 理 集 中 在 專 用 的 機 房 里 ， 對 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 51 (2) 半 集 中 空 調(diào) 系 統(tǒng) 除 了 集 中 空 調(diào) 機 房 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 入 被 調(diào) 節(jié) 房 間 前 對 來 自 集 中 處 理 設(shè) 備的 空 氣 做 進 一 步 的 補 充

51、處 理 。 其 典 型 設(shè) 備 為 風 機 盤 管 系統(tǒng) 。 (3) 全 分 散 系 統(tǒng) 也 稱 局 部 空 調(diào) 機 組 ， 這 種 機 組 通常 把 冷 、 熱 源 和 空 氣 處 理 、 輸 送 設(shè) 備 (風 機 )集 中 設(shè) 置 在一 個 箱 體 內(nèi) ， 形 成 一 個 緊 湊 的 空 調(diào) 系 統(tǒng) 。 常 用 的 窗 式 和柜 式 空 調(diào) 屬 于 這 種 情 況 ， 它 們 都 不 需 要 集 中 的 機 房 ， 安裝 方 便 ， 使 用 靈 活 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 52 2 按 負 擔 室 內(nèi) 熱 濕 負 荷 所 用 輸 送 介 質(zhì) 分 類 (1) 全 空 氣 系

52、 統(tǒng) 房 間 的 全 部 負 荷 均 由 集 中 處 理 后的 空 氣 負 擔 。 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 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 道 ， 占 用 建 筑 空 間 較 多 。 定 風量 或 變 風 量 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 荷 全 部 由 集 中 供 應 的 冷 、 熱水 負 擔 。 由 于 水 的 比 熱 容 比 空 氣 大 得 多 ， 所 以 在 相 同

53、負荷 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 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 53 (3) 空 氣 水 系 統(tǒng) 即 房 間 的 負 荷 由 集 中 處 理 的 空氣 負 擔 一 部 分 ， 其 他 負 荷 由 水 作 為 介 質(zhì) 在 送 入 空 調(diào) 房 間前 對 空 氣 再 次 處 理 (加 熱 或 冷 卻 )的 系 統(tǒng) 。 這 種 系 統(tǒng) 的 優(yōu)

54、點 是 既 可 解 決 全 空 氣 系 統(tǒng) 風 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 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 機 盤 管機 組 系 統(tǒng) 、 空 氣 水 輻 射 板 系 統(tǒng) 。(4) 制 冷 劑 系 統(tǒng) 即 室 內(nèi) 負 荷 由 制 冷 和 空 調(diào) 機 組 組合 在 一 起 的 小 型 設(shè) 備 負 擔 。 它 按 直 接 蒸 發(fā) 機 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

55、 礎(chǔ) 知 識 54 3 按 使 用 空 氣 的 來 源 分 類(1) 全 回 風 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 荷 。(2) 全 新 風 系 統(tǒng) （ 又 稱 直 流 式 系 統(tǒng) ） 指 全 部 采 用室 外 新 鮮 空 氣 的 系 統(tǒng) ， 即 新 風 經(jīng) 處 理 后 送 入 室 內(nèi) ， 消 除室 內(nèi) 的 熱 濕 負 荷 后 ， 再 排 到 室 外 。(3) 新 、 回 風 混 合 式 系 統(tǒng) 指 采 用 一 部 分 新 鮮 空 氣

56、和 室 內(nèi) 空 氣 （ 回 風 ） 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 55 4 按 空 氣 流 量 狀 態(tài) 分 類 (1) 定 風 量 系 統(tǒng) 即 系 統(tǒng) 在 運 行 過 程 中 風 量 始 終 保 持恒 定 。 (2) 變 風 量 系 統(tǒng) 即 系 統(tǒng) 在 運 行 過 程 中 風 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 56 4.2.2.2 冷 熱 媒 輸 送 系 統(tǒng) 1 按 冷 、 熱 水 管 道 的 設(shè) 置 方

57、 式 劃 分 (1) 雙 管 制 系 統(tǒng) 進 行 熱 濕 處 理 的 表 面 換 熱 器 的供 、 回 水 管 在 供 熱 水 或 冷 水 時 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 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 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 行

58、 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 57 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 ， 系 統(tǒng) 水 量 由 水 泵 的 運 行 臺 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 二 通 閥 ， 而 電 動 二 通 閥 的 開 度 又 是 經(jīng) 常

59、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 組 相 適 應 ， 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 旁 通 閥 的 開 度 ， 以 保 持 冷 水 機 組 的 恒 水 量 工 作 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 58 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 組 或 直 接 蒸發(fā) 式 空 調(diào) 機

60、 組 而 設(shè) 置 的 。 冷 卻 水 帶 走 機 組 中 的 熱 量 ， 保證 機 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 組 ， 帶 走 冷 凝 器 的 熱 量 ， 溫 度 升 高 的 冷 卻 回水 (通 常 設(shè) 計 為 37 )被 送 至 冷 卻 塔 上 部 進 行 噴 淋 。 由于 冷 卻 塔 風 扇 的 轉(zhuǎn) 動 ， 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

61、 冷 水 機 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 水 箱 進 行 補 充 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 59 (2) 冷 凍 水 系 統(tǒng)冷 凍 水 系 統(tǒng) 是 一 個 封 閉 的 水 循 環(huán) 系 統(tǒng) 。 由 冷 水 機 組提 供 的 7 的 冷 凍 水 經(jīng) 冷 凍 泵 加 壓 后 送 入 空 調(diào) 機 組 ， 在表 冷 器 中 與 空 氣 進 行 熱 濕 處 理 ， 處 理 后 的 冷 凍 水 溫 度 升高 ， 并 重 新 回 到 冷 水 機 組 進 行 冷 凍 處 理 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知

62、 識 60 (3) 熱 水 系 統(tǒng)空 調(diào) 系 統(tǒng) 中 的 熱 水 系 統(tǒng) 也 是 一 個 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 熱 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 組 ， 在 表 面 換熱 器 (表 冷 器 )中 與 空 氣 進 行 熱 濕 處 理 ， 處 理 后 的 熱 水 溫度 降 低 ， 并 重 新 回 到 換 熱 器 進 行 加 熱 處 理 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知

63、識 61 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 空 氣 進 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 組 是 中 央 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 組 的 類 型

64、 繁 多 ， 目 前 常 用 的 主 要 有兩 大 類 ： 一 類 是 電 力 驅(qū) 動 的 蒸 汽 壓 縮 式 冷 水 機 組 ， 另 一類 是 熱 力 驅(qū) 動 的 吸 收 式 冷 水 機 組 。4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 62 (1) 壓 縮 式 制 冷 低 壓 制 冷 劑 蒸 汽 在 壓 縮 機 內(nèi) 被 壓 縮 為 高 壓 蒸 汽 后 進入 冷 凝 器 ， 制 冷 劑 和 冷 卻 水 在 冷 凝 器 中 進 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

65、態(tài) 制 冷 劑 后 進 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 ， 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 進 行 相 變時 所 吸 收 的 汽 化 潛 熱 。 從 壓 縮 機 的 結(jié) 構(gòu) 來 看 ， 壓 縮 式 制 冷 大 致 可 分 為 往 復壓 縮 式 、 螺 桿 壓 縮 式 和 離 心 壓 縮

66、式 三 大 類 ， 近 年 來 新 研制 的 渦 旋 壓 縮 式 制 冷 機 也 已 開 始 在 一 些 小 型 機 組 上 逐 漸應 用 。 4.2 空 氣 調(diào) 節(jié) 基 礎(chǔ) 知 識 63 (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 行 制 冷 的 。 兩 者 的 區(qū) 別 是 ：壓 縮 式 制 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 組 的 蒸 發(fā) 溫 度 不 可 能低 于 0 ， 從 這 一 點 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