智能建筑设备自动化系统工程课件8暖通空调系统工艺流程的认知.ppt
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1、智能建筑设备自动化系统工程智能建筑设备自动化系统工程情境3 空调系统的控制任务1 暖通空调系统工艺流程的认知复习回顾:复习回顾:1 给排水系统的控制原理给排水系统的控制原理2 水泵的二次接线图设计水泵的二次接线图设计内容提要内容提要4.1 概述概述4.2 暖通空调系统工艺流程的认知暖通空调系统工艺流程的认知4.3 半集中式空气调节系统的控制半集中式空气调节系统的控制4.4 集中式空调系统的控制集中式空调系统的控制引例引例在开利的网站上有这样一段话在开利的网站上有这样一段话:“任何经历过炎任何经历过炎炎夏日的人都会告诉你,如果不是开利博士的炎夏日的人都会告诉你,如果不是开利博士的发明,整个世界的
2、生产率将会下降发明,整个世界的生产率将会下降40%;不会;不会出现深海渔业;西斯廷大教堂的米开朗基罗的出现深海渔业;西斯廷大教堂的米开朗基罗的壁画将会腐烂;深层采矿业将不会存在壁画将会腐烂;深层采矿业将不会存在”。“开利博士的发明开利博士的发明”指的是:空调指的是:空调现代空调行业才仅仅走过了一百年的历史。现代空调行业才仅仅走过了一百年的历史。引例引例对于各类建筑的空调系统来说,全年运行能耗的对于各类建筑的空调系统来说,全年运行能耗的50%甚甚至更高用于输送载热至更高用于输送载热(冷冷)体的风机、水泵。体的风机、水泵。减少输送能耗引人注目,机组分散布置、系统小型化就措施之减少输送能耗引人注目,
3、机组分散布置、系统小型化就措施之一。一。与机器设备调速技术相结合的变流量技术可以大大提高空调系与机器设备调速技术相结合的变流量技术可以大大提高空调系统与设备的能源利用率统与设备的能源利用率变水量变水量(VWV)、变风量、变风量(VAV)和变制冷剂流量和变制冷剂流量(VRV)系统系统应用应用BAS对暖通空调系统的自动控制和节能管理目的对暖通空调系统的自动控制和节能管理目的就在于以最小的能源代价获取满意的热舒适性和室内空气品质就在于以最小的能源代价获取满意的热舒适性和室内空气品质。小结小结空调百年的历史就是不断技术创新的历史。空调百年的历史就是不断技术创新的历史。BAS对空调系统的对空调系统的控制
4、需要实现舒适性与节能性两方面的平衡。控制需要实现舒适性与节能性两方面的平衡。4.1 概述概述暖通空调,暖通空调,Heating Ventilation and Air Conditioning,HVAC是供暖、通风和空气调节系统的总称。是供暖、通风和空气调节系统的总称。HVAC的目标的目标创造舒适、高效的工作和生活环境创造舒适、高效的工作和生活环境BAS对对HVAC监控的主要目的监控的主要目的降低系统的运行能耗降低系统的运行能耗减轻运行管理的劳动强度减轻运行管理的劳动强度提高运行管理的水平提高运行管理的水平BAS对对HVAC监控的监控的重要性重要性空调系统的能耗占全楼总耗电量的空调系统的能耗占
5、全楼总耗电量的50左右左右HVAC的监控点数量常常占全楼监控点总数的监控点数量常常占全楼监控点总数50=HVAC的自动控制在的自动控制在BAS中占有十分重要的地位中占有十分重要的地位=有必要对有必要对HVAC最优化控制最优化控制在最大程度上实现空调系统的经济运行在最大程度上实现空调系统的经济运行降低运行费用具有十分重要的意义。降低运行费用具有十分重要的意义。4.1 概述概述其他专业的困惑其他专业的困惑建筑环境与设备工程专业、自动化专业做建筑环境与设备工程专业、自动化专业做BAS时都有缺陷时都有缺陷HVAC监控系统对空调工程师的要求监控系统对空调工程师的要求应了解控制系统的工作过程和技能应了解控
6、制系统的工作过程和技能HVAC监控系统对控制工程师的要求监控系统对控制工程师的要求应了解应了解HVAC的工作特征、要求等的工作特征、要求等学习中的几方面注意点学习中的几方面注意点空调系统的设计是空调系统及其控制系统能够良好运行的技术空调系统的设计是空调系统及其控制系统能够良好运行的技术基础。智能建筑需要精心的空调系统设计基础。智能建筑需要精心的空调系统设计应将空调的自控系统作为建筑环境与设备工程专业的基本系统应将空调的自控系统作为建筑环境与设备工程专业的基本系统之一之一建筑环境与设备工程专业的设计人员应对空调系统的运行有深建筑环境与设备工程专业的设计人员应对空调系统的运行有深入了解入了解表表4
7、-1列出了暖通空调系统设备监控的内容和功能列出了暖通空调系统设备监控的内容和功能HVAC监控系统的介绍监控系统的介绍BA系统设计的思路系统设计的思路DDC与数字电路中的集成器件类似与数字电路中的集成器件类似关键是掌握其外特性关键是掌握其外特性确定与确定与DDC相连的数字量、模拟量相连的数字量、模拟量(DI,AI,DO,AO)点位设计点位设计配置设备,确定配置设备,确定DDC、执行器、传感器、执行器、传感器等等HVAC监控系统的介绍监控系统的介绍BA系统工程一般过程系统工程一般过程了解工程项目要求,收集资料了解工程项目要求,收集资料阅读图纸,详细了解机电设备的工作流程阅读图纸,详细了解机电设备的
8、工作流程设计设计BA点位点位配置设备:检测器件、执行机构、控制器等配置设备:检测器件、执行机构、控制器等绘制图纸:绘制图纸:BA监控系统原理图、施工图监控系统原理图、施工图设计校正、深化设计设计校正、深化设计本情境要解决的问题本情境要解决的问题对压缩式制冷系统进行点位设计对压缩式制冷系统进行点位设计能理解和绘制能理解和绘制BA系统监控原理图系统监控原理图压缩式制冷系统图压缩式制冷系统图4.2 暖通空调系统工艺流程的认知暖通空调系统工艺流程的认知4.2.1 空气调节的任务空气调节的任务空气调节系统是为使室内空间达到一定的空气参数要求,而空气调节系统是为使室内空间达到一定的空气参数要求,而采用的各
9、种设备、冷热介质输配系统及自动控制系统的总称采用的各种设备、冷热介质输配系统及自动控制系统的总称图图4.1是某一空调系统的示意图。是某一空调系统的示意图。热湿来源?热湿来源?控制过程?控制过程?4.2.1 空气调节的任务空气调节的任务一空气调节的概念一空气调节的概念定义定义采用人工技术采用人工技术使环境空气参数使环境空气参数即:空气的温度、湿度、即:空气的温度、湿度、空气流动速度和洁净度空气流动速度和洁净度保持在一定范围内保持在一定范围内满足生活、生产要求满足生活、生产要求它是一门环境控制技术。它是一门环境控制技术。空气调节的任务空气调节的任务采用技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境采用技
10、术手段创造并保持满足一定要求的空气环境舒适性空调舒适性空调向人们提供一个适宜的工作或生活环境向人们提供一个适宜的工作或生活环境工艺性空调工艺性空调满足室内的生产、科研等工艺过程所要求的空气参数满足室内的生产、科研等工艺过程所要求的空气参数4.2.2 空调系统的被控参数空调系统的被控参数对于人们的居住空间,所调节的空气参数:对于人们的居住空间,所调节的空气参数:应以人体的舒适性为目的;应以人体的舒适性为目的;对于生产工艺所需的空气参数:对于生产工艺所需的空气参数:应以具体的工艺要求为空气调节的依据。应以具体的工艺要求为空气调节的依据。一般来说,空调系统的被控参数主要有:一般来说,空调系统的被控参
11、数主要有:空气的温度空气的温度湿度湿度气流速度气流速度洁净度洁净度空气品质等空气品质等4.2.2 空调系统的被控参数空调系统的被控参数1.温度调节温度调节夏季夏季2228,冬季,冬季1824;实质上是调节空气显热的过程。;实质上是调节空气显热的过程。从医学保健的角度来说,室内环境与室外的温差不要过大,一般从医学保健的角度来说,室内环境与室外的温差不要过大,一般5左右左右的温差对人体的健康比较有益。的温差对人体的健康比较有益。2.湿度调节湿度调节夏季夏季30%60%,冬季,冬季4065%;实质上是调节空气潜热的过程实质上是调节空气潜热的过程调节了空气中水蒸汽的含量调节了空气中水蒸汽的含量3.空气
12、洁净度调节空气洁净度调节净化的方法有:净化的方法有:通风过滤、吸附、吸收和催化燃烧等通风过滤、吸附、吸收和催化燃烧等民用建筑的空调系统一般采用:民用建筑的空调系统一般采用:过滤器进行过滤处理过滤器进行过滤处理4.2.2 空调系统的被控参数空调系统的被控参数4.气流速度调节气流速度调节空气的流动和分配空气的流动和分配=空调的使用效果空调的使用效果适当的低速变速适当的低速变速供冷时,速度以供冷时,速度以0.2m/s为宜;供暖时,以为宜;供暖时,以0.3m/s为宜为宜 工业生产中可把有害物和灰尘局部排出。工业生产中可把有害物和灰尘局部排出。5.室内空气质量室内空气质量室内空气质量(室内空气质量(In
13、door Air Quality,IAQ)是用来指示环境健康)是用来指示环境健康和适宜居住的重要指标。和适宜居住的重要指标。在楼宇自控系统中,常用二氧化碳(在楼宇自控系统中,常用二氧化碳(CO2)的浓度来反映室内空)的浓度来反映室内空气的质量。气的质量。为保证人的生理健康,室内为保证人的生理健康,室内CO2浓度应不高于浓度应不高于0.1%(1000PPM),因此必须保证足够的新风量。),因此必须保证足够的新风量。思考:为什么以思考:为什么以CO2作为室内空气质量的指标?作为室内空气质量的指标?4.2.3 空调的热、湿负荷空调的热、湿负荷1.空调的热、湿负荷的概念空调的热、湿负荷的概念负荷负荷在
14、空调技术中,将对室内产生影响的干扰因素称为负荷。在空调技术中,将对室内产生影响的干扰因素称为负荷。冷、热负荷冷、热负荷为保持空调房间内一定的温度而向房间内提供的冷量或热为保持空调房间内一定的温度而向房间内提供的冷量或热量量湿负荷湿负荷为维持空调房间内的相对湿度所需要除去的湿量为维持空调房间内的相对湿度所需要除去的湿量空调系统的作用空调系统的作用就是在排除室内热负荷的同时排除室内湿负荷,使房间内就是在排除室内热负荷的同时排除室内湿负荷,使房间内的温度和湿度维持在要求的参数范围内。的温度和湿度维持在要求的参数范围内。4.2.3 空调的热、湿负荷空调的热、湿负荷2.热湿来源分析热湿来源分析室内的热湿
15、来源室内的热湿来源室外的热湿来源室外的热湿来源通过房间建筑围护结构和太阳辐射的热量及室外空气渗入通过房间建筑围护结构和太阳辐射的热量及室外空气渗入空调负荷还可以分为房间负荷和系统负荷两种空调负荷还可以分为房间负荷和系统负荷两种房间负荷:发生在空调房间内的负荷房间负荷:发生在空调房间内的负荷系统负荷:发生在空调房间以外的负荷,如:系统负荷:发生在空调房间以外的负荷,如:新风状态与室内空气状态不同所引起的新风负荷新风状态与室内空气状态不同所引起的新风负荷风管传热造成的负荷等风管传热造成的负荷等4.2.3 空调的热、湿负荷空调的热、湿负荷3.空调负荷的估算空调负荷的估算(1)夏季冷负荷的估算夏季冷负
16、荷的估算a.简单计算法简单计算法式中式中 Q空调系统的总负荷,空调系统的总负荷,W;QW围护结构引起的总冷负荷,围护结构引起的总冷负荷,W;N室内人员数;室内人员数;K围护结构的传热系数,围护结构的传热系数,W/(m2),计算时需查阅相关手册;,计算时需查阅相关手册;A围护结构的传热面积,围护结构的传热面积,m2;t室内外空气温差,室内外空气温差,。4.2.3 空调的热、湿负荷空调的热、湿负荷b.单位面积估算法单位面积估算法单位面积估算法是一种将空调负荷单位面积上的指标乘以建单位面积估算法是一种将空调负荷单位面积上的指标乘以建筑物内的空调面积,得出制冷系统负荷的估算值。筑物内的空调面积,得出制
17、冷系统负荷的估算值。办公楼办公楼95115W/m2超高层办公楼超高层办公楼105115W/m2旅馆旅馆95115W/m2餐厅餐厅290350W/m2百货商场百货商场210240W/m2医院医院105130W/m2剧场剧场230350W/m2 4.2.3 空调的热、湿负荷空调的热、湿负荷(2)冬季热负荷的估算冬季热负荷的估算可利用单位面积估算法,将空调负荷单位面积上的指标乘可利用单位面积估算法,将空调负荷单位面积上的指标乘以建筑物内的空调面积,得出供暖系统负荷的估算值。以建筑物内的空调面积,得出供暖系统负荷的估算值。办公楼、学校办公楼、学校6080W/m2旅馆旅馆6070W/m2餐厅餐厅1151
18、40W/m2医院医院6580W/m2剧场剧场95115W/m24.2.4 空调系统的组成空调系统的组成空气调节系统空气调节系统是为了达到一定的空气参数要求,而采用空调技术是为了达到一定的空气参数要求,而采用空调技术的室内空间及其所使用的各种设备、冷热介质输配的室内空间及其所使用的各种设备、冷热介质输配系统及自动控制系统的总称。系统及自动控制系统的总称。组成组成冷源或热源冷源或热源空气处理设备空气处理设备空调风系统空调风系统空调水系统空调水系统控制、调节装置控制、调节装置4.2.4 空调系统的组成空调系统的组成(1)冷源或热源)冷源或热源冷源是用来提供冷量来冷却送风空气的,如各类制冷源是用来提供
19、冷量来冷却送风空气的,如各类制冷装置冷装置热源是用来提供热量来加热送风空气的,如锅炉、热源是用来提供热量来加热送风空气的,如锅炉、电热设备电热设备(2)空气处理设备)空气处理设备其作用是将送风空气处理到一定的状态。如空调机其作用是将送风空气处理到一定的状态。如空调机组、新风机组组、新风机组4.2.4 空调系统的组成空调系统的组成(3)空调风系统)空调风系统主要包括空气输送设备、空气分配装置主要包括空气输送设备、空气分配装置空气输送设备的作用空气输送设备的作用是将经过处理的空气按照预定要求输送到各个空调房间,并从房是将经过处理的空气按照预定要求输送到各个空调房间,并从房间内抽回或排出一定量的室内
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