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1、轨道交通站房空调系统控制及优化,徐新华华中科技大学建筑环境与设备工程系E-mail:,铁四院城地院交流会 2011-9-29,轨道交通的舒适、快捷和便利,成为人们出行的重要交通工具,也就成为了许多城市交通的重要组成部分。已有10多个城市开通了轨道交通，里程约为1200公里，2015，建成的与在建的轨道交通线路达到158条，总里程超过4000公里。,轨道交通的快速发展,轨道交通的能耗,内容,建筑自动化/楼宇自动化(BA),空调系统基本控制,空调系统优化控制,BA系统及原理图,实例,楼宇自动化(BA系统),照明控制系统,安防及安全控制系统,闭路电视系统门禁系统防盗报警系统火灾报警(消防)系统,通风
2、空调控制系统,新风系统空调风系统水系统制冷机(热泵)系统冷却塔等,集散式控制系统(TDS),传感器与执行器,分站控制器,网络通讯,总站,规范JGJT16-92规定，BAS的现场控制总线必须是同层总线。个别采用主从式的轮询总线。,传感器,传感器一般没有信号的变送环节，输出的电量信号一般为小电压、小电流，而且是非标准信号。,变送器是将传感器输出信号变换到标准信号的器件一般输出的为4-20mA、0-10V等的标准信号。,执行器,一般接受010V的电压信号或开关量信号。,DN2080,通讯模块,BA系统控制站(分站)基本结构,网络通讯,局域网/互联网,Voice(Microphone,Telephon
3、e,),Video(Digital CCTV,Videoconferencing,Webcam),Control(BAS),PCs,Office Automation,BAS 常用的协议,LonWorks 现场总线协议,Echelon等公司开发。基于专有芯片。Holleywell,ModBus 协议,支持R232/485串行协议和以太网协议，PLC与计量表等采用该协议。采用主从式而非总线式。,PROFIBUS 现场总线协议,EIB（欧洲安装总线）现场总线协议,BACnet 总线协议 开放式,Metasys N2(江森),AHRAE Standard Project Committee 135P
4、(SPC 135P)标准项目委员会开发了该协议，为ASHRAE BACnet。1987，1991，1994，1995,2005,开放式的系统结构,OPC技术,BAS 1,BAS 2,BACnet 设备,LonWorks 设备,局域网,管理工作站,现场网络,管理工作站,现场网络,Web Server BAS工作站,空调系统基本控制,风机盘管控制,定风量系统控制,无变风量末端的变风量系统控制,有变风量末端的变风量系统控制,冷冻水变水流量系统控制,制冷机序列控制,冷却水系统控制,空调系统基本控制(续),风机盘管控制,风机盘管控制系统，一般不进入集散控制系统，有的也进入集散控制系统以便集中管理,空调系
5、统基本控制(续),定风量系统控制,送风机,盘管,空调空间,M-1,送风,回风,控制器,新风,回风,排风,空调系统基本控制(续),定风量系统常规控制方法的效果,空调系统基本控制(续),回风温度的串级控制方法,室内,回风,温度控制器1,送风温度设定值,温度控制器2,送风,盘管,M-1,空调系统基本控制(续),常规控制与串级控制效果比较,常规控制效果 串级控制效果,空调系统基本控制(续),无变风量末端的变风量系统控制,送风机,盘管,空调空间,M-1,送风,回风,控制器,M-2,M-2,新风,回风,空调系统基本控制(续),有变风量末端的变风量系统控制,送风机,盘管,M-1,M-2,M-2,新风,回风,
6、压力相关型变风量末端,空调系统基本控制(续),室内,变风量调节阀,回风,温度控制器,流量设定值,A,流量控制器,送风,室内,变风量调节阀,回风,温度控制器,A,送风,压力无关型变风量末端,送风机,盘管,M-1,M-2,M-2,空气处理机送风温度及风量的控制,控制器,新风,回风,送风机,盘管,送风,T1,TC-1,DamperMotor,新风,排风.,回风,V-1,T2,TC-2,M-1,F1,温度设定值,FC-1,F2,Pre-set flowdifference,M-2,回风,回风机,双风机无变风量末端变风量系统,CO2,CC-1,供热季供冷季,送风机,盘管,送风,T1,TC-1,Dampe
7、rMotor,新风,排风.,回风,V-1,T2,TC-2,M-1,P2,温度设定值,FC-1,P1,M-2,回风,回风机,双风机无变风量末端变风量系统,CO2,CC-1,供热季供冷季,双风机无变风量末端变风量系统,过渡季,冷量部分免费模式,Heating Valve,Cooling Valve,送风机控制,100%,0%,室外温度/焓值,hrtnhfr,hrtnhfr,A,B,ufr,uh,ud,uc,供热模式(DCV control),冷量全部免费模式,机械制冷模式(DCV control),控制信号,送风机,盘管,送风,DamperMotor,新风,排风.,回风,T2,TC-2,M-1,F
8、1,FC-1,F2,Pre-set flowdifference,M-2,回风,回风机,双风机无变风量末端变风量系统,过渡季,全开,全关,全开,关闭,送风机,盘管,送风,DamperMotor,新风,排风.,回风,T2,TC-2,M-1,F1,FC-1,F2,Pre-set flowdifference,M-2,回风,回风机,双风机无变风量末端变风量系统,过渡季,全开,全关,全开,关闭,送风机,盘管,回风,M-1,回风机,组合式空调箱无变风量末端变风量系统,排烟风机,排风/排烟,新风机,新风,送风机,盘管,回风,M-1,回风机,组合式空调箱无变风量末端变风量系统,排烟风机,排风/排烟,新风机,
9、新风,送风机,盘管,回风,V-1,M-1,回风机,正常供冷供热季控制系统,排烟风机,排风/排烟,新风机,新风,CO2控制器,T1,温度设定值,温度控制器,T1,温度设定值,温度控制器,关闭,关闭,全开,回风机控制器,按送风机频率变化,送风机,盘管,回风,M-1,回风机,排烟风机,排风/排烟,新风机,新风,T1,温度设定值,温度控制器,全开,关闭,关闭,回风机控制器,按送风机频率变化,过度季控制系统,关闭,全开,关闭,空调系统基本控制(续),变水量系统控制,压差控制1,空调系统基本控制(续),变水量系统控制,压差控制2,Source,BV,Zone A,Zone B,Zone C,Seconda
10、ry Water Pump,空调系统基本控制(续),变水量系统控制,压差控制3,Source,BV,Zone A,Zone B,Zone C,Secondary Water Pump,空调系统基本控制(续),压差/压力传感器设置位置对能耗的影响,空调系统基本控制(续),变水量系统控制,温差控制,Source,BV,Zone A,Zone B,Zone C,Secondary Water Pump,AHU,Coil,调节阀,Chiller,Chiller,Chiller,变速泵,旁通管,DPV,M,p,控制器,空调系统基本控制(续),变水量系统控制,（一次系统压差控制）,AHU,Coil,调节阀
11、,制冷机,制冷机,制冷机,变速泵,旁通管,DPV,M,控制器,空调系统基本控制(续),变水量系统控制,一次系统温差控制,空调系统基本控制(续),冷却水系统控制,冷却水回水,冷却水供水,出风,撒水器,进风,进风,填料,水盘,29,32,37,室外空气湿球温度,冷却水供水温度,冷却水回水温度,逼近度 Approach,冷却水温差 Range,空调系统基本控制(续),冷却水系统控制,冷却水回水,冷却水供水,出风,撒水器,进风,进风,填料,水盘,29,32,37,室外空气湿球温度,冷却水供水温度,冷却水回水温度,逼近度 Approach,冷却水温差 Range,空调系统基本控制(续),冷却水系统控制,
12、冷却水回水,冷却水供水,出风,撒水器,进风,进风,填料,水盘,制冷机冷凝器,控制器,T,控制设定值,T,RH,空调系统基本控制(续),冷却水系统控制,冷却水回水,冷却水供水,出风,撒水器,进风,进风,填料,水盘,制冷机冷凝器,控制器,T,控制设定值,T,VFD,空调系统基本控制(续),制冷机序列控制,回水温度控制法,Coil,Coil,调节控制阀,旁通管/解偶管,T,回水温度,控制器,空调系统基本控制(续),制冷机序列控制,旁通流量控制法,Coil,Coil,调节阀,旁通管,surplus flow,deficit flow,M,流量开关,S,控制器,DPV,空调系统基本控制(续),制冷机序列
13、控制,功率控制法,Coil,Coil,调节阀,控制器,Kw,Kw,Kw,旁通管,DPV,AHU,Coil,调节阀,Chiller,Chiller,Chiller,变速泵,旁通管,DPV,M,M,M,分水器,集水器,控制器,Kw,Kw,Kw,空调系统基本控制(续),制冷机序列控制,功率控制法,空调系统优化控制,变风量系统优化控制,冷冻水系统优化控制,制冷机优化序列控制,冷却水系统优化控制,空调系统优化控制(续),变风量系统优化控制,基本控制：,室内温度控制送风温度控制送风压力控制,优化控制：,送风压力优化送风温度优化,排风机,P1,Building system,Recycle air,新风机,
14、M-1,送风机,P1,盘管,T,V-1,静压设定优化,P1,D1,P1,D2,P1,D3,P1,D4,阀位传感器,压力传感器,温度控制器,优化温度设定点,F,P1,D8,P1,D7,P1,D6,P1,D5,静压控制器,送风静压优化控制示意图,送风温度优化控制示意图,空调系统优化控制(续),冷冻水系统优化控制 供水温度优化,基本控制：,维持压力设定点实现水泵的序列控制,优化控制：,优化压力设定点冷冻水供水温度优化设定,空调系统优化控制(续),冷却水系统优化控制,基本控制：,冷却塔出水温度的控制（控制逼近度）风机的调级控制，风机的变频控制,优化控制：,冷却水回水温度优化设定,空调系统优化控制(续)
15、,冷却水系统优化控制,基本控制：,冷却塔出水温度的控制（控制逼近度）风机的调级控制，风机的变频控制,优化控制：,冷却水回水温度优化设定,优化目标及优化参数,逼近度(Approach)为3度,不同控制方法下制冷机与冷却塔风机总功耗的比较,空调系统优化控制(续),制冷机优化序列控制,基本控制：,制冷机的台数启停,优化控制：,维持制冷机在较高的COP范围内,满足建筑冷负荷要求提高系统能效,空调系统优化控制(续),问题2.如何确定制冷机的相对负荷,问题1.如何测量制冷机负荷,设计温差:5,回水温度偏差 0.2,供水温度偏差-0.2,流量测量准确计算冷负荷误差:8%,BA系统及原理图,空调系统(制冷机房)BA及控制系统图,OPC,制冷机房控制原理图,制冷机房控制原理图,电动阀,水泵,制冷机,流量开关,温度,冷却塔风机,电动阀调节阀,空气处理机控制原理图,谢谢!,
