开闭式插入式快速接头(综合楼冷热源机房设计说明书)

Posted 2023-05-25

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开闭式插入式快速接头(综合楼冷热源机房设计说明书)

本设计为沈阳市某综合楼空调冷热源设计和空调冷热源自控设计。建筑面积为127600m3，有地下一层，地上19层。通过计算，系统总的制冷量为2467KW,制冷机组采用离心式制冷机一台，型号XXX，制冷量为1230kw,根据房间的功能，夏季提供7/12℃冷冻水；冬季由板式换热机组提供50/60℃的热水供空调系统使用。全年采用一台热水锅炉为桑拿洗浴中心提供50℃卫生热水。本设计采用一台半容积式换热器，三台板式换热器。为了提高水力稳定性，使流量均匀分配，水系统管路采用补水泵补水和定压。第二部分是空调冷热源自动控制，它采用先进的变流量技术。夏季根据冷负荷和供回水参数进行变流量运行调节；冬季根据热负荷和供回水参数进行变流量运行调节。它们都是使用模糊控制算法。本自控还包括其它多种功能，比如：检测，控制。通过本次设计是室内环境得到改善，达到了设计要求。

工程概况及设计原始资料、设计依据：

工程概况，设计原始资料及设计依据：

建筑概况：

1.本次设计选择的对象是辽宁沈阳市某住宅商用楼空调设计，东经123.43度，北纬41.77度，据热工气象分区为严寒地区B区。本工程是集商场、洗浴、办公为一体的综合性建筑。建筑正立面为南向，该建筑物地上19层，地下1层。其中，地下1层为车库等，地上1-3层为商用部分，4-6层为洗浴、桑拿部分，7-19层为办公部分。本次设计为该建筑的冷热源机房设计，已达到冬夏季的热工要求。

2.冷热媒参数可根据冷源情况确定，也可给定。对未给出冷热媒参数的，应按照设计规范和技术措施的要求选取，一般空调系统冬季空调热水60/50℃，采暖热水85-60℃夏季空调冷水7/12℃；

3.其他要求：建筑附近有一二次换热站，所以冬季采暖可以优先考虑使用外网的热媒进行换热。

设计依据：

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

《实用供热空调设计手册(第二版)》

《2009全国民用建筑工程设计技术措施_暖通空调动力》

《空气调节设计手册》

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015

《建筑设计防火规范》GB50016-2014

《建筑给排水工程》作者吕秀萍

《建筑设备施工技术与管理》作者丁云飞

《暖通空调气象资料集》

《暖通空调制图标准》GB/T50114-2010

《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-2016

《建筑设备专业设计技术措施》

《燃油燃气锅炉房设计手册》

空调系统概述：

气象参数：

沈阳地区的空调室外参数为：

室内设计参数：室内要求温度夏季保持26℃，室内相对湿度60%；冬季保持20度，室内相对湿度60%。

空调系统概述：

近年来，各种大、中型供冷、供热的中央空调工程越来越受到各行各业人们的重视。中央空调系统广泛应用于各类大型空调工程，改善和提高了人们工作和居住环境的质量及生活和健康水平。随着功能齐全的现代化新建筑，尤其是高层建筑不断涌现，中央空调将成为人们生活和工作中不可缺少的设备。

中央空调系统的构成：

1.冷冻机组：这是中央空调的制冷源通往各个房间的循环水由冷冻机组进行内部热交换，降温为冷冻水。

2.冷却水塔：冷却水塔用于为冷冻机组提供“冷却水；

3.外部热交换系统：外部热交换系统由两个循环水系统组成；

（1）冷冻水循环系统

由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换，带走房间热量，使房间内的温度下降。从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为出水：流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为回水。

（2）冷却水循环系统

由冷冻泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时额必将释放必释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。如此不断循环，带走了冷冻机组释放的热量。流进冷冻机组的冷却水简称为进水；从冷冻机组流回冷却塔的冷却水称为回水。

4.冷却风机有两种情况：

（1）室内风机

安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换。

（2）冷却塔风机

用于降低冷却塔中的水温，加速将回水带回的热量散发到大气中去。

可以看出，中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过程。在这里，冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。因此，对冷冻水和冷却水循环系统的设计便是中央空调系统设计的重要组成部份。

本工程建筑附近有一二次换热站，所以冬季采暖采用外网的热媒。用板式换热器将其换成空调系统适合的温度。

空调系统划分：

空调系统划分原则

在本工程中建系统参照空调系统的划分原则可以将其划分为3个系统，具体是根据建筑的用途使用时间不同来划分的。这三个系统分别为商场部分、洗浴桑拿部分、办公部分。

空调负荷及新风量计算：

卫生热水负荷：

由《建筑给排水工程》第一章关于气压给水水设备的设计计算包括气压水罐容积确定及水泵配置，计算步骤：

（1）首先确定用水定额和用水人数，求最高日的总用水量。

（2）根据小时变化系数求最高日最大小时用水量。

（3）水泵出水量为最大小时的1.2倍。

则系统的最高日最大小时用水量为： m3/h

卫生热水的温度是50℃，自来水的温度是10℃。

所以卫生热水的负荷为：Q=4.18×3.75×(50-10)=627KW。

空调冷热源方案确定：

空调冷热源一般设计原则：

1.空调冷热源设备形式的确定与选择，应根据建筑物的空调规模、用途、冷热负荷、所在地区气象条件、能源结构与政策、价格及环保规定等情况，通过综合论证确定。

2.发展城市区域供热是我国城市供热的基本政策，因此设计中应优先采用集中供热或区域供热；同时，优先考虑采用工矿企业余热作为空调制冷制热的热源，这更符合国家的能源政策。

3.热电冷联产是利用现有的热电系统，发挥供热、供电和供冷为一体的能源综合利用系统。冬季用热电厂的热源供热，夏季采用溴化锂冷水机组供冷，可使热电厂冬夏负荷平衡，高效经济运行。因此，具有热电条件的商业或公共建筑群，应积极创造条件实施热电联产或热、电、冷联产系统。

4.空调热源政策应遵循国家有关环保方面的规定和政策。如选择电动压缩式冷水机组，应考虑制冷剂对环境的影响。要符合《蒙特利尔议定书》与《京都协议》的有关规定。由于压缩式冷水机组的使用年限一般在20年以上，因此，采用过渡制冷剂（如R22、R123等）时，应考虑我国地禁用年限(中国2040年将全部停止使用)又如，锅炉和直燃机使用的燃料应优先选用天然气、城市煤气；当无燃气时，可用油，以减少对环境的影响。

5.空调冷热源节能是设计中始终要贯彻的原则，主要原则如下：

优先采用天然气冷热源。

在条件允许的地区，应考虑利用冷却塔供冷方式。

回收与利用空调冷源中的冷凝废热。

在条件允许的地区，经技术经济比较后，可选用空气源热泵冷热机组、水源热泵冷热水机组作为中央空调冷热源。

宜选择节能性好的变水量系统（如一次泵变水量系统）。

选用部分负荷性能好的冷热源设备。

6.在空调冷热源设计中，必须遵循国家对其安全防火等方面的有关规范、标准中的规定。

(资料来源于马最良姚杨.民用建筑空调设计.第二版.北京：化学工业出版社，2009 419页 11.8.3)

常见空调冷热源及组合方式：

目前，空调系统中常见的冷热源组合方式由一下方式：

常见空调冷热源及组合方式：

空调冷热源方案确定：

根据建筑附近资源分析，建筑附近有一个二次换热站，所以冬季采暖优先选用外网热媒。采暖方式确定以后就分析确定制冷方式，沈阳地处北方不适合实用空气源热泵，建筑附近绿地不充分，地下水源不充分。充分分析以后选择用电制冷。现在天然气充分，卫生热水供洗浴桑拿使用，需要全年使用，用燃气锅炉提供热媒，供卫生热水换热用。

空调冷热源管路系统设计及主要设备选择：

空调管路系统设计主要原则如下：

1.空调管路系统应具备足够的输送能力，例如，在中央空调系统中通过水系统来确保渡过每台空调机组或风机盘管空调器的循环水量达到设计流量，以确保机组的正常运行；又如，在蒸汽型吸收式冷水机组中通过蒸汽系统来确保吸收式冷水机组所需要的热能动力。

2.合理布置管道：管道的布置要尽可能地选用同程式系统，虽然初投资略有增加，但易于保持环路的水力稳定性；若采用异程系统时，设计中应注意各支管间的压力平衡问题。

3.确定系统的管径时，应保证能输送设计流量，并使阻力损失和水流噪声小，以获得经济合理的效果。众所周知，管径大则投资多，但流动阻力小，循环水泵的耗电量就小，使运行费用降低，因此，应当确定一种能使投资和运行费用之和为最低的管径。同时，设计中要杜绝大流量小温差问题，这是管路系统设计的经济原则。

4.在设计中，应进行严格的水力计算，以确保各个环路之间符合水力平衡要求，使空调水系统在实际运行中有良好的水力工况和热力工况。

5.空调管路系统应满足中央空调部分负荷运行时的调节要求；

6.空调管路系统设计中要尽可能多地采用节能技术措施；

7.管路系统选用的管材、配件要符合有关的规范要求；

8.管路系统设计中要注意便于维修管理，操作、调节方便。

9.应注意问题：

（1）放气排污。在水系统的顶点要设排气阀或排气管，防止形成气塞；在主立管的最下端(根部)要有排除污物的支管并带阀门；在所有的低点应设泄水管。

（2）热胀、冷缩。对于长度超过40m的直管段，必须装伸缩器。在重要设备与重要的控制阀前应装水过滤器。

（3）对于并联工作的冷却塔，一定要安装平衡管。

（4）注意管网的布局，尽量使系统先天平衡。实在从计算上、设计上都平衡不了的，适当采用平衡阀。

（5）要注意计算管道推力。选好固定点，做好固定支架。特别是大管道水温高时更得注意。

（6）所有的控制阀门均应装在风机盘管冷冻水的回水管上。

（7）注意坡度、坡向、保温防冻。

空调水系统管径的确定水利计算：

水管管径d由下式确定：

式中mw-水流量，m³/s；v-水流速，m/s。

建议，水系统中管内水流速按表一中的推荐值选用，经试算来确定其管径，或按表二根据流量确定管径。

表一、管内水流速推荐值（m/s）

冷冻水系统设计：

空调冷冻水的形式很多，实际运用中可以根据需要组合成各种不同的系统。常见的典型系统如下：

一次泵冷冻水系统：

（1）一次泵定水量系统：只需要在末端水管上设置一个三通阀，当部分符合运行时，一部分水流量与负荷成比例的流过末端装置，另一部分从三通阀旁通管路流过，以保证冷量和负荷相适应。但水泵仍然按照设计流量运行，因此该系统的能耗较大，在实际应用中较少。

（2）一次泵变流量冷冻水系统：只需要在管路系统的末端装置上设置一个二通阀。当负荷降低时二通阀关小，使末端装置中冷冻水的流量按比例降低，从而使被调参数保持在设计范围内。二通阀的调节过程中，管路的特性曲线将发生变化，因此系统负荷侧水流量也将发生变化。但是如果通过冷水机组的冷冻水量减少，将会导致冷水机组的运行稳定性变差，甚至会出现不安全运行问题，因此在系统的供、回水管之间安装另一条旁通管，管道上安装压差控制器，当用户流量减少时，供回水总管道中的压差增大，通过压差控制器使旁通阀开大，让部分水通过，而流经冷水机组的水流量基本保持不变。

二次泵冷冻水系统：

二次泵系统主要是在负荷侧和冷源侧分别设置水泵，并在负荷侧和冷源侧之间的供回水总管上设有旁通管。冷源侧与冷水机组相对应的泵称为“一次泵”，负荷侧水泵称为“二次泵”。冷水机组、一次泵和旁通管道构成了一次环路。一次泵为定流量，保证冷水机组定水量运行。一次泵的扬程只用来克服一次环路的总阻力，因此并不节能。二次泵可根据各个环路的阻力选择水泵型号，也可以用不同形式的供水方式。二次泵克服了一次泵系统按最大阻力环路选择水泵扬程的弊端，同时保证了冷水机组定流量运行。

总上所述，通过分析各种系统的优缺点，在本设计中我们选用一次泵变流量冷冻水系统。

本工程选用一次泵系统。

水泵的分类：

水泵一般多以泵的结构和作用原理来分类，有时根据需要也按使用部门、用途、动力类型和泵的水力性能等进行分类。详细暖通南社相关课件

(1)按使用部门分，有农业用泵(农用泵)、工作用泵(工业泵 )和特殊用泵等。

(2)按用途分，有水泵、砂泵、泥浆泵、污水泵、污物泵、井用泵、潜水电泵、喷灌泵、家用泵、消防泵等。

(3)按动力类型分，有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。

(4)按工作原理分，有离心泵、混流泵、轴流泵、漩涡泵、射流泵、容积泵( 螺杆泵、活塞泵、隔膜泵 )、链条泵、电磁泵、液环泵。

离心泵的工作原理：

水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩相四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。

离心泵的分类：

按工作叶轮数目来分类：

(1)单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。

(2)多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为n个叶轮产生的扬程之和。

按工作压力来分类：

(1)低压泵：压力低于100米水柱；

(2)中压泵：压力在100~650米水柱之间；

(3)高压泵：压力高于650米水柱。

按叶轮进水方式来分类：

(1)单侧进水式泵：又叫单吸泵，即叶轮上只有一个进水口；

(2)双侧进水式泵：又叫双吸泵，即叶轮两侧都有一个进水口。它的流量比单吸式泵大一倍，可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。

按泵壳结合缝形式来分类：

(1)水平中开式泵：即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。

(2)垂直结合面泵：即结合面与轴心线相垂直。

按泵轴位置来分类：

(1)卧式泵：泵轴位于水平位置。

(2)立式泵：泵轴位于垂直位置。

按叶轮出来的水引向压出室的方式分类

(1)蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。

(2)导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。

平时我们说某台水泵属于多级泵，是指叶轮多少来讲的。根据其它结构特征，它又有可能是卧式泵、垂直结合面泵、导叶式泵、高压泵、单面进水式泵等。所以依据不同，叫法就不一样。另外，根据用途也可进行分类，如油泵、水泵、凝结水泵、排灰泵、循环水泵等

轴流泵的工作原理及特点

轴流泵与离心泵的工作原理不同，它主要是利用叶轮的高速旋转所产生的推力提水。轴流泵叶片旋转时对水所产生的升力，可把水从下方推到上方。

轴流泵的叶片一般浸没在被吸水源的水池中。由于叶轮高速旋转，在叶片产生的升力作用下，连续不断的将水向上推压，使水沿出水管流出。叶轮不断的旋转，水也就被连续压送到高处。

轴流泵的一般特点：

(1)水在轴流泵的流经方向是沿叶轮的轴相吸入、轴相流出，因此称轴流泵。

(2)扬程低(1～13米)、流量大、效益高，适于平原、湖区、河网区排灌。

(3)起动前不需灌水，操作简单。

混流泵的工作原理特点

由于混流泵的叶轮形状介于离心泵叶轮和轴流泵叶轮之间，因此，混流泵的工作原理既有离心力又有升力，靠两者的综合作用，水则以与轴组成一定角度流出叶轮，通过蜗壳室和管路把水提向高处。

混流泵的一般特点：

(1)混流泵与离心泵相比，扬程较低，流量较大，与轴流泵相比，扬程较高，流量较低。适用于平原、湖区排灌。

(2)水沿混流泵的流经方向与叶轮轴成一定角度而吸入和流出的，故又称斜流泵。

综合分析各种水泵的优缺点和机房系统的要求选用离心单级泵。

水泵扬程设计：

《实用供热空调设计手册》可得：

冷、热水管路系统扬程：

开式水系统：Hp=hf+hd+hm+hs

闭式水系统：Hp=hf+hd+hm

式中hf、hd—水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；

hm—设备阻力损失，Pa；

hs—开式水系统的静水压力，Pa。

据《实用供热空调设计手册》可查得系统的比摩阻在100-300pa之间，所以去§=200pa。

建筑总高度为H=72.6m。

估算取管道最不力环路的总长度为L=72.6m.

沿程阻力：P1=2*72.6*200=29kpa.

末端局部阻力取沿程阻力的0.5，

末端局部阻力：P2=29*0.5=14.5Kpa.

机组压降：P3=93kpa。

据《实用供热空调设计手册》可查的自动控制阀的压力损失在30-50kpa之间，取自动控制阀的压力损失 P4=35kpa。

机房内部局部阻力的统计：

设备阻力损失

局部压力损失：△P（pa）

△P =§*v2*p/2

机房局部阻力为P5=0.648+2.52+9.36+7.3+15=34.8

系统总压力损失

P=P1+P2+P3+P4+P5=29+14.5+93+35+34.8=206.3kpa

所以所选水泵扬程 H=20.3mH2O.

故所选水泵必须满足 Q=215m3/h H= 20.3mH2O

所选冷冻水循环泵为KQL 150/250-18.5/4

泵的技术参数如下：

尺寸表：

分集水器的选型：

供水集管又称分水器（或分水缸），回水集管又称集水器（或回水缸），它们都是一段水平安装的大管径钢管。冷水机组生产的冷水送入供水集管，再经供水集管向各支系统或各分区送水，各支系统或各分区的空调回水，先回流至回水集管，然后由水泵送入冷水机组。供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表，底部应设置排污阀或排污管。

根据《实用供热空调设计手册第二版》，分水器和集水器尺寸确定方法如下：

直径D

（1）按断面流速v确定D:分汽缸按断面流速8-10m/s计算；分水器、集水器按断面流速0.1m/s计算。

（2）按经验估算确定D：D=(1.5-3)dmax

式中D—分汽缸、分水器、集水器直径，mm；

dmax—分汽缸、分水器、集水器支管中的最大直径，mm。

1）配管间距L1/L2/L3……

分汽缸、分水器、集水器配管尺寸表（mm）

依接管管径确定配管尺寸表（mm）

（1）分水器的选型计算

根据建筑的性能将系统分成三个系统；据规范可查总管的流速在0.5-1.5m/s之间，所以取v=1m/s。

所以算出总管的直径为D=389mm。

所以与分水器连接的支管的管径分别为 DN200/DN125/DN200。

集水器的选型计算：

集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同，只是接管顺序相反。根据以上原则，选择DN600分水器和集水器。

冷却水系统设计：

冷却水系统形式：

除冷冻水系统外，采用水冷式冷凝器的制冷系统的运行费用主要由两个方面构成，一是制冷压缩机的耗电量费用，另一个就是冷却水的费用。所以合理的选用冷却水源和冷却水系统对制冷系统的运行有重大意义。

常用的冷却水系统的水源有：地表水、地下水、海水、自来水等。冷却水系统的形式主要有直流式冷却水系统和循环式冷却水系统。

直流式冷却水系统是指升温后的冷却水直接排出，不重复使用。直流式冷却水系统主要是用于在有充足水源的地方，且大型空调冷源用水量大的场合。

循环式冷却水系统是将来自冷凝器的冷却回水先通过蒸发式冷却装置，使之冷却降温，然后再用水泵送回冷凝器循环使用，这样，只需要补充少量新鲜水即可。与直流式相比，循环式冷却水系统可以节约能量和水源，而且降低费用。制冷系统中常用蒸发式冷却装置由两种类型：自然通风式冷却塔和接卸通风式冷却塔。

总上所述，比较其优缺点，在本系统中选用自来水作为冷源，采用循环式冷却水系统。

1 冷却塔的选型

冷却塔选用与主机一对一选择，所以冷却塔选用两台。冷却塔安装在六楼顶部，所以选用低噪音冷却塔。

据《实用供热空调设计手册第二版》可得冷却塔的标准设计工况及冷却塔的运行工况如表1-8所示。

表1-8 冷却塔的运行参数

冷却塔分类：

(1) 冷却塔根据被冷却水在塔内是否与空气接触，可以分为开式与闭式；

开式冷却塔中，循环水和空气与塔部件相接触会带来一系列问题：水质易受污染，滋生军团菌，设备腐蚀结垢等，闭式冷却塔主要依靠管外喷淋水的蒸发带走热量，其冷却流体环路封闭，不受环境污染的影响，降低了系统结垢的可能性，有利于系统的高效运行。

(2) 冷却塔按喷淋水与空气的流向又可分为横流塔和逆流塔：

逆流式塔的冷却水与空气逆向接触，通过布水器散水，热交换效率高即冷却效果相对较好，但由于配水系统阻力大且塔体比横流式高，故相对噪声要大过横流式，在对安静有较高要求的场合应选用超低噪声型；

横流式塔为重力式散水，散水阻力小，但热交换效率低于逆流式，填料用量大，占地面积较大，优点是检修方便，清洁保养时不需停机，且塔体高度低于逆流式；

(3) 冷却塔按有无填料分为填料式和无填料式；

(4)喷射无风机式冷却塔。

喷射无风机式塔的最大优点即超低噪声、无振动，水滴飞溅也很少，从环保角度来看是理想的冷却设备，但其占地和高度都超过前两种，并且为满足喷射水压，循环水泵的扬程较大，为防止喷嘴堵塞对水质的要求也较高。

因此这三种型式可谓各有短长，在实际的设计中，设计人员应根据建筑的具体情况和侧重综合比较，选用最适合的冷却塔。经分析冷却塔选横流式方形塔。

根据以上所选的制冷机可得冷凝器的水流量 Q=252m3/h；所以冷却塔的冷却水量必须满足 Q=252m3/h。

b、冷却塔的修正

据冷却塔的选用曲线可以进行修正

沈阳市的夏季室外空调湿球温度 t= 25.5℃

因为冷却塔选择安装在六楼裙楼屋面，对噪音要求比较高，所以选用超低噪音的冷却塔。

修正后选用的冷却塔型号为BFNPDG-200(Ⅲ)

2 冷却水泵的选型

(1)流量：

上面的机组选型中所选的机组冷凝器的水流量 G=70L/S G=252m3/h

冷却水泵选用的是两用一备，所以单台水泵的流量 G=252m3/h。

(2)扬程

局部阻力计算表：

热水系统设计：

空调热水设计：

空调热水系统的热媒是外网的一次侧水，通过板式换热器将其换成空调适用的水。

外网的一次侧水经过换热站后进入机房的供水温度是85℃，经换热后的回水温度是60℃。

空调热水侧选用的供回水温度是60/50℃。

空调热水系统设计：

空调热水系统与冷冻水系统的系统除主机以外的部分是共用的，所以系统形式与前面所说的空调冷冻水系统是一样的。具体实现方法在第六章的自控说明书中会详细介绍。

空调热水系统的设备选型：

板式换热器简介：

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用的范围内有取代管壳式换热器的趋势。板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。板式换热器的结构及换热原理决定了其具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。两种介质的平均温差可以小至1℃，热回收效率可达99%以上。在相同压力损失情况下，板式换热器的传热是列管式换热器的3～5倍，占地面积为其的1/3，金属耗量只有其的2/3。因此板式换热器是一种高效、节能、节约材料、节约投资的先进热交换设备。

板式换热器的型式主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类，板片形式主要有人字形波纹板、水平平直波纹板和瘤形板片三种。

板式换热器的基本结构：

板式换热器主要由框架和板片两大部分组成。

板片由各种材料的制成的薄板用各种不同形式的磨具压成形状各异的波纹，并在板片的四个角上开有角孔，用于介质的流道。板片的周边及角孔处用橡胶垫片加以密封。

框架由固定压紧板、活动压紧板、上下导杆和夹紧螺栓等构成。

板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓夹紧而成。

板式换热器的特点：

a.传热系数高，由于不同的波纹板相互倒置，构成复杂的流道，使流体在波纹板间流道内呈旋转三维流动，能在较低的雷诺数（一般Re=50~200）下产生紊流，所以传热系数高，一般认为是管壳式的3~5倍。

b.对数平均温差大，末端温差小。板式换热器多是并流或逆流流动方式，其修正系数也通常在0.95左右，此外，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小，对水换热可低于1℃，而管壳式换热器一般为5℃.

c.占地面积小，板式换热器结构紧凑，单位体积内的换热面积为管壳式的2~5倍，也不像管壳式那样要预留抽出管束的检修场所，因此实现同样的换热量，板式换热器占地面积约为管壳式换热器的1/5~1/10。

d.容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的；改变板片排列或更换几张板片，即可达到所要求的流程组合，适应新的换热工况。

e.重量轻，板式换热器的板片厚度仅为0.4~0.8mm。

f.制作方便，板式换热器的传热板是采用冲压加工，标准化程度高，并可大批生产。

g.容易清洗，框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，这对需要经常清洗设备的换热过程十分方便。

h.热损失小，板式换热器只有传热板的外壳板暴露在大气中，因此散热损失可以忽略不计，也不需要保温措施。

i.容量较小，是管壳式换热器的10%~20%。

j.单位长度的压力损失大，由于传热面之间的间隙较小，传热面上有凹凸，因此比传统的光滑管的压力损失大。

k.不易结垢，由于内部充分湍动，所以不易结垢，其结垢系数仅为管壳式换热器的1/3~1/10。

板式换热器的分类：

1.1 按材料分可以分为不锈钢板式换热器、钛合金板式换热器、纯钛板式换热器。板换的材料不同，耐氯离子的腐蚀性能越来越好。

1.2 按板换的连接方式可以分为钎焊式连接板式换热器、密封胶垫式板式换热器。钎焊式板式换热器耐温耐压性能好，强度增大，但是安装好的板换不能扩充和拆洗。密封胶垫式连接的板式换热器耐温耐压性能较差，强度也不及钎焊式，但是便于扩充和拆洗。按照热媒的种类不同选择合适的板换。

1.3 按照一次侧、二次侧的换热面积的大小可以分为等截面板式换热器和不等截面板式换热器。

板式换热器的选型：

板式换热器的优点：传热系数高，流通截面较宽，适应性大，拆洗方便，省管材。

本设计的冷热源机房采用板式换热器。

换热器的选择原则：

1.换热器的容量和台数应根据热负荷调节并按照最不利工况进行选择，一般不设备用。但一台换热器停用时，其余的应满足60%~75%热负荷的需要。

2.换热器应能满足热媒的工作压力、温度等参数的要求，以保证热网系统安全可靠的运行。本设计的综合楼的热负荷Q=2198.8kW，选用2台相同规格的水－水板式换热器，并且一台换热器停用时，另一台换热器要满足60%~75%热负荷的需要，每台换热器的负荷按1033kW选用，能满足条件。

换热器选型计算

3.当采用板式换热器时，单台的板片数不宜太多或太少。单台换热器应综合考虑传热系数和流动阻力。

注：以上资料来源于供热工程（第四版） P377

根据板式换热器的型号参数，选择的板式换热器的参数如下：速度V=0.3m/s.

卫生热水设计：

工程建筑地处沈阳市，是北方城市。所以不适合使用空气源热水器。电加热效率低并且将高品位的电能转变成低品位的热能，所以不选用。现在在国家能源政策下，各个城市的天然气能源比较充足，所以选用燃气锅炉为卫生热水提供热媒。用一次泵系统为锅炉水循环和卫生热水循环提供动能。

卫生热水系统设备选型：

燃气锅炉的选型：

从负荷计算书中可以查得卫生热水的热负荷： Q=648KW

所以选择的燃气锅炉型号为POWER700（常压）

锅炉水循环泵的选择：

（1）所需扬程的计算

1）局部阻力：

蝶阀的阻力4mH2O，Y型过滤器约0.7 mH2O，蓄热水箱阻力约1mH2O.总局部阻力约为5.7mH2O；

2）沿程阻力：

最不利环路的管路长约为下40m，系统的比摩阻约为400~1000Pa/m，本设计取500Pa/m，故沿程阻力为30000Pa，约4mH2O。

综上，所需水泵扬程为：5.7+4=9.7mH2O，附加10%安全余，则选择水泵扬程应为9.7×1.10=10.7mH2O；

（2）流量

单台泵流量：24.1m3/h

考虑富余10%的余量，每台泵的流量为24.1×1.1=26.51m3/h。

根据流量、扬程，选择凯泉KQL65/100-1.5/2型立式单级泵。

尺寸表：

定压系统设计：

定压方式：

供暖及空调等闭式循环水系统的定压,其实应包含定压、补水和吸收膨胀(或收缩)水量的功能，所以宜称之为定压补水。定压，是为了保证闭式循环水系统的最高点，在循环水泵启停时都能充满水，对于高温水系统，还要保证最高点不发生汽化的压力；补水，是为了弥补系统的泄漏和正常的排污损失的水量；而由于循环水系统中水温的变化，体积会膨胀或收缩，需要加以消化容纳。

供暖及空调水系统的定压补水方式大致有：高位膨胀水箱加定频补水泵、密闭定压补水装置(各种形式的气压罐加定频补水泵)、变频补水泵加超压泄水、定频补水泵加超压泄水等。

高位膨胀水箱加定频补水泵的优点大致有：有效膨胀容积有条件做得较大，系统的压力相对比较稳定,建设费用相对比较经济等。其局限性是需要设置于建筑的最高处，区域性供暖或供冷系统需要设置于区域内最高建筑的最高处,有些建筑缺乏设置的条件，严寒地区需要采取可靠的防冻措施，区域性系统可能需要设置较长的膨胀、循环、信号和补水管道等。

密闭定压补水装置，即各种形式的气压罐加定频补水泵，近年来在许多供暖及空调等闭式循环水系统中被采用。虽然也可以达到定压、补水和吸收膨胀(或收缩)水量的功能，但是由于各种形式气压罐的有效调节容积是其中的气体容积变化量，即遵循在相同温度条件下压力与体积的乘积为常数的理想气体方程。在压力较高的系统中有效调节容积会较小，而且必然要有压力上限和压力下限，下限就是系统的允许最低压力，上限则由为达到有效调节容积补水泵的必要运行区间决定，欲得到较大的有效调节容积，需要设置较高的压力上限值，使系统压力升高。

变频补水泵加超压泄水，是变频水泵在供暖及空调水系统的定压补水中的应用。根据系统压力的变化，水泵变频运行改变补水量，而当水温升高体积膨胀时，多余的水量超压泄水至补水箱。

定频补水泵加超压泄水，则是根据系统压力的变化，启动或停止补水泵，当水温升高体积膨胀时，多余的水量超压泄水至补水箱。

在闭式系统中，必须保证系统管道及设备内充满水，因系管道任一点的压力都高于大气压力（否则会吸入空气），因此闭式水系统需要定压。空调系统中广泛采用定压点在水泵的吸入口处的定压方式，其主要的优点是水力系统工况稳定。另外常见的还有选择回水管最高点作为定压点的定压方式，即采用高位膨胀水箱定压，其优点是膨胀水管长度较短，尤其是当建筑物较高时，不用设置从底层到楼顶的膨胀水箱，因此可节省部分投资。常用的定压设备有膨胀水箱、补给水泵和定压罐等。在本系统中采用补水泵定压的方式。

补水系统的选型：

补水泵选择一用一备。

据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》可查

（一）、流量

（1）补水泵计算流量：

补水泵计算流量（小时流量）宜按系统水容量的1%计算：

冷冻水系统的循环水量为Q=430m3/h

所以补水泵流量G=430*0.02=8.6m3/h

（2）补水泵的计算扬程：

定压点为最高点加3m H2O

H=72.6+3=75.6m H2O

补水泵应考虑承压问题，据《实用供热空调设计手册》可查到内容如下：

系统的最高压力一般位于水泵的出口处，通常有三种情况：

2、系统停止运行时，最高压力等于系统的静水压力，即：Pa=pgh

3、系统开始的瞬间，动压尚未形成，出口压力等于静水压力与水泵全压P之和，即：Pa=pgh+P

4、系统正常运行时，出口压力等于改点静水压力与水泵静压之和，即：Pa=pgh+P-Pd

式中：p-水的密度，kg/m3

g-重力加速度m/s2

h-水箱液面至水泵中心的垂直距离m；

Pd-水泵出口处的动压Pd=v2p/2 Pa；

V-水泵出口处的流速m/s。

所以承压问题主要考虑的是系统开始的瞬间，补水口安装在循环水泵的入口，所以系统的最大压力为 P=95.9mH2O=0.959Mpa

冷水机组蒸发器与冷凝器的工作压力Pg(Pa)

国产冷水机组，一般Pg=1.0 Mpa

国外的离心式冷水机组：普通型 Pg=1.0 Mpa

加强型 Pg=1.7 Mpa

特加强型 Pg=2.0 Mpa

管材和管件的公称压力（GB1048-2005）

低压管道 Pg＜2.5 Mpa

中压管道 Pg=4-6.4 Mpa

高压管道 Pg=10-100Mpa

低压阀门 Pg=1.6Mpa

中压阀门 Pg=2.5-6.4Mpa

高压阀门 Pg=10-100 Mpa

所以机组的压力满足。

水泵的承压按DN200规则，当公称直径小于200mm时水泵承压为1.6Mpa，大于200mm时为1.0Mpa。

所以水泵承压也满足。

所以补水泵总的流量：Q=8.6m3/h，扬程H=75.6m；

补水泵选用一用一备，所以一台水泵的流量大于 Q=4.3m3/h，扬程，H=75.6m；

立式单级泵KQL 40/250-7.5/2型水泵参数表

尺寸表：

补给水箱：

补给水箱的计算容积约为补水泵的小时流量：

根据以上选择的补水泵的流量 Q=4.3m3/h

所以补给水箱的容积为 V=4.3m3/h

所以选用6号水箱：

有效容积是4.8m³；

箱体尺寸=长*宽*高=2000*1600*1500（mm）

全自动软水器：

空调水系统的泄水及排气：

ａ在水系统的最低点，应设置排水管和排水阀门，放水时间为2-3h。

ｂ在水系统的最高点，应设计集气罐，在每个最高点（当无坡度敷设时，在水平管水流的终点）设置放空器。

空调水系统的水质管理：

a水过滤：无论开式和闭式系统，水过滤器都是系统设计中必须考虑的。目前常用的水过滤器装置有金属网状、Y型管道式过滤器，直通式除污器等。一般设置在冷水机组、水泵、换热器、电动调节阀等设备的入口管道上

b闭式水系统：冷、热水系统中必须设置软化水处理设备及相应的补水系统。电子水处理仪的安装位置：放置于水泵后面，主机前面。

空调管路系统的保温与防腐：

常用管道保温厚度表

一、冷冻水管道(≥5℃)

二、热水、冷热合用管（5～60℃）

三、热水、冷热合用管（0～95℃）

管道防腐：

钢管的防腐按图纸要求，采用环氧煤沥青漆外包玻璃丝布，外涂面漆防腐：

外壁施工工艺流程：管道除锈→涂底漆→第一遍面漆→第二遍面漆→缠玻璃丝布→面漆→面漆；

内壁施工工艺流程：管道除锈→涂底漆→第一遍面漆→第二遍面漆→第三遍面漆。

管道除锈：

1、涂底漆前管子表面应清除油垢、灰渣、铁锈、氧化铁皮。采用喷砂除锈其质量标准达到Sa2.5级。

2、管子表面除锈后涂底漆，之间时间间隔不超过8小时，涂底漆时，基面应干燥。底漆涂刷均匀、饱满，不得有凝块、起泡现象，管两端150～250mm范围内不得涂刷。

3、底漆表干后涂刷面漆和包扎玻璃丝布，底漆和第一遍面漆涂刷的时间间隔不超过24小时。

4、环氧煤沥青涂料采用双组份，常温固化型的涂料；玻璃丝布采用干燥、脱蜡、无捻、封边、中碱、经纬密度为10*12根/cm～12*12根/cm的玻璃丝布。面漆涂刷后立即包扎玻璃丝布，玻璃丝布的压边宽度为30～40mm，接头搭接长度不小于100mm，各层搭接接头相互错开。玻璃丝布油浸透率达95%以上，不得出现大于50mm*50mm的空白，管端留出150～250mm阶梯形搭茬。

5、管道接口处施工要在焊接试压合格后进行，新旧防腐压边不小于50mm，接头搭接长度不得小于100mm，接茬处应粘接牢固、严密。

6、钢管外壁涂层机构：一底两面一布两面，干膜总厚度400µm。

7、钢管内壁涂层机构：一底三面，干膜总厚度300µm。

8、外防腐施工完毕后按设计要求或《给水排水管道工程施工及验收规范》中表4.3.11中相对应的要求进行质量检测。

9、

管道防腐检测：

1、涂层检查与验收：

①表面涂装施工时和施工后，应对涂装过的工件进行保护，防止飞扬尘土和其它杂物。

② 涂装后的处理检查，应该是涂层颜色一致，色泽鲜明光亮，无皱皮，起泡，流挂，漏涂等缺陷。

③涂装漆膜厚度的测定，用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度，漆膜测厚仪一般测定3点厚度，取其平均值。

2、质量检测

① 质量检测根据设计规定采用抽样检测的方式进行。

②用目视逐根检查。覆盖层表面应均匀、平整、无气泡、皱褶、凸瘤及压边不均匀等覆盖层缺陷

③漆膜厚度用磁性测厚仪测定，在单节钢管的两端和中间的圆周上每隔1.5米测一点，漆膜厚度应满足两个85％：即85％的测点厚度达到设计要求，达不到厚度的测点，其最小值应不低于设计厚度的85％；

④用针孔检查仪检查针孔，如发现针孔，用砂纸砂轮机打磨补涂；

⑤漆膜厚度不足或有针孔，返修固化后应复查，不合格的要再次返修，直至合格；

⑥附着力检查，使用硬质刀具在涂层上划一个夹角为60的切口进行抽查，应划透涂层直达基材，用胶带粘贴划口部分，撕掉胶带事后观察划痕处，涂层应无剥落。也可有在同一条件下喷漆的样板上进行检查。

空调管路系统的管材及设备、附件的安装

空调管路系统的管材：

暖通空调管道阀门选型原则

设备及附件安装：

1.水泵在系统的设计位置：一般而言，冷冻水泵应设在冷水机组前端,从末端回来的冷冻水经过冷冻水泵打回冷水机组；冷却水泵设在冷却水进机组的水路上，从冷却塔出来的冷却水经冷却水泵打回机组；热水循环泵设在回水干管上，从末端回来的热水经过热水循环泵打回板式换热器。

2.冷却塔上的阀门设计：（1）冷却塔进水管上加电磁阀(不提倡使用手动阀)

（2）管泄水阀应该设置于室内,(若放置在室外,由于管内有部分存水,冬天易冻)

3.水泵前后的阀门

1水泵进水管依次接：蝶阀-压力表-软接

2水泵出水管依次接：软接-压力表-止回阀-蝶阀

4.分/集水器

多于两路供应的空调水系统，宜设置集分水器。集分水器的直径应按总流量通过时的断面流速（0.5-1.0m/s）初选，并应大于最大接管开口直径的2倍；分汽缸﹑分水器和集水器直径D的确定：

ａ按断面流速确定D分汽缸按断面流速8-12m/s计算；分水器和集水器按断面流速0.1m/s计算。

ｂ按经验公式估算来确定D, D=(1.5-3)DMAX DMAX支管最大直径

ｃ分/集水器之间加电动压差旁通阀和旁通管(管径一般取DN50)

ｄ集水器的回水管上应设温度计.

5.各种仪表的位置

布置温度表，压力表及其他测量仪表应设于便于观察的地方，阀门高度一般离地1.2－1.5m,高于此高度时，应设置工作平台。

压力表：冷水机组、进出水管、水泵进出口及集分水器各分路阀门外的管道上，应设压力表；

温度计：冷水机组和热交换器的进出水管、集分水器上、集水器各支路阀门后、新风机组供回水支管，应设温度计。

6.压差旁通阀的选择

在变水量水系统中，为保证流经冷水机组中蒸发器的冷冻水流量恒定，在多台冷水机组的供回水总管上设一条旁通管。旁通管上安有压差控制的旁通调节阀。最大的设计流量按一台冷水机组的冷冻水水量确定，管径直接按冷冻水管最大允许流速选择。

7.机组的位置

两台压缩机突出部分之间的距离小于1.0m，制冷机与墙壁之间的距离和非主要通道的距离不小于0.8m, 大中型制冷机组（离心，螺杆，吸收式制冷机）其间距为1.5－2.0m。制冷机组的制冷机房的上部最好预留起吊最大部件的吊钩或设置电动起吊设备。

空调冷热源系统运行调节及控制：

空调冷热源系统运行调节原理：

楼宇自控系统介绍

楼宇自动化系统BAS，又称建筑设备自动化系统，即我们所说的楼宇自动化系统，该系统能对建筑物内部的供水、变配电系统进行监控、测量，以保证大楼水电的正常供应，并能通过对空调、外墙照明等系统的综合控制达到节约能源、减轻管理人员劳动强度的效果。该系统以中央处理计算机为中心，采用先进的计算机控制技术，以丰富灵活的控制、管理软件和节能程序，对建筑物内部的设备进行时时控制与管理，使建筑物机电或建筑群内的设备有条不紊、综合协调、科学地运行，能够随时按需调整建筑物内部的温度、湿度、照明强度和空气清新度，从而达到有效地保证建筑物内有舒适的工作环境、实现节能、节省维护管理工作量和运行费用的目的，从而提供一个舒适、安全的生活和工作环境。

楼宇自控系统的基本原理（主要空调控制系统）

楼宇自控系统是将建筑物（或建筑群）内的机电设备以集中监视、控制和管理为目的而构成的一个综合系统。它可按人们的要求自动调节建筑内部温度、湿度、空气质量、灯光照度及相关设备的运行，建立一个舒适的人工环境，保证人们的健康。楼宇自控系统一般采用的是集散型控制系统和现场总线式控制系统。集散型控制系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监视管理和在设备现场进行分散控制的一种控制技术，大大降低了计算机集中控制的风险。它是由集中管理（操作站）、分散控制（现场控制器）和通信（网络）三部分组成。现场总线控制系统是以网络为基础的集散型控制系统。它是控制现场与智能化现场设备之间的数字式、双向传输、多节点和多分支结构的数字通信网络，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

楼宇自控系统通常包括空调通风、给排水、变配电、照明、冷热源、电梯等子系统。下面将对各子系统的主要部分的控制原理进行简单阐述。本次设计主要是针对空调的自控设计，所以详细介绍一下空调控制系统的原理。

1 空调通风控制系统

1．1 新风机组控制系统

新风机组是用来集中处理新风的空气处理装置。它根据送风温度或湿度进行控制。空气-水换热器夏季通入冷水对新风降温降湿，冬季通入热水对空气加热。加湿器则在冬季对新风加湿。新风机组控制系统主要实现监测、控制、保护、集中管理等功能。为了实现这几种功能，要选择合适的传感器、执行器、并配置相应的DDC 现场控制器。

1.2 定风量空调机组控制系统

定风量空调机组是对系统中的新、回风混合后进行热、湿处理，然后送入房间。通过安装在室内或回风管道内的温度传感器采集回风温度（或室温），与设定温度进行比较后，采用PID 控制算法，调节盘管的调节阀，以使回风温度（或室温）与设定温度一致。控制器根据其内部的软件及时钟，按时间程序或事件来启动或停止风机。只有风机确定启动，空气流量开关探测到风压后，温度控制程序才会工作。风机启动后，过滤网前后将建立起一个风压。如果过滤器干净，风压将小于一个设定值，接触器的干接点会断开。反之如果过滤器太脏，过滤网前后的风压变大，接触器的干接点将闭合。然后控制器根据干接点信号发出过滤网报警信息。控制器根据湿度传感器测得的回风湿度与设定湿度比较，以控制加湿阀门的开启或关闭，从而也就控制了房间的湿度。

1.3 变风量空调机组控制系统

变风量空调系统是通过空调送风量的调节实现空调区域温湿环境的控制，通常采用“定风温，变风量”的控制方法。恒定的送风温度是通过控制空调机组的冷/热水流量来实现的。当室内空调负荷改变或室内空气参数设定值变化时，空调系统通过变频驱动器改变风机电机的转速来控制送入房间的总风量，从而将空调环境的温湿参数调整到设定值。在送风温度不变时，变风量空调系统的送风量与空调负荷呈正比例的线性关系。变风量空调系统所需风量随负荷的减少而减少。变风量空调系统能够依据预定的运行时间表，实现空调机组的按时启停。中央监控系统也能对空调系统的设备进行远程开关操作。

1.4 制冷系统

制冷系统设备启停通常按照事先编制的程序控制，只有当润滑油系统启动，冷却水、冷冻水流动后，压缩机才能启动。DDC 控制器通过DO 通道控制冷冻机的启停，将冷冻机主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量信号，输入DDC 控制器监测冷冻机的运行状态，主电路上热继电器的辅助触点信号作为冷冻机过载停机报警信号。为使设备容量与变化的负荷相匹配以节约能源，通过供水管网中分水器上的温度传感器检测冷冻水供水温度，通过回水管网中集水器上的温度传感器检测冷冻水回水温度以及供水总管上的流量传感器检测冷冻水流量，送入DDC 控制器，计算出实际的空调冷负荷，控制冷水机组投入台数及相应的循环水泵投入台数。由压差传感器检测冷冻水供水管网中分水器与回水管网中集水器之间的压差，通过AI 通道将信号送入DDC 与设定值比较后，DDC 送出1 路AO 控制信号，控制位于供水管网中分水器与回水管网中集水器之间的旁通管上电动控制阀的开度，实现供水与回水之间的旁通，以保持供、回水压差恒定，并且基本保持冷冻水泵及冷水机组的水量不变，从而保证了冷水机组的正常工作。冷冻水泵、冷却水泵启动后，通过水流开关检测水流状态，流量太小甚至断流，则自动报警并自动停止相应冷冻机运行。

楼宇自控系统的基本构成：

现代典型的楼宇自控系统一般由以下几部分组成：

（1）中央控制，中央控制部分对整个系统进行监测、协调和管理。设备包括工作站、文件服务器及打印机等，工作站和文件服务器通过网络接口连接在一级网络上。

（2）主控制器，主控制器是整个系统中各离散化的区域控制器（DDC）的协调者，其作用是实现全面的信息共享，完成区域控制器与中央控制室的工作站之间的信息传递、数据存储、区域或远端报警等功能。主控制器含有CPU、存储器、I/O 接口，它通过网络接口连接在一级网络上。

（3）区域控制器（即DDC），区域控制器是具体控制机电设备的装置，与安装在设备上的传感器件和执行机构相连，每个区域控制器都包含有CPU、存储器、I/O 接口。各种被控变量（温度、湿度、压力等）通过传感器或变送器按一定时间间隔取样的方式读入DDC 控制器。读入的数值与DDC 控制器记忆的设定值进行比较，当出现偏差时，按照预先设置的控制规律，计算出为消除偏差执行器需要改变的量，来直接调整执行器的动作。DDC 控制器中的CPU 运行速度很快，它能在很短的时间间隔内，完成一个回路的控制。任何一个DDC 控制器都有与其他DDC 控制器及中央站进行通信的功能，提供了网络信息通信和信息管理，实现全面的整体信息共享、信息传输。每一个DDC 控制器都必须输入程序，程序一旦输入，就可以立即投入运行。DDC 控制器分设在现场，尽量靠近被监控点，通过网络接口连接在二级网络上。现场控制器是整个控制系统的核心，采用直接数字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四种输入/输出接口。方便灵活地与现场的传感器、执行调节机构直接相连接，对各种物理量进行测量，以及实现对被控系统的调节与控制。

AI-模拟量输入接口，可用作仪表的检测输入，如温度、压力等，一般为0-10V(0-5V)或4-20mA的直流信号。

AO-模拟量输出接口，用于操作控制阀、执行器等，如电动阀、三通阀、门执行器等，不需要外部电源，输出为0-10V的直流信号。

DI-数字量输入接口，即触点、液位开关、限位开关的闭合与断开，一般用作检测设备状态、报警接点、脉冲计数等。

DO-数字量输出接口，用于控制风机，水泵等运行，亦可作为输出信号与增减量型执行机构。

（4）传感器件，装设在各监控点的传感器，包括各种温度传感器、湿度传感器、流量开关、压力变送器等元件，接收并传送信号。

（5）执行机构，接收控制信号并调节被监控设备。

（6）各种软件，包括基本软件和应用软件，支持系统完成本身运行和外部控制所需要的各种功能。

各组成部分的连接流程图

空调控制系统的主要仪表阀件简介及工作原理：

1 传感器件

传感器及执行调节机构：传感器是指装设在各监视现场和各种敏感元件、变送器、触点和限位开关、用来检测现场设备的各种参数（如温度、湿度、压差、液位等），并发出信号送到调节控制器（分站、数据中心等），如铂电阻温度检测器、复合湿度检测器、风道静压变送器、差压变送器；

（1）温度传感器

温度传感器是应用最广,用量最多的一种传感器。其主要形式有：

①温度开关传感器

它是利用磁铁的温度特性做成的，近几年出售的产品是由磁铁与叠簧接点元件相组合，构成通用温度开关，其可靠性比原来有较大提高。它可用于过热保护开关，在异常过热时切断电路。另一种温度开关传感器，它是利用液体和气体热膨胀原理做成。具体结构是：在细小的金属管中封入膨胀系数大的物质，在它的一端装上伸缩软管。当金属管的温度发生变化,则软管相应移动，使开关能够接通与断开，它的主要缺点是体积比较大。

②热敏电阻

其特点是：根据设备要求不同,其形状和检测范围也不同,典型阻抗为(25℃)50Ω至1MΩ；线性化网络时灵敏度为0.7%/℃；灵敏度在普通温度传感器中为最高,近年来的发展情况是检测温度从低温到高温的各种热敏电阻材料已研制出来,更有利于它的最佳使用。今后热敏电阻的响应速度以及大型高温用恒温发热适用化方面的问题仍待继续研究。

③热电偶

热电偶早就作为高精度的温度测定传感器用于计量仪器。在家电领域,热电偶也用来检查煤气设备是否点火。由于这种传感器可利用在失火、断线、短路及发生异常情况时。自动使开关闭合，从而构成安全系统。近年来，已出现集成温度传感器，如AD590电流型集成温度传感器，特别适用于远距离温度测量。

（2）压力传感器

传统的压力器以机械结构型的器件为主。它利用弹性元件的形变或液柱高度差来指示压力，其缺点是尺寸大,体积重并且不能提供电量输出。随着半导体技术的发展，有了半导体压力传感器,它是利用晶体中的应力变化引起晶体管的电流增益或反向漏电流的相应变化而制成的压力传感器，这种传感也称压结型压力传感器；由于封装工艺上有着缺陷，而且易因压力过大产生不可逆变化而失效,逐渐被更为稳定的压阻型器件代替,压阻型器件主要利用半导体的电阻率随应力变化的性质制成的，它目前的应用最为广泛。它主要由电源稳压电路、带温度补偿的压敏电阻、电桥和运算放大器构成。其精度一般在1%F.S左右,温漂在0.03%F.S/℃下。但压阻型器件也有一些缺点,如本征灵敏度低和封装困难,因此,人们近几年来又研究了电容式电力传感器,并已制成单块集成器件。

（3）气体传感器

气体传感器分为两类：一类是利用氧化物半导体对气体敏感的特性制成的；另一类是利用接触燃烧而发生温度变化的特性制成的，二者各有所长。近几年,气体传感器尽管取得了很大改进，但存在不稳定的因素。尤其对于检测气体的选择性不好，对于酒精与香烟燃烧的烟雾不需检测的气体产生敏感而误报警。另外,两类传感器往往都必须加热到200—300℃才能工作。此外,其成本较高。

（4）湿度传感器

作为实用化的例子，有根据存料电阻值变化检测干燥度的湿度传感器，有根据特殊树脂的电阻值变化来检测磁带录像机磁头的水汽湿度传感器。另外还研制了采用对湿度容易敏感的陶瓷制作的湿度传感器。湿度传感器存在的问题是，至今还没有一种包括整个湿度范围的万能湿度传感器。对于干燥、水汽及二者之间的范围,必须采用彼此完成不同的传感器。湿度传感器研制的难处在于：检测部位往往是裸露的，传感器表面易受环境影响，从而难以保证其可靠性。

（5）流量传感器

水流量传感器主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成。它装在热水器的进水端用于测量进水流量。当水流过转子组件时，磁性转子转动,并且转速随着流量成线性变化。霍尔元件输出相应的脉冲信号反馈给控制器，由控制器判断水流量的大小，调节控制比例阀的电流，从而通过比例阀控制燃气气量，避免燃气热水器在使用过程中出现夏暖冬凉的现象。水流量传感器从根本上解决了压差式水气联动阀启动水压高以及翻板式水阀易误动作出现干烧等缺点。它具有反映灵敏、寿命长、动作迅速、安全可靠、连接方便利启动流量超低(1.5L/min)等优点,深受广大用户喜爱。

基本原理：

水流量传感器是利用霍尔元件的霍尔效应来测量磁性物理量。在霍尔元件的正极串入负载电阻，同时通上5V的直流电压并使电流方向与磁场方向正交。当水通过涡轮开关壳推动磁性转子转动时，产生不同磁极的旋转磁场，切割磁感应线,产生高低脉冲电平。由于霍尔元件的输出脉冲信号频率与磁性转子的转速成正比,转子的转速又与水流量成正比,根据水流量的大小启动燃气热水器。其脉冲信号频率的经验公式见式(1)。

f=8.1q-3 (1)

式中：f—脉冲信号频率,H2

q—水流量,L/min

由水流量传感器的反馈信号通过控制器判断水流量的值。根据燃气热水器机型的不同,选择最佳的启动流量,可实现超低压(0.02MPa以下)启动。

水流量传感器与水气联动阀的比较

压差式水气联动阀的缺点是启动水压高,而要想降低启动水压就需要牺牲一定的稳流特性(水压波动时的流量稳定能力)。

为了能使两者兼顾,唯有加大水阀膜片,但这样随着阀体的增大成本会升高，且水流启动压力指标也不能做得太低。对水流量传感器，在出水端增加稳流组件,利用稳流。形圈的几何尺寸及物理性能,通过试验成功开发了适用于不同容量热水器的稳流组件,具有很好的稳流特性(进水压力在0．1～0．5MPa变化时,出水量变化在3L/min以内)，保证进水压力变化时,保持流量在一定范围内,达到恒温效果。

比较压差式水气联动阀与水流量传感器,可以看出,前者是机械式，结构较复杂,体积大，但控制电路简单；后者是电气式，结构相对简单,体积小，但控制电路复杂。更为重要的是前者启动水压较高，水路系统阻力较大，不宜用在10L/min以上的大容量热水器AZ；而后者启动水压低，水路系统阻力小，在10L/min以上的大容量热水器上已普遍采用。

2 开关执行器件

（1）流量开关主要是在水、气、油等介质管路中在线或者插入式安装起到在流量高于或者低于某一个值的时候触发开关输出报警信号，系统获取信号后即可作出相应的执行单元动作。

分类：

从原理上分流量开关大致可分机械式流量开关和电子式流量开关；

机械式原理的有挡片式，叶轮式，活塞式，浮球式等；

电子式原理的有热导式，电磁式，超声波式等；

目前电子式已经逐步取代了机械式。电子式中应用最广的当属热式流量开关。

原理：

挡板式流量开关，它的原理是，通过液体的流动，推动挡板偏转，然后触动微动开关动作。这种机械式的流量开关优点是，使用方便，价格便宜，缺点是，机械式结构，会出现磨损，在水质不好的情况下，动作不是很稳定。

活塞式流量开关壳体内部的流体通道上装有一个内部装有永久磁铁的活塞。当活塞被液流所引起的压力差推动时，磁性活塞便会使设备内部的密封簧片开关动作，活塞的直径决定了启动流量。当液流减少时，不锈钢弹簧会推动活塞复位。簧片开关被开动后，可远传报警或指示，或者可以将其集成在自动控制系统里。给流量开关设定上限或者下限，当流量达到此次限定值时，流量开关发出信号或报警，系统将运行或停止。一般要求流量的系统会采用流量开关。根据系统的不同，以及流量开关型号等因素的不同，使用的地方也不同，要根据具体情况而定。

热式流量开关的原理是，液体流动的大小不同，带走的热量不同，通过检测热量损失的大小，就可以检测出液体的流动情况，感热传感器将这温差信号转化成电信号，再经过电路转换为对应的接点信号或模拟量信号。这种流量开关的优点是，没有可动部件，不存在磨损的情况，大大增强的其寿命和稳定性，缺点是价格比机械式的稍贵。

作用：

流量开关就是根据流量来指令系统的开关的。给流量开关设定上限或者下限，当流量达到此次限定值时，流量开关发出信号或报警，系统将运行或停止。一般要求流量的系统会采用流量开关。根据系统的不同，以及流量开关型号等因素的不同，使用的地方也不同，要根据具体情况而定。

（2）液位开关

液位开关，也称水位开关，液位传感器，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。

非接触式开关：电容式液位开关

接触式开关：浮球式液位开关电极式液位开关电子式液位开关电容式液位开关

电容式液位开关：

电容式液位开关是采用侦测液位变化时所引起的微小电容量（通常为PF) 差值变化，并由专用的ADA电容检测芯片进行信号处理（可以输出多种信号通讯协议，电容式液位检测的最大优势在于可以隔着任何介质检测到容器内的水位或液体的变化，大大扩展了实际应用，同时有效避免了传统液位检测方式的稳定性、可靠性差的弊端。在某些特殊领域不能检测的问题，使用内置MCU双核处理的ADA电容检测芯片的电容式液位开关，就可以实现很多特殊控制功能，甚至实现更多的集成化、智能化水位检测功能，诸如太阳能热水器、咖啡壶等应用中掉电后的水位变化也能可靠检测当前水位，电容式液位检测是目前液位开关中最有优势的检测方法。

电缆浮球液位开关：

浮球液位开关是利用微动开关做接点输出。当水平面以上扬线角度超过28°时，浮球液位开关内部的钢珠会滚动压到微动开关或脱离微动开关，使液位开关ON或OFF的接点信号输出。也有另一类浮球液位开关，利用水银开关做接点输出，当液位上升接触浮球时，浮球以重锤为中心随水位上升角度变化。当水面以上扬线角度超过10°时，液位开关便会有ON或OFF的接点信号输出。

电子式液位开关：

电子式液位开关通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当判断到有水时，芯片输出高电平24V或5V等(PNP型或NPN型均可），当判断到无水时，芯片输出0V。高低电平的信号通过PLC或其它控制电路来读取，并驱动水泵等用电器工作。

压力式液位开关：

全自动洗衣机中一般采用的液位开关就是压力式水位开关，它装在洗衣机洗涤缸的上部，它有一根下端开口的气管通到缸底，进水时管里的空气被封闭在里面出不来，就形成比外界稍高的压力。水位越高压力越高，这样根据压力就可间接测知水位。而压力的测量仍然用弹性元件，靠元件的变形带动触点完成通断动作。这种测液位的方法叫做“静压法”，在工业中用的不少。

浮球式液位开关：

浮球式液位开关最大的特点是有一个带杆的浮球，随着液位的变化，浮球联动的杆随着变化，从而控制开关的. 水处理中的液位控制：

在水处理中，液位控制往往关系到整个工艺的安全性、经济性和可行性。在一个水处理的工艺流程中，一般都有原水，中间水箱，产水箱，反洗水箱，甚至废液箱等。体积有大有小，一般地，产水箱、原水箱等都会比较大，尤其在大型的生产线，这时在水箱中往往需要使用多个液位开关控制多个液位。每个液位对应不同的动作，常见的有泵的启停，产水的启停等。而有些水箱虽然很大，但是并不一定需要多个液位开关。

2 电动阀件

（1）电动蝶阀

电动蝶阀结构简单、体积小、重量轻，只由少数几个零件组成。而且只需旋转90°即可快速启闭，操作简单，同时该阀门具有良好的流体控制特性。电动蝶阀处于完全开启位置时，蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力，因此通过该阀门所产生的压力降很小，故具有较好的流量控制特性。电动蝶阀有弹密封和金属的密封两种密封型式。弹性密封阀门，密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。

采用金属密封的阀门一般比弹性密封的阀门寿命长，但很难做到完全密封。金属密封能适应较高的工作温度，弹性密封则具有受温度限制的缺陷。如果要求电动蝶阀作为流量控制使用，主要的是正确选择阀门的尺寸和类型。电动蝶阀的结构原理尤其适合制作大口径阀门。电动蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等一般工业上得到广泛应用，而且还应用于热电站的冷却水系统。

常用的电动蝶阀有对夹式电动蝶阀和法兰式电动蝶阀两种。对夹式电动蝶阀是用双头螺栓将阀门连接在两管道法兰之间，法兰式电动蝶阀是阀门上带有法兰，用螺栓将阀门上两端法兰连接在管道法兰上。

原理

电动阀通常由电动执行机构和阀门连接起来，经过安装调试后成为电动阀。电动阀使用电能作为动力来接通电动执行机构驱动阀门，实现阀门的开关、调节动作。从而达到对管道介质的开关或是调节目的。

（3）电动调节阀

电动调节阀是以电源为动力，接受统一的标准电信号0-10mA(或4-20mA),经过伺服放大器放大，使电动机带动减速器运行而产生轴向推力、从而调节阀芯作相应移位,达到对工艺介质流量、压力、温度、液位等变量调节的智能控制阀门。

电动调节阀由电动执行机构和调节阀两部分组成，分为直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、不平衡力小和操作稳定的特点，所以通常特适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。

电动调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。电动调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种流量特性的含义如下：

1）等百分比特性（对数）等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。

2）线性特性（线性）线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。

3）抛物线特性流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。

从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。

（4）电磁阀

电磁阀是用来打开或关闭气体或液体的阀门（相当于水龙头），电磁阀是利用电磁原理，克服弹簧力来实现打开或关闭阀门。

从原理上分为三大类：(直动式、分步直动、先导式)，

1）直动式：

原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，关闭。

特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

2）分布直动式：

原理：他是一种直动式和先导式相结合的原理。常闭式--当入口与出口没有压差时，通电后电磁力直接打开先导孔连接主阀活塞依次向上提起，阀门打开；当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先打开先导孔，主阀活塞上腔压力下降，从而利用压差和电磁力拉动主活塞，阀口打开；断电时，靠弹簧复位关闭先导孔，主活塞上腔增压，推动主活塞向下移动，阀关闭。常开式与常闭式相反。

特点：在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。

3）先导式：

原理：其结构主要由导阀和主阀组成，主阀采用橡胶密封结构。常位时，活动铁芯封住导阀口，阀腔内压力平衡，主阀口封阀。当线圈通电时，产生电磁力将活动铁芯吸上，主阀腔内的介质自导阀口外泄，以至产生压力差，膜片或阀被迅速托起，主阀口开启，阀便呈通路了。当线圈断电，磁场消失，活动铁芯复位，封闭导阀口，导阀和主阀腔内压力平衡后，阀又呈关闭常位。

特点：流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。

提示：如果电磁阀的出口压力大于进口压力，电磁阀将反向导通，此时应安装止回阀。

电磁阀去掉线圈，反向安装，可作止回阀使用。

如果介质有杂质，请安装过滤网或过滤阀：

以上介绍的是空调冷热源自控系统中常用的仪表阀件，可以根据系统管道中流体的性质，所需实现的功能，工程要求等因素选择最合适的仪表阀件，选择正确的仪表阀件是系统能够行的基本条件，所以仪表阀件种类的选择对设计者来说很重要。

自控部分技术总要求：

1、自控要求以节能为主要目标，兼顾管理、运行维护方便。

2、控制系统采用DCS系统，确保控制系统运行安全可靠。

3、设置中控室，信息进行集中显示记录及打印。

4、控制系统要求出现故障时，整个系统可手动正常运行。

5、冷却水循环泵采用变流量控制，控制原理采用模糊控制策略，以确保对大滞后、非线性系统控制的可行性。

6、冷冻水循环水泵采用变流量控制，控制原理采用模糊控制策略，以确保对大滞后、非线性系统控制的可行性。

7、卫生热水用锅炉来确保其安全运行。

8、对于除污器应进行滤网是否堵塞监视，并以报警形式提醒操作人员清理。

9、在手动及自动两种情况下，系统启动及停止具备完善的联锁保护。

10、传感器应采用工业标准信号4~20mA。

11、对于DDC控制柜具有良好的人机界面，采用7寸触摸屏，保证操作方便简单，当中控室的中央控制柜出现故障时，能保证系统可控性及良好的可操作性。

12、通过相应流量即温差监控实时计量各个水系统供冷供热量。

自控设计总体目标：

(1) 运行安全、可靠保证

自控系统首要目标是保证系统安全、可靠运行，这是整个控制系统设计的首要前提，本控制系统从以下几个方面确保系统能够安全可靠运行：

1)手动/自动转换功能完善

当自控系统发生故障时，能完全实现全手动控制功能，防止转换后进行繁琐的操作。如变频器安装电位器，通过电位器旋钮进行手动模式下的频率设定，而无需使用变频器操作面板进行繁琐的设定。

2)设备运行安全保证

控制系统投入运行时确保设备运行安全：系统启停具有完善联锁保护，启动时按照冷却水水泵—>冷冻水水泵—>制冷机组的顺序，停机时则按照制冷机组—>冷冻水水泵—>冷却水水泵的顺序；对于制冷机组停机时提供两种保护，时间停机和温差停机，即必须保证主机蒸发器进出出口温差在一定允许范围内才允许停止水泵，防止冻结。

对循环水泵变频器进行频率下限的控制，本控制系统对循环水泵变频器的运行频率下限均设置为30HZ，对应的理论循环流量为60%设计额定流量，防止水泵变流量时低于热泵机组最低允许流量。

自控系统采用DCS系统，设置16套现场DDC，每套DDC完成特定的控制功能，能够完全独立运行，并将采集的现场信息上传至中控室的工控机，防止控制系统出现局部故障时影响全局控制；正常操作时完全可由中控机完成，在中控机出现故障时，可由现场DDC配置的人机界面（触摸屏）完成操控，当触摸屏出现故障时则由控制柜的操作按钮完成。

3)完善的报警机制

控制系统具有完善的报警机制，所有DDC控制柜均可将报警上传至中控机，进行声光报警并显示报警信息，所有报警信息均需操作人员进行确认操作。

4)管理权限分级机制

为防止操作人员对控制系统参数误操作，关键控制参数的设置均进行了权限划分。

(2) 运行节能保证

一.循环泵变流量控制

所有系统的负载侧循环泵及源水侧循环泵均设置变频器，根据实时负荷调整循环泵流量，节省水泵电耗。

二. 主机优化运行参数节能

通过循环泵变流量，将循环泵运行工况进行优化，确保机组高效运行节省能耗。夏季工况运行时，确保充分利用室外空气低焓值，降低冷却水供水温度，保证主机运行高效。

三.冷却塔运行节能

夏季冷却塔运行时，通过控制冷却塔运行风机台数进行节能控制，同时确保冷却水供水温度在主机允许的范围内尽可能低，以保证主机高效节能。

四.卫生热水供应系统节能控制

对于卫生热水供应系统，则根据热水使用情况进行节能控制：根据容积式换热器供水温度变频泵。

(3) 运行管理方便保证

1)全自动智能运行

除了冬夏季运行进行必要的手自动转换阀门外，所有系统运行控制实现全自动，无需操作人员做过多干预，降低操作人员工作强度。

2)完善的数据存储、记录

所有系统运行的相关数据均进行自动的存储管理，为提高管理水平提供完善的基础运行数据。

(4)节省投资保证

在保证具备完善控制功能的基础上尽可能保证节省投资，整个控制系统中现场远传仪表及执行器占有较大比例，根据实际工程需求尽可能节省不必要的现场仪表。如流量传感器价格较高，则只在负载侧循环管道安装，源水侧不安装。电动蝶阀价格也高，所以对使用频率高的自来水供水管道安装，而对一年仅使用一次的系统冬夏季转换阀门则一律使用手动蝶阀。

空调冷热源系统运行调节原理：

空调自控系统是空调DDC系统的中文全称，空调DDC系统是BAS的技术形式。DDC是英文DIRECT DIGITAL CONTROL的缩写，译为“直接数字控制”。空调DDC系统，即利用计算机控制技术，将空调系统中各种信号（温度、压力、流量、状态等），通过输入装置输入计算机，经相应程序运算处理，将处理后的信号经输出装置输出，进而控制相应的执行机构。如图所示。

(二) DDC系统信号种类

信号按其输出输入能否直接被微机或执行器接受分为数字量输入（DI）、数字量输出（DO）、模拟量输入（AI）和模拟量输出、（AO）四种信号。

模拟量信号所对应的是一定量的电压或电流值，它与传感器输出信号的特性有关。空调自控系统中常见的模拟量输入信号：温度、湿度、压力流量、压差等；

模拟量输出信号：需控制的电动风阀及电动水阀。

数字量输入信号包括：风机、水泵、冷却塔风扇、电机的运行状态、过滤器淤塞状态报警、压差开关、液位开关、开关信号，防冻保护等。

数字量输出信号包括：电磁阀的控制、二位电动水阀的控制、水泵、风机、冷却塔等设备的启停控制。

空调DDC系统能实现楼宇中空调系统各种控制功能，同时具备各种管理功能。

（1）能量控制及管理功能。即根据建筑物实际冷、热负荷，对空调系统中的风系统和水系统进行控制，自动控制冷热设备运行状态及运行参数，使整个空调系统达到最佳节能状态。

（2）对空调系统及其冷、热源系统的相关参数进行调节控制及监测，对空调设备运行进行监测。

（3）空调设备如冷水机组、泵、风机等在规定时间的启停控制，以达到节能目的。

（4）自动累积空调设备的运行时间，维修期限报警，以便更换或维修相关设备，延长设备使用寿命，提高设备的运行质量。

（5）根据空调设备运行时间，自动切换工作及备用设备，保持设备良好的工作状态。

（6）对空调系统的能量消耗进行计量，记费。

（7）各种物业管理文本的自动生成、打印及查询。

（三）空调冷热源系统的控制

此系统为一级泵变流量系统，空调末端装置接管为两管制，冷水机组与冷水泵、冷却水泵、冷却塔为一对一方式运行。冷水泵、冷却水泵均设三台，为两用一备，可根据冷水机组及冷却塔工况切换运行。

1）系统启动顺序：

冷却塔风扇启动，开冷却塔水阀，启动冷却水泵，延时30s后开冷水阀，启动冷水泵，延时30s，启动冷水机组。系统关断方式取相反顺序。

2）以冷水流量及供、回水温度之差的乘积计算冷负荷，对冷水机组进行台数控制，在只开一台情况下，对该机组进行变频控制。

3）根据之差（系统供、回水压差），调节电动阀的开度。根据空调未端设备负荷情况，调整系统循环水流量，使冷水机组供回水温度维持不变，并且使室内设计计算参数维持在设定值内。

4）对所有设备，包括冷水机组、冷却水泵、冷水泵、电动阀等进行开关控制，并应与冷水机组随机控制柜相联，并将信号传至主控室。

5）制冷剂泄露报警，并与系统机组及机房事故排风设备联动。

6）监测冷水机组、冷水泵、冷却水泵、冷却塔

的运行状态、故障显示及报警，记录运行时间。

7）监控电动调节阀的开关状态。

8）对所有温度、压力、流量等参数进行监测、记录，可打印成表。

以上仅对空调DDC系统进行了简单的阐述。实际工程设计中，空调DDC控制设计是空调专业与电气、自控专业共同实现完成的，搞好空调DDC控制更需要专业间密切配合及相互了解。

变频控制关键技术：

在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。

在水泵上使用变频器合理降低运行频率，可以大幅度节省水泵电耗。

变频技术注意要点：

1、变频器应与水泵一一对应

2、避免采用变频“一拖多”

3、优先采用“同步变频”

4、加减变频泵必须防止水泵变频器过载

5、采用合适的控制算法和先进的控制策略

空调冷热源控制系统设计：

空调冷热源控制系统的划分

按楼宇自控系统的监控点位数和系统的功能不同本设计将机房控制系统划分为三个子系统。分别是：

(1) 冷温水、补水控制系统

(2) 冷却水控制系统

(3) 卫生热水和分集水器控制系统

控制网络监视图

空调冷热源控制系统各子系统的控制

冷温水、补水控制系统：

（一）冷温水、补水控制系统的控制功能

1 两台离心式制冷主机根据夏季冷负荷变化，自动调节，保证蒸发器侧供水温度恒定（主机功能）

2 冷冻水采用变流量水系统，实时测量冷冻水侧实际回水温度，与设定值比较，将偏差及偏差变化率送入控制器，采用模糊算法控制相应循环泵变流量运行，优化主机运行工况。

3 系统冷冻水侧循环泵采用同步变频技术，保证系统正常运行及节能效果。

4 冬季停止主机采用换热器，热水循环泵与冷冻水循环泵共用，变流量运行；开启板换时相应循环泵变流量运行。

5 冬季工况时，实时测量一次侧的回水温度，与设定值比较，将偏差变化率送入控制器，采用模糊算法控制相应电动调节阀开度，优化换热。

6 实时测量水箱液位状态，控制电动蝶阀启停。

7 补水采用变流量水系统，实时测量补水点压力，与设定值比较，将偏差及偏差变化率送入补水泵控制器，采用模糊算法控制相应补水泵变流量运行，优化补水机组运行工况。

（二）冷温水、补水系统控制策略

1 因为建筑外部气象参数改变、室内人员密集度、系统使用时间等因素会影响室内冷热负荷，从而影响空调水系统的换热量。如果没有控制系统，室内的实际参数会偏离设定值，室内环境的舒适性会降低，而且耗能会增加。通过控制系统的设计达到上述控制功能。在供回水干管上安装压力传感器、温度传感器、流量传感器，实时测量系统运行的温度、压力、循环水量。将测定的温度值、压力值、流量值与设定值相比较，夏季改变主机的运行状态，或控制主机侧电动蝶阀的开关，控制主机运行台数。主机根据以上控制策略，进行能量调节，保证负载侧供水温度恒定；（主机必备控制功能）。冬季控制一次侧供水管上电动调节阀的开度，从而实现控制温水循环流量。

2 系统循环采用一次泵变流量水系统，每台泵配置一台变频器，实时测量负载侧实际回水温度，与设定值比较，将偏差及偏差变化率送入控制器，采用模糊算法控制负载循环泵变流量运行，优化主机运行工况。在每台水泵的出口水管上安装流量开关，实时测量水泵运行状态。

3 补水自来水管上安装水表，实时测量使用的自来水量。软水箱内安装液位开关，设定液位设定值A和回差b，实行通断控制。当液位达到A+b时，软水箱进水停止。当液位达到A-b时，软水箱开始进水。一直使软水箱液位保持在A+b~A-b之间。在系统的泄水管上安装电磁阀，根据冷温水系统的运行状态进行泄水，保持系统稳定性。

冷却水控制系统：

（一）冷却水控制系统的控制功能

1 两台冷却塔根据夏季冷负荷变化，自动调节，保证冷凝器侧供水温度恒定（冷却塔功能）；

2 冷却水侧采用变流量水系统，实时测量冷却水侧实际回水温度，与设定值比较，将偏差变化率送入控制器，采用模糊算法控制相应循环泵变流量运行，优化冷却塔运行工况。

3 系统冷却水侧循环泵采用同步变频技术，保证系统正常运行及节能效果。

4 冷却塔风机为变频风机，采用模糊算法控制相应风机变频运行，优化冷却塔运行工况。

（2）冷却水控制系统的控制策略

1 因为建筑外部气象参数改变、室内人员密集度、系统使用时间等因素会影响室内冷热负荷，从而影响空调水系统的换热量。自控系统会做出相应的反应，改变主机的制冷量，冷凝器的水量也会相应地发生改变，冷却水系统中冷却水需求量改变，冷却塔的散热量会调整，与之对应的冷却塔风机运行状态要改变，每台风机都配置变频器。冷却水供回水管上安装温度传感器，压力传感器，流量传感器，实时测量冷却水供回水温度、压力、流量，输入控制柜与设定值比较，控制柜输出信号控制风机的运行频率和运行台数。

卫生热水和分集水器控制系统：

（一）卫生热水和分集水器控制系统控制功能

1 实时测量洗浴用水供水压力、温度值，控制相应热水循环泵变频运行。

2 实时测量容积式换热内水温，控制锅炉和锅炉循环泵的启停。

3 实时测量自来水水量。

4 根据建筑商场营业时间设定分水器商城分支电动蝶阀开关。

（二）卫生热水和分集水器控制系统控制策略

1 在容积式换热设定值器内安装温度传感器，实时测量容积式换热器内的供水温度，输入控制柜，与设定值进行比较，输出信号控制锅炉和锅炉循环泵的启停。改变锅炉水循环时间，采用通断调节。

2 在供水管上安装压力表，实时测量卫生热水循环系统的运行状态，将信号输入中央控制柜，通过计算分析输出相应信号控制水泵的运行频率和台数。控制卫生热水的循环水量。

3 在分水器的商场部分分支上安装电动蝶阀，根据商场的营业时间设定控制信号，从中央控制器内输出控制信号，控制电动蝶阀的开关，达到控制商场空调系统营业时间运行，非营业时间关闭的效果。

空调冷热源控制系统的安装：

本设计在地下一层机房设置中控室，放置DDC控制柜及工控机。控制系统采用DCS分布式控制，由DDC控制柜完成现场设备控制，由工控机完成数据、信息的集中显示、存储、打印等。工控机与DDC通过以太网组网通讯。所有线缆采用桥架敷设。

空调冷热源系统设备的安装：

1 在安装设备前，对于所要安装设备的做到明确了解：

①工作环境要求，诸如是否防水，耐温、耐压额定值，接地参数等；

②实际工况是否满足工作环境要求。如不能，应设法改善，以避免设备损坏；

③被监控设备接口是否满足楼宇自控系统要求；

④安装位置选择：传感器应安装在能正确反映被测参数的位置上；安装位置应留出维护空间，以便正常校压线，必要时方便拆卸。在满足设备自身安装要求的前提下，带有就地显示的传感器、阀门执行器的指针盘要尽量朝向便于观察的方向。

2 在插拔设备、校压线时应断电操作，禁止带电穿线、压接线；

3 安装技工在校压线时，要首先确认被测信号满足控制器及扩展模块的输入额定值要求，确保没有将强电信号引入。当测量诸如电控柜（箱）、配电柜等强电设备的状态、故障时，要注意如何使用万用表：

①首先万用表置于交流电压高档位，分别测量被测设备在运行和停止时的输出信号是否带有强电信号，保证人员（＞36VAC）及设备（＞24VAC）安全；

②其次万用表置于直流电压适当档位，分别测量被测设备在运行和停止时的输出信号是否无源，保证设备正常工作，注意：高于24VDC的信号仍能损坏系统设备；

③再将万用表置于电阻档位，分别测量被测设备在运行和停止时的输出信号是否等于（或近似）零和无穷大。

4 在确认被测信号满足要求之后，方可压线。同一端子接线孔中不得超过2根线；

5 压线前必须校线，线两端穿有明确、唯一标识的套号；

6 安装、接线完毕后，离开前，要清理现场，保证施工环境的整洁；

无论是进口设备还是国产设备，现场工程师在设备安装前一定要熟悉其安装要求，对于不熟悉的设备要认真阅读安装说明书，并将相关注意事项详细告知负责安装的人员。

空调冷热源系统电缆敷设：

电缆敷设前必须进行绝缘电阻测试，并将测试结果记录保存。按规范将强电和弱电电缆分开敷设，保持安全距离，防止电磁干扰。屏蔽电缆的敷设要保证屏蔽层不受损坏，屏蔽层接地良好。电缆敷设中的隐蔽工程，将有完整的记录。电缆两端将挂号码牌，便于系统维护和检修。

空调冷热源系统仪表安装：

仪表的安装应在工艺设备安装基本就序后进行。进场后首先开展的工作将是取样部件的安装，特别是工艺管道上的取样部件的安装(如取样接头、取压元件、流量测量元件)。这些取样点的安装位置都将满足设计要求，不影响工艺管道、设备的吹扫、冲洗及试压工作。由于仪表、计算机、PLC等属于精密贵重的设备，因此将特别注意仪表设备(传感器、变送器)、计算机系统的安全，选择恰当的安装时间。在仪表设备整体安装前将作好准备工作，如配电缆保护管敷设，制作安装仪表保护支架。在工艺设备、士建专业的安装工作基本结束后，现场人员比较有序的情况下，即可进行仪表设备安装。

空调冷热源系统安装要求：

1仪表安装采用《建筑设备监控系统设计安装 03X201-2》。

2 流量传感器安装必须保证仪表前后直管段，长度为前15倍DN，后5倍DN，直管段不允许安装其他仪表管件。流量传感器具有方向。

3 电动蝶阀阀安装具有方向。

4 模拟信号线一律选用屏蔽线，导线穿线管或线槽沿顶棚和墙面敷设，注意敷设整齐，美观，接线软管不得大于1.2米，并应良好接地；

5 所有电缆均沿桥架敷设至控制柜，桥架每隔2米固定一下。仪表距离桥架超过2米时，应现场做支吊架固定，敷设时注意控制电缆在动力电缆之上。

6 控制柜应可靠接地，接地电阻小于等于4欧姆。控制柜电源由配电柜单独回路供给。

空调冷热源系统调试：

控制系统设备的调试

1 设备按装前的通电调试。所供自控设备在安装前都必须做例行的通电测试和性能检查。

2 设备安装后的单体单回路静态调试。

在自控系统安装结束而系统运行之前，应进行单体单回路静态调试。其工作顺序为先单体、后单回路，即首先对单台仪表和单台 PLC设备进行检查，然后对相关回路进行测试，包括回路调节、联锁报警、顺控系统的调试等。

控制系统仪表的调试：

自控仪表的调试工作是仪表自控系统施工过程的重要组成部分，自控仪表的调试工作是仪表自控系统施工过程的重要组成部分，须在安装前和安装后根据有关标准和技术文件分别进行单体调试、系统调试。对于分析仪表还需要跟化验室的测量分析数据进行校准，以保证仪表的零点准确。

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