测量电容物位计(楼宇自控基础知识汇集（续）)

Posted 2023-05-31

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测量电容物位计(楼宇自控基础知识汇集（续）)

流量检测：

流量的概念和单位。

流量概念：短暂时间内流过某一流通截面的流体数量与通过时间之比，该时间足够短以至可认为在此期间的流动是稳定的。又称瞬时流量。

流量可用体积流量和质量流量表示：

V为流体在流通截面上的平均流速。

流量的概念和单位：

体积流量与质量流量关系：

流量检测方法及流量计分类：

检测方法：体积流量检测，质量流量检测。

流量计：由流量传感器和二次仪表构成。

流量计分类：

容积式流量计：直接根据排出体积进行流量累计的仪表，利用运动元件的往复次数或转速与流体连续排出量成比例进行连续检测。

容积式流量计的测量机构与流量公式。

构成：测量室、运动部件、传动和显示部件。

流量方程式：

体积总量=固定容积×某时间间隔内经过流量计排出流体的固定容积数。

容积式流量计：

几种容积式流量计：

1）椭圆齿轮流量计

进出口液体压力差驱动齿轮，两个齿轮每转动一圈，流量计将排出4个半月形容积的流体。

适用于高粘度液体测量。

基本误差± 0.2%~0.5%，范围度10：1。

2）腰轮流量计：

差压式流量计：

在流通管道上设置流动阻力件，流体通过阻力件时将产生压力差，此压力差与流体流量之间有确定的数值关系，通过测量差压值可以求得流体流量。

差压流量计由产生差压的装置与差压计组成而成。

产生差压的装置：孔板、喷嘴、文丘利管；动压管、均速管、弯管。

其它型式差压流量计：靶式流量计、浮子流量计。

节流式流量计：

用于测量液体、气体、蒸汽的流量。

节流装置：产生差压，主体是一个局部收缩阻力件，改变流体流通截面，从而在节流元件前后形成压力差

节流装置分为标准和非标准节流装置。

主要缺点是安装要求严格，流量计前后要求较长直管段；范围度窄（3：1）；小管径测量困难（D＜50mm)；精度低（±1%~±2%）。

节流式流量计的组成和标准节流装置：

节流装置（取压管及内部的节流孔板）。

速度式流量计：

原理：基于与流体流速有关的各种物理现象。

涡轮流量计：用安装在管道中可以自由转动的叶轮感受流体的速度变化。

流量方程式：

f：信号脉冲频率； ξ：仪表常数。

脉冲频率测量与计数，可分别显示瞬时流量和累计流量，线性化好。水平安装、介质清洁，测量精度高、反应快，但成本高，制造困难。

三角柱涡街检测器原理示意：

原理：三角柱两侧旋窝交替产生，周期冷却热敏电阻，电阻变化电桥输出，整形得旋窝产生脉冲。

测量几乎不受流体参数变化的影响，气体、液体、蒸汽，精度高±0.5%~±1% ，寿命长，范围度大300：1，广泛应用。

不足：流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度，漩涡发生体被玷污也会引起误差。

电磁流量计：

原理：导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，右手定则，感应电势的大小与流体速度有关。

感应电势：

流量方程式：

C为结构常数，B为磁感应强度，D为管道内经，v为流体平均流速，K为仪表常数。

无阻力件，压损小，范围宽，可测脉动和两相流（泥浆、纸浆），不能测气体、蒸汽及电导率低液体（石油）。广泛应用。

基本原理：法拉第电磁感应定律：导体在磁场中切割磁力线运动时产生感应电动势。

原理：非导磁材料制成导管，测量电极嵌在在管壁，通常附有绝缘衬里。导管外激励线圈产生磁场，液体流动产生电动势，输出电流I0与平均流速成正比。

热式质量流量计：

原理：流体中热传递与热转移与流体质量的关系。

利用外热源对被测流体加热，测量因流体流动造成的温度场变化，从而测得流体的质量流量。

流量方程式：

采用恒定功率法，测量温差△T可以求出质量流量。若采用恒定温差法，求出输入功率P 就可求出质量流量。

非接触式对称结构的热式流量计示意：

原理：加热器、测温电阻安装在小口径金属管壁外，两个测温电阻接电桥输出。管内流体静止时，调节电桥平衡。当有流体流过时形成变化温度场，测温电阻变化，电桥不平衡电压输出，正比于温差△T，由此测出质量。

应用：热式流量计适用于微小流量测量。需测大流量时，要作分流。结构简单，压力损失小，非接触测量。缺点灵敏度低，需温度补偿。

插入式热式（气体）质量流量计：

原理：由两个基准级热电阻(铂RTD)组成。一个是质量速度传感器T1，一个是测量气体温度变化的温度传感器T2。当这两个RTD置于被测气体中时，其中传感器T1被加热到气体温度以上的一个恒定的温差，另一个传感器T2用于感应被测气体温度。随着气体质量流速的增加，气流带走更多热量,传感器T1的温度下降，要维持T1、T2恒定的温度差，T1的加热功率就要增大。

结论：T1的加热功率与气体质量流量成正比。

物位检测：

物位检测仪表按测量方式可以分为连续测量和定点测量两大类。

连续测量方式能持续测量物位的变化。

定点测量方式只能检测物位是否达到上限、下限或某个特定的位置，定点测量仪表一般称为物位开关。

压力、差压式液位计：

测压力和差压的仪表，选择合适量程，均可检测液位。仪表特点是测量范围大，无可动部件，安装方便，工作可靠。

对于敞口容器PA为大气压力，在容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压力即反映相应的液柱静压。

由于仪表安装位置的关系，仪表量程会出现一个附加值，需对读数进行修正：

修正原因：由于安装高度h所产生的静压使液位计的输出不与零液位相对应。

仪表零点正迁移：

舌簧管式液位计结构原理图：

环形磁铁使浮子中央舌簧管导通，测电阻知液位。

特点：结构简单、采用两个舌簧管可提高可靠性。但连续性差、量程不能太大。

音叉料位计：

音叉式料位开关是一种新型的液位限位开关。音叉由晶体激励产生振动，当音叉被液体浸没时振动频率发生变化，这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量。

又被称作“电气浮子”，凡使用浮球限位开关和由于结构、湍流、搅动、气泡、振动等原因不能使用浮球液位开关的场合均可使用“音叉式液位限位开关”。

适应性强，被测物料不同的电参数、密度对测量均不产生影响。结垢、搅动、湍流、气泡、振动、中等粘度、高温、高压等恶劣条件对检测也无影响，便于维护。

电容式物位计：

原理：圆筒形电容器的电容值随物位而变化，其检查元件是两个同轴圆筒电极组成的电容器。

当圆筒形电极的一部分被物料侵没时，两个电极之间的介电常数随物位的变化而变化。

一定条件下，△C与H成正比，测量电容变化可知物位。

进行定点测量，用于检测物位是否达到预定高度（位置），并发出相应的开关量信号。

针对不同的被测对象，物位开关有多种型式，可以测量液位、料位、固-液分界面、液-液分界面，以及判断物料的有无等。

物位开关的特点是简单、可靠、使用方便，适用范围广。

物位开关有浮球式、电导式、振动叉式、微波穿透式、核辐射式、运动阻尼式等形式。

开关式光纤液位探测器：

利用全反射原理可以制成开关式光纤液位探测器。

光纤液位探头由LED光源、光电二极管和多模光纤等组成。

工作原理：一般在光纤探头的顶端装有圆锥体反射器，当探头未接触液面时，光线在圆锥体内发生全反射而返回光电二极管；在探头接触液面后，将有部分光线透入液体内，而使返回光电二极管的光强变弱。因此，当返回光强发生突变时，表明测头已接触液面，从而给出液位信号。

执行单元：

执行器接收来自调节器的控制信号，由执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移去操纵调节机构（调节阀）改变控制量，从而使被控变量符合预期要求。

其原理简单，操作比较单一，但大多安装在现场，要保持其安全运行并不容易。

执行器分类与比较

气动执行器是以压缩空气为动力能源的一种自动执行器。器具有结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便和防火防爆等优点，在工业控制系统中应用最为普遍。

电动执行器是以电动执行机构进行操作的。它接收来自调节器的输出电流0~10mA或4~20mA信号，并转换为相应的输出轴角位移或直线位移，去控制调节机构以实现自动调节。

液动执行器的最大特点是推力大，但在实际工业中的应用较少。

执行器基本构成及工作原理：

执行器一般由执行机构和调节机构成：

执行机构—产生推力或位移的装置，按调节器输出的信号量产生相应的推力或位移对调节机构产生推动作用；

调节机构—执行器的调节装置，常见的是调节阀，受执行机构的操纵，可改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积以达到最终调节被控介质的目的。

执行器结构与工作原理如下：

电动执行器：

电动执行器也有执行机构和调节阀两部分组成；

电动执行器有角行程和直行程两种，将输入的直流电流信号线性地转换成位移量，相当于比例环节。其电气原理完全相同，只是输出机械的传动部分有区别。

以角行程电动执行器为例，Ii表示输入电流，θ表示输出轴转角，则二者存在关系θ=K×Ii，K为比例系数。

切换到手动时，由正反操作按钮直接控制电机的电源，以实现执行机构输出轴的正转和反转，使系统在掉电时也能工作。

伺服放大器将输入信号Ii和反馈信号If相比较，所得的差值经功率放大后驱动伺服电动机转动，再经减速器减速，带动输出轴改变转角θ，若差值为正伺服电动机正转，输出轴转角增大，为负则反转，转角减小。输出轴转角θ位置经位置发送器转换成相应的反馈电流If，回送到伺服放大器输入端，当反馈信号与输入信号相平衡时，差值为零，伺服电动机停止转动，输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。

调节阀：

调节阀是各种执行器的调节机构。它安装在流体管道上，是一个局部阻力可变的节流元件。

W：接管处的流体平均流速；ζ：阻力系数，与阀门的结构形式和开度有关。

流过调节阀流量：

A—调节阀接管的截面积单位m2，差压单位MPa，Q单位m3/s，ρ单位g/cm3。

当A固定，改变调节阀的开度就可以改变流量。

调节阀的流量特性：

调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量和阀门相对开度之间的关系：

阀的流量特性会直接影响到自动调节系统的调节质量和稳定性；改变阀芯和阀座之间的节流面积，便可调节流量。

当调节阀开度变化时，阀前后的压差也会变化，而压差变化又将引起流量的变化。为便于分析，首先假定阀前后压差固定，然后再考虑实际情况，于是调节阀的流量特性分为理想流量特性和工作流量特性。

在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性就是理想流量特性。

理想流量特性：压差固定的情况下得出的流量特性。它取决于阀芯的形状，是调节阀的固有流量特性。

常用的典型理想流量特性有四种：

直线特性：相对流量与相对行程成直线关系，即流量与阀芯位移呈直线关系。

对数特性（等百分比流量特性）：相对位移与相对流量间成对数关系，流量的特性曲线的斜率是随流量的增大而增大，点流量相对变化值是相等的，即流量变化的百分比是相等的。

快开特性：在开度小时有较大的流量，随着开度增大，流量很快达到最大值，此后再增大开度，流量变化很小。没有一定的数学表达式。

抛物线特性：相对流量与相对行程之间存在抛物线关系。

调节阀工作流量特性：

实际应用中调节阀在工作时其前后压差是变化的，此时获得的流量特性为工作流量特性。

使用时调节阀总是与其它阀门、设备、管道等并联或串联，使其两端压差随流量变化而变化，结果使调节阀的工作流量特性不同于理想流量特性。

实际应用中，一方面需要选择具有合适流量特性的调节阀以满足系统调节控制的需要，另一方面也可以通过选择恰当流量特性的调节阀，来补偿系统中某些缺陷，如进行系统线性化补偿等。

主要监控对象及监控原理：

冷热源设备监控系统：

暖通空调设备的能耗占建筑总能耗的一半以上，而冷热源设备又是暖通空调设备能耗的主要组成部分。

冷热源设备不仅监控工艺复杂，而且节能技术手段丰富，对这些设备的监控质量优劣直接影响日后的设备运行经济效益。

冷源系统主要是指为建筑物空调系统提供冷量的设备，如冷水机组、热泵机组，冷却水循环和冷冻水循环等。

热源系统主要为建筑物空调系统提供热水及生活热水，如锅炉系统或热泵机组等。

冷水机组：利用压缩机、冷凝器、蒸发器等设备，人为控制制冷剂气液状态转换，并循环反复，制冷剂就将不断地冷却冷冻水，同时，将吸收的热量释放到冷却水循环中。

水冷式热泵机组在制冷工况下的工作原理与冷水机组完全相同，而风冷式热泵机组的控制更加简单（没有冷却水循环系统，由风冷式热泵机组的室外机承担水冷式热泵机组冷却水循环的功能，且室外机由热泵机组自带控制器自行控制）。

在中央空调系统中常用的制冷方式为压缩式制冷和吸收式制冷两种方式。

压缩式冷水机组工作原理：

冷水机组监控：

机组的群控可由建筑设备监控系统完成，也可由冷水机组供应商完成后通过通信接口将数据传送给建筑设备监控系统。

常规监控参数有：

冷水机组启/停控制及状态监视。

冷水机组故障报警监视。

冷水机组的手/自动控制状态监视。

冷冻水出水/回水温度监视等。

冷水机组（冷源）系统监控：

楼宇自控系统对冷水机组的控制主要是台数控制，即各台冷水机组的起/停控制。楼宇自控系统根据建筑物的实际冷量需求，决定需要开起几台冷水机组及开起哪几台冷水机组。

除对冷水机组本身的控制外，楼宇自控系统还要对各冷水机组的冷冻水、冷却水进水阀、冷冻水泵、冷却水泵进行联动控制，还应根据需要测量冷冻水、冷却水进/回水的温度、流量等参数。

冷水机组台数控制：

假设当前时刻冷水机组已起动了n台，且水系统已进入稳定状态，则增加冷水机组起动台数的条件为：冷冻水供水温度高于设计温度的幅度大于某设定死区，且这一状态已维持时间超过10~15min。

减少冷水机组起动台数的条件为：旁通回路的流量大于单台冷水机组设计流量的110%，对于无法获取旁通回路流量的系统，减机条件为：由冷冻水供回水温差和流量计算获得的冷源系统实际冷量输出值与已起动冷水机组额定冷量输出和之间的差值大于单台冷水机组额定制冷能力的110%，且这一状态维持时间超过10~15min。

冷冻水系统：

建筑物空调冷源系统的冷冻水循环，它将从各楼层空气处理设备循环回来的高温冷冻水送至冷水机组制冷，然后再供给各空气处理设备。此回路的监控内容主要包括冷冻水泵的监控、冷冻水供/回水各项参数的监测及旁通水阀（最好有阀位反馈）的控制。

空调机、新风机、盘管冷媒为冷冻水。

冷冻水泵监控：

冷冻水泵是冷冻水循环的主要动力设备，其监控内容一般包括：

冷冻水泵的起/停及状态监视。

冷冻水泵故障报警监视。

冷冻水泵的手/自动控制状态监视等。

如果冷冻水泵为变频泵，一般还需对水泵的频率进行控制和监视；如果冷冻水泵设有蝶阀，还需对蝶阀（最好有阀位反馈）进行控制。

典型电气设备起/停监控的电气原理图：

冷冻水供/回水的监测：

冷冻水供/回水的监测参数包括：

冷冻水供/回水温度监测。

冷冻水供/回水总管压力监测。

冷冻水循环流量监测等。

系统根据冷冻水供/回水总管的压力差可以控制水泵的起动台数（按照累计运行时间等判别方法进行选择）或旁通阀开度以使冷冻水供/回水总管压差保持恒定。

若所用的冷冻水泵为变频泵，则可取消旁通阀。

冷却水循环：

建筑物空调冷源系统的冷却水循环，它的主要任务是将冷水机组从冷冻水循环中吸取的热量释放到室外。

回路的监控内容主要包括冷却塔的监控、冷却水泵的监控及冷却水进、回水各项参数的监测。

冷却塔监控：

冷却塔是冷却水循环回路的主要功能设备，其监控内容一般包括：

冷却塔风机起/停控制及状态监视。

冷却塔风机故障报警监视。

冷却塔风机的手/自动控制状态监视等。

冷却塔的控制还包括其进水管的蝶阀控制等。

冷却水泵监控：

冷却水泵是冷却水循环的主要动力设备，其监控内容一般包括：

冷却水泵的起/停及状态监视。

冷却水泵故障报警监视。

冷却水泵的手/自动控制状态监视等。

如果冷却水泵设有蝶阀，还需对蝶阀进行控制。

冷却水循环进、回水参数的监测：

主要是对回水温度的监测，这是保证冷水机组正常工作的重要监测参数。将回水温度维持在正常范围内是冷却水循环的主要功能。除此以外，根据具体需要也可以在进、回水管设置流量、压力等传感器设备，对进、回水参数进行检测。

设备间联动及冷水机组的群控：

冷水机组是整个建筑物空调冷源系统的核心设备，冷冻水循环、冷却水循环都是根据冷水机组的运行状态进行相应控制的。

启动冷水机组时，先启动冷却塔、冷却水循环系统、冷冻水循环系统，当确定冷冻水、冷却水循环系统均已启动后方可启动冷水机组。

停止冷水机组时，停止的顺序与启动顺序正好相反，先停止冷水机组、停止冷冻水循环系统、停止冷却水循环系统，最后是冷却塔。

冷冻水回路二次水泵变频的控制方案：

A）这种控制方式无论在低负荷状态还是高负荷状态，只要起动的水泵台数相同，水泵消耗的能源是基本相同的，因此这种控制方案在低负荷状态下浪费了大量能源。

B）一次冷冻水泵采用定流量保证流过冷水机组的冷冻水流量，变频二次冷冻水泵根据负荷情况控制输出流量，桥管回路的流量为一次泵与二次泵的流量差。在这种回路中，一般一次泵的扬程较低，二次泵根据负荷决定扬程输出，从而既实现节能控制，又保证冷水机组的安全运行。

热源系统监控原理：

建筑物空调系统的主要热源设备包括热泵机组和锅炉系统两种。

水冷式热泵机组在制冷工况下的工作原理与冷水机组完全相同。

风冷式热泵机组的控制更加简单，没有冷却水循环系统，由风冷式热泵机组的室外机承担水冷式热泵机组冷却水循环的功能。

热泵系统制热工况监控原理：

锅炉系统工作原理：

锅炉系统设备包括锅炉机组、热交换器及热水循环三部分。

锅炉系统的热水循环是与热交换器的蒸汽回路发生热交换，吸取热量。

典型建筑物热源系统监控原理图

锅炉监控：

建筑设备监控系统通常对锅炉只监不控。当系统中有多个锅炉时，锅炉的群控系统一般由锅炉供应商完成，建筑设备监控系统通过通信接口采集锅炉设备的信息，包括：

监视锅炉的运行状态、故障报警。

监视锅炉的烟道温度、锅炉压力。

监视补水箱的高低液位的报警信号。

锅炉的油耗或气耗的实时检测。

监视锅炉一次侧水泵运行状态、压差及旁通阀的开度。

锅炉一次水的供回水温度。

热交换系统监控：

热交换器一端与锅炉机组的蒸汽回路相连，另一端与热水循环回路相连。其主要监控内容包括：

监测各热交换器二次水出水温度和回水温度，依据出水温度调节一次热水（或蒸汽）调节阀，保证出水温度稳定在设定值范围内，温度超限时报警；有条件的检测二次侧水流量，以估算冬天空调负荷。

监测热水循环泵的运行状态和故障信号，故障时报警，并累计运行时间。

监视二次侧压差和旁通阀开度。

有多台热交换器时，还需在每台热交换器热水循环回路的进水口安装蝶阀并进行控制。

空调通风设备监控：

空调设备控制规律复杂、监控点数多、节能效果明显，是建筑物设备中的控制重点与难点。空调系统的控制对象主要是室内空气，包括对空气温度、湿度、空气品质以及气流组织等的控制，以满足室内人员的舒适性要求。

新风机组监控原理：

新风机组是用来集中处理室外新风的空气处理装置，它对室外进入的新风进行过滤及温、湿度控制后送入空调区域。

新风机监控（带风压反馈）：

带湿度控制的四管变频新风机组监控原理图：

增加了防冻保护，在冬季风机停止运行时，防止盘管冻结。防冻开关的动作温度一般设置在5oC左右，动作时，加大热水盘管的水阀开度，提升风管温度。

热盘管位于冷盘管上游，可以有效地对冷盘管进行防霜冻保护，比较适合北方寒冷地区。但是这种系统无法进行除湿处理。

增加了次级滤网，对空气进行二次过滤。其监控原理同初级滤网。

加湿控制，当室内湿度低于设定值时，可通过两者的差值对加湿阀进行PID控制，以保证室内湿度恒定。送风机的运行频率根据室内空气品质（主要是CO2含量）进行控制。

全新风空调系统：

单独由新风机组进行空气集中处理的空调方式称为全新风空调系统。

这种空调方式的舒适度高，但能耗巨大，因此一般很少使用。

新风机组往往和其他分散空气处理设备（如风机盘管、冷吊顶等）组成半集中式空调系统。

在新风机与其他分散空气处理设备组成的半集中式空调系统中，新风机组一般只保证送入足够的新风量、控制送风湿度和温度，控制区域内的温度由分散的空气处理设备（二次末端）进行控制。

风机盘管监控原理：

新风机组是对室外新风进行集中处理后送入各空调区域，而风机盘管则是直接安装在各空调区域内，对空调区域内空气进行闭环处理（一般没有新风，完全处理回风）的空调设备。

风机盘管分散对回风进行处理，回风由小功率风机吸入风机盘管，经盘管热交换后送回室内。

风机盘管的盘管系统也有两管制与四管制之分，四管制常应用于高档宾馆，以便住店客人任意选择制冷制热模式。

风机盘管水阀控制方式：

盘管水阀通常仅进行开关量控制，其中e（t）为设定温度与室内实际温度的差值。夏季，当室内温度高于设定温度若干度时打开水阀；当室内温度低于设定温度若干度时关闭水阀。冬季工况正好相反。

典型纯电子电路风机盘管控制器的电气接线图：

根据类型不同，风机盘管的温度控制器有起停控制、3档风速控制、温度设定、室内温度显示、占用模式设定等功能可供选择。

风机盘管的控制一般有联网和非联网两种实现方式。

空调处理机监控：

利用空气处理机对新风、回风的混合空气进行集中处理，然后送到各空调区域。新风、回风的混合比例可根据需要进行调节。

新风、回风门的控制：

控制新风门开度与回风门开度之和保持为100%。增大新风比例可以提高室内空气的品质和舒适度，而提高回风比例可以起到节能效果，最小新风门开度一般为15%左右。

节能优先控制模式：控制思想是：只要换热盘管水阀没有处于关断状态，则将新风门开至最小开度以节约能源。

PID控制模式：通过回风温度与设定温度的差值对新风门开度进行PID控制。

有级控制模式：将回风温度与设定温度的差值划分为若干区域，每个区域对应不同的新风门开度。

空调机组风门有级控制模式示例：

具体区域的划分及对应的新风门开度可根据实际工程情况加以确认。空调机组的新风门同新风机组一样，应与送风机的运行状态连锁控制。当送风机停止时，新风门应回到关闭位置。

空调机组盘管水阀的控制：

空调机组控制的是相应空调区域的温、湿度环境。因此，其控制目标是回风温度或室内温度。空调机组的盘管水阀通常采用双闭环串级PID模型进行控制。

根据设定温度与回风温度的差值通过PID算法确定理想的送风温度；然后再由理想送风温度与实际送风温度的差值确定盘管水阀开度。

带湿度控制的四管制、变频双风机空调机组监控原理：

增加了回风风机，风机的运行状态及频率应与送风风机连锁，以保证室内压力稳定。

除一次回风外，还在冷盘管后增加了二次回风。二次回风的加入可以起到除湿和节能的作用。

新风门、一次回风门、二次回风门和排风门需进行连锁控制。换热盘管水阀的控制同典型空调机组一样，通常是采用串级PID调节。

定风量与变风量系统监控原理：

空调机组必须与相应的风管配送网络及末端设备配合才能组成完整的空调系统。

根据末端设备的控制方式，可以将空调机组分为定风量（Constant Air Volume，CAV）系统与变风量（Variable Air Volume ，VAV）系统两大类。

变风量系统是通过改变送入房间的风量来控制室内温度，以满足室内负荷变化需求的。

每个控制区域都有一个末端风阀装置，称为“VAV Box”，通过改变VAV末端风阀的开度可以控制送入各区域的风量由于变风量系统根据各控制区域的负荷需求决定总负荷输出，故在低负荷状态下送风能源、冷热量消耗都获得节省（与定风量系统相比），尤其在各控制区域负荷差别较大的情况下，节能效果尤为明显。

与新风机组加风机盘管相比，变风量系统属于全空气系统，舒适性更高，同时避免了风机盘管的结露问题。

变风量系统控制也相当复杂（必须保证最小新风量）。

地板送风系统监控原理：

地板送风系统是利用结构楼板与架空地板之间的敞开空间（地板静压箱），将处理后的空气送到房间使用区域内位于地板上或近地板处的送风口，以达到空气调节目的。

与常规吊顶送风方式相比，地板送风的优势主要体现在：

热舒适性好：各区域的风量可以调节以满足不同个人需求。

能耗低：由于地板送风系统低混合区以上热源产生的大部分对流热量将直接回到吊顶，计算总送风量时可不考虑这部分热量，因此与常规送风方式相比可减少总送风量以降低风机能耗。地板送风方式静压箱只需维持很小静压，风管静压的减少也可以降低风机能耗。

再分割灵活：可灵活适应二次装修时需要做的变动。

地板送风系统的工作原理：

地板送风系统主要由空调机组、送风管道、地板静压箱以及地板送风末端四部分组成，空调机组按一定比例混合新风、回风，对混合风进行过滤及温、湿度处理，并以一定静压送出；各地板静压箱入口的VAV末端根据静压箱需求，对送风量进行控制，保证地板静压箱静压；地板送风末端通过手动或自动方式进行调节，将静压箱内一次风按需送入工作区域，并保证适当的气流组织。

冷吊顶系统监控原理：

区别与对流原理空调设备，冷吊顶系统是利用热辐射原理对室内的空气温度进行调节，具有制冷均匀、舒适度高等优点。

冷吊顶系统在吊顶上安装盘管，通过盘管中冷水循环对室内空气进行制冷处理。冷吊顶系统一般仅用于制冷，不用于制热。

冷吊顶系统常和地板送风系统配合使用，通过地板送风系统调节室内空气的新风比例，实现湿度控制。

冷吊顶系统控制要点：

关键在于冷吊顶盘管进水温度的控制。进水温度过高，往往无法迅速满足室内的制冷需求。温度过低，吊顶盘管容易结露，造成顶板滴水。

为合理控制盘管进水温度，首先要确定室内的露点温度。露点温度是指室内空气开始结露的最高温度，它与当前室内空气的温度及湿度有关。然后根据室内实测温度与设定温度的差值确定冷吊顶盘管理想的进水温度。

冷吊顶盘管进水温度的控制值应尽可能接近冷吊顶盘管理想的进水温度，且高于当前室内环境空气的露点温度。由于露点温度随着室内温度、湿度的变化而实时变化，因此冷吊顶盘管进水温度的控制值也应及时进行调整，对整个系统控制的实时性要求较高。

冷吊顶系统监控原理图：

冷吊顶系统控制：

通过调节热交换器冷冻水水阀的开度改变热交换器的热交换速度，对盘管进水温度进行控制。温度传感器1和冷冻水水阀构成第1个闭环控制系统。

热交换器的调节热惯性较大，无法满足冷吊顶盘管进水温度控制值迅速变化的需求，因此在热交换器之后，又增加了电加热设备以保证冷吊顶盘管进水温度严格高于当前室内露点温度。温度传感器2和电加热设备的功率输出控制构成第2个闭环控制系统。

三通阀与室内温度传感器构成第3个闭环控制，控制通过冷吊顶盘管与旁通的冷水比例。三通阀的开度由室内设定温度与室内实测温度之间的差值进行PID控制。还包括水泵的常规控制。

送排风系统监控：

如有需要还可以安装风速传感器，对送/排风量进行监测。

有些送风系统还需安装滤网对室外空气进行过滤，此时还需安装滤网压差传感器，对滤网阻塞情况进行监视。

工程中，消防排烟风机（Smoke Exhaust Fan， SEF）一般也归入送排风系统，它的起停一般由消防系统联动控制，楼宇自控系统只需对其运行及故障状态进行监视即可。

给排水系统：

给排水系统包括生活给水设备、消防给水设备和污水排放设备等，对给排水设备的监控主要是对各种水位的监测以及各种泵类运行状态的监控。

生活给水系统监控：

地下蓄水池的液位监视；低区生活水泵的监控；低区给水总管参数监测；高区生活水泵的监控；屋顶水箱的液位监视。

排水系统监控：

原理：当集水井或污水池的液位达到一定高度时对污水等进行排放。

监控内容包括：集水井或污水池的液位监视；潜水泵的监控。

电力设备监控系统：

是楼宇自控系统的重要组成部分，该系统对于保证楼宇供电质量与可靠性、区域能源计量、功率因数补偿等都具有重要意义。

楼宇中，电力设备监控系统主要有两种构成方式：

对于中、小型楼宇变配电系统，楼宇自控系统承包商可以直接利用通用的DDC/PLC及各种变送器对变配电系统进行监视，检测信号直接传至楼宇自控系统。

而对于一些大型楼宇变配电系统，用户往往要求采用专业的能源监控管理系统对其进行监控和管理，这类系统往往自成体系，具有自己的通信网络和监控管理工作站，通过通信接口与整个楼宇自控系统进行数据交换。

电力设备监控系统的监测内容：

高压进线柜：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数。

所有高压开关的开关状态、故障跳闸状态。

变压器温度。

低压进线柜：三相电压、三相电流。

所有低压进出线开关的开关状态及故障跳闸状态。

低压主要配电回路电能计量。

柴油发电机三相电压、三相电流、频率及运行或故障信号、油位指示及报警信号。

变压器室、高／低压配电室、发电机房内温度。

通常由专业公司提供数据接口。

供配电系统监测：

照明设备监控系统：

照明系统分为公共照明、泛光照明、广告照明和航空障碍灯等几个部分，建筑设备监控系统对以上部分的监控方式可采用以下两种：

建筑设备监控系统直接监控或由专用智能照明系统控制；

建筑设备监控系统通过通信接口对照明系统进行监视和控制。

在系统设计时应根据工程实际情况进行选择。

照明设备监控系统需求分析：

办公室及酒店客房等区域：就地手动控制、按时间表自动控制、按室内照度自动控制、按有/无人自动控制等几种。也可通过手机、电话、Internet等方式进行远程遥控。

门厅、走道、楼梯等公共区域：主要采用时间表控制的方式，不同回路的照明灯交替作为长明灯使用。

大堂、会议厅、接待厅、娱乐场所等区域：系统的使用时间不定，场合不同，预先设定几种照明场景，进行切换。

泛光照明系统：一般由专用控制器进行控制，但监控系统可以通过相应接口（一般为干接点）控制整个泛光照明系统的起/停和进行场景模式选择。

灾难及应急照明设备：一般由故障或报警信号触发，属于系统间或系统内的联动控制。

其他区域照明：还包括航空障碍灯、停车场照明等，这些照明系统大多均采用时间表控制方式或按照度自动调节控制方式进行控制。

照明控制模式：时间表控制模式；情景切换控制模式；动态控制模式；远程强制控制模式；联动控制模式。

注：各种控制模式之间并不相互排斥，在同一区域的照明控制中往往可以配合使用。当然，这就需要处理好各模式之间的切换或优先级关系。

典型照明系统的监控原理图：

照明系统监控的工程实现：

在实际工程中，楼宇自控系统直接监控照明系统，主要包括公共区域照明、应急照明、泛光照明、航空障碍灯等，这些照明设备的监控内容大都是开关量的，包括设备起/停控制、运行状态监视、手/自动状态监视等（主回路无热保护继电器，不对故障状态进行监视）。

应急照明一般只监不控，其联动控制内容由其他系统完成。

对于复杂、大区域的照明控制，如调光、场景等，一般均由一些专业智能照明系统进行监控，这些系统既可独立运行，也可通过网关接入楼宇自控系统，接受统一管理和控制。

电梯设备监控系统：

一般由电梯厂商的专业控制系统进行监控,楼宇自控系统通常可以通过干接点或网关方式对其进行监视，但不涉及电梯控制内容。

楼宇自控系统对电梯设备的监控内容包括：

电梯设备运行状态；电梯设备上下行方向；电梯设备故障状态等。

电梯系统的监控原理图：

对于电梯数量较多、品牌单一、需要楼层指示的电梯系统监控，建议楼宇自控系统采用网关方式实现。

对于电梯数量不多或品牌多样、无需楼层显示的系统，采用干接点方式进行监控。通过二进制编码的方式获取楼层状态（一幢30层的高楼每台电梯只需5个干接点）。

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