《毕业设计（论文）-智能楼宇设备管理系统设计(27页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-智能楼宇设备管理系统设计(27页).doc（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、-毕业设计（论文）-智能楼宇设备管理系统设计-第 24 页昆 明 学 院 2014 届毕业论文（设计）论文（设计）题目 智能楼宇设备管理系统设计 子课题题目 智能楼宇空调通风系统设计 姓 名 学 号 所属院系 专业年级 指导教师 摘 要空调系统是现代建筑的重要组成部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象，也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。楼宇自动化系统对空调系统的监控主要是针对集中式中央空调系统，主要包括制冷系统和新风机组控制。在监控系统的选择上,选择不同的监控系统与此对应的组态软件也不同。例如，北京三维力控科技有限公司的组态软件是目前工业控制领域先进的监控系统，结合北京三维力控科技有限公司的
2、特点，可知监控系统的可扩展性和性价比都很高。再加上运用PID算法，利用MATLAB仿真技术对经验法建立的中央空调控制系统模型进行仿真，从而使空调的性能得到很大的提高。有了这些软件已经能够满足这次毕业设计的需要，选择了这些软件能达到了各个系统的监控及运算，并且能改变原先人工现场控制方式，从而节约了人力、提高了效率，增加了数据实时性和可靠性。关键词：中央空调 监控系统 算法 MATLAB仿真 AbstractAir conditioning system is an important part of modern architecture, is the main building automa
3、tion systems and monitoring of intelligent building system is one of the main content of management. Building automation systems for air conditioning system is mainly directed against the centralized monitoring of the central air conditioning system, mainly including the refrigeration system and air
4、 unitsIn selecting the monitoring system，select a different monitoring system and this corresponds to the configuration software is different. For example, Three-dimensional force control configuration software Beijing Technology Co., Ltd. is an advanced monitoring system of industrial control, comb
5、ined with the three-dimensional characteristics of Beijing Science and Technology Co, force control, monitoring system known scalability and cost are high. Coupled with the use of the PID algorithm, the use of central air-conditioning control system MATLAB simulation model established by law for the
6、 simulation experience, so that the air conditioning performance is greatly improved. With this software has been designed to meet the needs of the graduate, The software can be selected to achieve the control and operation of each system, and manually change the original site control, changed the w
7、ay of artificial meter, which can save manpower and improve efficiency, increase the data real-time and reliability.Keywords: central air conditioning monitoring system algorithm MATLAB simulation目 录绪 论4第一章 工程概述51.1选题的意义51.2 对国内外空调系统现状的分析61.2.1国内研究现状61.2.2国外研究现状71.3毕业设计、研究的内容，研究方法和实施方案81.4设计资料8第二章 空
8、调通风系统设计102.1系统监控功能设计102.2.1空调冷热源系统监控功能设计102.1.2 VAV空调系统监控功能设计122.1.3 点位表制作15第三章 系统监控设备选型及计算213.1盘管选型213.1.1盘管可按风量或冷量两个性能指标来选型见表3-1213.1.2 新风送风口接入型式的选择见表3-2213.2中央空调设备选择223.3新风负荷计算223.4空气系统处理过程233.5风机盘管系统的处理过程24第四章 空调控制系统的MATLAB仿真284.1恒温恒湿中央空调系统图284.2装置的基本原理284.3各部分的传递函数294.3.1空调房间内温度控制对象的微分方程294.3.2
9、反馈回路的传递函数304.4控制系统的流程图324.5 PID控制器的设计方法32第五章 结语与展望36参考文献39谢辞40绪 论空调系统是现代建筑的重要部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。随着经济和社会的发展，中央空调在商业和民用建筑中的应用越来越广泛，中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。随着设备功率和数量的增加，其能耗也不断增大。据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的70%，而且呈逐年增长的趋势。因此，中央空调系
10、统节能技术意义重大，除了强调使用功能完善外，还应重视节能因素，降低投资、运行费用。作为能源行业，制冷空调所面临的挑战不可谓不大，节能环保，计费，噪音，控制技术等等，对空调来说是具有很大的意义。因此我们要在这些方面更好运用空调。由于空气调节可以创造一种人工的气候环境，所以其用途日益广泛，除了为舒适而设置空调以外，在某些场所则要求恒温恒湿空调，其温度、湿度及洁净度等在一定的范围内需恒定。按空气处理设备的设置位置分类，空调系统分为集中式空调系统、半集中式空调系统和分散式空调系统三类。综上所述，在当今社会，摆在我们面前急需解决的一个重要问题就是在致力于创造舒适健康室内环境的同时，该如何实现能源和室内环
11、境的最优控制，以最少的能源消耗达到最佳的空调效果，从而降低空调系统的运行费用。第一章 工程概述1.1选题的意义空调系统是现代建筑的重要部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。随着经济和社会的发展，中央空调在商业和民用建筑中的应用越来越广泛，中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。随着设备功率和数量的增加，其能耗也不断增大。据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的70%，而且呈逐年增长的趋势。因此，中央空调系统节能技术意义重大，
12、除了强调使用功能完善外，还应重视节能因素，降低投资、运行费用。作为能源行业，制冷空调所面临的挑战不可谓不大，节能环保，计费，噪音，控制技术等等，对空调来说是具有很大的意义。因此我们要在这些方面更好运用空调。智能楼宇空调系统是一个热门话题。如何在现有技术、产品的基础上设计开发能满足具体要求的自动化系统成为智能楼宇行业技术人员的重要研究内容。智能楼宇空调系统作为智能建筑的一个重要分支，慢慢体现出它的重要性和需要性。当今社会对智能楼宇空调系统的需求越来越多，为了对智能楼宇空调系统有一个清楚的了解，我们有必要对智能楼宇空调系统进行充分的理解和研究。空气调节技术已成为我国科学技术发展中的重要学科，近年来
13、，空气调节技术在各个商业领域和人民生活的各个方面得到了广泛应用。空调即空气调节，主要是通过一定的空调设备和调节手段对空气进行处理。空气调节的任务就是在任何自然环境下，将室内空气维持在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的洁净度。由于空气调节可以创造一种人工的气候环境，所以其用途日益广泛，除了为舒适而设置空调以外，某些场所则要求恒温恒湿空调，其温度、湿度及洁净度等在一定的范围内需恒定。按空气处理设备的设置位置分类，空调系统分为集中式空调系统（又称中央空调）、半集中式空调系统和分散式空调系统三类。综上所述，在强调可持续发展的今天，摆在我们面前急需解决的一个重要问题就是在致力于创造舒适健康室内环境的同
14、时，如何实现能源和室内环境的最优控制，以最少的能源消耗达到最佳的空调效果，从而降低空调系统的运行费用。空气调节技术作为一门人工环境控制工程技术，包含的内容有：湿空气的物理性质、室内空气品质的改善、空调负荷的计算、影响人体的热舒适环境条件、空调房间气流组织的分布规律、合理的空调系统和系统的节能运行、空调系统运行费用等都是我们重要考虑问题。我们还需要考虑的是自动控制方式，自动控制方式的原理是系统把采集的检测数据传送到中控计算机上，中控计算机根据预先设定的控制模型进行滤波、预测、计算，得到空调系统的状态值，进而计算出相应的控制动作从而去控制相关阀门。自动控制的关键是应用准确的控制模型，一般不同建筑物
15、控制模型也不同，因为控制模型要根据建筑物的实际参数，包括建筑物的尺寸、室内人数分布情况及工作性质、气候等来制定，并需要不断对现场进行检测来调整完善。通过这两种控制方式的互补，各自用于不同的场合。在系统故障或进行维修期间可采用手动控制方式。正常情况下，则采用自动控制方式，减少人力、物力，节约能源。1.2 对国内外空调系统现状的分析1.2.1国内研究现状国产中央空调产业历史至少提前40年，因为由美的集团和重庆通用集团合资成立的重庆美的工业园正式投产，新工厂早在1964年就生产出了中国的第一台离心式制冷机。如今与美的品牌成功嫁接之后，据推算，国产中央空调的产业化历史进程至少提前了40年。 据介绍，随
16、着国内大中型建筑中央空调的更新换代以及户式中央空调的快速增长，中央空调这块市场越来越吸引人们的关注。以许多城市为例，目前已有许多高楼大厦采用中央空调机组，但至今90以上的楼宇装备的都是美日厂商的产品。一些国内企业虽然也推出了螺杆机等中央空调设施，但由于在整机上面投入有限，市场份额一直远不能同美日厂商相较，现在，这种格局终于有望改写。 随着科学技术的不断发展和进步以及人们生活水平的提高，人们在日常的生活和劳动生产中对空气环境的要求也不断提高，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，使空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广，要实现的任务复杂，它通过空调系统为建筑物的不同区域提供满足
17、不同使用要求的环境。 其次，空调控制系统需要有冷热源的支持，空调机组内有大功率的风机，它的能耗很大。在满足用户对空气环境要求的前提下，采用先进的控制策略对空调系统进行控制，达到节约能作用和降低运行费用成为空调控制系统的最终目标。特别是近几年来，“绿色建筑”、“环保建筑”的提出，使得对空调控制系统的控制模式的研究显得尤为重要。现阶段的中央空调系统的控制几乎仍采用传统的控制模式。传统的控制模式主要存在以下几方面的问题。1) 传统的控制理论都是建立在以微分和积分为工具的数学模型之上的，迄今为止，还未见直接使用自然语言知识描述系统和解决问题的方法。不能灵活配置联动控制功能；2) 在实际工程中，尤其在工
18、业过程控制中，被控对象的严重非线性，数学模型的不确定性，系统工作点变化剧烈等因素都是传统控制理论无法解决的；3) 传统的控制系统输入信息比较单一，而现代的复杂系统要以各种形式视觉的、听觉的、触觉的以及直接操作的方式，将周围的环境信息作为系统输入，并将各种信息进行融合、分析和推理，相应地采取对策或行动。对这样的控制系统就要求有自适应、自学习和自组织的功能，因而需要新一代的控制理论和技术支持。由于智能控制特别是模糊控制在家用电器方面的发展比较迅速，近年来，国产的模糊洗衣机、模糊空调器、模糊电冰箱、模糊电视机等的问世报道不时见诸报端。这些都说明智能控制在我国空调领域的发展还是比较迅速。1.2.2国外
19、研究现状美国是最大的空调市场，占世界总空调设备销售额的28，大多数是有风管的单元式空调系统。美国空调市场与其它国家的差别，一些明显的原因是： 大多数人居住在位于有广阔空间的郊区独立房屋内，可以更方便地为整个室内空间的舒适优先选择安装风管。 能源价格相对要低，全国范围有电力和燃气可以供应，在冬季可以通过天然气管路网络用燃气炉取暖。大部分陆地在冬季的寒冷天气并不适用没有辅助电加热的热泵，而辅助电加热是不经济的。强大工业分销商和经济商网络以相对低的安装费用和维修后缓支持推销有风管的中央空调系统。由于人们大多数在生活区居住而只对单个房间的空调有强烈要求，一般不采用中央系统以节省很昂贵的电力费用。但是，
20、许多人抱怨高的运转噪声和振动不能为卧室所接受。同时在房间内安装也不大方便。1.3毕业设计、研究的内容，研究方法和实施方案1) 空调冷热源系统设计主楼空调冷热源为3台DG23M型燃气直燃型溴化锂冷温水机，制冷能力为985KW/台，供热能力为824KW/台。服务器室采用一拖多型商用空调系统，计算机房选用机房专用型下送风恒温恒湿机组。集休闲、宾馆、餐饮、健身房等采用低速定风量空调形式。中央空调水系统采用二次泵循环形式，水管系统为双管制异程式。供水泵为4台定流量泵，负责冷温水机测的循环；二次泵为5台变流量泵，负责空调末端系统的循环。膨胀水箱采用闭式膨胀管定压机组，位于地下室水泵房。2) 空调风系统设计
21、办公主楼主要采用变风量空调形式（VAV系统），内区空调负荷由AHU+VAV装置负担，外区负荷由窗边布置的FCU负担。服务器室全部采用风冷热泵一拖多商用空调系统。网络机房采用机房专用恒温恒湿机组空调机组，气流组织为地板下送风，机组上方回风3）介绍中央空调的负荷计算及MATLAB仿真结果等1.4设计资料某依山伴水、濒临海滨的休闲建筑，地下1层、地上8层，建筑面积18000平方米，是集休闲、宾馆、餐饮、健身于一体的独立性、服务性的建筑，具有较高档次的内部装修设施，要求建一个既能实现节能，又能满足高效、舒适环境的楼宇设备监控系统。如图1-1所示为休闲建筑空调系统监控图。图11 休闲建筑空调系统监控图第
22、二章 空调通风系统设计2.1系统监控功能设计楼宇自控系统监控功能设计是工程设计人员在完全了解建筑设计理念及工艺流程的基础上，合理地对监控点位及控制逻辑进行设计，以辅助并优化建筑设备实现各种工艺功能。这次设计以目标工程冷热源系统及VAV空调系统介绍楼宇自控系统工程设计的基础方法，然后直接给出整个工程的监控点位表。2.2.1空调冷热源系统监控功能设计服务器室采用风冷热泵一拖多商用空调系统、计算机房的机房专用恒温恒湿机组空调机组以及冷热源中的闭式膨胀管定压机组均由独立系统控制，不纳入楼宇自控系统监控范围。楼宇自控系统所需监控的主要冷热源设备包括3台直燃型溴化锂冷温水机、4台供水定流量一次泵、5台变频
23、二次泵。其中，冷温水机组与其冷却塔之间的联动控制由机组厂商自行完成，楼宇自控系统通过接口实现机组起/停控制与基本状态控制。工程冷热源系统图如图2-1。图2-1工程冷热源系统图工程冷热源系统监控原理系统图如图2-2。 图2-2冷热源系统监控原理系统图具体监控内容及控制方法如下冷温水机组：通过干接点与网关通信两种方式对冷温水机组实施监控。对于起/停控制、运行故障手动状态等重要参数采用干接点方式实施监控，以保证可靠性；其他的运行参数通过通信网关获取。冷温水机组进出水：机组进出水管安装蝶阀及水流开关 以控制并监视进出水状态。供水一次泵：对一次泵的进行起/停控制及故障/手动状态检测。同时为保证准确获得一
24、次泵的运行状态，在各水泵支管路加装水流开关。变频二次泵: 二次泵采用变频控制。主流变频器均具有智能判别及网络通信功能，变频器可自动判别负载运行状态、故障原因并计算能源消耗，通过通信网络可实现所有频率控制及运行参数监视功能。因此，在设备选配时只需考虑变频功能及与DDC的通信方式，而不用考虑DDC的I/O点数。空调供回水总管：对空调的供回水温度及供水流量进行监控，对这些参数是进行能源计算和机组台数控制的重要依据。机组起停顺序：起停顺序：首先开起机组出水蝶阀，然后开起供水一次泵，待机组进水管水流开关检测到水流后方可开起冷温水机组。停止顺序：首先停止冷温水机组，延时后关闭供水一次泵，在关闭机组出水蝶阀
25、。故障处理：当单个设备出现故障，应马上产生报警信号，同时起动备用设备。如果备用设备无法起动，影响整个系统运行时，应马上停止其他设备的运行，并发出紧急报警信号。机组运行时间累计：自动系统机组、水泵等的累计工作时间，并提示定时维修。机组运行参数：监测和计算系统内各检测点温度、压力、流量、能耗等参数，自动显示、记录和统计，及系统报警信息。2.1.2 VAV空调系统监控功能设计主要采用定静压VAV系统,内区空调负荷由AHU+VAV末端负担,外区由窗边布置的FCU负担。VAV末端及FCU均采用联网控制器进行一对一控制，因此无需纳入I/O点数设计,只需根据功能选择合适的末端控制器。1.AHU监控功能设计A
26、HU系统图如图图2-3 AHU系统图具体监控内容及控制方法如下送/回风机监控:对于服务于VAV系统的AHU，其送/回风机组变频控制。都采用变频器与DDC通过网络通信进行监控，不用考虑任何DDCI/O点数。根据定静压VAV系统控制原理，风机频率将根据风管静压进行PID调节。空气控制：VAV系统的总送风量随负荷变化，因此一般不采用新风、回风比方法控制新风门。为准确测量和控制新风量，在新风、排风管道分别安装CAV末端，采用专用CAV控制器进行一对一联网控制。只要新风、排风量得到精确控制，回风量也自然确定。此外，考虑到空气要求较高，在典型区域设置CO2传感器，根据空气对新风量进行重设，以兼顾能耗与舒适
27、度。过滤网状态监控：通过压差开关对过滤网状态监控，当过滤网阻塞时，压差开关动作，提示工作人员清洗。送风温度控制：根据送风温度设定值与实际值之间的差值对盘管回水阀进行PID控制，将送风温度稳定在设定值附近。环境湿度控制：在回风管设置回风湿度传感器，并以此为依据对加湿器进行起停控制。风门/水阀连锁控制：当风机停止后，新/回风门、盘管水阀应到关闭位置；仅当风机起动后，各风门、水阀才按控制程序进行开度控制。盘管防冻保护：因地区冬季温度可低至-5，此外若AHU处于停止状态，盘管有冻结危险。因此在盘管后加装防冻开关，当风管温度在降低是就会产生报警，并强制加大盘管水阀开度进行保护。VAV系统AHU控制原理图
28、如图2-4图2-4 VAV系统AHU控制原理图2.VAV末端控制功能设计为了保证控制的效果，采用专用控制器对VAV末端实施一对一监控。VAV系统只负责空调内区，即VAV系统常年供冷。对于专用控制器的选择只需确定功能需求，然后按需求进行控制器选择即可，无需逐个进行点数统计。VAV末端示意图如图2-5所示。图2-5 VAV末端示意图具体监控内容及控制方法如下室内温度设定及监测：对于好的建筑环境，安装在室内的温度控制面板不仅需要具备温度采集及设定等基本功能，还应可以选择运行模式、对设备状态进行强制控制并通过液晶方式显示所有信息。室内温度控制功能：这次设计内区常年供冷，一次风量随室内负荷进行调整。见图
29、2-6图2-6 VAV系统控制逻辑图风量检测与风门控制：为监测风量并进行风门控制，VAV末端控制还需要提供微压差监测及风门驱动功能。控制模式：可预设多种控制模式，如白天、夜间、夜间换气等，并根据时间表、操作员命令进行切换，以保证任何时候的优化控制。故障处理：可预设多重故障应急模式，如静压检测故障时自动用温度单PID代替串级PID控制，同时产生报警等，以保证设备可靠运行。优化控制：采用VAV末端的基本设计，能很好的实现自动切换正常供冷/强制通风，有人/无人等控制模式，实现最优控制。2.1.3 点位表制作按上述步骤确定所有监控设备的监控功能后，需将过设备的监控点位按一定逻辑组织起来，以便进行点数统
30、计和监控器设备选型。设备一般先按区域/楼层分类，以保证选配同一控制器内的监控点位距离较近，避免模拟不限距离过长；随后同一区域/楼层的设备再按系统进行分类，尽可能将联动关系复杂的点位选配在同一控制器内，以减少控制器之间的网络通信量。监控点位表21如下第三章 系统监控设备选型及计算3.1盘管选型3.1.1盘管可按风量或冷量两个性能指标来选型见表3-1表3-1 风机盘管选型比较表选型方法优点缺点按风量选确保风量，保证室内的空气湿度不会过高，适用于人员多或者其他散湿量大的场合在选风机盘管机型时会取偏大的冷量的机型，需对盘管加调节阀控制，设备投资偏大按冷量选在保证冷量的条件下，节省设备投资，适合人员少或
31、者其他散湿量小的场合无法保证风量影响是内除湿，如散湿量过大，会使人有闷热的感觉综合考虑后取美克维尔空调产品FP系列,各房间风机盘管选型根据不同的条件选择。均用高静压带下回风箱不带过滤网冷冻水进出口水文7/12热水进口水温60水量与制冷工况相同。3.1.2 新风送风口接入型式的选择见表3-2表3-2 新风接入形式比较表型式优点缺点在吊顶上接入风机盘管送风管道节省送风口，美观，新风与风机盘管送风混合均匀弯头，三通多，安装较麻烦。新风与风机盘管送风点压力要控制好新风另加送风口送入室内弯头，三通少，无压力不平衡问题，安装维护简单多个送风口，且要合理布置使其与风机盘管送风均匀混合通过上表3-2决定采用：
32、对新风采用在吊顶上接入风机盘管送风管道送入室内，新风与风机盘管处理的回风混合后进入房间，采用方型散流器使用风机盘管加新风系统。3.2中央空调设备选择中央空调设备选型包括机构规划、软件模块选型、计算机选型、打印机选型、UPS选型以及其他附件选型等。1.中央监控结构规划：中央监控站将设在地下一层消防监控中心。2. 软件模块选型：软件模块选择应考虑以下几点：1)今后将楼宇自控系统维护服务外包，因此无需订购软件的配置、编程等模块。2）为了保证系统的可扩展性，因订购标准版软件，而不考虑单机版。3）此次设计网络通信接口较多，其中高/低压变配电系统将通过OPC接口与楼宇自控系统集成，因此软件模块中需曾配OP
33、C客户端模块。3.计算机选型：现在市场上的多数商用PC配置均可满足楼宇自控系统服务器需求，选型尽可能大一些，系统保证稳定，显示器尺寸可根据需求选择。4.打印机选型：为打印各种报警、时间记录及报表，中央监控站应至少选配针式打印机一台。5.UPS选择：UPS应选用在线式，容量至少满足断电情况下保证服务器及相关配件半小时正常工作。3.3新风负荷计算夏季空调新风冷负荷 Qc = Mo（hoh） （3-1）式中: Qc-夏季新风冷负荷，kW； Mo - 新风量，kg/s； ho -室外空气的焓值，kJ/kg； h -室内空气的焓值，kJ/kg；例如根据夏季空调室外计算干球温度35.2，湿球温度26，由湿
34、空气焓湿图查得室外空气焓值ho=81.5kJ/kg当tR=26，=72时，室内空气焓值h=55.8kJ/kg；ho=81.5-55.8=25.7 kJ/kg表3-3新风量计算表房间类型每人最小新风量m/（h人）集休闲、宾馆、餐饮、等25以集休闲为例进行计算，其新风负荷为： Qc = Mo（hoh） 8301.2（81.555.8）/3600 2KW 2000W其它空调房间新风负荷算法相同。3.4空气系统处理过程 热湿比计算公式： （3-2） 式中：该层的总热负荷，W 该层的散湿量，g/s送风量计算公式由全热平衡计算 （3-3） 由湿平衡计算 （3-4）式（3-2）（3-3）（3-4）中各个符号
35、的含义： 送入房间的风量，称送风量，kg/s 房间的全热冷负荷，kW 房间的湿符合，kg/s 分别为室内空气和送风的比焓，kJ/kg 分别为室内空气和送风的含湿量，g/kg本系统并没有采用全空气系统。3.5风机盘管系统的处理过程此次设计采用工程中最常用的将新风处理至室内空气焓值，并直接供入房间的方案，其夏季供冷设计工况下的空气处理过程可简示为：NOMNKLWM关于夏季供冷设计工况的确定与设备选择按以下步骤进行。确定新风处理状态：新风机组处理空气的机器露点L达90%湿度线，结合一定的风机，风道温升和的处理要求，即可确定W状态的新风集中处理后的终状态L和考虑温升后的K点。新风机组处理的风量即空调房
36、间设计新风量的总和，故由WL过程得到新风机组设计冷量为：选择新风机组：根据考虑一定安全裕量后，机组所需风量，冷量及机外余压，由产品资料初选新风机组类型与规格。而后，根据新风初状态和冷水初温进行表冷器的校核计算，并通过调节水量使新风处理满足的要求。确定房间总送风量：房间设计状态N及余热Q，余湿W和线均已知，过N点做作线与90%湿度线相交，即可得风机盘管在最大送风温差下的送风状态O，于是房间总送风量G可由这一关系求得。确定风机盘管处理风量及终状态：由于从中可求得风机盘管的风量。风机盘管处理状态M点理应处于KO线的延长线上，由新回风混合关系即可确定M点。风机盘管处理空气的NM过程所需的设计冷量可随之
37、确定：选择风机盘管机组：根据考虑一定安全裕量后的机组所需的风量，冷量值，结合建筑装修所能提供的安装条件，即可确定风机盘管的种类，台数，并初定其型号与规格。 风机盘管处理过程的校核计算：所选设备在与设计状态相同的条件下所得的焓差应大于设计时的焓差，否则应重新选型。室外设计参数： ， kJ/kg；室内设计参数： ，kJ/kg以八层某办公室为例图4-2 风机盘管加新风系统处理过程夏季相关数据计算如下： (新风处理到等焓线)送风量kg/h: 648.589 新风量kg/h: 96.431回风量kg/h: 552.158 新风比%: 14.8678热湿比: 17764.4FCU冷量kW: 1.78945
38、 FCU显热冷量kW: 1.35835新风AHU冷量kW: 1.11507 房间冷负荷kW: 1.734新风管温升负荷kW:0.0554464注: 新风不承担室内冷负荷.送风点-O:大气压力Pa: 100220 干球温度: 18.0湿球温度: 16.4 相对湿度%: 85.5含 湿 量g/kg: 11.2 焓kJ/kg: 46.4露点温度: 15.4 密度kg/m: 1.2露 点-L:大气压力Pa: 100220 干球温度: 20.6湿球温度: 19.5 相对湿度%: 90.0含 湿 量g/kg: 13.9 焓kJ/kg: 56.1露点温度: 18.8 密度kg/m: 1.2回风点-M:大气压
39、力Pa: 100220 干球温度: 17.2湿球温度: 15.7 相对湿度%: 86.2含 湿 量g/kg: 10.7 焓kJ/kg: 44.4露点温度: 14.7 密度kg/ m: 1.2温升后点-L:大气压力Pa: 100220 干球温度: 22.6湿球温度: 20.1 相对湿度%: 79.6含 湿 量g/kg: 13.9 焓kJ/kg: 58.1露点温度: 18.8 密度kg/ m: 1.2由上述数据选择暗装卧式风机盘管系列FP-68WA。第四章 空调控制系统的MATLAB仿真运用PID算法，利用MATLAB仿真技术对经验法建立的中央空调控制系统模型进行仿真，通过MATLAB仿真分析。运
40、用PID算法来进一步的提高空调系统的控制精准性，从而使空调的性能得到提高。4.1恒温恒湿中央空调系统图图4-1 恒温恒湿中央空调系统图4.2装置的基本原理在现实中装置的组成如下图图4-2 装置组成图4.3各部分的传递函数4.3.1空调房间内温度控制对象的微分方程空调房间唯一温度对象，空调房间的温度对控制象如图43所示：图4-3温度参数控制图根据能量守恒定律，单位时间流入房间的热量减去单位时间内流出房间的热量等于空调房间内热量的蓄存量的变化率。因此：室内蓄存热量的变化率=（单位时间加热器向室内提供的热量+单位时间进入加热器的显热量+单位时间通过维护结构由室外向室内的传热量+单位时间内室内其他散热
41、物体散热量）（单位时间从房间排出空气的显热量）由此可得如下关系式: 式中：房间的容量系数；室内的空气温度；蒸汽的气化潜热；单位时间进入加热器的蒸汽流量；房间的送风量；空气比热；蒸汽加热器前的空气温度；室内散热体的散热量；围护结构对室内的传热量；围护结构的温度；房间内表面的热阻。整理上式得： （11）调节对象的放大系数，；调节对象的时间常数，；调节量换算成送风温度的变化，;干扰量换算成送风温度的变化，；送风干扰，；室内干扰，；室外干扰，。 当与都为常数时，；根据热平衡原理，单位时间内流进与流出房间的热量相等，即，；（12） ；当空调房间处于变化状态时，则有：，（13）；将（13）式代入（11）式
42、得： （14）；将（12）式代入（14）式得：。干扰通道的增量微分方程式为：；调节通道的增量微分方程式为：；分别求得传递函数为：；4.3.2反馈回路的传递函数 (1)传感器与变送器共同构成自动调节系统的返回回路部分：温度传感器的传递函数根据热平衡原理，热电阻每小时从周围介质所吸收的热量与每小时由周围介质所传入的能量相等，故无套管热电阻温度计的热量平衡方程为： （21）；热电阻的热容量；热电阻的温度；热电阻周围介质的温度；F热电阻的表面积；热电阻周围介质对热电阻的换热系数；由式（21）得：，如果令传感器的放大倍数，则上式可写为： （22）；传感器的时间常数，其中为传感器的热阻力系数。式（22）的
43、解为： (23)； 式（22）（23）为无套管热电阻温度的微分方程及其解。由于这类元件可用一阶微分方程描述，故这类元件称为一阶惯性元件，由于，故（23）可化为：；无保护套管的热电阻温度计的传递函数为： （2）变送器的特性及其传递函数当采用电子式组装仪表或电动单元组合仪表，以及直接数字控制器（DDC）时，常需要将被检测到的信号转化成统一的标准电信号，由于采用电子线路进行信号变换，时间常数和滞后都比较小，因此可将其看成是比例环节，即：；变送器输出的标准信号；变送器的放大系数；传感器测量信号；其传递函数可写为：；4.4控制系统的流程图图4-4 控制系统的流程图4.5 PID控制器的设计方法忽略干扰回
44、路，则设，；则未校正系统的响应曲线如图45 图4-5 未校正系统的响应曲线图未校正系统的根轨迹图如图4-6图4-6 未校正系统的根轨迹图由此可见该系统不稳定，运用PID校正使其稳定，因此使用临界比例度法的PID控制器设计。干扰回路通过补偿装置来抑制干扰的影响，从而忽略干扰回路，只对主回路进行PID校正。PID校正时的流程图：图4-7 PID校正时的流程图临界比例度法的PID控制器设计：临界比例度法（又称为稳定边界法）是基于稳定性分析的PID参数设计方法。该方法的思路是首先令，然后增大，直至系统震荡，记录此时的临界稳定增益及临界稳定角频率，代入经验公式即可得到PID控制器参数。经验公式见下表4-1表4-1 PID的控制规律控制规律