【正文】 8 中 央空調(diào)系統(tǒng)的控制功能和要求 空調(diào)系統(tǒng)控制的主要對(duì)象是 :空氣溫度及相對(duì)濕度。 由于噴水室冷卻方式為開環(huán)系統(tǒng)會(huì)引起回水水質(zhì)下降且容易漏水，故目前基本不采用。 9表 空調(diào)加熱方式比較 加熱方式 熱源 特性 經(jīng)濟(jì)性 熱水加熱 由熱泵機(jī)組提供 時(shí)滯長(zhǎng)，反應(yīng)較慢，控制復(fù)雜 價(jià)格中 蒸汽加熱 由當(dāng)?shù)毓I(yè)區(qū)提供 熱源溫度、流量 較 穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)特性中 價(jià)格低 電加熱 通過(guò)電熱器提供 控制精度高，控制簡(jiǎn)單 價(jià)格高 從上 表可看出，電加熱具有控制精度高、控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但其熱效率低、浪費(fèi)能源、價(jià)格高，作為主調(diào) 節(jié) 不合適，一般用于恒溫室等對(duì)動(dòng)態(tài)特性要求特別高的區(qū)域的輔助調(diào)節(jié)手段。另外如果工業(yè)區(qū)蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也可以將熱水加熱作為備用加熱方式。由于定露法不能反映室內(nèi)余濕量或相對(duì)濕度的變化，存在著室內(nèi)濕度的偏差，故此種方法一般用于室內(nèi)余濕量變化幅度較小的場(chǎng)合。這兩種功能可分別由水冷式表面冷卻器和蒸汽加濕來(lái)實(shí)現(xiàn)。而當(dāng)溫度不高，而濕度較大時(shí)，則根據(jù)室內(nèi)濕度探測(cè)器的信號(hào)與設(shè)定值比較，根據(jù)其差值，調(diào) 節(jié) 冷凍水閥門開度，強(qiáng)制啟動(dòng)制冷模式，調(diào)低冷卻器出口的空氣溫度以滿足去濕要求。它在調(diào)節(jié)過(guò)程中，根據(jù)濕度傳感器所測(cè)得的室內(nèi)相對(duì)濕度值，由調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較、放大后發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)，使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，改變噴入空氣中的蒸汽量，達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的目的?？照{(diào)區(qū)域溫、濕度的自動(dòng)控制。 (5)過(guò) 濾器過(guò)阻報(bào)警，提醒運(yùn)行 人員及時(shí)清洗更換過(guò)濾 器?？刂频哪繕?biāo)是將室內(nèi)的溫濕度參數(shù)保持在適宜的水平，并且盡量使系統(tǒng)的能耗最小。由于智能控制器分布在現(xiàn)場(chǎng)，控制功能較為明確，同時(shí)任何一臺(tái)智能控制器發(fā)生故 障都不會(huì)影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行，大大縮小了故障或事故的影響范圍，因此，可靠性大大提高。 13空調(diào)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)見圖 所示。路由器通常只有中繼器及不同通信介質(zhì)間信息轉(zhuǎn)換的功能，傳輸?shù)木嚯x受節(jié)點(diǎn)中收發(fā)器類型的限制。通過(guò) PC機(jī)的人機(jī)界面，完成收集和監(jiān)視各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、執(zhí)行控制節(jié)點(diǎn)動(dòng)作等操作。 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng) 主 要由三級(jí)組成。從智能建筑系統(tǒng)集成的角度考慮，管理級(jí)是較為重要的一級(jí)，其主要任務(wù)是將管理部門的決策引入到監(jiān)控層的控制決策中去，實(shí)現(xiàn)各相關(guān)子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)與信息共享。因此，建立有效且可靠的系統(tǒng)模型是我們研究空調(diào)系統(tǒng)的首要任務(wù)。因此我們主要研究空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模 型 。 而且有些因素本身又有其不確定性，不可能通過(guò)過(guò)程辯識(shí)來(lái)準(zhǔn)確確定空調(diào)房間溫、濕度的數(shù)學(xué)模 型 。 這里我們?nèi)?ρ =，取 c= ( p, c 的定義見前面的符號(hào)說(shuō)明 )； nt 、 st 為 室內(nèi)空氣溫度 (或者回風(fēng)溫度 ) 和送風(fēng)溫度，單位為℃。本次主要研究的對(duì)象是定風(fēng)量 (CAV)系統(tǒng)。另一類為對(duì)象的擾動(dòng)作用， 1()nt 2()nt... ()Nnt，稱為“外部擾動(dòng)”。這樣在多個(gè)輸入信號(hào)的作用下，對(duì)象的輸出為 : 11( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )n nN nY s G s P s G s N s G s N s? ? ? ? (32) 式（ 32）中， ()Gs為 1()nt 2()nt... ()Nnt不變時(shí)， 被控 量 y(t)與控制作用 p(t)之間的傳遞函數(shù) ?？照{(diào)負(fù)荷 (冷負(fù)荷 )主 要 由各種傳熱、照明、室內(nèi)發(fā)熱設(shè)備、人體等散熱負(fù)荷以及太陽(yáng)輻射等因素 構(gòu)成 。因此本文中外部擾動(dòng)主要與室外溫度、濕度、太陽(yáng)直射輻射、太陽(yáng)散射輻射有關(guān)四個(gè)因素有關(guān)。這樣，窗玻璃的外擾得熱計(jì)算主要是太陽(yáng)輻射透射得熱計(jì)算和用于計(jì)算傳熱得熱的室外空氣綜合溫度。 （ CAV）方式下空調(diào)房間的數(shù)學(xué)模型 對(duì)于定風(fēng)量（ CAV）方式，即固定送風(fēng)量 L 而改變送風(fēng)溫度 st 空調(diào)系統(tǒng)，將式〔 33 )整理為 : 1801111nnnsqtdtC Lc rttdt L cL c L crr?????????? ? ????? ?? 或 ? ?11n n s fdtT t K t tdt ? ? ? （ 34） 式（ 34）中01111,11 nfqtC Lc rT K t LcL c L crr?????? ? ???。調(diào)節(jié)作用至被控參數(shù)的信號(hào)聯(lián)系稱為調(diào)節(jié)通 道，干擾作用至被控參數(shù)的信號(hào)聯(lián)系稱為干擾通道。由于空調(diào)房間的工藝特性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、送風(fēng)方式和換氣次數(shù)的不同，測(cè)得的結(jié)果也不相同。 b但是對(duì)于潔凈度要求比較高的場(chǎng)所，要求的換氣次數(shù)要大一些?？芍?τ 1=45s ， K1= ， T1=450s 。分析表冷器的傳熱過(guò)程可以看到，過(guò)程中串聯(lián)著三個(gè)環(huán)節(jié) : 圖 一般傳熱過(guò)程 (1)由冷流體到管壁內(nèi)側(cè)的冷量傳遞 ?！?)） 由式 (37 ,(38) , (39) 整理可得 : 1212()11ffA T TQ?? ? ????? （ 311） 令 12111K ?? ? ?? ?? K：傳熱系數(shù)，單位 KJ/(Kg℃ ) 23 Q冷 總 ： 單位時(shí)間需要輸入的總冷量 。 M M2 :冷水質(zhì) 量 、被控區(qū)空氣質(zhì)量 ( Kg)。 Q23 ： 被控區(qū)與環(huán)境傳熱功率 。 C1 ： 表面冷卻器的比熱容 ； KJ/(Kg (3)冷量由管壁外側(cè)向熱流體即空氣流體的冷量傳遞 。其冷量通過(guò)表面冷卻器的管簇及其肋片進(jìn)行 量 釋放，使經(jīng)由表面冷卻器的空氣溫度降低，從而達(dá)到降溫目的。 在實(shí)際工程中可能大一些。 應(yīng)用表 式，只要知道空調(diào)房間的送風(fēng)方式和三維尺寸，就可以很方便地估算出定風(fēng)量方式下空調(diào)房間的特性參數(shù)。文獻(xiàn) 《 室溫自動(dòng)調(diào)節(jié)原理和應(yīng)用 》 在理論分 析的基礎(chǔ)上，綜合了我國(guó)許多單位在凈化室測(cè)定中所得到的大量數(shù)據(jù)，提出了這三個(gè)參數(shù)的估算公式，見表 31。 如果式 ( 34 )中的 st 為常量， st = 0st ， 則有 ? ?1 1 0n n s ftdtT t K t td? ? ? ? ?，上式稱為干擾通道的微分方程式。式（ 34）就是凈化室在定風(fēng)量 (CAV) 方式下的數(shù)學(xué)模型。即 = + +? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?凈 化 室 內(nèi) 蓄 每 小 時(shí) 進(jìn) 入 室 每 小 時(shí) 室 內(nèi) 設(shè) 備 照 每 小 時(shí) 從 室 內(nèi) 排 每 小 時(shí) 室 內(nèi) 向熱 量 的 變 化 率 內(nèi) 空 氣 的 熱 量 明 和 人 體 的 散 熱 量 出 的 空 氣 的 熱 量 室 外 的 傳 熱 量 由此可得出如下的數(shù)學(xué)表達(dá)式： 01 ( ) ( )nns n nd t t tC L c t q L c td t r?? ?? ? ? ? （ 33） 式 (33)中 r為凈化室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻，℃ /KJ。 對(duì)于半透明的玻璃，外擾得熱既有傳熱得熱 又 有太陽(yáng)輻射透射得熱，太陽(yáng)輻射透射得熱是指太陽(yáng)直射輻射、散射輻射等中短波輻射直接透過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量，傳熱得熱包括室內(nèi)外溫度差形成的傳熱量和被玻璃吸收的太陽(yáng)輻射又以輻射和對(duì)流的形式進(jìn)入室內(nèi)的熱量。這里我們只考慮外表面換熱系數(shù)。...... ()nNGs為 p(t)、 n1(t)... 1()Nnt? 不變時(shí)，被控量 y(t)與擾動(dòng)作用()Nnt 之間的傳遞函數(shù) 。其中主要影響參數(shù)有室外溫度、濕度、太陽(yáng)直射輻射、風(fēng)速、風(fēng)向。 圖 空調(diào)房間對(duì)象 CAV方式下空調(diào)房間的數(shù)學(xué)模型 自動(dòng)控制空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)房間的輸入可歸納為兩類，一類是控制器的輸出 p（ t） ，稱為對(duì)象的“基本擾動(dòng) ” 或“內(nèi)部擾動(dòng)”。也可將送風(fēng)溫度 st 固定，而改變送風(fēng)最 L，這種 空調(diào)系統(tǒng)則稱為變風(fēng)量 VAV(Variable Air Volume)系統(tǒng)。 CAV空調(diào)系統(tǒng)的基本原理 全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求， 是要向空調(diào)房間內(nèi)輸送足夠數(shù)量的、經(jīng)過(guò)一定處理了的空氣，用以吸收室內(nèi)的余熱和余濕，從而維持室內(nèi)所需要的溫度和濕度。這種方法具有較大的普遍性。 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型是輸入變量和輸出變量之間不隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)關(guān)系。 15第三章 空調(diào)系統(tǒng)建模 空調(diào)房間建模 要研究一個(gè)系統(tǒng)，必須知道這個(gè)系統(tǒng)的模型。操作員站通過(guò)人機(jī)交互及友好的界面對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和在線管理。提供有數(shù)據(jù)測(cè)量、數(shù)據(jù)處 理、過(guò)程監(jiān)視和過(guò)程控制等功能。 2） 網(wǎng)絡(luò)適配器 它是控制網(wǎng)絡(luò)與 PC 機(jī)以及具有數(shù)據(jù)通信功能的儀器、儀表之間相互連接 的接口。它主要由 PC 機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)智能節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)適配器、路由器和通信介質(zhì)等組成，由現(xiàn)場(chǎng)總線擔(dān)任過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)與安裝在控制室中的 PC機(jī)之間的串行數(shù)字通信鏈路。 12表 特性 現(xiàn)場(chǎng)總線類型 FF Profibus HART CAN Lonworks 應(yīng)用范圍 儀表 PLC 智能變送器 汽車 樓宇自動(dòng)化 OSI 網(wǎng)絡(luò)層次 8 7 7 7 1~7 通訊介質(zhì) 雙絞線、電纜、光纖、無(wú)線等 雙絞線、 光纖 電源信號(hào)線 雙絞線、 光纖 雙絞線、電力線、電纜、光纖、無(wú)線等