【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 三者之間的關(guān)系的圖來(lái)說(shuō)明。如圖所示，空氣從狀態(tài)A調(diào)節(jié)到狀態(tài)B的狀態(tài)變化過(guò)程。 圖23 空氣狀態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程 如下圖說(shuō)明了整個(gè)空氣調(diào)節(jié)處理流程： 圖24 空氣調(diào)節(jié)處理流程 （1）冬季新空氣加熱加濕處理 冬季新空氣的氣溫低，如果對(duì)新空氣加熱至室內(nèi)氣溫的標(biāo)準(zhǔn)，這是新空氣中的水汽總量未發(fā)生變化，及pc水汽分壓未變，因此加熱后的空氣相對(duì)濕度會(huì)大大降低。為了使加熱后的空氣的相對(duì)濕度也能達(dá)到室內(nèi)空氣濕度的標(biāo)準(zhǔn)，在調(diào)節(jié)的過(guò)程中必須要進(jìn)行加濕處理。如圖所示： 圖25 冬季新空氣加熱加濕處理 這是冬季新空氣加熱加濕處理的一種調(diào)節(jié)發(fā)發(fā)。其中的加濕是采用定溫飽和加濕法師。這種調(diào)節(jié)方式可以不用測(cè)量pc或相對(duì)濕度。新風(fēng)首先加熱至12℃（不管新風(fēng)是3℃還是5℃，然后加濕（噴水）至飽和，再加熱至20℃，這是的相對(duì)濕度即為60％。（2 夏季新空氣減溫去濕處理夏季新空氣的調(diào)節(jié)與冬季相反，新空氣的氣溫高于室內(nèi)空氣，需要對(duì)夏季新空氣進(jìn)行減溫去濕處理。如果對(duì)新空氣只進(jìn)行降溫至室內(nèi)氣溫的標(biāo)準(zhǔn)，這是新空氣中的水汽總量未發(fā)生變化，即pc水汽分壓為改變，因此降溫后的空氣相對(duì)濕度會(huì)大大增加。為了使降溫后的空氣的相對(duì)濕度也能達(dá)到室內(nèi)空氣濕度的標(biāo)準(zhǔn)，在調(diào)節(jié)的過(guò)程中必須進(jìn)行去濕處理。如圖所示： 圖26 夏季新空氣減溫去濕處理這是夏季新空氣減溫去濕處理的一種調(diào)節(jié)方法。其中的去濕是采用頂露點(diǎn)去濕方式。這種調(diào)節(jié)方式可以不用測(cè)量pc或相對(duì)濕度。新風(fēng)首先降溫至12℃的露點(diǎn)（不管新風(fēng)是23℃還是25％），然后使用表冷器的表面溫度穩(wěn)定在露點(diǎn)溫度，讓空氣中的一部分水蒸氣充分凝結(jié)出來(lái)，至空氣飽和，再加熱至20℃，這使得相對(duì)濕度即為60％。 中央空調(diào)原理 中央空調(diào)原理如圖所示： 圖27 中央空調(diào)系統(tǒng)的原理圖 如圖所示，新風(fēng)與回風(fēng)混合進(jìn)入空氣熱濕處理系統(tǒng)，熱濕對(duì)空氣溫度和濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)過(guò)后進(jìn)入風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)將滿(mǎn)足要求的空氣送入各各房間。房間內(nèi)的風(fēng)稱(chēng)為回風(fēng)；回風(fēng)通過(guò)系統(tǒng)的排風(fēng)機(jī)將一部分風(fēng)與新風(fēng)混合，另一多余的部分被排除，形成一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)。 中央空調(diào)系統(tǒng)的組成一般空調(diào)系統(tǒng)包括以下幾部分：（1） 進(jìn)風(fēng)部分 根據(jù)生理衛(wèi)生對(duì)空氣新鮮度的要求，空調(diào)系統(tǒng)必須有一部分空氣取自室外，通常稱(chēng)為新風(fēng)。進(jìn)風(fēng)口，連同引入通道和阻止外來(lái)異物的結(jié)構(gòu)等，組成了進(jìn)風(fēng)部分。（2）空氣過(guò)濾部分 有進(jìn)風(fēng)部分取入的新風(fēng)，必須先經(jīng)過(guò)一次預(yù)過(guò)濾，一出去顆粒較大的塵埃。一般空調(diào)系統(tǒng)都裝有預(yù)過(guò)濾器和主過(guò)濾器兩級(jí)過(guò)濾裝置。根據(jù)過(guò)濾的效率不同可以分為初效過(guò)濾器，中效過(guò)濾器和高效過(guò)濾器。（3）空氣的熱濕處理部分 將空氣加熱、冷卻、加濕和減濕等不同的處理過(guò)程組合在一起統(tǒng)稱(chēng)為空調(diào)系統(tǒng)的熱濕處理部分。熱濕處理設(shè)備主要有兩大類(lèi)型：直接接觸式和表面式。 直接接觸式 與空氣進(jìn)行熱濕交換的戒指直接和被處理的空氣接觸，通常是將其噴淋到被處理的空氣中。噴水室、蒸汽加濕器，局部補(bǔ)充加濕裝置以及使用固體吸濕機(jī)的設(shè)備均屬于這一類(lèi)。 表面式 與空氣進(jìn)行熱濕交換的戒指不合空氣直接接觸，熱濕交換是通過(guò)處理設(shè)備的面進(jìn)行的。表面式換熱器屬于這一類(lèi)。 （4） 空氣的輸送和分配部分 將調(diào)節(jié)好的空氣均勻的輸入和分配到空調(diào)房?jī)?nèi)，以保證其合適的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)。這是空調(diào)系統(tǒng)空氣輸送和分配部分的任務(wù)，它由風(fēng)機(jī)和不同形狀的管道組成。根據(jù)用途和要求不同，有的系統(tǒng)只采用一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，稱(chēng)為“單風(fēng)機(jī)”系統(tǒng)；有的系統(tǒng)采用一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和一臺(tái)回風(fēng)機(jī)，稱(chēng)為“雙風(fēng)機(jī)”系統(tǒng)。管道截面通常為矩形和圓形兩種，一般低俗風(fēng)道多采用矩形，而高速風(fēng)道多用圓形。 （5） 冷熱源部分 為了保證空調(diào)系統(tǒng)具有加溫和冷卻能力，必須具備冷源和熱源兩部分。冷源有自然冷源和人工冷源兩種。自然冷源指深井水。人工冷源有空氣膨脹制冷和液體汽化制冷兩種。 熱源也有自然和人工兩種。自然熱源指地?zé)岷吞?yáng)能。人工熱源是指用煤、石油、煤氣當(dāng)做燃料的鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽和熱水，目前應(yīng)用的最廣泛。按照空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況，空調(diào)系統(tǒng)可分為集中系統(tǒng)、半集中系統(tǒng)和全分散系統(tǒng)。 如圖所示是一個(gè)典型的集中式空調(diào)系統(tǒng) 圖29 典型的集中式空調(diào)系統(tǒng)集中系統(tǒng)的所有空氣處理設(shè)備（包括風(fēng)機(jī)、冷卻器、加熱器、加濕器、過(guò)濾器等）都設(shè)在一個(gè)集中的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)。其特點(diǎn)是，經(jīng)濟(jì)中設(shè)備處理后的空氣，用風(fēng)道分送到個(gè)空調(diào)房間，因而，系統(tǒng)便于集中管理、維護(hù)。此外，沒(méi)寫(xiě)空氣處理的質(zhì)量，如溫度、濕度精度和潔凈度等也可以送達(dá)較高的水平。在半集中空調(diào)系統(tǒng)中，出了集中空調(diào)機(jī)房外，還設(shè)有分散在被調(diào)節(jié)房間的二次設(shè)備（又稱(chēng)為末端裝置）。變風(fēng)量系統(tǒng)、誘導(dǎo)器系統(tǒng)以及風(fēng)機(jī)盤(pán)系統(tǒng)均屬于半集中空調(diào)系統(tǒng)。全分散系統(tǒng)也呈局部空調(diào)機(jī)組。這種機(jī)組通常把冷、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備（風(fēng)機(jī)）集中設(shè)置在一個(gè)箱體內(nèi)，形成一個(gè)緊湊的空調(diào)系統(tǒng)。通常的窗式空調(diào)器及柜式、壁掛式分體空調(diào)器均屬于此類(lèi)機(jī)組。他不需要集中的機(jī)房，安裝方便，使用靈活?？梢灾苯訉⒋藱C(jī)組放在要求空調(diào)的房間內(nèi)進(jìn)行空調(diào)，也可以放在相鄰的房間用很短的風(fēng)道與該房間項(xiàng)鏈。一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)系統(tǒng)可以滿(mǎn)足不同房間的不同送風(fēng)要求，使用靈活，移動(dòng)方便，單裝置的總功率必然較大。[2] 第3章 中央空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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。下圖為空氣熱濕處理系統(tǒng)框圖： 圖31 空氣熱濕處理系統(tǒng) 空氣溫度控制 （1）夏季制冷A采用噴水室噴冷水冷卻空氣的溫度調(diào)節(jié) (2) 冬季加熱 A. 熱水加熱器的加熱量調(diào)節(jié) 各種溫度控制方式都有其特點(diǎn)，針對(duì)不同項(xiàng)目實(shí)際情況，要分析后采用合適的溫度控制方案。由于溫度控制分為夏季冷卻和冬季的加熱兩種情況，其控制方式也會(huì)有所不同。2 .空氣溫度控制方案 在空調(diào)系統(tǒng)中，需要送風(fēng)溫度進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，送風(fēng)溫度通過(guò)溫度傳感器得到與溫度相關(guān)的模擬量輸入到PLC，這樣，PLC對(duì)送風(fēng)溫度的控制形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，使得控制變得更加精確。溫度控制有冬夏兩種控制模式，夏季采用冷凍水降溫、冬季采用蒸汽加熱的方式來(lái)控制送風(fēng)溫度，兩種模式用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（）來(lái)手動(dòng)控制。，則為夏季控制模式。 溫度傳感器檢測(cè)送風(fēng)管內(nèi)的送風(fēng)溫度，將檢測(cè)值送與給定值22℃進(jìn)行比較，若檢測(cè)值與給定值相等則冷卻水/蒸汽的閥門(mén)開(kāi)度保持不變。若檢測(cè)值大于給定值，夏季控制模式時(shí)加大冷卻水的閥門(mén)開(kāi)度，冬季控制模式時(shí)減小加熱蒸汽的閥門(mén)開(kāi)度，使溫度恢復(fù)到設(shè)定值。若檢測(cè)值小于給定值，在夏季控制模式時(shí)減小冷卻水的閥門(mén)開(kāi)度，冬季控制模式時(shí)加大加熱蒸汽的閥門(mén)開(kāi)度，使溫度恢復(fù)到設(shè)定值。 其控制圖如圖：圖32 PID溫度控制閉環(huán)負(fù)反饋 濕度控制 在空調(diào)系統(tǒng)中，需要對(duì)送風(fēng)濕度進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，送風(fēng)濕度通過(guò)濕度傳感器得到與濕度相關(guān)的模擬量輸入到PLC。這樣，PLC對(duì)送風(fēng)濕度的控制形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，使得控制變得更加精確。送風(fēng)管內(nèi)的濕度傳感器檢測(cè)送風(fēng)濕度，將檢測(cè)值與給定值進(jìn)行比較，若檢測(cè)值與給定值相等，則加濕閥的開(kāi)度保持不變，若檢測(cè)值大于給定值，通過(guò)PI控制關(guān)小加濕閥的開(kāi)度，若檢測(cè)值小于給定值，則通過(guò)PI運(yùn)算加大加濕閥的開(kāi)度，使送風(fēng)濕度滿(mǎn)足要求。濕度控制在85％。 在空調(diào)系統(tǒng)中，需要對(duì)送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效控制與調(diào)節(jié)，從而控制送風(fēng)壓力。送風(fēng)壓力通過(guò)壓力變送器得到與壓力相關(guān)的模擬量輸入到PLC，PLC通過(guò)變頻器來(lái)控制送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣， PLC對(duì)送風(fēng)壓力的控制形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，使得控制變得更加精確。送風(fēng)管尾端的壓力傳感器檢測(cè)送風(fēng)壓力，將檢測(cè)值與給定值進(jìn)行比較，若檢測(cè)值與給定值相等則保持送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，若檢測(cè)值大于給定值則通過(guò)變頻器減小送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，若檢測(cè)值小于給定值則通過(guò)變頻器加大送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使送風(fēng)壓力滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。 新風(fēng)回風(fēng)比例控制按下中央空調(diào)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)按鈕和回風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕，則中央空調(diào)系統(tǒng)就會(huì)按照設(shè)定的方式自動(dòng)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、過(guò)濾網(wǎng)有無(wú)故障報(bào)警，若有，則停止整個(gè)系統(tǒng)，若無(wú)則按設(shè)定值開(kāi)啟新風(fēng)回風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)度，調(diào)用子程序溫濕度控制系統(tǒng)、送風(fēng)壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)和送風(fēng)壓力調(diào)節(jié)。而一旦按下系統(tǒng)停止按鈕，則中央空調(diào)系統(tǒng)就會(huì)停止工作。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求新風(fēng)回風(fēng)比為1:4,通過(guò)控制新風(fēng)回風(fēng)閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，新風(fēng)閥開(kāi)度保持在20%，回風(fēng)閥開(kāi)度保持在80%。新回風(fēng)閥的開(kāi)度0～100%對(duì)應(yīng)4～20mA,則新風(fēng)閥開(kāi)度20%，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量對(duì)應(yīng)為11520。回風(fēng)閥開(kāi)度80%，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量對(duì)應(yīng)為26880。將新風(fēng)閥開(kāi)度20%對(duì)應(yīng)的數(shù)字量送到PLC的模擬量輸出口AQW0控制新風(fēng)閥的開(kāi)度，將回風(fēng)閥開(kāi)度80%對(duì)應(yīng)的數(shù)字量送到PLC的模擬量輸出口AQW2控制回風(fēng)閥的開(kāi)度。 PID算法和變頻器的原理介紹及檢測(cè)元件的選型 PID算法在閉環(huán)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用PID控制（即比例一積分一微分控制）。PID控制器調(diào)節(jié)回路輸出。為使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)讓偏差e趨于零。偏差e是給定值SP和過(guò)程變量PV的差。回路的輸出變量C（t）是時(shí)間t的函數(shù)，見(jiàn)式（51）。它可以看作是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)、微分項(xiàng)三項(xiàng)之和。 （31）式中 C（t）—— PID回路的輸出，是時(shí)間函數(shù)； KC —— PID回路的增益； e —— PID回路的偏差；M0 —— PID回路輸出的初始值。數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)函數(shù)關(guān)系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對(duì)偏差周期采樣后，計(jì)算輸出值。式（52）是式（51）的離散形式。 （32）式中 Mn —— 在第n次采樣時(shí)刻PID回路輸出的計(jì)算值； KC —— PID回路增益； en —— 在第n次采樣時(shí)刻的偏差值； en—l —— 在第n1次采樣時(shí)刻的偏差值（偏差前值）； KI —— 積分項(xiàng)的系數(shù)； M0 —— PID回路輸出的初值； KD —— 微分項(xiàng)的系數(shù)。式（52）中，積分項(xiàng)是包括從第1個(gè)采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差。計(jì)算中沒(méi)有必要保存所有采樣周期的誤差項(xiàng)。只需保存積分項(xiàng)前值Mn即可。 （33）式中 MX —— 積分項(xiàng)前值（在第n1次采樣時(shí)刻的積分項(xiàng)）； MPn —— 第n次采樣時(shí)刻的比例項(xiàng)； MIn —— 第n次采樣時(shí)刻的積分項(xiàng)； MDn —— 第n次采樣時(shí)刻的微分項(xiàng)。1．比例項(xiàng)比例項(xiàng)MPn是增益KC和偏差e的乘積。增益KC決定輸出對(duì)偏差的靈敏度。增益為正的回路為正作用回路，反之為反作用回路。選擇正、反作用回路的目的是使系統(tǒng)處于負(fù)反饋控制。 （34）式中 SPn —— 第n次采樣時(shí)刻的給定值； PVn —— 第n次采樣時(shí)刻的過(guò)程變量值。2．積分項(xiàng)積分項(xiàng)MIn與偏差的和成正比。 （35）式中 TS —— 采樣周期： TI —— 積分時(shí)間常數(shù)。積分項(xiàng)前值MX是第n次采樣周期前所有積分項(xiàng)之和。在每次計(jì)算出MIn之后，都要用MIn去更新MX 。第一次計(jì)算時(shí)MX的初值被設(shè)置為M0（初值）。采樣周期TS是重新計(jì)算輸出的時(shí)間間隔，而積分時(shí)間常數(shù)TI 控制積分項(xiàng)在整個(gè)輸出結(jié)果中影響的程度。3．微分項(xiàng)微分項(xiàng)MDn與偏差的變化成正比。 （36） 為了避免給定值變化的微分作用而引起的跳變，可設(shè)定給定值不變（SPn=SPn1），那么 （37）式中 TD —— 微分時(shí)間常數(shù)； SPn1 —— 第n1次采樣時(shí)刻的給定值； PVn1——第n1次采樣時(shí)刻的過(guò)程變量值。用計(jì)算機(jī)處理上述三項(xiàng)的控制算式，即得到如下的計(jì)算公式： （38）[7] 一 變頻器的基本原理及特點(diǎn)變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。常用三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)為圖1所示。定子由鐵心及繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子繞組做成籠型（見(jiàn)圖2），俗稱(chēng)鼠籠型電動(dòng)機(jī)。當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時(shí)，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。電機(jī)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速，用N表示N=60f/p(r/min) （1）式中：f—三相交流電源頻率，一般為50Hz；p—磁極對(duì)數(shù)。當(dāng)p=1時(shí)，N=3000r/min；p=2時(shí)，N=1500r/min?？梢?jiàn)磁極對(duì)數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速N越慢。轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n比磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速N要慢一點(diǎn)，所以稱(chēng)為異步電機(jī)，這個(gè)差別用轉(zhuǎn)差率s表示：s=[n1－n）/n1]100% （2）當(dāng)加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，n=0，這時(shí)s=1；起動(dòng)后的極端情況n=N，則s=0，即s在0～1之間變化。一般異步電機(jī)在額定負(fù)載下的s=（1～6）%。綜合式（1）和式（2）可以得出n=60f（1－s）/p （3）圖1 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—機(jī)