空調(diào)及冷熱源實驗系統(tǒng)設計-原理方案摘要本設計為學校實驗室設計中央空調(diào)方案，擬訂一個合理的中央空調(diào)系統(tǒng),為室內(nèi)學生和指導老師提供舒適的工作環(huán)境；同時闡述中央空調(diào)的工作原理，讓學生從理性上認識中央空調(diào)，為學生從事智能化樓宇設計提供理論知識和參考方案。本設計的內(nèi)容包括：簡單的中央空調(diào)系統(tǒng)方案；中央空調(diào)原理闡述；冷熱源的方案分析；PLC控制方式中央空調(diào)的原理與方案；PLC與PC機集成的方案等。設計方法是通過收集圖書館資料了解暖通空調(diào)的原理，學習一些特定的空調(diào)知識和參考原理圖設計本方案的各類原理圖，通過學習PLC一些知識了解PLC控制中央空調(diào)的知識和PLC與個人計算機通訊知識來編寫控制方案和集成方案。本設計依據(jù)有關規(guī)范考慮節(jié)能和舒適性要求，所以本設計方案采用變風量系統(tǒng)。關鍵字：實驗室，中央空調(diào)，原理方案，PLC，冷熱源Thegraduationprojectdesignsacentralairconditioningsystemfortheschoollaboratory,soastocreateacomfortableworkenvironmentforthestuff.Itincludes:asimplecentralair-conditioningsystem;principleonthecentralair-conditioning,hotandcoldsourceoftheprogrammer;PLCcontrolofthecentralair-conditioningprinciplesandprogrammers;PLCandPCintegratedprogrammers.ThedesignIntroducesair-conditioningsystemthroughcollectingInformationatlibrary.Itdesignsmanyschematicsthroughlearningknowledgeofcentralair-conditioningsystem.Moreover,itIncludesandaControlprogrammerwhichisdesignedbylearningairconditioningsystemknowledgeofPLC.ItalsocontainsknowledgethathowtocreateancommunicationbetweencomputerandPLCsoastodevelopanintegratedsolution.Accordingtosomecorrelationstandard,allowforenergysafeandindoorcomfort,theairconditionsystemofthedesignisaVariableAirVolume(VAV)system.Keyword:Laboratory,Centralairconditioning,theprincipleoftheprogrammer,PLC,Coldandheatsource目錄1緒論…………….1題目背景及意義……………1國內(nèi)外空調(diào)狀況............................................................................................1美國中央空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀……………..1日本中央空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀…………….2中國中央空調(diào)現(xiàn)狀…………………..3中國中央空調(diào)發(fā)展趨勢……………………3研究方法……………………4論文構成及內(nèi)容……………52空調(diào)原理分析…………………..6空氣調(diào)節(jié)原理………….......6空氣狀態(tài)參數(shù)分析…………..……..6空氣處理總流程……………………..7冷熱源系統(tǒng)原理…………...10空調(diào)器原理………….10空調(diào)器各設備功能………………….11制冷循環(huán)系統(tǒng)的故障分析………….12PLC控制原理………………14PLC的介紹……….…14PLC控制系統(tǒng)主要功能與特點……………….…....153空調(diào)冷熱源的方案分析………..17實驗室空調(diào)的特點………....17方案比較與抉擇……………17介質(zhì)分類比較…………………….....17運行方式比較…………………….....18水系統(tǒng)比較與選擇………...203.4風系統(tǒng)方案確定……………22冷熱源方案確定………….…23空調(diào)的控制方式……………243.空氣處理機PLC控制原理……….…24冷凍水控制系統(tǒng)………………….…25空調(diào)數(shù)據(jù)集成………………27計算機與PLC連接…………….…….27空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)構成……………….......28結論………………..31參考文獻…………..32致謝……………….33附錄………………..341緒論1.1題目背景及意義隨著我國人民生活水平的不斷提高，購買力增強。近年來修建了不少商業(yè)建筑，并且向多元化方向發(fā)展，建筑規(guī)模越來越大。裝飾豪華、營銷全面、多維服務，集商貿(mào)、娛樂、居住、辦公為一體的高級商城也層出不窮。商業(yè)建筑的一個流動人口眾多的公共場所，室內(nèi)空氣的溫濕度、潔凈度和新鮮空氣量等，多顧客和商場職工的身體健康影響很大。因此，商業(yè)建筑的空氣環(huán)境越來越被商業(yè)部門所重視。我國衛(wèi)生防疫部門對商業(yè)建筑提出了衛(wèi)生要求，對較大的重點商場還進行過監(jiān)測，對一些已建的大中商場要求進行改造，增設通風設施或加建空氣調(diào)節(jié)裝置。新建的大中商業(yè)建筑紛紛安裝了空調(diào)系統(tǒng)，以提高商場的檔次，吸引更多的顧客。各大城市中頻頻展開的“商戰(zhàn)”更加速了空調(diào)系統(tǒng)在商業(yè)建筑中的普及。商業(yè)建筑不斷的增多，以及人們對室內(nèi)空氣的溫濕度、潔凈度和空氣品質(zhì)問題越來越重視。因此迫切需要為商業(yè)建筑物安裝配置節(jié)能、健康、舒適的中央空調(diào)系統(tǒng)來滿足人們對高生活水平的追求。為了讓在校學生能夠更好的了解空調(diào)系統(tǒng)（集中式空調(diào)）的結構，讓學生更好的掌握書本的基礎知識和實際的聯(lián)系，空調(diào)及冷熱源實驗室原理分析可以讓學生更好的提高對空調(diào)的認識，同時通過理論和對系統(tǒng)觀察的感性認識上升為理論認識。目前，隨著我國經(jīng)濟的逐步增長，居住條件日益改善人們對生活環(huán)境的舒適性的要求越來越高，對中央空調(diào)的需求越來越大，對中央空調(diào)舒適、健康更加關注。因此，設計一項舒適、健康的中央空調(diào)工程是很有實際意義的[2]。國內(nèi)外空調(diào)狀況美國中央空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀：美國的中央空調(diào)普及率較高，這與其良好的居住條件以及較高的生活水平是分不開的。美國是世界第一經(jīng)濟大國，人民生活水準較高，對居住的舒適性要求也較高，這些都促進了該國中央空調(diào)的普及使用。美國的別墅型住宅具有寬敞、高大的特點，通常由中、高收入的家庭居住。由于其層高較大，具有足夠的建筑空間用于布置風道，因此在美國，風管式系統(tǒng)在家用小型中央空調(diào)中所占的比重相當大。同時，由于美國居民對家用空調(diào)舒適性的要求較高，因此多采用有新風的風管式系統(tǒng)。目前，美國風管式系統(tǒng)的年產(chǎn)量約為600萬臺/年，占其家用空調(diào)產(chǎn)量的一半左右。美國的公寓型住宅適合于中、低收入的人群居住，其家用空調(diào)的型式以窗式空調(diào)器為主，也有采用小區(qū)供冷/熱水的，一般不使用家用小型中央空調(diào)。目前美國窗式空調(diào)器年產(chǎn)量約為600萬臺/年，占其家用空調(diào)產(chǎn)量的一半左右。美國的中央空調(diào)的型式以風管式系統(tǒng)為主，其具體形式多種多樣。風管式單元空調(diào)系統(tǒng)和風管式空調(diào)箱系統(tǒng)在美國的應用都很廣泛，此外，集成了燃氣爐的家用小型中央空調(diào)系統(tǒng)在美國的應用也非常普遍。此種家用小型中央空調(diào)系統(tǒng)在供冷季由制冷機組提供冷量，在供熱季由燃氣爐提供熱量，對室內(nèi)回風和新風進行處理，消除房間空調(diào)負荷，同時也可以滿足家庭生活熱水的需求[9]。日本小型中央空調(diào)發(fā)展現(xiàn)狀：與美國以風管式系統(tǒng)為主的特點不同，日本的家用空調(diào)走的是一條"氟系統(tǒng)"為主的發(fā)展道路，從窗式空調(diào)器到定速分體式空調(diào)器，再到變頻分體式空調(diào)器。同樣，日本的家用小型中央空調(diào)也以冷劑式空調(diào)即VRV系統(tǒng)為主。

在世界冷劑式空調(diào)行業(yè)中，在二十世紀九十年代以前，60％的市場被日本所占有，并且在設備開發(fā)和控制技術上都處于世界最前沿。這為日本發(fā)展VRV系統(tǒng)提供了技術保證。同時，日本國土面積小而人口眾多，人口密度非常大，其住宅多屬于高密度住宅，建筑結構較為緊湊。一般層高均較低，不適合于布置需要占用較大層高的風管式空調(diào)系統(tǒng)。而且日本是個國內(nèi)資源匱乏的國家，其能源消耗主要依賴于從國外進口，因此該國非常強調(diào)節(jié)能。家用空調(diào)作為能源消耗大戶，其節(jié)能技術的開發(fā)尤其受到重視。VRV系統(tǒng)的節(jié)能性是其在日本得到廣泛應用的一個重要原因。另外，對于專業(yè)的空調(diào)安裝隊伍來講，VRV系統(tǒng)的安裝非常規(guī)范，施工費用低。以上這些因素決定了日本家用小型中央空調(diào)的型式以VRV系統(tǒng)為主。

此外，在日本，對于比較高檔的別墅住宅，也有采用風管式系統(tǒng)的，風管式單元空調(diào)系統(tǒng)和風管式空調(diào)箱系統(tǒng)都有應用。對于面積很大的高級住宅還采用新風機組+風管式空調(diào)箱系統(tǒng)，通過新風道將室外空氣引入室內(nèi)，運行時需要關閉房間所有的窗戶，原則上可實現(xiàn)全年連續(xù)運行。對于中級住宅或規(guī)模較小的高級住宅也有采用冷/熱水機組的，在這種系統(tǒng)中，室內(nèi)末端裝置多采用落地式風機盤管，當采用吊頂式風機盤管，在冬季供熱時，室內(nèi)上下溫差太大，通常輔以電熱壁毯作為輔助熱源[9]。中國中央空調(diào)現(xiàn)狀中央空調(diào)在世界上已有百年的發(fā)展歷史，在中國也有20多年的應用時間，然而真正引起國內(nèi)企業(yè)關注還是近幾年。目前國內(nèi)市場中央空調(diào)領域競爭已經(jīng)進入白熱化階段，隨著價格戰(zhàn)連綿不斷，在家用空調(diào)領域幾乎已經(jīng)無利可圖的企業(yè)紛紛開始在中央空調(diào)領域?qū)ふ倚碌陌l(fā)展空間和利潤增長點。2003年中央空調(diào)市場容量將達到85億元，2005年達到200億元以上。市場空間迅速巨大，而利潤至少是40%以上。這對于眾多在市場上艱難逐利的企業(yè)，尤其是仍在價格戰(zhàn)中掙扎的家電企業(yè)來說，無疑是極其誘人的。與家用空調(diào)行業(yè)相比，中央空調(diào)仍保持較高利潤空調(diào)，這使得由原來約克、大金、開利等國外品牌所占領的國內(nèi)中央空調(diào)市場開始發(fā)生變化，國內(nèi)一些品牌也紛紛進入這個領域。中央空調(diào)領域存在激烈的競爭：a.品牌競爭前幾年還是約克、大金、開利等國外品牌占領國內(nèi)商用空調(diào)市場，近幾年已風生水起，海爾、美的、格力、松下、LG等企業(yè)紛紛進入這一領域，以爭取更多主動權。我國中央空調(diào)仍處于起步階段，目前其銷售對象主要集中在城市高收入消費群體和房地產(chǎn)開發(fā)商，由于其生產(chǎn)及安裝成本較高，大范圍普及尚需時日，這對爭先上馬該項目的企業(yè)不能不說是個考驗。此外，與普通家用空調(diào)相比，中央空調(diào)對核心技術、資金要求更高，所以欲真正立足于該領域并非易事。b.技術競爭中央空調(diào)品種多，發(fā)展迅速。在中央空調(diào)發(fā)展趨勢中，健康、環(huán)保、節(jié)能也將是永遠的主題。中國中央空調(diào)市場雖然還處于發(fā)展初期，但是不少企業(yè)已經(jīng)在上述方面做了諸多嘗試，以下是在市場上應用的幾種不同類型中央空調(diào)[2]。1.3中國中央空調(diào)發(fā)展趨勢：隨著我國經(jīng)濟的逐步增長，居住條件日益改善，人們對生活環(huán)境的舒適性的要求越來越高，對中央空調(diào)的需求越來越大，家用空調(diào)從奢侈品變成了舒適家居的不可缺少的重要部分。中國的國情與美國和日本都有很大的不同，因此，在發(fā)展家用小型中央空調(diào)的道路上，應當結合中國自身的特點，在仔細分析中國具體國情的基礎上，推進我國在中央空調(diào)領域中的研究和應用。第一，我國是一個幅員遼闊的國家，地理、氣候條件極為復雜，擁有多種多樣的氣候類型。這就必然要求我們的中央空調(diào)具有多樣性的特點。如何根據(jù)不同的氣候特征選擇合適的空調(diào)型式，如何在系統(tǒng)設計中充分考慮不同氣候的影響，這是我們在發(fā)展中央空調(diào)時應當考慮的問題。

第二，我國經(jīng)濟發(fā)展水平地區(qū)差異性大，在不同的地區(qū)人們對空調(diào)的需求不一樣。即使在同一地區(qū)，由于人們的收入水平不一樣，住宅形式也千差萬別，而且生活習慣也不盡相同，因此對家用空調(diào)的需求也是多層次的。如何針對不同層次的用戶設計不同型式的家用空調(diào)，這也是值得研究的一個問題。第三，從能源的角度來看，我國雖然能源總量很大，但由于人口眾多，人均能源擁有量不高，能源供應相對較為緊張。而住宅空調(diào)在當前的能源消耗結構中所占的比重是非常大的。這就要求我國的家用小型中央空調(diào)的發(fā)展必需注重節(jié)能性，一方面要注重提高機組本身的能效比，另外一方面應當注重能源的綜合利用。這樣也就對變流量技術、蓄能技術、能源綜合利用技術等提出了更高的要求。第四，從環(huán)境的角度來看，目前我國環(huán)境污染的問題較為突出，許多城市出現(xiàn)了諸如"熱島"效應、空氣污染等現(xiàn)象?？紤]上述問題，一方面是要求所開發(fā)的家用小型中央空調(diào)必須具有環(huán)保的特點，把對環(huán)境的影響盡量減小到最小，另一方面是要充分考慮到環(huán)境污染對空調(diào)系統(tǒng)本身的性能帶來的影響，針對它進行一些相應的設計。例如，在使用風冷熱泵作為室外主機時，目前我國大城市中污染較為嚴重的空氣對機組換熱性能的影響就應當充分考慮[3]。研究方法：通過對基本集中式空調(diào)的系統(tǒng)構造和工作原理結合理論教材加深對集中式空調(diào)系統(tǒng)的了解，根據(jù)本思想可把空調(diào)系統(tǒng)劃分為三個部分：1、外部安裝系統(tǒng)，包括通風道的結構、空調(diào)外部結構等；2、冷熱源系統(tǒng)，空調(diào)制冷系統(tǒng)由壓縮機，冷凝器，膨脹閥和蒸發(fā)器組成，其工作過程如下：制冷劑在壓力溫度下沸騰，低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力，然后送往冷凝器，在壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)(通常機房空調(diào)采用的空氣)，與冷凝壓力相對應的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其他節(jié)流元件進入蒸發(fā)器。3、控制系統(tǒng)，包括風量控制，濕度控制，溫度控制以及遠程監(jiān)控。本論文主要由原理部分和方案部分構成。第一章是緒論講述了設計本論文的目的、分析了國內(nèi)外的空調(diào)的狀況、方案的研究方法及論文的基本內(nèi)容等。第二章講述的是原理部分，原理部分分別講述了空氣調(diào)節(jié)原理，空調(diào)器原理，PLC控制原理。第三章介紹了空調(diào)方案，方案部分介紹了根據(jù)空調(diào)安裝地的狀況對空調(diào)方案的各種比較，方案的確定，控制方案，監(jiān)控方案等。2空調(diào)原理分析在空調(diào)原理分析里，根據(jù)系統(tǒng)的構成將系統(tǒng)原理分為空氣調(diào)節(jié)原理、冷熱源原理和控制原理。一般空調(diào)系統(tǒng)包括進風、過濾、熱濕處理、輸送和分配、冷熱源等幾個部分，如下總體框圖所示[1]?？傮w框圖：空氣過濾部分空氣過濾部分空氣熱濕處理部分實驗室冷熱源部分冷凍水熱水進風部分回風部分圖2.1實驗室空調(diào)系統(tǒng)構成空氣調(diào)節(jié)原理一般來說，空氣調(diào)節(jié)主要是指空氣的溫度、相對濕度控制?？諝庹{(diào)節(jié)的過程實際上是空氣從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程，當被調(diào)節(jié)的空氣狀態(tài)偏離了設定值，就需要進行空氣調(diào)節(jié)?？諝庹{(diào)節(jié)原理就是應用空氣狀態(tài)參數(shù)相互間的關系，通過合理的加熱、加濕、冷卻、去濕步驟，使空氣的狀態(tài)發(fā)生人為的改變，到到設定狀態(tài)?？諝獾臓顟B(tài)參數(shù)空氣是由干空氣和水蒸氣組成的混合氣體。干空氣由75.55%的N2，23.1%的O2，0.05%的CO2和1.3%稀有氣體組成?？諝獾臓顟B(tài)參數(shù)有溫度、濕度、壓力等1、溫度。表示空氣的冷熱程度，熱力學溫度和攝氏溫度的關系為T=273+t空氣溫度的高低，直接影響到人體的舒適感，甚至是健康狀況。環(huán)境溫度對科研和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的影響也是很大的。因此，在空氣調(diào)節(jié)中，溫度是衡量空氣環(huán)境對人體和生產(chǎn)是否合適的一個重要參數(shù)。濕度。人體感覺的冷熱程度，不僅與空氣溫度的高低有關，而且還與空氣中的水蒸汽的多少有關，即與濕度有關。在空調(diào)設計中，含濕量和溫度一樣，是一個十分重要的參數(shù)，它反映了空氣中帶有水汽量的多少。在任何空氣發(fā)成變化的過程，例如加濕或者干燥過程，都可以用含濕量來反映水汽量增減的情況。空氣中的濕度有以下幾中表示方法：（1）絕對濕度x.1m3濕空氣中含有的水汽量（KG），稱為空氣的絕對濕度。它和水汽分壓力PC有如下關系：x=Pc/(Rc*T),其中Rc是水汽的氣體常數(shù)，等于461J/Kg*k,T是空氣的熱力學溫度。它表明，當溫度一定時，水汽分壓力Pc（2）含濕量d.在空氣中一般都用1Kg干空氣中含有的水汽量（由于數(shù)量不大，一般用g來衡量）來表示空氣濕度，這樣就可以排除空氣溫度和水汽量變化時濕度這個概念造成的影響。這種濕度習慣上稱之為含濕量d。（3）相對濕度。相對濕度表示空氣濕度接近飽和絕對濕度的程度。100%相對濕度時空氣達到飽和。所謂飽和絕對濕度，即指空氣中的水汽超過了最大限度，多余的水汽開始發(fā)成凝結的水汽量。在一定的溫度下，相對濕度愈大，這是空氣就愈潮濕，反之，空氣就愈干燥。在空調(diào)中，相對濕度是衡量空氣環(huán)境的潮濕程度對人體和生產(chǎn)是否合適的一項重要指標?？諝獾南鄬穸却螅梭w不能充分發(fā)揮出汗的散熱作用，變會感到悶熱；相對濕度小，水分便會蒸發(fā)得過多過快，人體會感覺口干舌燥。在生產(chǎn)過程中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，也應對相對濕度提出一定的要求。壓力。在空調(diào)系統(tǒng)中，空氣的壓力有時是用絕對壓力與當?shù)卮髿鈮旱牟钪担ǚQ為工作壓力）來表示。有的工作場所需要正呀來防止不潔空氣的侵入，有的工作場所需要負壓來防止有害空氣的擴散。在空調(diào)中，經(jīng)常會用到水汽分壓力這個參數(shù)。水汽分壓力的大小反映了水汽的多少，是空氣濕度的一個指標[1]。.2空氣處理總流程例如在溫度為220C、相對濕度為37%的環(huán)境利用空氣調(diào)節(jié)原理將空氣調(diào)節(jié)到18022220冷卻、去濕表冷器0加濕Pc>1200Pa加熱到18180相對濕度100%0圖2.2空氣調(diào)節(jié)處理流程1020304050607080901002510203040506070809010025222018161412108642圖2.3空氣調(diào)節(jié)處理圖t/0相對濕度%10203040506070809010010203040506070809010025222018161412108642圖2.4冬季新空氣加熱加濕處理t/0相對濕度%10203040506070809010025222018161412108642圖2.5夏季新空氣減溫去濕處理t/0相對濕度%冷熱源系統(tǒng)原理空調(diào)器原理空調(diào)器根據(jù)其結構可分為：1、整體式，整體式空調(diào)器結構分類為窗式、穿墻式移動式空調(diào)器等。2、分體式，分體式空調(diào)器分為室內(nèi)機組和室外機組。室內(nèi)機組結構分類為吊頂式、掛壁式、落地式、嵌入式等。3、一拖多空調(diào)器。4、特殊要求，特殊功能的空調(diào)：如電器柜空調(diào)，恒溫機組，車載空調(diào)等等[12]。盡管不同類型的空調(diào)結構有很大的差別，但其制冷原理是相同的，離不開制冷系統(tǒng)的四大件：壓縮機，冷凝器，節(jié)流裝置，蒸發(fā)器。本設計是采用壓縮式制冷方式，在壓縮式制冷方式中，載冷劑一般是水，制冷劑一般采用R12或R22，工作原理如下圖：壓壓縮機冷凝器氣液分離器蒸發(fā)器過濾器供水溫32回水溫7回水溫37供水溫1四通換向閥圖空調(diào)器工作原理圖制冷循環(huán)：，壓縮機將高溫高壓的氣體排到室外換熱器冷凝，散熱的制冷劑凝結成液體經(jīng)過過濾器、單向閥、毛細管、截止閥，通過連接管進入室內(nèi)機蒸發(fā)器。液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱汽化變成低溫低壓的制冷劑蒸氣，低溫低壓的制冷劑蒸氣被壓縮機吸入進行壓縮，進入下一個循環(huán)，達到降溫除濕的目的。制熱循環(huán)：壓縮機將高溫高壓的氣體經(jīng)過四通換向閥，通過截止閥、連接管，排入到室內(nèi)機組，在室內(nèi)換熱器（此時作為冷凝器）放熱后，制冷劑冷凝成液體，經(jīng)過連接管進入室外機組，經(jīng)截止閥、過濾器，制熱毛細管、主毛細管、過濾器進入換熱器吸熱汽化。達到從室外吸熱并將其排到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高的目的?？照{(diào)器各設備的功能壓縮機是動力源，為制冷系統(tǒng)正常運行建立了高低壓；節(jié)流裝置調(diào)節(jié)制冷劑流量；蒸發(fā)器冷凝器用于熱交換。通過合理匹配壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流裝置之間的關系，從而獲得最佳的系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，通過測試制冷系統(tǒng)得工作參數(shù)就可以判斷空調(diào)的工作狀態(tài)是否正常，可用于空調(diào)制冷系統(tǒng)的維修，相關參數(shù)參見表1。實物圖如下：冷凝器:是輸出熱量的設備，將制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量和壓縮機消耗功所轉化的熱量排放給冷卻介質(zhì)。節(jié)流閥:對制冷劑起節(jié)流降壓作用，并調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。蒸發(fā)器:是輸出冷量的設備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻對象的熱量，從而達到制冷的目的。冷媒種類工況冷量W功率WCOP電流A排氣溫度℃吸氣溫度℃冷凝壓力kg/cm2蒸發(fā)壓力kg/cm2表測試數(shù)據(jù)冷媒種類工況冷量功率COP電流A排氣溫度吸氣溫度冷凝壓力蒸發(fā)壓力R22制冷251092786制熱283888471R407C制冷248298378制熱278293162R410A制冷255091076制熱289085356制冷循環(huán)系統(tǒng)的故障1、冷凝效果不良引起的制冷系統(tǒng)故障冷凝效果不良導致傳熱效果惡化，壓縮機排出高溫高壓的氣體，不能有效的散熱，冷凝壓力不斷升高，直至壓縮機熱保護器動作停機。導致冷凝效果不良的原因有：室外電機不轉；冷凝器積灰太多；電機電容擊穿；空調(diào)的安裝位置不當，空氣循環(huán)短路。2、蒸發(fā)效果不良引起的制冷系統(tǒng)故障蒸發(fā)效果不良，液態(tài)制冷劑不能完全蒸發(fā)吸熱氣化，導致大量的液態(tài)制冷劑流入壓縮機，蒸發(fā)效果不良，還會導致室內(nèi)機結霜，長時間運行還會結冰，當關機時，冰塊會落下。出現(xiàn)蒸發(fā)不良故障，應檢查：電機是否轉動，不轉檢查電容是否擊穿，插頭是否松動，電機是否燒壞；檢查過濾網(wǎng)是否堵塞；檢查出風口是否覆有障礙物。3、制冷劑過多或過少引起的制冷系統(tǒng)故障加液量過多，多余的制冷劑占據(jù)了冷凝面積，影響了冷凝效果，同時大量制冷劑液體不能完全蒸發(fā)導致制冷量下降。加液量過少，液態(tài)制冷劑未進入蒸發(fā)器之前就蒸發(fā)，會導致進氣管結霜,壓縮機吸氣溫度升高,排氣溫度升高，壓縮機殼體溫度升高,熱保護器動作，導致停機。系統(tǒng)泄漏是導致制冷劑減少的主要原因，泄漏量小的補加制冷劑即可，泄漏量大的則找出漏點補焊,抽真空加液。4、系統(tǒng)混有空氣引起的制冷系統(tǒng)故障系統(tǒng)混有空氣，空氣絕熱指數(shù)大，導致排氣溫度升高，壓縮機負荷增大，壓縮機溫升增加，引起壓縮機熱保護。此外空氣在此壓力不能被冷凝成液體，占據(jù)了了冷凝面積，影響了熱交換，制冷效果急劇下降。系統(tǒng)混入過多的空氣，可能使冷凍機油分解或劣化，造成毛細管堵塞或絕緣不良，因此在安裝維修時，保證制冷系統(tǒng)的真空度是非常重要的。R407C或R410A是由三種物質(zhì)或兩種按一定的質(zhì)量比例組成的非共沸混合物，由于各部分的物理性質(zhì)有所差別，其氣態(tài)與液態(tài)組成的比例也不相同，在實際安裝使用過程中，一旦發(fā)生泄漏，會造成整個系統(tǒng)內(nèi)制冷劑質(zhì)量組成比例的改變，引起空調(diào)器制冷性能下降。分體機要安裝時，不能采用像以R22為制冷劑的機組那樣的排空氣方法，應在接好室內(nèi)外配管后，從加液口充注高壓氮氣并用肥皂沫檢漏確認系統(tǒng)不漏后再放掉氮氣，用真空泵抽空，排除室內(nèi)機和連接管道內(nèi)的空氣，以液態(tài)加入制冷劑，再打開高、低壓閥、開機試運行。在機組內(nèi)制冷劑發(fā)生泄漏以后，不應直接添加，應先回收機內(nèi)剩余制冷劑以后，再向機組內(nèi)充入高壓氮氣，找出泄漏位置，處理完畢后重新抽真空,并以液態(tài)方式充入標注量。5、系統(tǒng)含水引起的制冷系統(tǒng)故障因為新工質(zhì)所用得POE油對水分很敏感，所以對壓縮機和系統(tǒng)的水分提出了更高的要求。為了降低壓縮機的內(nèi)的水分，已經(jīng)對壓縮機的零件及POE油中所含的水分進行了嚴格的處理。因為POE油飽和吸水性是R22對應礦物油的26倍，所以要求已注油的壓縮機在空氣中的暴露時間要盡量短，因此建議R407C壓縮機裝入系統(tǒng)時才拔下壓縮機的橡膠塞為最好，最長不超過3分鐘焊入系統(tǒng)。鹵代烴類制冷劑在含水情況下會水解成酸性物質(zhì)，對金屬有腐蝕作用。所以含水的制冷劑和潤滑油的混合物能夠溶解銅，當制冷劑在系統(tǒng)中與銅或銅合金接觸時，會產(chǎn)生度銅現(xiàn)象，它會影響壓縮機的運動部件的配合間隙，以及吸、排氣閥的密封，嚴重時使壓縮機無法正常工作。R22難溶于水，一般規(guī)定含水量不大于60-80mg/kg。系統(tǒng)中的含水量如超過規(guī)定值制冷劑液體經(jīng)過毛細管節(jié)流后，溫度下降，水在制冷劑中的溶解度下降，水從制冷劑中析出，如蒸發(fā)溫度低于零度，水分就凝結在毛細管內(nèi)壁造成冰堵，毛細管出口結霜,蒸發(fā)壓力降低，用火灼燒,霜能化掉,系統(tǒng)運行正常,這時可在截至閥與回氣管之間接一支大容量的干燥器,讓系統(tǒng)運行,去除水分。6、系統(tǒng)有雜質(zhì)引起的制冷系統(tǒng)故障系統(tǒng)在焊接中形成的氧化皮以及未清除的污垢，如被壓縮機吸入，造成壓縮機效率下降。系統(tǒng)雜物還包括系統(tǒng)高溫運行形成的污物。所有這些雜物會集聚在過濾器上，形成臟堵。臟堵的故障現(xiàn)象與冰堵同，但用火灼燒故障現(xiàn)象不能消退，此時應更換過濾器。制冷系統(tǒng)加工、安裝可能殘留的金屬屑以及壓縮機內(nèi)部磨損的金屬屑等如果落在繞組上，長時間的運轉金屬屑會劃破漆包線，引起短路。[4]2.3PLC控制原理中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制有3種控制方式：早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器DDC以及PLC(可編程序控制器)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高，系統(tǒng)復雜，功耗高等明顯的缺點已逐漸被人們所淘汰，直接數(shù)字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展。但由于DDC其本身的抗干擾能力問題和分級分步式結構的局限性而限制了其應用范圍。相反，PLC控制系統(tǒng)以其運行可靠、使用與維護均很方便，抗干擾能力強，適合新型高速網(wǎng)絡結構這些顯著的優(yōu)點使其逐步得到廣泛的應用。PLC的介紹：可編程控制器是計算機家族中的一員。于上個世紀中后葉被發(fā)明后，在機床、各種流水線的輸送機械、發(fā)電、化工、電子等行業(yè)工藝設備的電氣控制方面得到了廣泛的應用，早期的可編程控制器被稱作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）,即簡稱為PLC。PLC具有功能強大、使用可靠、維修簡便等許多優(yōu)點。對于傳統(tǒng)的繼電器電路來說，它難以實現(xiàn)復雜邏輯功能的和數(shù)字式控制，而且要實現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設計繁瑣，難以實現(xiàn)升級，并易發(fā)故障，維修復雜，現(xiàn)在已被大型設備的控制系統(tǒng)所拋棄。而PLC正被廣泛的應用并且已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。隨著科學技術不斷的飛躍發(fā)展，PLC也不斷得到完善和強大，同時它的功能也大大超過了邏輯控制的范圍，如聯(lián)網(wǎng)通信功能和自診斷功能等。因此今天這種裝置被我們稱作可編程控制器，不過我們還是習慣簡稱這種裝置為PLC。PLC的體系結構：PLC實質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構和微機是基本一致的。如圖所示：編程器編程器中央處理單元CPU輸出設備系統(tǒng)存儲單元輸入設備用戶存儲單元電源圖2.7PLC硬件的基本結構PLC控制系統(tǒng)主要功能與特◆數(shù)據(jù)顯示功能顯示機組的運行參數(shù)，包括冷水出口溫度、冷水入口溫度、冷卻水出口溫度、冷卻水入口溫度、蒸汽壓力、蒸汽閥門開度，以及溶液泵、冷劑泵等所有屏蔽泵的運行狀態(tài)和各種故障報警的詳細信息◆歷史數(shù)據(jù)的存儲及檢索功能對重要的數(shù)據(jù)進行在線存儲，數(shù)據(jù)的存儲時間最長為10年?？梢酝ㄟ^歷史報表或者歷史趨勢曲線的方式檢索歷史數(shù)據(jù)?！艨刂乒δ芨鶕?jù)設定的參數(shù)，并考慮經(jīng)驗運行數(shù)據(jù)，PLC應用反饋數(shù)據(jù)(如室內(nèi)溫度等)進行PID調(diào)節(jié)，以保證運行參數(shù)滿足系統(tǒng)要求?？刂葡到y(tǒng)有三種運行方式：就地手動、軟手動和自動。就地手動就是通過就地手動操作設備對機組進行控制，軟手動是通過PLC對機組進行手動控制，自動則是根據(jù)編好的控制程序自動控制相關設備的啟、停及調(diào)節(jié)量。采用程序控制方式，杜絕冷劑污染，有效便捷地實現(xiàn)冷水、冷卻水的變頻控制。通過有效合理地開、?？刂疲_到啟動速度快、停機時間短的目的，即能節(jié)省能耗，還能避免結晶，從而提高中央空調(diào)系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。◆連鎖與保護功能各機組相關設備的啟、停具有一定的連鎖關系和時間順序，該功能由PLC的連鎖程序完成。同時，為保證機組的可靠運行，對相關參數(shù)采取了一定的保護措施，如冷水、冷卻水與機組的連鎖控制、冷卻水系統(tǒng)與冷卻塔的連鎖控制等。系統(tǒng)特點：◆靈活性本控制系統(tǒng)選用可利用公司的小型一體化PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)主機控制系統(tǒng)中的單片機，較大程度地提高了系統(tǒng)配置及控制的靈活性，能更好地滿足不同用戶的不同需求。同時，明顯縮短了程序開發(fā)周期?！舾呖煽啃訮LC控制核心能夠在惡劣的環(huán)境中長期可靠、無故障運行，并且易接線、易維護、隔離性好、抗腐蝕能力強，能適應較寬的溫度變化范圍，平均無故障時間間隔(MTBF)大于15年。◆強大的功能現(xiàn)代的PLC的編程語言遵從易學、易懂、易用的標準。除了具備傳統(tǒng)PLC助記符和梯形圖編程功能外，還具有結構化語言和順序功能圖編程功能。PLC提供各種功能模塊，包括各種通訊功能選擇、通訊參數(shù)設置，以及可以具體到某年、某月、某日、某個時刻的多種定時器和超長定時器等，方便了各種功能的實現(xiàn)，有利于縮短開發(fā)周期和節(jié)省程序容量。◆優(yōu)良的開放性上位軟件Focsoft3.1支持DDE、OPC、ODBC、SQL，并提供豐富的API編程接口，方便接入其它系統(tǒng)。[5]3空調(diào)冷熱源的方案分析3.1實驗室空調(diào)的特點本設計主要是為學校實驗室設計一套供參考的的空調(diào)方案，除了可供實驗室供冷熱之外，此方案最好有擴展能力：如可以協(xié)助實驗室以外的建筑例如辦公室供冷熱，因此設計集中式空調(diào)是本設計的首選。建筑的特點本實驗室位于廣州大學城廣東工業(yè)大學內(nèi)，氣候特點與廣州地區(qū)比較相似。廣州位于東經(jīng)113°17',北緯23°8',廣州位于南亞熱帶季風氣候區(qū)內(nèi)，氣候特點是：氣溫高、降水多、霜日少、日照多、風速小、雷暴頻繁。氣溫高：年平均氣溫℃。實驗室與辦公室的外圍護結構多為鋼筋混凝土的框架結構,采用自重的輕型墻體材料作為外圍護結構，其南北兩面有1.5*3的玻璃窗組。使用特點實驗室與辦公室的使用時間和性質(zhì)基本上相同，基本上是在上課辦公時間對外開放，其對冷量要求也近乎一致。因此使用集中式空調(diào)不會因為時間上的差異而造成資源浪費。同時集中式空調(diào)也方便管理，方便維修！3.2方案比較與抉擇介質(zhì)分類比較、選擇按負擔室內(nèi)空調(diào)負荷所用的介質(zhì)來分類可選擇四種系統(tǒng)——全空氣系統(tǒng)、空氣—水系統(tǒng)、全水系統(tǒng)、冷劑系統(tǒng)。全空氣系統(tǒng)分一次回風式系統(tǒng)和二次回風式系統(tǒng)，該系統(tǒng)是全部由處理過的空氣負擔室內(nèi)空調(diào)冷負荷和濕負荷；空氣—水系統(tǒng)分為再熱系統(tǒng)和誘導器系統(tǒng)并用、全新風系統(tǒng)和風機盤管機組系統(tǒng)并用；全水系統(tǒng)即為風機盤管機組系統(tǒng)，全部由水負擔室內(nèi)空調(diào)負荷，在注重室內(nèi)空氣品質(zhì)的現(xiàn)代化建筑內(nèi)一般不單獨采用，而是與新風系統(tǒng)聯(lián)合運用；冷劑系統(tǒng)分單元式空調(diào)器系統(tǒng)、窗式空調(diào)器系統(tǒng)、分體式空調(diào)器系統(tǒng)，它是由制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器直接放于室內(nèi)消除室內(nèi)的余熱和余濕。全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)只能消除室內(nèi)的余熱和余濕，不能起到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的作用，所以全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)在本次的建筑空調(diào)設計時不宜采用。全新風系統(tǒng)和風機盤管機組系統(tǒng)并用比集中式空調(diào)少了回風道，但是靠風機盤管機組本身解決新風量是困難的。在過度季節(jié)和冬季利用室外空氣降溫的時間較短，因而無法實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調(diào)節(jié)。由于機組剩余壓頭小，室內(nèi)氣流分布受到限制。同時在機組中不可能使用高性能的空氣過濾器，空氣潔凈度不高。水系統(tǒng)復雜，易漏水。[8]全空氣系統(tǒng)分一次回風和二次回風系統(tǒng)，因本設計中規(guī)模不算大，也不復雜，所以用一次回風系統(tǒng)可以節(jié)約成本。綜上所述，本方案采用全空氣的一次回風系統(tǒng)。如下圖：實驗室實驗室空氣處理機組新風回風送風圖3.1一次回風系統(tǒng)流程原理圖運行控制方式比較、選擇集中式空調(diào)系統(tǒng)又稱中央空調(diào)系統(tǒng)，按處理空氣的來源，集中式空調(diào)系統(tǒng)可分為封閉式系統(tǒng)、直流式系統(tǒng)和混合式系統(tǒng)。如圖示：封閉式系統(tǒng)新風量為零，全部使用回風，其冷熱消耗量最省，但空氣質(zhì)量差。直流式系統(tǒng)的回風量為零，全部采用新風，其冷熱消耗量最大，但空氣質(zhì)量好?；旌鲜较到y(tǒng)采用適當?shù)谋壤男嘛L和回風混合。這種混合系統(tǒng)既能滿足空氣質(zhì)量的要求，經(jīng)濟上又比較合理，因此是采用最廣的集中式空調(diào)風機空氣熱濕處理系統(tǒng)風機空氣熱濕處理系統(tǒng)實驗室實驗室實驗室其余房間回風風機（a）封閉式集中空調(diào)空氣熱濕處理系統(tǒng)實驗室空氣熱濕處理系統(tǒng)實驗室實驗室實驗室其余房間回風風機(b)直流式集中空調(diào)新風回風空氣熱濕處理系統(tǒng)實驗室實驗室實驗室其余房間回風風機(c)混合式集中空調(diào)新風回風集中空調(diào)比較圖集中式空調(diào)系統(tǒng)有定風量（ConstantAirVolume,CAV）和變風量(VariableAirVolume,VAV)控制方法。CAV控制方法是系統(tǒng)送風量不變，通過調(diào)節(jié)送風的溫濕度來滿足室內(nèi)負荷的變化，以維持室內(nèi)空氣狀態(tài)在人們?nèi)デ蟮姆秶?。具體操作是根據(jù)新風和回風的溫濕度來調(diào)節(jié)冷/熱水流量以及加濕閥的開度、新風和回風閥門比例。VAV控制方法是系統(tǒng)送風溫度不變，同過調(diào)節(jié)送風的多少來滿足室內(nèi)負荷的變化，以維持室內(nèi)空氣狀態(tài)在人們需求的范圍。變風量可以用變頻器調(diào)速機和電動風門來實現(xiàn)，根據(jù)新風和回風的溫度來調(diào)節(jié)風機轉速或風門的開度、新風和回風閥門的比例[1]。根據(jù)以上比較，這次方案宜采用混合式的變風量集中式空調(diào)系統(tǒng)。3.3水系統(tǒng)方案設計空調(diào)水系統(tǒng)包括冷水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)兩個部分，它們有不同類型可供選擇[12]。空調(diào)水系統(tǒng)比較表類型特征優(yōu)點缺點閉式管路系統(tǒng)不與大氣相接觸，僅在系統(tǒng)最高點設置膨脹水箱與設備的腐蝕機會少;不需克服靜水壓力，水泵壓力、功率均低。系統(tǒng)簡單與蓄熱水池連接比較復雜開式管路系統(tǒng)與大氣相通與蓄熱水池連接比較簡單易腐蝕，輸送能耗大同程式供回水干管中的水流方向相同；經(jīng)過每一管路的長度相等水量分配，調(diào)度方便，便于水力平衡需設回程管，管道長度增加，初投資稍高異程式供回水干管中的水流方向相反；經(jīng)過每一管路的長度不相等不需設回程管，管道長度較短，管路簡單，初投資稍低水量分配，調(diào)度較難，水力平衡較麻煩兩管制供熱供冷合用同一管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)簡單，初投資省無法同時滿足供熱、供冷的要求三管制分別設置供冷、供熱管路與換熱器，但冷熱回水的管路共用能同時滿足供冷、供熱的要求，管路系統(tǒng)較四管制簡單有冷熱混合損失，投資高于兩管制，管路系統(tǒng)布置較簡單四管制供冷、供熱的供、回水管均分開設置，具有冷、熱兩套獨立的系統(tǒng)能靈活實現(xiàn)同時供冷或供熱，沒有冷、熱混合損失管路系統(tǒng)復雜，初投資高，占用建筑空間較多單式泵冷、熱源側與負荷側合用一組循環(huán)水泵系統(tǒng)簡單，初投資省不能調(diào)節(jié)水泵流量，難以節(jié)省輸送能耗，不能適應供水分區(qū)壓降較懸殊的情況復式泵冷、熱源側與負荷側分別配備循環(huán)水泵可以實現(xiàn)水泵變流量，能節(jié)省輸送能耗，能適應供水分區(qū)不同壓降，系統(tǒng)總壓力低。系統(tǒng)較復雜，初投資較高根據(jù)以上各系統(tǒng)的特征及優(yōu)缺點，結合本辦公樓情況，本設計空調(diào)水系統(tǒng)選擇閉式、同程、雙管制、單式泵系統(tǒng)，這樣布置的優(yōu)點是過渡季節(jié)只供給新風，不使用風機盤管的時候便于系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，節(jié)約能源。圖3.3水系統(tǒng)設計圖夏季供冷時，冷水機組制出70C的冷水，經(jīng)過冷水泵送至分水器7，然后，由分水器分別送至空調(diào)不同區(qū)的設備9處。經(jīng)換熱后，水溫升至冬季供熱時，熱源設備制出550C或60.1分水器和集水器供水集管又稱分水器（或分水缸），回水集管又稱集水器（或回水缸），它們都是一段水平安裝的大管徑鋼管。冷水機組生產(chǎn)的冷水送入供水集管，再經(jīng)供水集管向各支系統(tǒng)或各分區(qū)送水，各支系統(tǒng)或各分區(qū)的空調(diào)回水，先回流至回水集管，然后由水泵送入冷水機組。供回水集管上的各管路均應設置調(diào)節(jié)閥和壓力表，底部應設置排污閥或排污管（一般選用DN40）。供回水集管的管徑按其中水的流速為～0.8m/s范圍確定。管長由所需連接的管的接頭個數(shù)、管徑及間距確定，兩相鄰管接頭中心線間距為兩管外徑+1200mm，兩邊管接頭中心線距集管斷面宜為管外徑+60mm膨脹水箱膨脹水箱的作用是收容和補償系統(tǒng)中的水量，同時還起到定壓的作用，因此，膨脹水箱已經(jīng)成為空調(diào)系統(tǒng)中的主要部件之一。冷卻塔冷卻塔（coolingtower）：其作用是使在冷凍機的冷凝器中被吸收熱量后的冷卻水成水滴狀下落，使其中一部分蒸發(fā)，靠氣化熱的作用降低溫度的裝置。風系統(tǒng)方案的確定根據(jù)要求建筑和對空調(diào)系統(tǒng)的比較，本方案采用了變風量空調(diào)系統(tǒng)。變風量系統(tǒng)的特點：1、能實現(xiàn)局部區(qū)域的靈活控制，可根據(jù)負荷的變化或個人的舒適要求自動調(diào)節(jié)自己的工作環(huán)境；不在需要加熱方式或雙風管方式就能適應多中室內(nèi)舒適要求或工藝設計要求；完全消除再加熱方式或雙風管方式的熱冷混合損失。2、自動調(diào)節(jié)各個空調(diào)區(qū)域的送入能量，在開率同時使用系數(shù)的情況下，空調(diào)器總裝機容量可減少10%~30%左右。3、室內(nèi)無過熱過冷現(xiàn)象，由此可減少空調(diào)負荷15%-30%左右。4、部分符合運轉時可大量減少送風動力、根據(jù)理論模擬計算，全年平均空調(diào)負荷率為60%時，變風量空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)約風機動力78%。5、可應用于民用建筑、工業(yè)廠房、研究所、電視臺、影劇院、動物室及其他特殊的設施；可適用于采用全熱交換器的熱回收空調(diào)系統(tǒng)及全新風空調(diào)系統(tǒng)。6、可避免凝結水對吊頂?shù)妊b飾的“水患”影響，并方便二次裝飾分割?？傊冿L量空調(diào)系統(tǒng)較定風量空調(diào)系統(tǒng)和風機盤管系統(tǒng)而言，具有舒適、節(jié)能、安全和方便的優(yōu)點，應該得到越來越多的重視[8]。以下是末端調(diào)節(jié)變風量系統(tǒng)圖空氣熱濕處理系統(tǒng)空氣熱濕處理系統(tǒng)實驗室實驗室實驗室其余房間回風風機圖3.4末端調(diào)節(jié)變風量系統(tǒng)圖新風回風VAVBOXVAVBOXVAVBOXVAVBOX風機冷源的確定空調(diào)裝置常用冷源的制冷方式主要分為蒸氣壓縮式制冷和吸收式制冷兩類。本設計采用的是模塊化活塞式冷水機組，機組布置在一樓機房的方案。模塊化冷水機組的容量可以根據(jù)負荷變化情況進行組合，調(diào)節(jié)靈活，部分負荷時運行性能好，占地面積小，是整體型機組的50%左右，而且運輸安裝靈活方便，特別適合于工程改造。熱源的確定因為實驗室位于南方，冬季不會太冷所以可以選擇熱泵供熱方式，從熱力學原理可知，通過制冷系統(tǒng)的逆循環(huán)過程即可進行供熱，其供熱的COP值可達到3-4，顯然高于電熱方式?？刂葡到y(tǒng)主要由中央空調(diào)集成控制系統(tǒng)（PC機和PLC組成），溫度傳感器，變頻器，以及相應的專用電源柜等組成。主要控制原理是：溫度傳感器輸出電信號到PLC，PLC將所得電信號經(jīng)由PID處理后輸出，經(jīng)由變頻器去驅(qū)動水泵，實現(xiàn)全過程的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)。當溫差變大、偏離定值時，變頻泵會自動加速，使出/回水溫差往定值靠近；反之，當出/回水溫差下降，變頻泵自動減速。結構圖如圖PCPCPLC溫度傳感器水泵管道1KM2KM3KM4KM變頻器變頻器圖3.5控制系統(tǒng)工作過程空氣處理機PLC控制原理CCC溫度傳感器風閥執(zhí)行器風閥執(zhí)行器濕度傳感器濕度傳感器過濾網(wǎng)新風冰凍水回水比例閥變頻器風機風機執(zhí)行器PLCA1A0D1D0回風X1X1X1X1X1X1X1X1X1X3X1圖3.6空氣處理機PLC控制原理1.當啟動空氣處理機時，PLC發(fā)出控制指令。首先開戶回風門和新風門到設定位置，然后啟動送風機，同時通過控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風機的轉速。2.露點溫度與系統(tǒng)設定值相比較后,用PID方式調(diào)節(jié)冷水電動閥,控制冷水流量,使送風溫度達到設定值。3.送風機轉速的快慢是由回風溫度與系統(tǒng)設定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風機的轉速，達到調(diào)節(jié)回風溫度的目的。4．當過濾網(wǎng)前后壓差超出設定值時，PLC發(fā)出過濾堵塞報警信號。5．當空氣處理機停止運行后，新風門、回風門和冷水電動閥回復到全關位置，并關停冷水環(huán)泵。冷凍水控制系統(tǒng)對于冷凍水系統(tǒng)，其出水溫度取決于蒸發(fā)器的設定值，而回水溫度取決于蒸發(fā)器接收的熱量，中央空調(diào)冷凍水出水溫度與冷凍水的回水溫度設計最大溫差為：5℃（比如：出水7℃，回水12℃），現(xiàn)采用在蒸發(fā)器出水管和回水管上裝有檢測其溫度的變送器、PID溫差調(diào)節(jié)器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過冷凍水溫差（如：△控制器控制器變頻器溫度檢測水泵水溫溫度設定電信號電信號V/P轉速對于冷凍水系統(tǒng)，由于低溫冷凍水的溫度取決于冷卻塔的工作情況，我們只需控制高溫冷凍水（冷凝器出水）的溫度，即可控制溫差?，F(xiàn)采用溫差變送器、PID調(diào)節(jié)器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，冷凝器出水的溫度控制在T2（如：37℃溫差調(diào)節(jié)溫差調(diào)節(jié)變頻器電機冷凝器溫差反饋冷凍水泵冷卻塔圖3.8冷卻水泵控制方案圖在管道中取壓力信號采樣和溫差變送器，通過PID調(diào)節(jié)器進行優(yōu)化計算，通過PLC控制變頻器，以此控制3臺水泵電機的運行，系統(tǒng)啟動開始工作，當?shù)?臺電機運行至工頻狀態(tài)時，如管網(wǎng)壓力不夠，變頻器控制第2臺電機開始工作，若工作到工頻狀態(tài)時管網(wǎng)管壓仍不夠時，變頻器自動切換至第3泵使其變頻運行，第1、2臺電機工頻運行，直至管網(wǎng)所需管壓。當外部需求降低，管網(wǎng)管壓提高時，第3臺運行停止，變頻器自動切換至第2泵，使其工作在變頻狀態(tài)下若還達不到要求，再切換至第1電機，如此周而復始，始終讓系統(tǒng)工作在最優(yōu)、最佳、最省的工作狀態(tài)[6]。3.7空調(diào)數(shù)據(jù)集成方案計算機與PLC連接因為本系統(tǒng)采用PLC控制方案同時為了方便管理和監(jiān)控，需要對中央空調(diào)進行網(wǎng)絡化通訊，PLC與PC之間可通過RS232C進行連接。一臺PC機可以給最大16個PLC進行通訊，通訊方式是全雙工方式，因此可以通過計算機修改空調(diào)的參數(shù)。下圖是計算機與PLC的連接圖[5]：計算機計算機RS232CFX-485PC-IFFX-485ADPFXONFX2NCFX2NC+FX-CNV-BDFX1S+FX-CNV-BDFX1N+FX-CNV-BDFX-485ADPFX2FX2CFX2NC+FX-48-BDFX1S+FX-485-BDFX1N+FX-485-BDA系列PLCRS485（422）圖計算機與PLC連接圖當在此系統(tǒng)中不包括FX2N-485-BD時，延伸距離最大500m（使用時：最大50m）此網(wǎng)絡的站點數(shù)最大是16個[13]。PLC與PC機連線規(guī)則如下[13]：圖PLC與PC連接規(guī)則空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的構成本論文采用Lonworks現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，Lonworks現(xiàn)場總線技術的特點是可靠性高、便于容錯、全數(shù)據(jù)化、通訊距離長、多結點、通訊方式靈活、造價低廉、抗干擾能力強。本系統(tǒng)中用分布在現(xiàn)場被控設備處的多臺智能控制器（其核心為神經(jīng)元芯片）實現(xiàn)對被控設備的實時監(jiān)控。由于智能控制器分布在現(xiàn)場，控制功能較明確，同時任何一臺智能控制器發(fā)生故障都不會影響到其他設備的正常運行，大大縮小了故障或事故的影響范圍。因此可靠性大大提高，幾種有影響的現(xiàn)場總線技術比較[14]如下表：表3.2現(xiàn)場總線類型比較特性現(xiàn)場總線類型FFProfibusHARTCANLonworks應用范圍儀表PLC智能變送器汽車樓宇自動化工業(yè)自動化OSI網(wǎng)絡層次12381271271271~7通訊介質(zhì) 雙絞線、電纜、光纖、無線雙絞線、光纖電源信號線雙絞線、光纖雙絞線、電力線、電纜、光纖、無線介質(zhì)訪問方式令牌、主從令牌主從令牌查詢位仲裁P-PCSMA糾錯方式CRCCRCCRCCRCCRC通訊速率1Mbps最大結點數(shù)3212815110248優(yōu)先級有有有有有保密性————————身份證本質(zhì)安全性是是是是是開放工具有有——有有相比上表的各種現(xiàn)場總線，Lonworks完全滿足未來對測控網(wǎng)絡的要求?？照{(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構如下圖所示[15]：智能網(wǎng)絡適配器智能網(wǎng)絡適配器路由器智能節(jié)點 智能節(jié)點 智能節(jié)點智能節(jié)點Lon網(wǎng)絡Lon網(wǎng)絡PC監(jiān)控器圖監(jiān)控系統(tǒng)基本結構它可將數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)監(jiān)控結合。它主要由PC機，現(xiàn)場只能結點、網(wǎng)絡適配器、路由器和通訊介質(zhì)組成，由現(xiàn)場總線擔任過程現(xiàn)場與安裝在控制室之間，能實現(xiàn)多變量雙向通信，路由器通常只有中繼器及不同通信截止信息轉換的功能，傳輸?shù)木嚯x受節(jié)點中手發(fā)器類型的限制。1）網(wǎng)絡監(jiān)視用PC機主要實現(xiàn)網(wǎng)絡管理方面的各種功能，監(jiān)視和管理所連子網(wǎng)及所有現(xiàn)場智能節(jié)點，包括溫度節(jié)點、登陸節(jié)點，監(jiān)視節(jié)點的運行狀態(tài)，管理顯示屏幕，實現(xiàn)對某些節(jié)點的手動操作或控制等。2）網(wǎng)絡適配器它是控制網(wǎng)絡與PC機以及具有數(shù)據(jù)通信功能的儀器、儀表之間相互連接的接口。網(wǎng)絡信息可以通過該網(wǎng)絡適配器進出PC機，這樣能充分發(fā)揮PC機的顯示和計算能力，使PC機成為控制網(wǎng)絡的一個組成部分。通過PC機的人機界面完成收集和監(jiān)視各個現(xiàn)場節(jié)點的信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算、執(zhí)行控制節(jié)點動作等操作。3）現(xiàn)場智能節(jié)點它們是一些帶有Neuron芯片的、能進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)（開關量、模擬量）采集和處理的、且具有可靠網(wǎng)絡通信