1、楼宇自动化技术与应用楼宇自动化技术与应用第六章第六章中央空调系统的监测和控制方案中央空调系统的监测和控制方案第六章第六章中央空调系统的监测与控制中央空调系统的监测与控制 第一节第一节 中央空调的基本控制方案中央空调的基本控制方案第二节第二节 中央空调制冷设备的控制中央空调制冷设备的控制第三节第三节 空调水系统的控制方法空调水系统的控制方法第四节第四节 空调风系统的控制方法空调风系统的控制方法第五节第五节 定、变风量空调系统的控制方法定、变风量空调系统的控制方法 空气调节系统的组成与分类空气调节系统的组成与分类 空调系统一般由空气调节处理系统空调系统一般由空气调节处理系统, ,冷热媒冷热媒输送系
2、统和冷、热源系统三部分组成。楼宇设备输送系统和冷、热源系统三部分组成。楼宇设备控制系统中空调控制就是针对以上几部分进行监控制系统中空调控制就是针对以上几部分进行监视、测量及自动控制。视、测量及自动控制。 空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念空气调节系统分类空气调节系统分类集中程度集中程度集集中中式式空空调调系系统统介质介质用途用途空气来源空气来源半半集集中中式式空空调调系系统统分分散散式式空空调调系系统统全全空空气气系系统统空空气气水水系系统统全全水水系系统统制制冷冷剂剂系系统统舒舒适适性
3、性空空调调系系统统工工艺艺性性空空调调系系统统封封闭闭式式系系统统直直流流式式系系统统混混合合式式系系统统第一节 中央空调的基本控制方案 空气调节处理系统空气调节处理系统 1 1按空气处理设备的设置位置情况分类按空气处理设备的设置位置情况分类 (1) (1) 集中式系统集中式系统 即空气处理设备即空气处理设备( (过滤、冷却、加热、过滤、冷却、加热、加湿设备和风机等加湿设备和风机等) )集中设置在空调机房内，空气经处理集中设置在空调机房内，空气经处理后由风管送入各房间的系统。这种系统便于集中管理、维后由风管送入各房间的系统。这种系统便于集中管理、维护。在智能建筑中，一般采用集中式空调系统。对空
4、气的护。在智能建筑中，一般采用集中式空调系统。对空气的处理集中在专用的机房里，对处理空气用的冷源和热源也处理集中在专用的机房里，对处理空气用的冷源和热源也有专门的冷冻站和锅炉房。有专门的冷冻站和锅炉房。空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念用风门（节流阀）调节风口开启大小来调节风量。用风门（节流阀）调节风口开启大小来调节风量。旁通型旁通型节流型节流型类型类型利用旁通风阀改变送入房间的风量，而其余部利用旁通风阀改变送入房间的风量，而其余部分进入回风道循环，送风机风量不变。分进入回风道循环，送风
5、机风量不变。诱导型诱导型通过改变一次风与二次风的混合比以改变送风通过改变一次风与二次风的混合比以改变送风温度（送风量变化不大）。温度（送风量变化不大）。风机动力型风机动力型单双风道型单双风道型由冷热两个变风量箱组合而成由冷热两个变风量箱组合而成在节流变风量箱中内置加压风机在节流变风量箱中内置加压风机 第一节 中央空调的基本控制方案集中式、全空气系统集中式、全空气系统全空气单风道系统全空气单风道系统第一节 中央空调的基本控制方案变风量中央空调系统变风量中央空调系统大楼中央空调大楼中央空调第一节 中央空调的基本控制方案用组合式空调箱实现全空气系统多用组合式空调箱实现全空气系统多房间的空气调节房间的
6、空气调节第一节 中央空调的基本控制方案 (2) (2) 半集中空调系统半集中空调系统 除了集中空调机房外，除了集中空调机房外，还设有分散在被调节房间的二次设备还设有分散在被调节房间的二次设备 ( (又称末又称末端装置端装置) )。其功能主要是在空气进入被调节房。其功能主要是在空气进入被调节房间前对来自集中处理设备的空气做进一步的补间前对来自集中处理设备的空气做进一步的补充处理。其典型设备为风机盘管系统。充处理。其典型设备为风机盘管系统。空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案半集中式空调系统半集中式空调系统风机盘管系统风机盘管系统第一节 中央空调的
7、基本控制方案集中式空调与半集中式空调的区别集中式空调与半集中式空调的区别全空气系统全空气系统全水系统全水系统第一节 中央空调的基本控制方案独立的新风系统独立的新风系统第一节 中央空调的基本控制方案半集中空调系统半集中空调系统水管路送至各个房间的末端（风机盘水管路送至各个房间的末端（风机盘管）管）第一节 中央空调的基本控制方案 (3) (3) 全分散系统全分散系统 也称局部空调机组，这也称局部空调机组，这种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备( (风机风机) )集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。常用的窗式和柜
8、式空调属于这种的空调系统。常用的窗式和柜式空调属于这种情况，它们都不需要集中的机房，安装方便，情况，它们都不需要集中的机房，安装方便，使用灵活。使用灵活。空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案只有单机工作的空调系统只有单机工作的空调系统第一节 中央空调的基本控制方案局部空调系统局部空调系统多联机多联机(一拖多一拖多)室外机室外机室内机室内机制冷剂管制冷剂管第一节 中央空调的基本控制方案制冷剂直接进入每个房间的末端制冷剂直接进入每个房间的末端室内走冷媒管室内走冷媒管户式中央空调或商用空调户式中央空调或商用空调第一节 中央空调的基本控制方案2 2按负
9、担室内热湿负荷所用输送介质分类按负担室内热湿负荷所用输送介质分类 (1) (1) 全空气系统全空气系统 房间的全部负荷均由集中处理后的空气负担。房间的全部负荷均由集中处理后的空气负担。由于空气的比热容较小，全空气系统需要较多的空气才能达到由于空气的比热容较小，全空气系统需要较多的空气才能达到消除余热、余湿的目的。因此，这种系统需要较大断面的风道，消除余热、余湿的目的。因此，这种系统需要较大断面的风道，占用建筑空间较多。定风量或变风量的集中式空调系统属于全占用建筑空间较多。定风量或变风量的集中式空调系统属于全空气系统。空气系统。 (2) (2) 全水系统全水系统 房间负荷全部由集中供应的冷、热水
10、负担。由房间负荷全部由集中供应的冷、热水负担。由于水的比热容比空气大得多，所以在相同负荷的情况下，全水于水的比热容比空气大得多，所以在相同负荷的情况下，全水系统的输送管道占用的建筑空间较少。但这类系统仅能调节温系统的输送管道占用的建筑空间较少。但这类系统仅能调节温度，不能调节湿度，并且不能解决通风换气问题，室内空气品度，不能调节湿度，并且不能解决通风换气问题，室内空气品质较差，所以用得不多。质较差，所以用得不多。空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案(3) (3) 空气水系统空气水系统 即房间的负荷由集中处理的空气负担即房间的负荷由集中处理的空气
11、负担一部分，其他负荷由水作为介质在送入空调房间前对空气一部分，其他负荷由水作为介质在送入空调房间前对空气再次处理再次处理( (加热或冷却加热或冷却) )的系统。这种系统的优点是既可解的系统。这种系统的优点是既可解决全空气系统风道占用空间大的问题，又可以向空调房间决全空气系统风道占用空间大的问题，又可以向空调房间输送一定量的新风来换气，以改善空调房间的卫生条件。输送一定量的新风来换气，以改善空调房间的卫生条件。常见的空气水系统有空气常见的空气水系统有空气风机盘管机组系统、空气风机盘管机组系统、空气水辐射板系统。水辐射板系统。(4) (4) 制冷剂系统制冷剂系统 即室内负荷由制冷和空调机组组合在一
12、即室内负荷由制冷和空调机组组合在一起的小型设备负担。它按直接蒸发机组的安装组合情况可起的小型设备负担。它按直接蒸发机组的安装组合情况可分为窗式、立柜式和分体式等。分为窗式、立柜式和分体式等。空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案3 3按使用空气的来源分类按使用空气的来源分类(1) (1) 全回风式系统（又称封闭式系统）全回风式系统（又称封闭式系统） 指全部采用再循指全部采用再循环空气的系统，即室内空气经处理后再送回室内，以消除环空气的系统，即室内空气经处理后再送回室内，以消除室内的热湿负荷。室内的热湿负荷。(2) (2) 全新风系统（又称直流式系
13、统）全新风系统（又称直流式系统） 指全部采用室外新指全部采用室外新鲜空气的系统，即新风经处理后送入室内，消除室内的热鲜空气的系统，即新风经处理后送入室内，消除室内的热湿负荷后，再排到室外。湿负荷后，再排到室外。(3) (3) 新、回风混合式系统新、回风混合式系统 指采用一部分新鲜空气和室内指采用一部分新鲜空气和室内空气（回风）混合的全空气系统，它介于上述两种系统之空气（回风）混合的全空气系统，它介于上述两种系统之间。间。空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案 4 4按空气流量状态分类按空气流量状态分类 (1) (1) 定风量系统即系统在运行过程中
14、风量始终保定风量系统即系统在运行过程中风量始终保持恒定。持恒定。 (2) (2) 变风量系统即系统在运行过程中风量按一定变风量系统即系统在运行过程中风量按一定的控制要求不断调整，以满足不同工况的需要。的控制要求不断调整，以满足不同工况的需要。空调自动化控制系统的基本概念空调自动化控制系统的基本概念第一节 中央空调的基本控制方案空调自动控制的意义空调自动控制的意义1.1.全面掌握系统信息全面掌握系统信息 测量建筑内空气温度，空气湿度，水测量建筑内空气温度，空气湿度，水流量，空调送风风速等参数。流量，空调送风风速等参数。2.2.动态能耗计量分析动态能耗计量分析 实现建筑水，电，热量，燃气等能耗实现
15、建筑水，电，热量，燃气等能耗的自动统计计量。的自动统计计量。第一节 中央空调的基本控制方案3.3.控制调节和节能分析控制调节和节能分析 当气象条件等因素发生变化时，对系统设备的运行状当气象条件等因素发生变化时，对系统设备的运行状态进行调节，实现节能优化。态进行调节，实现节能优化。4.4.改善设备管理改善设备管理 监测系统设备的运行状况，及时进行故障诊断和事故监测系统设备的运行状况，及时进行故障诊断和事故报警。报警。5.5.不仅可以提高调节质量、降低冷、热量的消耗、节约不仅可以提高调节质量、降低冷、热量的消耗、节约能量，同时还可以减轻劳动强度，减少运行人员，提能量，同时还可以减轻劳动强度，减少运
16、行人员，提高劳动生产率和技术管理水平。高劳动生产率和技术管理水平。空调自动控制的意义空调自动控制的意义第一节 中央空调的基本控制方案空调自动化空调自动化 空调自动控制空调自动控制 1 1）控制内容：包括参数检测、参数和动力设备状态显示、）控制内容：包括参数检测、参数和动力设备状态显示、自动调节和控制、工况自动转换、设备连锁与自动保护以及自动调节和控制、工况自动转换、设备连锁与自动保护以及中央监控与管理等。空调系统自动化程度是反映空调技术先中央监控与管理等。空调系统自动化程度是反映空调技术先进性的一个重要方面。进性的一个重要方面。 第一节 中央空调的基本控制方案空调监控系统的特点空调监控系统的特
17、点 多干扰性多干扰性调节对象的特性调节对象的特性温、湿度相关性温、湿度相关性分多工况性分多工况性整体控制性整体控制性第一节 中央空调的基本控制方案空调监控系统的功能空调监控系统的功能 创造舒适宜人的生活和工作环境。它能对室内空气的湿创造舒适宜人的生活和工作环境。它能对室内空气的湿度、相对湿度、清晰度等加以自动控制，保持空气的最佳品质。度、相对湿度、清晰度等加以自动控制，保持空气的最佳品质。具有防噪音措施，提供给人们舒适的空气环境。对工艺性空调具有防噪音措施，提供给人们舒适的空气环境。对工艺性空调而言，可提供生产工艺所需要的空气的温度、湿度、洁净度的而言，可提供生产工艺所需要的空气的温度、湿度、
18、洁净度的条件，从而保证了产品的质量。条件，从而保证了产品的质量。 节约能源。在建筑物的电气设备中，制冷空调的能耗是节约能源。在建筑物的电气设备中，制冷空调的能耗是很大的。因此，对这类电气设备需要进行节能控制。现在已从很大的。因此，对这类电气设备需要进行节能控制。现在已从个别环节控制，进入到综合能量控制，形成基于计算机控制的个别环节控制，进入到综合能量控制，形成基于计算机控制的能量管理系统，达到最佳控制，其节能效果非常明显。能量管理系统，达到最佳控制，其节能效果非常明显。 创造了安全可靠的生产条件。自动控制的监测与安全系创造了安全可靠的生产条件。自动控制的监测与安全系统，使空调系统正常上作，能及
19、时故障并进行处理，能够创造统，使空调系统正常上作，能及时故障并进行处理，能够创造出安全可靠的生产条件。出安全可靠的生产条件。第一节 中央空调的基本控制方案空调监控系统的形式空调监控系统的形式 单回路控制系统单回路控制系统 此种系统结构简单，投资少，易于调整，也能满足一般此种系统结构简单，投资少，易于调整，也能满足一般过程控制的要求，目前在空调控制系统中应用最为普遍过程控制的要求，目前在空调控制系统中应用最为普遍 。单回路控制系统框图单回路控制系统框图 第一节 中央空调的基本控制方案空调监控系统的形式空调监控系统的形式 在空调控制系统中采用多回路控制系统，其在空调控制系统中采用多回路控制系统，其
20、主要有串级控制、前馈控制、分程控制、比值控主要有串级控制、前馈控制、分程控制、比值控制和选择控制等系统。但其中串级控制系统提的制和选择控制等系统。但其中串级控制系统提的最多。主要是由于串级控制系统比单回路控制系最多。主要是由于串级控制系统比单回路控制系统只多一个温度传感器，投资不大，控制效果却统只多一个温度传感器，投资不大，控制效果却有明显改善，容易被业主接受。有明显改善，容易被业主接受。 多回路控制系统多回路控制系统 第一节 中央空调的基本控制方案空调监控系统的形式空调监控系统的形式 串级控制系统框图串级控制系统框图 第一节 中央空调的基本控制方案中央空调监控系统中央空调监控系统 中央空调监
21、控系统主要包括对空调冷、热源系统、空气中央空调监控系统主要包括对空调冷、热源系统、空气处理机系统、新风空调机系统、末端风机盘管系统的自动控处理机系统、新风空调机系统、末端风机盘管系统的自动控制。其自动控制系统一般由敏感元件、控制器、执行机构、制。其自动控制系统一般由敏感元件、控制器、执行机构、调节机构等几部分组成调节机构等几部分组成 。典型的单回路自动控制系统控制流程图典型的单回路自动控制系统控制流程图 第一节 中央空调的基本控制方案空调制冷系统压力空调制冷系统压力/温度的自动控制温度的自动控制 空调冷、热源系统担负着整栋智能楼宇各楼层及空调冷、热源系统担负着整栋智能楼宇各楼层及房间、办公室的
22、制冷和制热的任务，并随着控制系统房间、办公室的制冷和制热的任务，并随着控制系统的自动调节控制，满足智能楼宇内的温度的舒适性。的自动调节控制，满足智能楼宇内的温度的舒适性。 空调制冷系统的主要设备有冷却塔、冷却水泵、空调制冷系统的主要设备有冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、冷水机组及各种水阀冷冻水泵、冷水机组及各种水阀: :主要制冷方式有压缩主要制冷方式有压缩式制冷、吸收式制冷和蓄冰制冷。在制冷系统中被控式制冷、吸收式制冷和蓄冰制冷。在制冷系统中被控制和调节的参数主要是冷冻水的总供水和总回水之间制和调节的参数主要是冷冻水的总供水和总回水之间的压差和冷却塔的回水温度。的压差和冷却塔的回水温度。 第一节
23、中央空调的基本控制方案空调制冷系统压力空调制冷系统压力/温度的自动控制温度的自动控制 空调制冷系统压力空调制冷系统压力/ /温度控制原理图温度控制原理图 第一节 中央空调的基本控制方案空气处理机系统的自动控制空气处理机系统的自动控制 空气处理是指对空气进行加热、冷却、加湿、干燥及净空气处理是指对空气进行加热、冷却、加湿、干燥及净化处理，以创造一个温度适宜、湿度恰当并符合卫生要求的化处理，以创造一个温度适宜、湿度恰当并符合卫生要求的空气环境。空气处理机系统主要是对混合风进行温度和湿度空气环境。空气处理机系统主要是对混合风进行温度和湿度处理，达到环境要求后，通过送风机送出，其控制方式有一处理，达到
24、环境要求后，通过送风机送出，其控制方式有一次回风系统和二次回风系统。次回风系统和二次回风系统。 空气处理机系统采用直接数字控制器（空气处理机系统采用直接数字控制器（DDCDDC）控制和手）控制和手动控制相结合的方式，对各个室内的送风温度进行调节。另动控制相结合的方式，对各个室内的送风温度进行调节。另外，由于温度和湿度均有一定的时延性，为了达到节能效果外，由于温度和湿度均有一定的时延性，为了达到节能效果以及满足房间的舒适性，在空气处理中常常采用串级调节系以及满足房间的舒适性，在空气处理中常常采用串级调节系统，送风管和回风管的温统，送风管和回风管的温/ /湿度检测串行进行。湿度检测串行进行。 第一
25、节 中央空调的基本控制方案空气处理机系统的自动控制空气处理机系统的自动控制 温、湿度串级调级系统控制图温、湿度串级调级系统控制图 第一节 中央空调的基本控制方案新风空调机的自动控制新风空调机的自动控制 在中央空调系统中，为了提高室内舒适度及空气新鲜度在中央空调系统中，为了提高室内舒适度及空气新鲜度等，需补充适量新风，并且新风量在空调冷热负荷中所占的等，需补充适量新风，并且新风量在空调冷热负荷中所占的比重很大，因此新风量控制在合适范围内是很有意义的。新比重很大，因此新风量控制在合适范围内是很有意义的。新风空调机主要对新风的供应进行调整，以保证智能楼宇内的风空调机主要对新风的供应进行调整，以保证智
26、能楼宇内的空气清新，清除空气循环所积蓄的陈旧空气。新风空调机的空气清新，清除空气循环所积蓄的陈旧空气。新风空调机的一个非常重要的功能是完成对空调系统中的新风量的比例以一个非常重要的功能是完成对空调系统中的新风量的比例以及新风的温度和湿度进行控制，还可以根据新风温度改变送及新风的温度和湿度进行控制，还可以根据新风温度改变送风温度的设定值。另外，从卫生的角度出发，智能楼宇内每风温度的设定值。另外，从卫生的角度出发，智能楼宇内每人都必须保证有一定的新风量，但新风量取得过多，将增加人都必须保证有一定的新风量，但新风量取得过多，将增加新风耗能量。新风量大小可以根据室内新风耗能量。新风量大小可以根据室内C
27、O2CO2浓度来确定。因此，浓度来确定。因此，控制新风量大小时，可以考虑控制新风量大小时，可以考虑CO2CO2浓度控制方法。浓度控制方法。 第一节 中央空调的基本控制方案新风空调机的自动控制新风空调机的自动控制 新风空调机系统温新风空调机系统温/ /湿度湿度/CO2/CO2控制送风量控制原理图控制送风量控制原理图 第一节 中央空调的基本控制方案新风空调机的自动控制新风空调机的自动控制 新风机组监控方案图新风机组监控方案图 第一节 中央空调的基本控制方案全空气空调机组的监测控制全空气空调机组的监测控制 在空调系统中，全空气空调系统实际上是通过室内空气循在空调系统中，全空气空调系统实际上是通过室内
28、空气循环方式将盘管内水的热量或冷量带入室内，同时排除少量的环方式将盘管内水的热量或冷量带入室内，同时排除少量的污浊空气，适量补充新风的空调机组设备。污浊空气，适量补充新风的空调机组设备。 与新风机组不同的是，控制调节对象是房间内的温湿度，与新风机组不同的是，控制调节对象是房间内的温湿度，而不是送风参数，并且需要考虑房间的夏季温度及节能的控而不是送风参数，并且需要考虑房间的夏季温度及节能的控制方法，新回风比变化调节等。因此，房间内要设一个或若制方法，新回风比变化调节等。因此，房间内要设一个或若干个温湿度传感器，以这些测点温湿度的平均值作为控制调干个温湿度传感器，以这些测点温湿度的平均值作为控制调
29、节参照值，在要求不高的情况下也可在回风口设置此传感器。节参照值，在要求不高的情况下也可在回风口设置此传感器。为了调节新回风比，对新风、回风、排风三个风门都要进行为了调节新回风比，对新风、回风、排风三个风门都要进行单独的连续调节。因此，每个风门都要一个单独的连续调节。因此，每个风门都要一个AOAO点来控制点来控制( (实际实际控制可利用控制可利用DODO点来实现点来实现) )。其机组运行参数包括。其机组运行参数包括: :回风温度、回风温度、湿度、过滤器堵塞状态、风机运行状态和过载报警。根据温湿度、过滤器堵塞状态、风机运行状态和过载报警。根据温度调节空调机水阀开度。度调节空调机水阀开度。 第一节
30、中央空调的基本控制方案全空气空调机组的监测控制全空气空调机组的监测控制 全空气空调机组监控方案图全空气空调机组监控方案图 第一节 中央空调的基本控制方案末端风机盘管系统的自动控制末端风机盘管系统的自动控制 风机盘管系统是空调系统的末端设备，可以通过改变风机盘管系统是空调系统的末端设备，可以通过改变经过盘管的水流量而送风量不变，或改变送风量而水流量经过盘管的水流量而送风量不变，或改变送风量而水流量不变两种方式来达到调节室内温度的口的。末端风机盘管不变两种方式来达到调节室内温度的口的。末端风机盘管系统自接控制室内温度，满足用户的空气环境需求。楼宇系统自接控制室内温度，满足用户的空气环境需求。楼宇自
31、动化系统对风机盘管系统也进行集中监控，不过这种监自动化系统对风机盘管系统也进行集中监控，不过这种监控只是针对风机盘管系统的供电电源进行控制，而对风机控只是针对风机盘管系统的供电电源进行控制，而对风机盘管系统设备进行控制而言，则是采用独立的末端控制器。盘管系统设备进行控制而言，则是采用独立的末端控制器。 第一节 中央空调的基本控制方案末端风机盘管系统的自动控制末端风机盘管系统的自动控制 温度控制温度控制 温度控制送风量控制原理图温度控制送风量控制原理图 流量控制流量控制 流量控制送风量控制原理图流量控制送风量控制原理图 第一节 中央空调的基本控制方案 2 2）组成：）组成：（1 1） 传感器（变
32、送器）传感器（变送器） （2 2） 调节器调节器 （控制器）（控制器） （3 3） 执行机构执行机构 （4 4） 调节机构调节机构 空调自动控制系统空调自动控制系统第一节 中央空调的基本控制方案传感器的地位和作用传感器的地位和作用1 1传感器技术是信息技术的基础与支柱传感器技术是信息技术的基础与支柱 当今的人类社会是一个信息社会，因而可以说，信息技术当今的人类社会是一个信息社会，因而可以说，信息技术对社会发展、科技进步将起决定件作用。现代信息技术的基对社会发展、科技进步将起决定件作用。现代信息技术的基础有三个主要方面：础有三个主要方面： 信息采集信息采集 传感器技术传感器技术 信息传输信息传输
33、 通信技术通信技术 信息处理信息处理 计算机技术（包括软件和硬件）计算机技术（包括软件和硬件） 传感器在信息系统中处于前端，它的性能如何将直接影传感器在信息系统中处于前端，它的性能如何将直接影响整个系统的工作状态与质量。因此，人们对传感器在信息响整个系统的工作状态与质量。因此，人们对传感器在信息社会中的重要性具有相当高的评价。社会中的重要性具有相当高的评价。传感器传感器第一节 中央空调的基本控制方案传感器的定义及构成传感器的定义及构成 被测信息被测信息敏感元件敏感元件转换元件转换元件辅助电路辅助电路信号调理电路信号调理电路输出信息输出信息传感器构成框图传感器构成框图 根据中华人民共和国国家标准
34、根据中华人民共和国国家标准(GB7665.87)(GB7665.87)传感器通用术传感器通用术语语，传感器，传感器(Transducer/Sensor)(Transducer/Sensor)的定义是：能感受规定的被的定义是：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件(Sensing element)(Sensing element)是指传感器中能直接感受被测量的部分；转是指传感器中能直接感受被测量的部分；转换元件换元件(Tra
35、nsition element)(Transition element)是指传感器中能将敏感元件输出量是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。转换为适于传输和测量的电信号部分。第一节 中央空调的基本控制方案 一个楼宇设备控制系统由测量变送装置、计算处理装置、一个楼宇设备控制系统由测量变送装置、计算处理装置、执行装置几个部分组成。系统通过传感器完成对湿度、压力执行装置几个部分组成。系统通过传感器完成对湿度、压力和温度等非电物理量的监测，并将其转换成相应的电学量，和温度等非电物理量的监测，并将其转换成相应的电学量，而变换后的电量作为被调参数送到计算处理装置。计算处理而变换后
36、的电量作为被调参数送到计算处理装置。计算处理装置将被调参数与设定值进行比较，出现偏差后，按系统的装置将被调参数与设定值进行比较，出现偏差后，按系统的不同要求进行相应的调节，输出控制信号，去控制执行机构不同要求进行相应的调节，输出控制信号，去控制执行机构的运行。的运行。 将非电量将非电量 ( (例如压力、温度、流速等例如压力、温度、流速等) ) 转换为电量的器转换为电量的器件称为传感器。把非电量转换为电量，然后进行检测，对于件称为传感器。把非电量转换为电量，然后进行检测，对于楼宇控制系统来说，占有极为重要的地位，其精度及可靠性楼宇控制系统来说，占有极为重要的地位，其精度及可靠性在某些场合甚至成为
37、解决实际问题的关键。在某些场合甚至成为解决实际问题的关键。传感器传感器第一节 中央空调的基本控制方案系统需要的被测信号以输出状态划分，一般分为开关系统需要的被测信号以输出状态划分，一般分为开关量和模拟量两种。所谓开关量输入，是指输入信号为状态量和模拟量两种。所谓开关量输入，是指输入信号为状态信号，其信号电平只有两种，即高电平和低电平。对于这信号，其信号电平只有两种，即高电平和低电平。对于这类信号，只需经放大、整形和电平转换处理后，即可直接类信号，只需经放大、整形和电平转换处理后，即可直接送入计算机系统。对于模拟量输入，由于模拟信号的电压送入计算机系统。对于模拟量输入，由于模拟信号的电压或电流是
38、连续变化的信号，因此对其进行处理就比较复杂，或电流是连续变化的信号，因此对其进行处理就比较复杂，在进行小信号放大、滤波量化等处理过程中须考虑干扰信在进行小信号放大、滤波量化等处理过程中须考虑干扰信号的抑制、转换精度及非线性等诸多因素。这种信号在楼号的抑制、转换精度及非线性等诸多因素。这种信号在楼宇控制系统中主要有对温度、湿度、压力、流量、液位、宇控制系统中主要有对温度、湿度、压力、流量、液位、浓度等的处理。同样，楼宇控制系统对外部设备进行控制浓度等的处理。同样，楼宇控制系统对外部设备进行控制也需要开关量和模拟量的输出。也需要开关量和模拟量的输出。传感器传感器第一节 中央空调的基本控制方案传感器
39、的主要作用是拾取外界有效信息，如同人类在传感器的主要作用是拾取外界有效信息，如同人类在从事生产劳动时通过五官等器官感知周围信息一样。在现从事生产劳动时通过五官等器官感知周围信息一样。在现代化的楼宇设备控制中，传感器是必不可少的基础组成部代化的楼宇设备控制中，传感器是必不可少的基础组成部分，它实现两种不同形式的量值之间的变换，目的是为了分，它实现两种不同形式的量值之间的变换，目的是为了便于计量和检测。传感器一般是由敏感元件、传感元件和便于计量和检测。传感器一般是由敏感元件、传感元件和其他辅助器件组成。其他辅助器件组成。由于中央空调监控系统处理的控制过程响应时间通常由于中央空调监控系统处理的控制过
40、程响应时间通常比传感器响应时间大得多，因此传感器的选择主要考虑精比传感器响应时间大得多，因此传感器的选择主要考虑精度和量程。度和量程。传感器传感器第一节 中央空调的基本控制方案1 1传感器精度传感器精度传感器的精度应满足系统控制及参数测量的要求传感器的精度应满足系统控制及参数测量的要求, ,必须高于要求的过程必须高于要求的过程控制精度控制精度1 1个等级。个等级。2 2传感器量程传感器量程(1) (1) 温度传感器量程应为测点温度的温度传感器量程应为测点温度的1.21.21.51.5倍。倍。(2) (2) 压力（压差）传感器的工作压力（压差）应大于测点可能出现的压力（压差）传感器的工作压力（压
41、差）应大于测点可能出现的最大压力（压差）的最大压力（压差）的1.51.5倍，量程应为测点压力（压差）的倍，量程应为测点压力（压差）的1.21.21.31.3倍。倍。(3) (3) 流量传感器量程应为系统最大流量的流量传感器量程应为系统最大流量的1.21.21.31.3倍，且应耐受管道倍，且应耐受管道介质最大压力，并能瞬态输出。流量传感器的安装部位应满足上游介质最大压力，并能瞬态输出。流量传感器的安装部位应满足上游10D10D（管径）、下游（管径）、下游5D5D的直管段要求。当采用电磁流量计或涡轮流量的直管段要求。当采用电磁流量计或涡轮流量计时，其精度宜为计时，其精度宜为1.5%1.5%。传感器
42、传感器第一节 中央空调的基本控制方案 (4) (4) 液位传感器宜使正常液位处于仪表满量程的液位传感器宜使正常液位处于仪表满量程的50%50%处。处。 (5) (5) 成分传感器的量程应按检测气体浓度进行选择，一氧化碳成分传感器的量程应按检测气体浓度进行选择，一氧化碳气体宜为气体宜为0 0300 ppm300 ppm或或0 0500 ppm500 ppm，二氧化碳气体宜为，二氧化碳气体宜为0 02000 ppm2000 ppm或或0 010000 ppm10000 ppm。 (6) (6) 风量传感器宜采用皮托管风量测量装置，其测量的风速范风量传感器宜采用皮托管风量测量装置，其测量的风速范围应
43、为围应为2 216 m/s,16 m/s,测量精度不应小于测量精度不应小于5%5%。 此外，传感器应能反映现场的真实情况，如湿度传感器应安装此外，传感器应能反映现场的真实情况，如湿度传感器应安装在附近没有热源、水滴且空气流通并能反映被测房间或风道空在附近没有热源、水滴且空气流通并能反映被测房间或风道空气状态的位置，其响应时间不应大于气状态的位置，其响应时间不应大于150 s150 s。对于智能传感器，。对于智能传感器，应有以太网或现场总线通信接口。应有以太网或现场总线通信接口。传感器传感器第一节 中央空调的基本控制方案温度自动检测仪表温度自动检测仪表1 1）温度计的分类）温度计的分类2 2）热
44、电偶温度计）热电偶温度计（1 1）特点）特点（2 2）热电偶的种类）热电偶的种类铂铑铂铑3030铂铑铂铑6 6热电偶、铂铑热电偶、铂铑1010铂热电偶、镍铬镍硅铂热电偶、镍铬镍硅热电偶、铜康铜热电偶热电偶、铜康铜热电偶（3 3）结构形式）结构形式普通型（装配型）热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶普通型（装配型）热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶第一节 中央空调的基本控制方案温度自动检测仪表温度自动检测仪表3 3）热电阻温度计）热电阻温度计（1 1）测温原理）测温原理（2 2）电阻的种类）电阻的种类 铂电阻、铜电阻铂电阻、铜电阻4 4）热敏电阻温度计）热敏电阻温度计5 5）红外温度计）红外温度计第一节
45、中央空调的基本控制方案温度自动检测仪表温度自动检测仪表6 6）自动温度仪表的选用与安装）自动温度仪表的选用与安装（1 1）温度计的选用）温度计的选用分析被测对象分析被测对象合理选用仪表合理选用仪表（2 2）测温元件的安装）测温元件的安装确保测量的准确性确保测量的准确性确保安全、可靠确保安全、可靠便于维修、校验和拆装便于维修、校验和拆装加装保护外套时，减少测温滞后加装保护外套时，减少测温滞后（3 3）连接导线的安装）连接导线的安装第一节 中央空调的基本控制方案温度传感器温度传感器 温度测量是大多数工业控制的关键环节，其实现方法通常是温度测量是大多数工业控制的关键环节，其实现方法通常是使温度传感器
46、与待测固体表面相接触或浸入待测流体。使温度传感器与待测固体表面相接触或浸入待测流体。 真正把温度变成电信号的传感器是真正把温度变成电信号的传感器是18211821年由德国物理学家赛年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。5050年以后，另一位德国年以后，另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下，本世纪人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、相继开发了半导体热电偶传感器、PNPN结温度传感器和集成温度传结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声感
47、器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。学温度传感器、红外传感器和微波传感器。第一节 中央空调的基本控制方案 温度传感器温度传感器 温度是楼宇控制中一个非常重要的参数，温度的自温度是楼宇控制中一个非常重要的参数，温度的自动调节不仅可给人们提供一个舒适的生活和工作环境，从动调节不仅可给人们提供一个舒适的生活和工作环境，从节能的角度出发，温度的恰当控制还可为现代化楼宇节约节能的角度出发，温度的恰当控制还可为现代化楼宇节约大量的能源。大量的能源。 温度传感器按采取测量被测介质温度的方式可分为接温度传感器按采取测量被测介质温度的方式可分为接触式和非接
48、触式两大类。触式和非接触式两大类。 接触式温度传感器的检测部分与被检对象有良好的热接触式温度传感器的检测部分与被检对象有良好的热接触，通过传导或对流达到热平衡，这时，温度传感器的接触，通过传导或对流达到热平衡，这时，温度传感器的示值即表示被测对象的温度。如热电偶、热电阻、半导体示值即表示被测对象的温度。如热电偶、热电阻、半导体PNPN结等都属于接触式温度传感器。结等都属于接触式温度传感器。传感器传感器第一节 中央空调的基本控制方案基本测量原理基本测量原理 主要介绍常用的热电偶温度传感主要介绍常用的热电偶温度传感器。比如两种不同材质的导体，如在器。比如两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，
49、对这个连接点某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。温度，就可以准确知道加热点的温度。 铠装热电偶铠装热电偶第一节 中央空调的基本控制方案 非接触式温度传感器的检测部分与被检对象互不接触。目
50、非接触式温度传感器的检测部分与被检对象互不接触。目前最常用的是通过辐射热交换实现测温，如红外测温传感器等，前最常用的是通过辐射热交换实现测温，如红外测温传感器等，通常用于高温测量，如炼钢炉内温度测量。通常用于高温测量，如炼钢炉内温度测量。 在楼宇自动化中对温度的检测范围为：在楼宇自动化中对温度的检测范围为： (1) (1) 室内、室外气温室内、室外气温-40-4045 45 。 (2) (2) 风道气温风道气温-40-40130 130 (3) (3) 水管内水温水管内水温0 0100 100 。 (4) (4) 蒸汽管内蒸汽温度蒸汽管内蒸汽温度100100350 350 。 传感器传感器第一
