空调自控设计基础及图例集 张祯周治湖
空调自控设计基础及图例集 张祯 周治湖
目录 第一章空调自控设计基础知识 1 1·1空气的物理性质……… 空气的组虎 1 1.12空气的状态参数 ·.··.D 12空气的炝湿图(id图)…………… 第二章空气调节系统的组成…… 21空气调节系统分类 2.1.1按系统的集中程度分类 2.1·2按用途分类…………… 13按工作状况分类…… l.4按是否利用回风分类 10 2.1.5按送风风量变化状况分类…… …………10 2.1.6按送风方式分类 10 2.I.7根据对不同热、混条件要求房间的调节功能分类 ·…10 2集中式空调系统的组成 2.2·.r空气处理设备…… 2.2.2空气输送设备………,…, 自鲁D 2.2.3空气分布装置 13 2.3制冷装置及空调自动控制系统…… “·““4 2.31制冷系统……… 232自动控制系统…… 第三章空气处理及控制-……… 15 3.1空气净化… 15 3.2空气加热处理及控制 16 3.2.1一次加热………………, I6 22二次加热及控制…
3.2,3三次加热及控制 16 3空气加湿处理及控制 …………………………17 3,3.1空气的喷水处理及控制……… ……………………17 3.32表面冷却器对空气进行冷却干燥处理 3.3.3喷水式表面冷却器 第四章空调[动调节系统及常用检测仪表 1空气调节自动控制的任务和内容 4.2空调自动调节系统的基本组成及分类…… 4.2.1空调自动调节系统的基本组成 4.22空调白动调节系统分类 ·、,甲、甲甲鲁甲,甲 4.23空调常用的复杂系统 甲pmpm中·..m曲 24 43空调常用温湿度检测仪表 …………30 4.31温度计及温度传感器 30 4.3.2空气相对湿度检测仪表……… 第五章空调自动调节系统设计…………………………………36 5.1空调自动调节系统的特点…… ……………………36 5,1.1干扰多 5.1.2调节对象的特性…………………………………………36 5.13温度与湿度的和关性…………… 5.1.4具有工况转换的控制……… ……………40 5.1.5整体控制性 41 5.2空调温度目动调节………………………………………………41 5,2.1两位式室温调节 5.2.2三位恒速送风温度调节…… .甲甲 ………∷…………46 5.2.3三位比例积分式室内温度调节 47 2.4连续比例积分微分(PID)室温调节…………………………51 5.2.5高精度室温自动週节及辅玏控制 --57 53相对湿度自动调节 59 5.3.I定露点法相对滤度白动调节 变露点法相对湿度调节 …*…63 5.4空调工况转换的自动控制……………… 空调常用执行器及其选择 5.51电动执行器…… ,由···.·中●看 …67
5.52气动执行器………… 5.5.3调节阀流量特性… ;∴· 5.5·4调节阀选择…… 82 空调用制冷装置的控设计· 幽甲自目+aa=._=ba ……8 56·1溴化锂吸牧式工作原理 86 5.6.2装汽两效溴化锂吸收式制冷工作原理及过程自动控制……86 663熹汽两效溴化锂制冷装置的自控设计 5.7空调节能控制-…… 自PBB中·qP,a=4游 第六章空调自动控制系统图例…… """"·“95 例1冷/热媒定流量式恒温控制 ……………………97 例2冷/热媒变流量式恒温控制…………………………………… 例3带风机变速并按供水温度自动转换工作方式的恒温控制 例4冷/热盘管分设的恒温控制 100 例5采用电加热的恒温控制 王oi 例6比例式恒温控制 1t2 例?室内外跟踪舒适节能温度控制 1c2 例8日间变设定值温度程序控制 103 例9冷/热盘管合设新风处理控制 例10冷/热盘管分设新风处理控制 “"……王05 例11带过滤器羌压报警的新风温度控制 106 例12带有热风低温联锁报警的新风温度挖制 …”…107 例13带低温断路联锁、冬/夏自动切换的新风温度控制………08 例14送、回风温度串级调节的新风温度控制 例15根据室内湿度控制加湿献新风温度控制…… ..“…111 例16根据送风温度及露点温度实现送风温、湿度气动控制 ·112 例17根据回风状态进行送风温、湿度控制……… 113 例18共用冷/热盘管的室内温、湿度控制…… …“…115 例19冷/热盘管分设的室内温、湿度控制 …""“"…““116 例20带信号选择器的室内温、湿度控制……………………………17 例21温,湿度串级陽节并执行机构分程控制-…… 119 例22送、回风温度串级调节和湿度选择控制 i20 例23按新风温度择风阀开度的送、川风温度串级调节 I22 例24新风补偿,送、回风温、湿度控衙 “…”-124
例25按新、回风烩值进行室内温度控制 126 例26利用回风CO2含量校正新风景的温、温度控制 128 例27采用多功能调节器外设定温、湿度控制 例28采用多功能调节器,并按回风CO2含景控制新风量的温 湿度控制…… …………………………32 例29采用多功能调节器,并按室内温湿度进行温,湿度控制……134 例30利用多闻路调节器的多区域二次加热控制…… …136 例31采用小型集散系统的多房问高精度温度控制 例32利用可编程数字调节器的高精度湿度控制… ,-138 例33变颊调速变风量温度及湿度控制… 例34变露点相对湿度串级控制… 141 例35带喷淋室及一、二次回风的室内温、湿度控制 ……142 例36國定露点的湿度控制 画日p甲4q 144 例37多分路再热室内温、湿度控制 145 例38室内温、湿度气动控制 ∴…-*………46 例39惜冬/夏外转换的气动温、湿度控制 例40按新风焓值转换的室内温、湿度气动控制 画甲·鲁 149 例41室内温、湿度选择气动控觀 …i5豆 例42按新风温度切换的室内温,湿度气动控制 I52 例43全气动室内温、湿度控制…… 154 例44带一次回风冷/热盘管合用系统的室内温湿度气动控制……155 例45热交换器控制………… 例46冷却塔控制… 159 例47多台冷却塔控制………… 16 例48冷冻机台数控制-… ……161 例49冷冻机台数控制… 162 例50冷冻机入口温度的控制及自动眉停 163 例51冷冻水泵台数控制 164 例52冷冻机台数挖制 ……I65 主要参考文献 167 8
第一章空调自控设计基础知识 1.1空气的物理性质 1.1.1空气的组成 自然界的空气是由千空气和私水蒸汽组成的混合物,称为湿空 气。在自然界中绝对的干空气是不存在的,空调中的空气指的是 湿空气,简称为空气。 千空气主要由氮、氧,二氧化碳和少量稀有气体,如氦、氖 氩等组成,其重量比例为氮(N2)75.55%,氧(O2)23.10哂, 二氧化碳(CO2)8.05%,其它稀有气休130%。其体积比例为 氮(N2)78.09%,氧(O2)20.95%,二氧化碳(CO2)0.03%, 其它稀有气体093%。 此外,大气中还含有不同程度的灰尘、烟雾、微生物、细菌 等杂质。 1.1.2空气的状态参数 空气的物理性质不仅取决于它的组成成分,而且也与它所处 的状态有关。空气调节工程中常用的空气状态参数如F ●压方 垂直作用在物体表面上的力叫做压力。物体单位面积上受到 的压力称为压强,符号为P,其定义式为:P=F,其中F表示 压力,S表示受力面积 压强的单位为帕斯卡(Pa) 1Pa-1N/m2
在工程上,人们往往习惯地把压强简称为压力。在空调工程 中,一般所说的“压力”也是这个概念。 大气压力 国际单位〔SI)是帕斯卡(Pa)。以往常用单位有:标准大 气压(物理大气压),mmHg,mbar等。 标准大气压,通常以纬度45°处海平面上空气温度为0℃时测 得的平均压力。 1标准大气压=760mmHg,即 1标准大气压=136×10kg/m3×9.8N/kg×0.76mn I013:5Pa mbar=0. 75mmHg 1标准大气压=760mmHg I013 mbar 1工程大气压为10kwn冬 mbar 是以往气象工作中规定 压力计算单位。 在工程上一般不用物理大气压,用工程大气压 1工程大气压=735.6mmHg -=: 980 mbar 9.806×10Pa 1标准大气压=760mmHg =1.0333程大气压 在空调工程中,为丁计算方便,以往用mmH2O做为压力计 算单位。1mmH2O=9.8Pa 大气压是经常变化的。一般离海平面越高,大气压越小。在 海平面以上2000m高度内,平均每升高12m,大气压降低大约1 mmHg。所以在空调设计时,做为设计输入条件,大气压在不 地区,取值是有差异的。 水蒸汽分压力 大气是由干空气和水蒸汽组成的混合气体。所以大气压力等 于干空气分压与水蒸汽分压之和
空气中的水蒸汽占有与千空气相同的体积,它的温度等于空 气的温度。显然,空气中水蒸汽的含量越高,它的分压力也越大。 所以水蒸汽分压大小也是衡量空气中湿度的一个指标。在空调设 计中经常用到这个参数。 6空气温度 工程上一般用摄氏温标t(℃),热力学温标(也称绝对温 标)T(K)。此外,还有华氏温标F(°F)。各温标之间的关 系如下 T=273.15+t(K) 式块T—绝对温度值,单位是开尔文() t-—摄氏温度值,单位是度(℃) F=9+32(°) F——华氏温度值单位是华氏度(°F) 才—摄氏温度值单位是度(°C) 国际温标:国际温标是协议性的温标,是一种使温度测量既 精确又能复现,而且接近热力学温度的法定温标。如IPTs—68 国际温标由1968年的国际权度大会通过。我国从1973年开始在全 国范围内推行。它的基本单位与热力学温标相同。现更新的1990 年国际温标S-90从1990年1月1日起在国际上正式采用。我国 从1990年7月1日起施行。ITS一90更具有先进性 干球温度(t)x用温度计直接测量出来的空气温度叫于球 温度。 湿球温度:在空气中,温度计检测端部包上湿润的特制的纱 布所测得的温度称为湿球温度。 在通常情况下,空气在未饱和状态时,湿球温度计包裹的湿 纱布中的水份不断蒸发到空气中去,由于蒸发时吸收周围的热量, 使温度让读数下降。当空气对纱布的传热量等于蒸发水份所需热 量时,此刻湿球温度计的指示,便是湿球温度。显然,在一定干 球温度下,空气的绝对湿度或相对湿度愈小,愈远离于空气饱和
状态,则于一湿球温差愈大。当空气处于饱和状态(相对湿度为 100%)时,则湿球温度等于千球温度 应指出的是x湿球纱布周围空气流动速度对混球温度读数有 定影响。风速大、湿纱布与周围空气热湿交换充分,测量误差 小。风理一般应在2.5m/s以上。 由于湿球温度t与空气焓值有单值函数关系,故常以做为空 调自动控制的工况转换的判断条件之 露点温度(t),当空气含湿量保持不变,降低其温度,在呈 饱和状态而刚刚出现冷凝水时(相对凝度为100%)的温度叫做 露点温度(t)。空调工程中使用的露点温度是“机器露点”温 度 ●空气的湿度 空气中含水蒸汽的多少是用湿度来表示的,湿度通常有以下 几种表示方法。 绝对湿度:在1m3湿空气中所含水蒸汽的重量称为空气的绝 对湿度。 含湿量:湿空气中,与1kg干空气混合在一起的水蒸汽重量, 称为空气的含湿量〔d)。空气的含湿量指的是水汽量而不是含 水量。 饱和绝对湿度:饱和空气的绝对湿度称为饱和绝对混度。 相对湿度:在某一温度下,空气的实际绝对湿度与同一温度 下饱和绝对湿度之比叫相对湿度()。可以用空气中水蒸汽分 压与该温度下饱和水蒸汽分压的百分比来表示。 相对湿度表示的是空气中实际含有的水汽量所接近饱和状态 的程度,绝对湿度愈大,即水蒸汽分压愈大,相对湿度也愈大, 空气达到饱和状态时q=100%。 相对湿度是影响生产工艺正常进行和产品质量以及人员舒适 感的主要参数,因此是空调自控设计中主要测控参数之 ●空气的焓 焓就是空气中所含有的热量。湿空气的焓是指1kg千空气的
焓和d/100kg水蒸汽的给的总和,用表示。 i=1.005+(2491146+1.968)d(kJg) 1000 1.005t+2.491d+0.002td(kJ/kg) 上式中的1.005+0.002d是空气的显热,该显热随空气的温 度变化而变化。2.4914是在温度不变的条件下,水由液态变为气 态的物理变化过程中吸收的热量,称为汽化热,即潜热。 由上可知,空气的焓值既和空气的温度有关又与空气的含湿 量(d)有关。这就表明了空气温度高时不一定比空气温度低时 的焓值大,因为还要看空气中的含湿量(湿度)的大小。比如空 气=26℃,d1=5g/kg与t2=20°C,d2=7g/kg的始相等。在空 调自控设计中,根据室外空气的焓值变化进行工况转换,以实现 节能。 ●空气含尘浓度 空气含尘浓度是指单位体积空气中所含浮游尘粒的数量。当 以粒/L表示时,称为计数浓度以mg/m3表示时,称为计重浓 度。 计数浓度按下式计算 N Lt 式中n—计数浓度(粒/L)多 Ntn采样空气中各种粒径含尘总数(粒)y L—空气采样量(/min) 采样时间(min)。 计重浓度按下式计算: GI 1000 式中 g—汁重浓度(mg/m3)多 G1、G2—分别为采样前后滤纸的重量(mg) 工—空气采样量(L/min) 5