中央空调新风控制系统

第1章系统原理简介1.1空调系统原理简介空调系统主要是调节室内空气的冷、热、干、湿，并起净化空气的作用，使人们工作、生活在比较舒适的环境中。

空调系统主要由三部分组成：空气调节系统、制冷系统、供热系统。

1.2 PLC控制原理简介空调监控系统主要利用PLC的控制功能，通过执行装载在PLC内部的预先设定的控制程序并执行上位机实时的命令语句，调节空调系统中的阀门开度、控制水泵启停、监控并采集空调系统中温度传感器、湿度传感器、压力传感器、水流开关等现场仪器仪表的数据，转换为可用的数据格式传送回PLC。

PLC接受到数据后将数据实时的显示出来。

本次设计采用S7-200可编程控制器进行控制。

第2章中央空调系统简介2.1 中央空调概述空调是空气调节的简称，是使室内空气温度、湿、清洁度和气流速度保持在一定范围内的一项环境工程技术，它满足生活舒适和生产工艺两大类的要求。

中央空调是由一台主机通过风道过风或冷热水管接多个末端的方式来控制不同的房间以达到室内空气调节目的的空调。

采用风管送风方式，用一台主机即可控制多个不同房间并且可引入新风，有效改善室内空气的质量，预防空调病的发生。

家用中央空调的最突出特点是产生舒适的居住环境，其次从审美观点和最佳空间利用上考虑，使用家用中央空调使室内装饰更灵活，更容易实现各种装饰效果，即使您不喜欢原来的装饰，重新装修，原来的中央空调系统稍微改变即可与新的装修和谐一致。

因此称家用中央空调为一步到位、永不落后的选择。

家用中央空调是指由一个室外机产生冷（热）源进而向各个房间供冷（热）的空调，它是属于小型商用空调的一种。

家用中央空调分为风系统和水系统两种。

风系统由室外机、室内主机、送风管道以及各个房间的风口和调节阀等组成；水系统由室外机、水管道、循环水泵及各个室内的末端（风机盘管、明装等）组成。

2.2 中央空调系统构成一、中央空调系统的构成图2-1 中央空调系统构成1.冷冻机组这是中央空调的“制冷源”，通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。

2．冷却水塔用于为冷冻机组提供“冷却水”；3．“外部热交换”系统由两个循环水系统组成；（1）冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻水管道组成。

从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各房间内进行热交换。

从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为“出水”：流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为“回水”。

（2）冷却水循环系统由冷冻泵、冷却水管道及冷却塔组成。

冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量。

该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。

冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔与大气进行热交换，然后在将降了温的冷却水，送回到冷却机组。

如此不断循环，带走了冷冻机组释放的热量。

流进冷冻机组的冷却水简称为“进水”；从冷冻机组流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。

二、中央空调工作原理（1）空调制冷：中央空调制冷时，空调系统内置一种吸热介质--制冷剂（冷媒），制冷剂通过膨胀阀节流后经室内机（蒸发器）内部蒸发气化，室内机风扇将冷风吹向室内，吸收室内空气中的热能，制冷剂通过管道回到压缩机吸气端，通过压缩机的压缩，提高了冷媒的温度，在通过室外机（冷凝器）使制冷剂从汽化状态转换为液化状态，在转换过程中，释放出大量的热量，通过室外机风扇将热量排出，通过周而复始的循环，达到制冷的目的。

（2）空调制热：中央空调制热时，系统通过电动四通阀的转换，将经过压缩机压缩的高温高压液体直接进入室内机冷凝器（室内机由制冷转为制热，功能由蒸发器转为冷凝器）、释放出大量的热量由风扇排放到室内，吸收室内的冷空气；系统制冷剂经膨胀阀节流后通过室外机蒸发器由液体转换为气体，将在室内机吸收的冷空气经室外机蒸发器和风扇将冷空气排到室外，制冷剂通过管道回到压缩机吸气端。

通过周而复始的循环，达到制热的目的。

三、循环水系统的控制中央空调系统的外部热交换两个循环系统来完成。

循环水系统的回水与进（出）水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。

因此，根据回水与进水（出）水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了进行热交换的速度，是比较合理的控制方法。

（1）冷冻水循环系统的控制由于冷冻水的回水温度是冷冻机组“冷冻”的结果，常常是比较稳定的。

因此，单是回水温度的高低就足以反映房间内的温度。

所以，冷冻泵的变频调速系统，可以简单地根据回水温度进行如下控制：回水温度高，说明房间温度高，应该提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度；反之，回水温度低，说明房间温度低，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，以节约能源。

简言之，对于冷冻水循环系统，控制依据是回水温度，即通过变频调速，实现水的恒温度控制。

（2）冷却水循环系统的控制由于冷却塔的水温是随环境温度而变的，其单侧水温度不能准确地反映冷冻机组内产生热量的多少。

所以，对于冷却泵，以进水和回水间的温差作为控制依据来实现进水和回水的恒温差控制是比较合理的。

温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；温差小，说明冷冻机组产生的热量小，可以降低冷却泵的转速，减缓冷却水的循环速度，以节约能源。

第3章新风机组控制系统3.1 新风机组简介新风机组是提供新鲜空气的一种空气调节设备。

功能上按使用环境的要求可以达到恒温恒湿或者单纯提供新鲜空气。

其工作原理是在室外抽取新鲜的空气经过除尘、除湿（或加湿）、降温（或升温）等处理后通过风机送到室内，在进入室内空间时替换室内原有的空气。

其典型系统如图3-1所示。

图3-1 带新风机组的空调系统3.2 新风机组工作原理1- 进风段2- 初效过滤段3- 中效过滤段4- 加热段5- 加湿段6- 表冷段7- 送风机段图3-1 一般空调系统的新风机组组合方式新风机组温度控制系统是由比例积分温度控制器、安装在送风管内的温度传感器和电动调节阀组成。

控制器的作用是把置于送风风道的温度传感器所检测到的送风温度传送至温控器与控制器设定的温度进行比较，并根据PI运算的结果，温控器给电动调节阀一个开/关阀的信号，从而使送风温度保持在所需要的范围。

电动调节阀与风机连锁，以保证切断风机电源时风阀亦同时关闭。

电动调节阀亦可实现与风机的联动，当风机切断电源时关闭电动调节阀。

当过滤网堵塞时或当其超过规定值时，压差开关给出开关信号。

在需要制冷时，温控器置于制冷模式，当传感器测量的温度达到或低于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。

如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。

在需要制热时，温控器置于制热模式，当传感器测量的温度达到或高于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。

如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。

当盘管温度过低时，低温防冻开关给出开关信号，风机停止运行，防止盘管冻裂。

新风机组原理和中央空调相比不算复杂，新风机组分为单向流、双向流新风机和全热交换新风机，前两种新风机组原理更为简单，而全热交换新风机有节能温度控制系统，工作原理复杂一点，使用效果也是最好的，当然，价格也是最贵的。

3.3 新风机组的控制新风机组系统主要由新风阀门驱动器、风管式温/湿度传感器、过滤网压差报警开关、防冻报警开关、电动调节阀、恒速风机、配电装置和新风机组控制等硬件组成，该系统包括新风、送风。

1. 送风温度控制送风温度控制即是指定出风温度控制，其适用条件通常是该新风机组是以满足室内卫生要求而不是负担室内负荷来使用的。

因此，在整个控制时间内，其送风温度以保持恒定值为原则。

由于冬、夏季对室内要求不同，因此冬、夏季送风温度应有不同的要求。

也即是说，新风机组定送风温度控制时，全年有两个控制值——冬季控制值和夏季控制值，因此必须考虑控制器冬、夏工况的转换问题。

送风温度控制时，通常是夏季控制冷盘管水量，冬季控制热盘管水量或蒸汽盘管的蒸汽流量。

为了管理方便，温度传感器一般设于该机组所在机房内的送风管上。

2. 室内温度控制对于一些直流式系统，新风不仅能使环境满足卫生标准，而且还可承担全部室内负荷。

由于室内负荷是变化的，这时采用控制送风温度的方式必然不能满足室内要求（有可能过热或过冷）。

因此必须对使用地点的温度进行控制。

由此可知，这时必须把温感器设于被控房间的典型区域。

由于直流系统通常设有排风系统，温感器设于排风管道并考虑一定的修正也是一种可行的办法。

除直流式系统外，新风机组通常是与风机盘管一起使用的。

在一些工程中，由于考虑种种原因（如风机盘管的除湿能力限制等），新风机组在设计时承担了部分室内负荷，这种做法对于设计状态时，新风机组按送风温度控制是不存在问题的。

但当室外气候变化而使得室内达到热平衡时（如过渡季的某些时间），如果继续控制送风温度，必然造成房间过冷（供冷水工况时）或过热（供热水工况时），这时应采用室内温度控制。

因此，这种情况下，从全年运行而言，应采用送风温度与室内温度的联合控制方式。

3. 相对湿度控制新风机组相对湿度控制的主要一点是选择湿度传感器的设置位置或者控制参数，这与其加湿源和控制方式有关。

（1）蒸汽加湿对于要求比较高的场所，应根据被控湿度的要求，自动调整蒸汽加湿量。

这一方式要求蒸汽加湿器用间应采用调节式阀门（直线特性），调节器应采用PI型控制器。

由于这种方式的稳定性较好，湿度传感器可设于机房内送风管道上。

对于一般要求的高层民用建筑物而言，也可以采用位式控制方式。

这样可采用位式加湿器（配快开型阀门）和位式调节器，对于降低投资是有利的。

采用双位控制时，由于位式加湿器只有全开全关的功能，湿度传感器如果还是设在送风管上，一旦加湿器全开，传感器立即就会检测出湿度高于设定值而要求关阀（因为通常选择的加湿器的最大加湿量必然高于设计要求值）；而一旦关闭，又会使传感器立即检测出湿度低于设定值而要求打开加湿器，这样必然造成加湿器阀的振荡运行，动作频繁，使用寿命缩短。

显然，这种现象是由于从加湿器至出风管的范围内湿容量过小造成的。

因此，蒸汽加湿器采用位式控制时，湿度传感器应设于典型房间（区域）或相对湿度变化较为平缓的位置，以增大湿容量，防止加湿器阀开关动作过于频繁而损坏。

（2）高压喷雾、超声波加湿及电加湿这三种都属于位式加湿方式。

因此，其控制手段和传感器的设置情况应与采用位式方式控制蒸汽加湿的情况相类似。

即：控制器采用位式，控制加湿器启停（或开关），湿度传感器应设于典型房间区域。

（3）循环水喷水加湿循环水喷水加湿与高压喷雾加湿在处理过程上是有所区别的。

理论上前者属于等培加湿而后者属于无露点加湿。

如果采用位式控制器控制喷水泵起停时，则设置原则与高压喷雾情况相似。

但在一些工程中，喷水泵本身并不做控制而只是与空调机组联锁起停，为了控制加湿量，此时应在加湿器前设置预热盘管达到控制相对湿度的目的。