制冷与低温工程学科前言 楼宇空调先进控制 Advanced Controls in Building HVAC Systems 晋欣桥.

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1 制冷与低温工程学科前言 楼宇空调先进控制 Advanced Controls in Building HVAC Systems 晋欣桥

2 发展状况 背景知识 社会背景 生活和工作环境舒适性要求的提高 能源问题 热舒适性： 环境舒适性： 温度 空气品质
湿度 风速 环境的辐射温度 活动状态和衣着状况 环境舒适性： 空气品质 磁场辐射 环境噪声 发达国家：建筑物能耗占总能耗30% 空调能耗占建筑物能耗50%

3 发展状况 背景知识 技术背景 HVAC系统结构型式的变化和发展 高层及超高层建筑数目迅速增加 VAV系统 建筑结构和功能要求复杂性的增加
变流量系统的广泛应用 高层及超高层建筑数目迅速增加 VAV系统 建筑结构和功能要求复杂性的增加 VWV系统 VRV系统

4 发展状况 背景知识 技术背景 微电子、计算机和现代通信技术飞速发展 单片机的性能以惊人的速度提高 单片机的产量以吨计

5 发展状况 背景知识 技术背景 DDC控制器逐步取代气动控制器 性能对比 DDC控制器 气动控制器 信息量大 信息量小 可以进行 难以进行
复杂计算 难以进行

6 发展状况 背景知识 技术背景 智能化楼宇的应用与推广 什么是智能化楼宇？ 智能化楼宇－3A
OA, Office Automation － 办公自动化 BA, Building Automation － 楼宇自动化 AT, Advanced Telecommunication － 先进通讯 智能化楼宇－3A 由局域网联接各个sever或PC 通过internet和inerrant实现业务处理 资源和信息共享 能源控制管理系统 安保管理系统 物业管理系统 中心－楼宇数字专用交换机 内联－程控电话系统、电视会议系统和多媒体声像服务系统 外联－广域网(WANs)或域域网(MANs)和卫星通讯系统 实现－声像数字通讯

7 发展状况 背景知识 技术背景 智能化楼宇的应用与推广 BA系统的应用推动了HVAC系统控制的发展 对系统设计和配置提出了要求
信息交换便捷，信息量大 综合分析能力增强

8 先进控制技术 优化控制（Optimal Control） 故障诊断（FDD，Fault Detection and Diagnosis）
空气侧 室内舒适性 节能 水侧 系统层次 HVAC系统运行及控制的可靠性和稳定性 各现场控制器之间的相互配合与协调 舒适性和节能 优化控制（Optimal Control） 故障诊断（FDD，Fault Detection and Diagnosis） 硬故障（Hard Fault） 引起系统全部或局部无法正常运行的故障 软故障（Soft Fault） 虽然不影响系统的正常运行，但影响系统 运行性能的故障

9 先进控制技术－系统优化控制 空气侧 送风静压优化（变静压）控制 送风温度优化控制 新风优化控制

10 先进控制技术－系统优化控制 水侧 冷水机组启停优化 冷媒水出水温度实时优化 冷媒水二级供水压差实时优化

11 先进控制技术－传感器故障诊断 传感器故障诊断的重要性
传感器是控制系统的“眼睛”，故障的直接 后果是影响系统运行的稳定性和可靠性， 而且影响系统的能耗及室内舒适性 传感器的故障约占系统故障总数70％以上 传感器出现故障时通常难以发觉 系统其他故障大多可以通过传感器发现 传感器数量很多，人工校验工作量很大

12 先进控制技术－传感器故障诊断 传感器故障诊断的方法 基于模型的诊断方法 基于知识的诊断方法 基于信号处理的诊断方法

13 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本结构 第一层次 第二层次 第三层次 中央控制器：BA的核心，对整个BA系统实施组
Central Unit 织、协调、监督、管理、控制的任 务 第一层次 系统监督控制器：对某个子系统进行监督控制， Supervisor 控制管理子系统内的现场控 制器 第二层次 现场控制器：对一台或多台设备，或对象 Local controller 参数实行自动检测、自动保 护和自动调节 第三层次

14 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本结构

15 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本功能 数据采集 运行参数和状态显示 历史数据管理及数据处理 远程控制
控制指导、协调 能耗统计及计量

16 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本功能 数据采集
收集各子系统的全网运行数据和运行状 态，以数据文件形式存储在存储器中

17 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本功能 运行参数及状态显示
可显示各子系统的流程图，并可用数 字、曲线或其他形式显示系统的运行 参数及运行和工作状态

18 系统流程图 运行参数和运行状态

19 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本功能 历史数据管理及数据处理
将一定时间内的运行数据和运行状态 存储起来，可按照用户的要求进行数 据处理并输出各种报表

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21 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本功能 远程控制
可以通过中央管理计算机实施远程操 纵控制各个设备，可人为开停各个现 场控制器并修改它们的参数

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23 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）基本功能 能耗统计及计量 统计并计量楼宇各能耗设备的能耗状 况以供离线分析
统计并计量楼宇各能耗设备的能耗状 况以供离线分析 对一些特殊区域（如租用单元等）或 设备单独计量能耗使用情况，以进行 单独计费 简单的系统能耗对比分析

24 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）的先进功能 系统层次上的控制优化功能 故障诊断功能 在线（Online）定义功能

25 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）的先进功能 系统层次上的控制优化功能
对于VAV和VWV的系统，在气候变化以 及室内外负荷变化时，自动进行系统层次 上的控制优化，即根据系统运行数据，通 过一定的优化控制算法，单独或同时将几 个对系统能耗以及室内舒适性影响较大的 控制变量进行优化，实时修正其控制设定 值以达到节能、保证室内舒适性的目的。

26 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）的先进功能 故障诊断功能
在系统设备和控制系统出现故障时，不仅通知管理人员（报警），而且还表明故障的发生地以及是何种故障。这些故障不仅包括硬故障，而且还包括软故障。对于软故障，BA应能根据对系统长期运行参数的分析而发现它们，并能够自动进行消除或尽量减小其影响。如对传感器进行重新标定（Re-calibration），实施容错控制（Fault Tolerant Control）等。

27 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）的先进功能 在线（Online）定义功能

28 楼宇自控系统－先进控制技术实现平台 楼宇自控系统（BA）附加功能 能耗统计及计量 统计并计量楼宇各能耗设备的能耗状 况以供离线分析
统计并计量楼宇各能耗设备的能耗状 况以供离线分析 对一些特殊区域（如租用单元等）或 设备单独计量能耗使用情况，以进行 单独计费 简单的系统能耗对比分析