建筑弱電應(yīng)用技術(shù)--建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

JIANZHU RUODIAN YINGYONG JISHU 1 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 建筑 弱電應(yīng)用技術(shù) 2 課題 4 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 1 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 2 4.3 傳感器 3 4.4 典型執(zhí)行機(jī)構(gòu) 4 1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 4.5 BAS各子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制 5 4.6 BAS中央控制室 6 3 【 知識(shí)點(diǎn) 】 BAS的功用及構(gòu)成 ；基本 PID控制 ；空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) ；傳感器、執(zhí)行器和 DDC控制器； BAS各子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)與控制方法。 【 能力目標(biāo) 】 1 掌握 BAS的構(gòu)成、 DDC的構(gòu)造及其在樓宇設(shè)備控制中所起的作用； 2 掌握各子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)及控制方法； 3 熟悉系統(tǒng)安裝和布線的方法； 4 了解 BAS設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制。 課題 4 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 4 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)又稱為樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)(Building Automation System，簡(jiǎn)稱為 BAS)，是對(duì)建筑物或建筑群內(nèi)的建筑設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行和節(jié)能的監(jiān)測(cè)與控制。按 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 的劃分，建筑設(shè)備共有七個(gè)子系統(tǒng)： (1) 冷凍水及冷卻水系統(tǒng)； (2) 熱交換系統(tǒng)； (3) 采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)； (4) 給水與排水系統(tǒng)； (5) 供配電系統(tǒng)； (6) 公共照明系統(tǒng)； (7) 電梯和自動(dòng)扶梯系統(tǒng)。 課題 4 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 5 BAS按工作范圍有兩種定義方法，即廣義的 BAS主要包括樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)三大部分，狹義的 BAS專指樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)。本課題以狹義的 BAS定義來(lái)進(jìn)行敘述。 課題 4 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 6 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 將濕度、溫度、壓力等非電物理量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電氣信號(hào)并非最終目的，還需對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行深入分析、比較和調(diào)整，達(dá)到對(duì)其進(jìn)行有效控制的目的。 樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)主要由數(shù)字控制器、傳感器、執(zhí)行器和被控對(duì)象組成。而數(shù)字控制器又是樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)的核心部分，其控制手段、控制策略和控制方式以及調(diào)節(jié)特性決定了整個(gè)樓宇控制系統(tǒng)的可靠性、有效性和智能性。 7 4.1.1 控制系統(tǒng)基本原理 按照控制系統(tǒng)是否具有反饋環(huán)節(jié)，控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。沒有反饋環(huán)節(jié)的稱為開環(huán)控制系統(tǒng)，反之稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。 1 開環(huán)控制系統(tǒng) 如果系統(tǒng)的輸出量不被引回來(lái)對(duì)系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響，這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。由于沒有反饋控制作用，開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、容易實(shí)現(xiàn)，并且系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。對(duì)于那些輸入量和輸出量之間的關(guān)系固定不變，而且內(nèi)部參數(shù)或外部負(fù)載等擾動(dòng)因素不大，或者這些擾動(dòng)能預(yù)先確定并能進(jìn)行補(bǔ)償，則應(yīng)盡量采用開環(huán)控制系統(tǒng)。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 8 但是 ,開環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度低，抗干擾能力差 ,所以只能用在干擾不強(qiáng)烈、控制精度要求不高的場(chǎng)合。開環(huán)控制原理如 圖 4.1所示。 圖 4.1 開環(huán)控制原理圖 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 9 2 閉環(huán)控制系統(tǒng) 如果系統(tǒng)的輸出量被引回來(lái)作用于系統(tǒng)的控制部分，形成閉合回路，這樣的系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)，也稱反饋控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是由輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的偏差對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，即系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制量有直接的影響。將檢測(cè)出來(lái)的輸出量送回到系統(tǒng)的輸入端并與輸入信號(hào)相減的過(guò)程稱為負(fù)反饋。輸入信號(hào) (又稱給定值 )與反饋信號(hào) (又稱測(cè)量值 )之差稱為偏差。偏差作用在控制器上，使系統(tǒng)的輸出值趨近于給定值。閉環(huán)控制的實(shí)質(zhì)即是利用負(fù)反饋的作用來(lái)減少系統(tǒng)的偏差。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 10 應(yīng)用在工程上就是通過(guò)測(cè)量元件對(duì)被控制對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，與給定值進(jìn)行比較，如有偏差，控制器就產(chǎn)生控制作用驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，直到被控參數(shù)值滿足預(yù)定需求為止。 無(wú)論造成偏差的因素是外來(lái)干擾 (如環(huán)境條件等 )還是內(nèi)部干擾 (如給定值變化 )，閉環(huán)系統(tǒng)的控制作用總是使偏差趨向下降。因此，它具有自動(dòng)修正被控量偏離給定值的能力，且精度高、適應(yīng)面廣，是基本的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制原理如 圖 4.2所示。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 11 圖 4.2 閉環(huán)控制原理圖 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 12 4.1.2 控制系統(tǒng)性能指標(biāo) 樓控系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)可以用穩(wěn)定性、能控性、能觀測(cè)性、穩(wěn)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性等來(lái)表征，相應(yīng)地可以用穩(wěn)定裕度、穩(wěn)態(tài)指標(biāo)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)和綜合指標(biāo)來(lái)衡量一個(gè)控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 13 1 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指控制系統(tǒng)在受到外界或內(nèi)部各種因素的擾動(dòng)作用，使得平衡狀態(tài)被破壞以后，經(jīng)過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)重新回到穩(wěn)定狀態(tài)的能力。當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后，偏離了原來(lái)的平衡狀態(tài)，而在擾動(dòng)消失以后，如果系統(tǒng)不能回到原來(lái)的平衡狀態(tài)，則這種系統(tǒng)是不穩(wěn)定的 ；反之，如果擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)自身的調(diào)節(jié)作用，使偏離逐漸減小，最后恢復(fù)到平衡狀態(tài)，那么這種系統(tǒng)就是穩(wěn)定的?？刂葡到y(tǒng)只有穩(wěn)定才有可能談得上系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 14 2 系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性 控制系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性在多變量最優(yōu)控制中是兩個(gè)重要的概念，能控性和能觀測(cè)性從狀態(tài)的控制能力和狀態(tài)的測(cè)辨能力兩個(gè)方面揭示了控制系統(tǒng)的兩個(gè)基本問(wèn)題。 3 動(dòng)態(tài)指標(biāo) 在經(jīng)典控制理論中，用動(dòng)態(tài)時(shí)域指標(biāo)來(lái)衡量系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。動(dòng)態(tài)指標(biāo)能夠比較直觀地反映控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程特性，動(dòng)態(tài)指標(biāo)包括超調(diào)量 、調(diào)節(jié)時(shí)間 ts、峰值時(shí)間 tp、衰減比 和震蕩次數(shù) N。過(guò)渡過(guò)程特性 如 圖 4.3所示。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 15 圖 4.3 過(guò)渡過(guò)程特性圖 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 16 4 穩(wěn)態(tài)指標(biāo) 穩(wěn)態(tài)指標(biāo)是衡量控制系統(tǒng)精度的指標(biāo)，用穩(wěn)態(tài)誤差eSS來(lái)表征。穩(wěn)態(tài)誤差表征了控制精度，因此穩(wěn)態(tài)誤差越小越好。穩(wěn)態(tài)誤差與控制系統(tǒng)本身的特性有關(guān)，也與系統(tǒng)的輸入信號(hào)的形式有關(guān)。 5 綜合指標(biāo) 在現(xiàn)代控制理論中，如最優(yōu)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)常使用綜合性指標(biāo)來(lái)衡量一個(gè)控制系統(tǒng)。選擇不同的性能指標(biāo)，使得系統(tǒng)的參數(shù)、結(jié)構(gòu)等也不同。所以，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況和要求，正確選擇性能指標(biāo)。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 17 4.1.3 基本 PID控制 按偏差的比例、積分、微分（ PID）進(jìn)行控制是連續(xù)系統(tǒng)控制理論中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種控制技術(shù)。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)調(diào)整方便，是在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的一套有效的控制方法。 PID調(diào)節(jié)在樓控系統(tǒng)中有著大量的應(yīng)用。針對(duì)樓宇設(shè)備控制，由于難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的參數(shù)經(jīng)常發(fā)生變化，人們往往采用 PID控制技術(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行在線調(diào)整，從而得到滿意的控制效果。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 18 1 比例調(diào)節(jié) (P) 比例調(diào)節(jié)的特性為：當(dāng)被調(diào)節(jié)參數(shù)與給定值有偏差時(shí)，調(diào)節(jié)器能按被調(diào)參數(shù)與給定值的偏差大小與方向發(fā)出與偏差成正比例的控制信號(hào)。比例調(diào)節(jié)器的方程為： 式中 u(t) 調(diào)節(jié)器的輸出； e(t) 調(diào)節(jié)器的輸入，它是測(cè)量值與給定值之差； Kp 比例常數(shù)，也就是調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù) 。 )()( tKp etu 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 19 比例調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)速度快、穩(wěn)定性高、不容易產(chǎn)生過(guò)調(diào)節(jié)現(xiàn)象。其缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)過(guò)程最終有殘余偏差，而且被調(diào)參數(shù)不能回到給定值，特別是負(fù)載變化幅度較大時(shí)，殘余偏差更大。對(duì)于擾動(dòng)大且慣性也較大的系統(tǒng)，若采用單純的比例調(diào)節(jié)則很難兼顧動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性。比例調(diào)節(jié)通常用在調(diào)節(jié)精度要求不太高，調(diào)節(jié)時(shí)允許有殘余偏差且工藝要求變化較快的地方，如鍋爐水位控制及高容量貯罐中壓力、流量的調(diào)節(jié)等。比例調(diào)節(jié)器特性如圖 4.4所示。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 20 圖 4.4 比例調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 21 2 積分調(diào)節(jié) (I) 積分調(diào)節(jié)是當(dāng)被調(diào)參數(shù)與給定值發(fā)生偏差時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，一直到被調(diào)參數(shù)與給定值之間偏差消失為止。因而調(diào)節(jié)工程結(jié)束時(shí)，被調(diào)參數(shù)回到給定值，即誤差殘余為零，其方程為 式中 u(t) 調(diào)節(jié)器輸出； Ti 積分時(shí)間常數(shù)； e(t) 調(diào)節(jié)器的輸入，它是測(cè)量值與給定值之差。 dtteTitu )(1)(4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 22 采用積分調(diào)節(jié)要求被調(diào)參數(shù)具有自平衡能力，自平衡能力越大，調(diào)節(jié)的質(zhì)量越好。且調(diào)節(jié)速度要求較低，干擾的作用不能變化太快，因此積分調(diào)節(jié)器單獨(dú)使用的場(chǎng)合不多，只能用在一些小型的調(diào)節(jié)上。積分調(diào)節(jié)多用于壓力、流量和液位的調(diào)節(jié)，而不宜用于溫度調(diào)節(jié)。積分調(diào)節(jié)器特性如 圖 4.5所示。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 23 圖 4.5 積分調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 24 3 比例積分調(diào)節(jié) (PI) 要真正做到無(wú)偏差調(diào)節(jié)，更多的是用比例積分調(diào)節(jié)。比例積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是當(dāng)被調(diào)參數(shù)與給定值發(fā)生偏差時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)不僅與輸入偏差保持比例關(guān)系，同時(shí)還與偏差存在的時(shí)間長(zhǎng)短成比例，比例積分調(diào)節(jié)綜合了比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。其方程為： 式中 u(t) 調(diào)節(jié)器輸出； Kp 比例常數(shù)，也就是調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)； Ti 積分時(shí)間常數(shù)； e(t) 調(diào)節(jié)器的輸入，它是測(cè)量值與給定值之差。 dttdeTdtK p etu)()()( 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 25 對(duì)于 PI調(diào)節(jié)器，只要有偏差存在，積分調(diào)節(jié)就不斷起作用。 PI調(diào)節(jié)器能夠?qū)⒈壤{(diào)節(jié)的快速性與積分調(diào)節(jié)消除靜差的作用結(jié)合起來(lái)，所以 PI調(diào)節(jié)既克服了單純比例調(diào)節(jié)存在靜差的缺點(diǎn)，又避免了積分調(diào)節(jié)響應(yīng)慢的缺點(diǎn)，即靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性均得到了改善。比例積分調(diào)節(jié)器特性如 圖 4.6所示。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 26 圖 4.6 比例積分調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 27 4 比例微分調(diào)節(jié) (PD) 比例微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是 :當(dāng)被調(diào)參數(shù)與給定值發(fā)生偏差時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)不僅與輸入偏差保持比例關(guān)系，同時(shí)還與偏差的變化速度有關(guān)。其方程為 式中 u(t) 調(diào)節(jié)器輸出； Kp 比例常數(shù)； Td 微分時(shí)間常數(shù)； e(t) 調(diào)節(jié)器的輸入，它是測(cè)量值與給定值之差。 dttdeTdtK p etu)()()( 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 28 在調(diào)節(jié)器中加入微分作用，即在偏差剛出現(xiàn)、偏差值尚不大時(shí)，根據(jù)偏差變化的速度，提前給出較大的調(diào)節(jié)作用，使偏差盡快消除。由于調(diào)節(jié)及時(shí)，可以大大減少系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)偏差及調(diào)節(jié)時(shí)間，從而改善了過(guò)程的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。比例微分調(diào)節(jié)器特征如 圖 4.7所示。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 29 圖 4.7 比例微分調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 30 5 比例積分微分調(diào)節(jié) (PID) 比例積分微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是 :當(dāng)被調(diào)參數(shù)與給定值發(fā)生偏差時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)不僅與輸入偏差信號(hào)大小及偏差存在時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，還與偏差變化的速度有關(guān)。其方程為 式中 u(t) 調(diào)節(jié)器輸出； Kp 比例常數(shù)； Ti 積分時(shí)間常數(shù)； Td 微分時(shí)間常數(shù)； e(t) 調(diào)節(jié)器的輸入，它是測(cè)量值與給定值之差。 dttdeTdteTitK p etu)()(1)()( 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 31 PID調(diào)節(jié)器首先是比例、微分作用，使其調(diào)節(jié)作用加強(qiáng)，然后再進(jìn)行積分，直到最后消除靜差為止。因此， PID調(diào)節(jié)器無(wú)論從靜態(tài)還是從動(dòng)態(tài)角度看，調(diào)節(jié)品質(zhì)均得到了改善，從而使 PID調(diào)節(jié)器成為一種應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器。由于微分作用發(fā)生在過(guò)渡過(guò)程的初期，可以大大改善慣性滯后較大系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)中 PID調(diào)節(jié)常常用在慣性滯后大的場(chǎng)合，如溫度測(cè)量等。比例積分微分調(diào)節(jié)器特性 如 圖 4.8所示。 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 32 圖 4.8 比例積分微分調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 4.1 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 33 空氣調(diào)節(jié)是使室內(nèi)空氣的溫度、濕度、潔凈度、氣流速度和壓力等參數(shù)按不同的需求保持在一定范圍的技術(shù) ,由此給人們的工作、生活提供一個(gè)舒適的環(huán)境，為生產(chǎn)提供適宜條件。在特殊情況下，有時(shí)還要求對(duì)空氣的壓力、成分、氣味及噪聲進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。在樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)中，空調(diào)暖通設(shè)備是最復(fù)雜的部分之一，為了提高空調(diào)的舒適性，更好地發(fā)揮空調(diào)設(shè)備的性能，要對(duì)調(diào)節(jié)的對(duì)象 空氣的物理特性有所了解。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 34 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 將濕度、溫度、壓力等非電物理量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電氣信號(hào)并非最終目的，還需對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行深入分析、比較和調(diào)整，達(dá)到對(duì)其進(jìn)行有效控制的目的。 樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)主要由數(shù)字控制器、傳感器、執(zhí)行器和被控對(duì)象組成。而數(shù)字控制器又是樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)的核心部分，其控制手段、控制策略和控制方式以及調(diào)節(jié)特性決定了整個(gè)樓宇控制系統(tǒng)的可靠性、有效性和智能性。 35 4.2.1 空氣的物理性質(zhì) 1 空氣的成分 自然界的空氣主要是由干空氣和水蒸氣組成的，稱之為濕空氣。干空氣按質(zhì)量比是由 75.55氮 (N2)、23.1氧 (O2)、 0.05二氧化碳 (CO2)和一些其他的稀有氣體 (1.3 )所組成。另外 ,空氣中還含有不同程度的灰塵、微生物和其他氣體雜質(zhì)。空氣中水蒸氣的不同含量將會(huì)造成不同的空氣狀態(tài)。濕空氣是我們生活的真實(shí)空氣環(huán)境，而空氣調(diào)節(jié)以濕空氣為對(duì)象，主要是解決空氣的溫度和濕度問(wèn)題。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 36 2 空氣的狀態(tài)參數(shù) 空氣的物理性質(zhì)不僅取決于它的組成成分，而且也與它所處的狀態(tài)有關(guān)。空氣的狀態(tài)可用一些物理量來(lái)表示，例如溫度、壓力和濕度等，這些物理量統(tǒng)稱為空氣的狀態(tài)參數(shù)。在空氣調(diào)節(jié)的過(guò)程中，常涉及的空氣狀態(tài)參數(shù)有： 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 37 (1) 壓力 一般情況下人們把流體作用于單位面積上的垂直作用力稱為壓強(qiáng)。而在空調(diào)工程中，習(xí)慣把壓強(qiáng)簡(jiǎn)稱為壓力。大氣壓力 (P)會(huì)隨著季節(jié)、天氣變化而稍有變化。通常以北緯 45 海平面上的平均氣壓作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，或稱物理大氣壓 ,它相當(dāng)于 101.325 kPa(760 mmH2O)。由于大氣壓力的不同，空氣的一些性質(zhì)也會(huì)有所不同。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 38 任何氣體分子，由于不停的熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使它們都具有一定的壓力。水蒸氣當(dāng)然也不例外?？諝獾膲毫κ怯伤魵夂透煽諝夤餐饔玫慕Y(jié)果，兩種氣體各有自己的壓力，稱為分壓力，而兩者之和應(yīng)該是空氣的總壓力。由道爾頓定律可知，混合氣體各成分分壓力與其他氣體存在與否無(wú)關(guān)，水氣分壓力（ Pc）的大小反映了水蒸氣的多少，是空氣濕度的一個(gè)指標(biāo)。空氣越潮濕，水氣分壓力越大。濕空氣中水蒸氣的飽和壓力與濕空氣溫度之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，這可以在熱工手冊(cè)中查到。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 39 (2) 溫度 溫度是表示空氣冷熱程度的指標(biāo)，它反映了空氣分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。一般用 t表示攝氏溫度 ( )，用 T表示絕對(duì)溫度 (K),二者之間的關(guān)系為： T 273+t 空氣溫度的高低對(duì)人體的舒適性和健康程度影響很大 ,它是衡量空氣環(huán)境對(duì)人體和生產(chǎn)是否合適的一個(gè)重要參數(shù)。一般居住條件的室溫，夏季應(yīng)保持在 25 27 ，冬季應(yīng)保持在 16 20 。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 40 空氣溫度通常用干球溫度 (t)和濕球溫度 (tsh)來(lái)表示。普通的水銀（或酒精）溫度計(jì)的示值稱為干球溫度，也就是通常所說(shuō)的溫度。用紗布將溫度計(jì)的溫包裹住，并保證紗布上始終浸潤(rùn)著蒸餾水，由此來(lái)測(cè)量濕球溫度。由于濕空氣在未達(dá)到飽和之前，濕布上的水分就會(huì)蒸發(fā)，吸收了一部分汽化潛熱，所以濕球溫度計(jì)上的讀數(shù)總比干球溫度計(jì)的讀數(shù)低些。空氣的相對(duì)濕度愈小，濕球上的水分蒸發(fā)得就愈快，濕球溫度降低的幅度就愈大。比較這兩個(gè)溫度值便可計(jì)算出相對(duì)濕度。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 41 (3) 露點(diǎn)溫度 空氣在某一溫度下，如果水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)即相對(duì)濕度等于 100，此時(shí)，空氣中的水汽便開始結(jié)露凝結(jié)成水，對(duì)應(yīng)的溫度稱為露點(diǎn)溫度。 可由空氣性質(zhì)從表中查出飽和含濕量對(duì)應(yīng)的溫度，這個(gè)溫度就是露點(diǎn)溫度 t1。因此，根據(jù)空氣的含濕量可以確定露點(diǎn)溫度。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 42 (4) 濕度 人體所感覺的冷熱程度不僅與空氣溫度的高低有關(guān)，而且還與空氣中水蒸氣的多少有關(guān)，即與濕度有關(guān)。空氣中的濕度有以下表示方法： 絕對(duì)濕度 (X) 1 m3濕空氣中含有的水氣量 (kg)，稱為空氣的絕對(duì)濕度，即 式中 GC 水汽的重量， kg； VC 濕空氣的體積， m3。 絕對(duì)濕度實(shí)際上是水蒸氣的密度。由于濕空氣的體積受許多因素的影響，很難精確測(cè)量，因此在工程上一般不采用絕對(duì)濕度。 CCVGX 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 43 含濕量 用 1 kg干空氣含有的水氣量來(lái)代表空氣濕度，這樣就可以排除空氣溫度和水氣量變化時(shí)對(duì)濕度這個(gè)概念造成的影響，這種濕度習(xí)慣上稱為含濕量。 在空調(diào)技術(shù)中，含濕量和溫度一樣，是一個(gè)十分重要的參數(shù)，它反映了空氣帶有水氣量的多少。在任何空氣發(fā)生變化的過(guò)程中，例如加濕或干燥，可以用含濕量來(lái)反映水氣量增減的情況。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 44 相對(duì)濕度 () 在一定溫度下，濕空氣中水蒸氣的含量有一最大限度，超過(guò)這個(gè)限度，多余的水蒸氣就會(huì)凝結(jié)成水。相對(duì)濕度表示絕對(duì)濕度接近飽和絕對(duì)濕度的程度。通常用Xb來(lái)表示飽和絕對(duì)濕度 ,則相對(duì)濕度可以表示為 : 相對(duì)濕度的值在 0 100%范圍內(nèi)變化。在一定的溫度下，相對(duì)濕度愈大，空氣就愈潮濕；相對(duì)濕度愈小，空氣就愈干燥。在空調(diào)中，相對(duì)濕度是衡量空氣環(huán)境的潮濕程度對(duì)人體和生產(chǎn)是否合適的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 XbX 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 45 (5) 焓 焓反映了一定狀態(tài)下空氣所含能量的多少，也決定了空調(diào)系統(tǒng)加熱或制冷單位空氣所需的能量。它的計(jì)算以 1 kg干空氣為基礎(chǔ)，一般近似認(rèn)為 0 時(shí)干空氣焓為零，這樣，如果濕空氣溫度為 t ，含濕量為 d g/kg(干空氣 )，則該濕空氣焓為干空氣焓和水蒸氣焓之和。(1+d) kg濕空氣焓值用公式表達(dá)為 : 式中 ig 1 kg干空氣焓； ip d kg水蒸氣焓； I (1+d) kg濕空氣的焓值 ,kJ kg。 I ig+ip 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 46 空氣的焓主要是由與空氣溫度有關(guān)的 t項(xiàng)以及與含濕量有關(guān)的 d項(xiàng)這兩部分組成。前者隨溫度變化，稱為顯熱部分；后者隨含濕量變化，稱為潛熱部分。 3 空氣狀態(tài)參數(shù)相互間的關(guān)系 如果已知兩個(gè)相互獨(dú)立的空氣狀態(tài)參數(shù)，就可以推算出其余的狀態(tài)參數(shù)。為了方便直觀，工程上將它們之間的關(guān)系用一張線算圖來(lái)表示，該圖的橫坐標(biāo)為含濕量，縱坐標(biāo)為溫度，下方為焓，該圖稱為焓濕圖， 如 圖 4.9所示。每一張焓濕圖都是在一定的大氣壓條件下繪制的，空氣狀態(tài)參數(shù)都可在圖上表示。 4.2 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識(shí) 47 圖 4.9 焓濕圖