摘 要

随着社会不断发展和环境问题日益突出，如何节约资源提高能源利用率称为社会焦点。传统中央空调能熬大，能源利用率低，本文所研究的变风量空调有效的改善了这一点，他优秀的节能性也引起越来越多人的重视，对建筑节能有重大意义。变风量空调通过其末端装置改变区域送风量实现对不同区域的温度控制，末端装置作为系统的关键，直接影响整个系统。

本次毕业设计主要依托“西安建筑科技大学智能建筑环境技术实验平台”的变风量（VAV）空调实验系统进行。根据已知的空调系统工作原理，掌握变风量空调的工作过程，设计变风量空调系统整体监控方案，保证对空调系统的实时监测和控制。根据已给定的压力无关型 VAV BOX 设备模型，引入Matlab数学软件进行结构和控制算法研究，得到最优的控制方案。最后，引入 海湾集团的BA5000系列 DDC 控制器作为 VAV BOX 控制器实体，通过组态软件和 Lonmaker编程软件完成上位机 和下位机的通讯连接和监控管理，完成对VAV BOX的半实物仿真模型的搭建，分析系统特性。

关键字：变风量空调 末端装置 PID控制 DDC 组态王

Overall design of VAV air conditioning

Abstract

With the continuous development of society and environmental problems have become increasingly serious, how to conserve resources and improve energy efficiency have raise people’s concern .Compared traditional central air conditioning’ s low energy efficiency, the variable air volume air conditioning studied in this paper has effectively improved this problem, Its excellent energy saving is also attracted more and more attention, it means a lot on building energy efficiency. To control the temperature in different areas,VAV terminal units will change the air blast capacity quickly when the system change.The VAV terminal units(VAVBOX) is a key to the system, any changes on it will affect the whole system directly .

The graduation project is mainly relying on "intelligent building Xi'an University of Architecture amp; Technology Environmental Technology Experiment Platform" variable air volume (VAV) air conditioning system experiment.Depend on the structure and control algorithm of pressure-independent VAV BOX device we had already known,We plan to learn the VAV system’s working process and design VAV system overall monitoring program. According to the temperature controller model that have been given,we use the math software MATLAB to research the best way to control and get the best suitable PID parameters. Finally,we use the BA5000 series of DDC controllers as VAV BOX controller entity,use the LONMAKER software to set the DDC controller and the Kingview to control the whole system.Show the detail of how they work and how they communication.

Keywords: VAV;terminal units;PID control;DDC;Kingview

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 变风量空调系统 1

1.2.1概念 2

1.2.2VAV控制系统的基本原理 2

1.2.3特点 2

1.3 课题研究对象 3

1.4 本文解决的问题和主要任务 4

第二章 变风量空调系统整体监控 5

2.2 VAV空调系统控制系统 5

2.2.1楼宇自动化系统概述 5

2.2.2 VAV空调组成 5

2.2.3变风量空调系统自动控制内容 6

2.2.3传感器等设备选型 8

2.2.4监控原理图 9

第三章 基于PID控制VAVBOX建模与仿真 10

3.1 概述 10

3.1.1 Simulink概述 10

3.1.2 PID算法概述 10

第四章 基于HW-BA5201 DDC的VAV控制器设计 13

4.1 HW-BA5201 DDC控制器及组态王软件简介 13

4.1.1 HW-BA5201DDC控制器 13

4.1.2 组态王 14

4.2 设备选型及末端控制器设计 14

4.2.1传感器型号确定 15

4.2.2 电源模块 15

4.2.3 数据采集模块 15

4.3 LonMaker软件模块配置 15

4.4 组态王和HW-BA5201的DDE通讯 17

4.5 组态王和MATLAB OPC通讯 17

4.6 基于组态王的上位机管理 19

第五章 总结 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

随着中国经济的快速发展，现代化程度越来越高，各种现代化设备的能耗问题已经对社会和环境造成巨大压力。如今，建筑耗能、工业耗能、交通耗能为我国能源消耗的主要部分。尤其是伴随着中国建筑数量的不断增加，建筑耗能所占比重飞速增长。在日常运行中，各类电气用电（包括空调、供暖、照明等）能耗占总耗能的四分之一。事实上，中国每年的建筑运行能耗相当于水泥、钢铁等业的能耗总和 。 目前，我国建筑约 500 多亿平方米，但其中仅有1%的建筑为节能建筑，与发达国家相比，我国单位建筑面积能耗比要高出两到三倍左右。因此研究建筑节能的问题具有深刻的意义。而在建筑能耗中，空调系统作为办公楼的核心，每年所消耗的能源占建筑总能耗的40%左右。在现在正在使用的空调系统，在系统设计和设备选型时都是按照工作系统所需的最大负荷来设计。但在日常的使用中，在绝大多数情况下空调系统不会用到最大负荷运作，因此长时间的运行必然会造成大量的资源浪费。如何在满足工作需要的同时提高空调的利用效率是我们研究问题的关键。

本文所研究的变风量空调系统在一定程度上对这一问题进行改善。变风量空调的末端设备VAVBOX是变风量空调系统的关键，它的功能将影响整个系统的效率。由于变风量空调系统的设计还不成熟，国内厂商生产的VAVBOX末端产品区别明显，如何设计开发适应环境的高效的末端控制器是利用变风量空调实现建筑节能的保证。

1.2 变风量空调系统

变风量空调系统最早是为了降低空调系统能耗而设计发明的，最早出现在上世纪60年代。早期因为系统过于复杂存在种种问题而效果不佳。随着几十年的发展，变风量空调系统灵活、可变动等优点越来越明显，在国内也引起越来越多的人关注。

1.2.1概念

传统的中央空调多为定风量空调，它是通过保证送风量一定改变送风温度来适应房间负荷的变化。而变风量空调的送风温度是固定的，它会根据房间要求实时改变送风量大小，达到对温度的调节，与定风量空调的质调节相比这是一种量调节系统，称为VAV系统。变风量空调系统是一种全空气系统。

1.2.2 VAV控制系统的基本原理

VAV空调系统的基本原理是，当室内负荷发生改变与设定值不同时，系统将自动调节送风量来改变各项参数量从而适应室内负荷变化，维持系统稳定。从而达到房间的设定要求。房间的送风量由按公式确定：，L为送入房间的风量，Qq为全热余热(物质升温所需的能量为显热，物质状态发生改变所需能量为潜热，全热=显热 潜热)，Qs为空调送风所需的显热余热，ρ为空气密度，c为空气比热容，I_n为室内空气焓值，I_s为送风状态的空气焓值，t_n为室内空气温度，t_s为送风温度。

相关图片展示：