暖通空調實驗開發平臺的製作方法
2023-10-10 07:15:49
專利名稱：暖通空調實驗開發平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及實驗裝置。更具體地說是一種應用在教學和科研中的暖通空調實驗裝置。
背景技術：
暖通空調系統是現代建築必備條件之一，也是樓宇自控系統中的重要組成部分。系統形式、種類、冷熱源的配置多種多樣。目的是對建築內空氣溫溼度進行有效調節，改善室內環境空氣品質。
建築中，暖通空調系統的用電量佔建築總用電量的70％～80％。節能降耗，保證室內舒適度是暖通空調系統電氣控制的主要技術指標。
傳統建築中，暖通空調系統的電氣控制相對獨立，控制調節有一定的局限性，節能降耗手段單一，優化運行困難，而現在這種控制方式正在逐漸被可靠性高、通用性強的可編程序控制器所取代。採用可編程序控制器實現暖通空調系統的電氣控制，與傳統控制方式相比，有較大的靈活性，不僅線路簡化，大大減輕了日後維護工作量，減輕了勞動強度，且控制規模與控制功能也得到了更大的擴展。不同的控制方式可採用相同硬體及不同軟體來實現，節能降耗與優化運行並舉，大大提高了室內環境的舒適度。
但是，對於這一系統，在教學活動中，單純從理論上講解，學生難以有清晰的認識；而營運中的建築也不可能為學生提供參觀實習的機會，更不可能進行任何形式的演示或模擬。因此在教學和實驗過程中存在一定的困難。
發明內容
本實用新型提供一種應用在智能建築教學或實驗中，既適用於教學又緊密聯繫工程實際的暖通空調實驗開發平臺。
本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是本實用新型的結構特點是設置實用空調系統和控制系統；所述實用空調系統包括一次迴風子系統、風機盤管子系統、風冷熱泵子系統和排風排煙子系統；所述控制系統包括各子系統操控按鈕、溫度傳感器、壓力傳感器和控制繼電器；在所述控制系統中採用可編程計算機控制器；所述控制系統中各按鈕的開關量信號和溫度傳感器、壓力傳感器的模擬量信號接入在所述控制器的信號輸入端，各控制繼電器的線圈並聯設置在所述控制器的信號輸出端；在所述計算機控制器中設置用於系統內部及系統之間實施動態數據傳送的CAN通信接口。
本實用新型是由一次迴風、風機盤管、風冷熱泵機組及排風排煙四個子系統組成實時系統。其中，所設置的一次迴風系統可以是全空氣一次迴風系統，採用交流380V的風機電機作為驅動機構。風機盤管系統可以和新風系統配合設置，構成風機盤管加新風的空調系統，是室內空氣調節裝置類型之一。所採用的風冷熱泵機組系空調設備冷熱源形式之一，主要功能是為空氣處理設備提供冷熱水，以交流380V風冷泵機組、循環水泵等作為驅動機構。排風排煙系統在正常情況下用於換氣，火災時，兼做排煙系統。
與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在1、本實用新型不僅作為教學演示，同時具有可操作性，能有效促進實驗者對暖通空調系統智能化的認識。
2、本實用新型採用可編程計算機控制器，不同的控制功能可採用相應的軟體予以實現，配合設置各系統操控按鈕和溫度傳感器使整個系統模擬效果好，實驗功能強。
3、本實用新型採用內部CAN總線聯網，使各子系統既可獨立運行，也可聯動，系統穩定，聯動聯鎖關係清晰。
4、本實用新型靈活性好，擴展性強。系統採用模塊化設計，作為建築設備的配套系統，不但能直觀地展現智能建築的基本技術框架，而且，也為科研開發提供了硬體環境，為智能建築技術發展的探索性研究創造了條件，新研發的平臺可隨時掛接於系統中。
5、本實用新型利用WebAccess網際組態軟體與PCC控制器的無縫連接，配合計算機可實現基於Internet的遠程控制功能。
圖1為本實用新型風冷熱泵系統主電路原理圖。
圖2為本實用新型風冷熱泵控制系統模塊AI774接線示意圖。
圖3為本實用新型風冷熱泵控制系統模塊AT352接線示意圖。
圖4為本實用新型風冷熱泵控制系統另一模塊AT352接線示意圖。
圖5為本實用新型風冷熱泵控制系統模塊A0352接線示意圖。
圖6為本實用新型風冷熱泵控制系統模塊DM465接線示意圖。
圖7為本實用新型風冷熱泵系統顯示電路原理圖。
圖8為圖1所示風冷熱泵系統主電路的部分控制電路原理圖。
圖9為圖1所示風冷熱泵系統主電路的另一部分控制電路原理圖。
圖10為本實用新型一次迴風系統主電路原理圖。
圖11為本實用新型一次迴風控制系統模塊AT352接線示意圖。
圖12為本實用新型一次迴風控制系統模塊A0352接線示意圖。
圖13為本實用新型一次迴風控制系統模塊D0435接線示意圖。
圖14為本實用新型一次迴風系統顯示電路原理圖。
圖15為圖10所示一次迴風系統的部分控制電路原理圖。
圖16為本實用新型風機盤管系統主電路原理圖。
圖17為本實用新型風機盤管控制系統模塊AT352接線示意圖。
圖18為本實用新型風機盤管控制系統模塊DM465接線示意圖。
圖19為圖16所示風機盤管系統的部分控制電路原理圖。
圖20為圖16所示風機盤管系統的另一部分控制電路原理圖。
圖21為本實用新型風機盤管系統顯示電路原理圖。
圖22為本實用新型排風排煙系統主電路原理圖。
圖23為本實用新型排風排煙控制系統模塊D0435接線示意圖。
圖24為本實用新型排風排煙系統顯示電路原理圖。
圖25為圖22的控制電路原理圖。
具體實施方式
本實施例中設置有實用空調系統和控制系統。實用空調系統包括風冷熱泵系統、一次迴風系統、風機盤管系統和排風排煙系統。
本實施例中，風冷熱泵系統主電路如圖1、圖8和圖9所示，以主繼電器KKA41、KKA42的觸點分別串接在主接觸器KKM41、KKM42線圈的電源迴路中，以主接觸器KKM41、KKM42的觸點分別串接在交流380V水泵電機M41、M42的電源迴路中；以機組繼電器KKA44的觸點串接在機組接觸器KKM43線圈的電源迴路中，以該機組接觸器KKM43的觸點串接在機組電源迴路中；以輔助電加熱繼電器KKA46-KKA48的觸點分別串接在其相應的接觸器KKM46-KKM48線圈的電源迴路中，以該接觸器KKM46-KKM48的觸點分別串接在輔助電加熱的電源迴路中。
圖1中的KQF41、KQF42為空氣開關。
圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示為風冷熱泵控制系統中各模塊接線示意。由KT41、KT42、KT43、KP41、KP42分別測量進出水的溫度、壓力，轉換開關KSA4實現工況轉換，按鈕KSB41～KSB46分別控制水泵及機組的啟停。
本實施例中，具體採用全空氣一次迴風系統，其主電路如圖10和圖15所示，以繼電器KKA31的觸點串接在接觸器KKM3線圈的電源迴路中，以接觸器KKM3的觸點串接在交流380V風機電機M3的電源迴路中。
圖11、圖12和圖13所示為一次迴風控制系統中各模塊接線示意。圖中，KT31、KT32為室內溫度測量值，K031、K032為模擬量輸出控制信號。
參見圖16、圖19和圖20，本實施例中，風機盤管系統的主電路中是以繼電器KKA21、KKA24、KKA27的觸點分別串接在接觸器KKM21、KKM22、KKM23線圈的電源迴路中，以接觸器KKM21、KKM22、KKM23的觸點分別串接在交流220V各盤管電機M21、M22、M23的電源迴路中；在盤管中設置其開度由繼電器控制的盤管電磁閥YV21、YV22、YV23，各盤管電磁閥用於調節盤管中水流量的大小，進而調節室溫。
具體實施中，以繼電器KKA22和KKA23的觸點分別串接在電磁閥YV23的電源迴路上，繼電器KKA22、KKA23由控制器PCC控制輸出，繼電器KKA22觸點閉合，電磁閥YV23開大，繼電器KKA23觸點閉合，電磁閥YV23開小；以繼電器KKA25和KKA26的觸點串接在電磁閥YV22的電源迴路上，繼電器KKA25、KKA26由控制器PCC控制輸出，繼電器KKA25觸點閉合，電磁閥YV22開大，繼電器KKA26觸點閉合，電磁閥YV22開小；以繼電器KKA28和KKA29的觸點串接在電磁閥YV21的電源迴路上，繼電器KKA28、KKA29由控制器PCC控制輸出，繼電器KKA28觸點閉合，電磁閥YV21開大，繼電器KKA29觸點閉合，電磁閥YV21開小。
圖17、圖18所示為風機盤管控制系統各模塊接線示意。圖中，KT2為室溫檢測信號，KSB為各控制按鈕。
排風兼排煙系統主電路如圖22和圖25所示，以繼電器KKA11、KKA13的觸點分別串接在接觸器KKM11、KKM12線圈的電源迴路中，以接觸器KKM11、KKM12的觸點分別串接在交流380V電機M21、M22的電源迴路中，繼電器KKA11、KKA13設置在控制器PCC的輸出端，由控制器PCC控制輸出。
圖23為排風排煙控制系統模塊D0435接線示意。
圖1、圖10、圖16和圖22中，熔斷器KFU用於電路的保護，KFR用於電機的過載保護。圖7、圖14、圖21和圖24所示的顯示迴路電路圖中，信號燈KHL用於系統運行的各種顯示，蜂鳴器KFM用於系統報警。
本實施例是以PCC2003系列的CP476作為主控制器，以擴展模塊EX470作為各控制子系統的控制器，設置CAN通訊接口，實現系統內部聯網和與其他系統的聯網。
通過編程實現與工程應用相近的控制要求及功能，可以包括運行設備的控制；室內溫度的控制；風機、過濾網的報警控制；設備運行監視，溫度參數設定與回顯；與中央監控系統配合，實現對暖通空調系統運行的實時監控；與消防報警及聯動系統配合，實現暖通空調系統與防火閥自動切換等聯動控制；系統工作流程如下依次啟動全空氣一次迴風系統，風機盤管系統，風冷熱泵機組，向室內送冷(熱)空氣，進行空氣交換，同時，室內溫度傳感器不斷檢測室內溫度變化，將檢測數據送入PCC，與設定值進行比較，並根據計算結果控制系統的啟停或調節流量的大小，並以此持續循環下去。若發生設備故障，系統立即停止並報警。發生火災確認後，運行中的風冷熱泵機組，全空氣一次迴風系統，風機盤管系統將自動停止，未運行的排風兼排煙系統將自動啟動，並將系統信息上傳。
1、控制設電源閉合，KQF閉合，PCC上電，則系統運行(以製冷運行為例)a、風冷熱泵機組運行(見圖1-圖9)
工況開關KSA4打向製冷，繼電器KKA45吸合，信號燈KHL41亮，機組製冷運行；按下按鈕KSB41，繼電器KKA41吸合，風扇KFS41轉，接觸器KKM41吸合，循環泵電機M41運行供水；按下按鈕KSB44，繼電器KKA44吸合風扇KFS43轉，接觸器KKM43吸合，機組啟動；按下按鈕KSB46，進行參數設定後，風冷熱泵機組在給定值下穩定運行。停止時，按下KSB46、KSB45，延時數秒後，按下KSB43即可。設備故障時，相應信號二通閥壓差KP、電機過載KFRi、水溫KTi及水壓KPi等送入PCC，繼電器KKA47～KKA412吸合，產生相應聲光報警。
b、全空氣一次迴風系統運行(見圖6、圖10-圖15)將KSA3打向製冷，繼電器KKA32吸合，信號燈KHL31亮，機組製冷運行；按下KSB31，繼電器KKA31吸合，風扇KFS31轉，接觸器KKM3吸合，風機電機M31啟動運行，向室內送風。停止時，按下KSB32即可。火災報警信號XKA3送入PCC，繼電器KKA35吸合，產生火災報警聲光信號。
c、風機盤管系統運行(見圖6、圖16-圖21)將KSA2打向製冷，繼電器KKA211吸合，信號燈KHL25亮，機組製冷運行；按下KSB21，繼電器KKA21吸合，風扇KFS21轉，繼電器KKA22或KKA23吸合，信號燈KHL21亮，接觸器KKM21吸合，風機電機M21啟動運行，向室內送風。停止時，按下KSB22即可。
d、排風兼排煙系統運行(見圖6、圖22-圖25)製冷系統運行後，需要換氣時，按下KSB11，繼電器KKA11吸合，風扇KFS11轉，接觸器KKM11吸合，電機M11得電啟動運行。發生火災並確認後，報警信號XKA3觸點閉合，繼電器KKA16吸合，信號燈KHL14、蜂鳴器KFM1發出聲光報警；繼電器KKA11、KKA13吸合，接觸器KKM11、KKM12吸合，電機M11、M12同時啟動運行，進行室內排煙，當室內火災溫度超過270℃時，防火閥觸點KFHF1閉合，繼電器KKA11、KKA13釋放，接觸器KKM11、KKM12釋放，電機M11、M12同時失電停止運行。
2、環境質量監(檢)測系統運行時，水溫KT43，進出水溫度KT41、KT42，壓力KP1、KP2，新迴風溫度KT31、KT32，防火閥溫度探測器，室內溫度探測器等對各監(檢)測點實施動態監(檢)測，動態實時數據上傳、記錄；監測室內環境質量，根據需要，自動調控設備運行狀態。
3、聯鎖聯動本實施例中(見圖6)，設置的火災報警觸點XKA3，直接接入PCC2003中，若發生火災報警信號並得以確認，XKA3觸點閉合，運行中的風冷熱泵機組，全空氣一次迴風系統，風機盤管系統迅速停止，排風兼排煙系統啟動運行，繼電器KKA16吸合，其串接在信號燈KHL14、蜂鳴器KFM1的電源迴路中的觸點KKA16閉合，發出聲光報警。
4、通信通過CAN接口，監控機可以了解暖通空調系統運行狀態；一但發生異常，監控機可以通過鍵盤直接鍵入指令，利用CAN接口，下傳指令強令執行行。
權利要求1.暖通空調實驗開發平臺，其特徵是設置實用空調系統和控制系統；所述實用空調系統包括一次迴風子系統、風機盤管子系統、風冷熱泵子系統和排風排煙子系統；所述控制系統包括各子系統操控按鈕(KSA、KSB)、溫度傳感器(KT)、壓力傳感器(KP)和控制繼電器(KKA)；在所述控制系統中採用可編程計算機控制器(PCC)；所述控制系統中各按鈕(KSA、KSB)的開關量信號和溫度傳感器(KT)、壓力傳感器(KP)的模擬量信號接入在所述控制器(PCC)的信號輸入端，各控制繼電器(KKA)的線圈並聯設置在所述控制器(PCC)的信號輸出端；在所述計算機控制器(PCC)中設置用於系統內部及系統之間實施動態數據傳送的CAN通信接口。
2.根據權利要求1所述的暖通空調實驗開發平臺，其特徵是所述風冷熱泵子系統的主電路中，以主繼電器(KKA41、KKA42)的觸點分別串接在主接觸器(KKM41、KKM42)線圈的電源迴路中，以該主接觸器(KKM41、KKM42)的觸點分別串接在交流380V水泵電機(M41、M42)的電源迴路中；以機組繼電器(KKA44)的觸點串接在機組接觸器(KKM43)線圈的電源迴路中，以該機組接觸器(KKM43)的觸點串接在機組電源迴路中；另以輔助加熱繼電器(KKA46-KKA48)的觸點分別串接在其相應接觸器(KKM46-KKM48)線圈的電源迴路中，以該接觸器(KKM46-KKM48)的觸點串接在輔助電加熱的電源迴路中。
3.根據權利要求1所述的暖通空調實驗開發平臺，其特徵是所述一次迴風系統採用全空氣一次迴風系統，在其主電路中以繼電器(KKA31)的觸點串接在接觸器(KKM3)的線圈的電源迴路中，以接觸器(KKM3)的觸點串接在交流380V風機電機(M3)的電源迴路中。
4.根據權利要求1所述的暖通空調實驗開發平臺，其特徵是所述風機盤管系統的主電路中是以繼電器(KKA21、KKA24、KKA27)的觸點分別串接在接觸器(KKM21、KKM22、KKM23)線圈的電源迴路中，以接觸器(KKM21、KKM22、KKM23)的觸點分別串接在交流220V各盤管電機(M21、M22、M23)的電源迴路中；在盤管管路中設置其開度由繼電器控制的盤管電磁閥(YV21、YV22、YV23)。
5.根據權利要求1所述的暖通空調實驗開發平臺，其特徵是在所述排風排煙系統的主電路中，以繼電器(KKA11、KKA13)的觸點分別串接在接觸器(KKM11、KKM12)線圈的電源迴路中，以接觸器(KKM11、KKM12)的觸點分別串接在交流380V排風排煙電機(M21、M22)的電源迴路中。
6.根據權利要求1所述的暖通空調實驗開發平臺，其特徵是在所述控制系統中設置與所述實用空調系統聯動的火災應急聯動控制，所述火災應急聯動控制由火災報警聯鎖觸點(XKA3)、與其聯動的繼電器(KKA410、KKA11、KKA13、KKA16)和接觸器(KKM11、KKM12)構成，聯鎖繼電器(KKA410、KKA16)觸點串接在相應聲光報警迴路中，以接觸器(KKM11、KKM12)的觸點串聯設置在所述排風兼排煙系統的電源迴路。
專利摘要暖通空調實驗開發平臺，其特徵是設置實用空調系統和控制系統；實用空調系統包括一次迴風子系統、風機盤管子系統、風冷熱泵子系統和排風排煙子系統；控制系統包括各子系統操控按鈕、溫度傳感器、壓力傳感器和控制繼電器；在控制系統中採用可編程計算機控制器；控制系統中各按鈕的開關量信號和溫度傳感器、壓力傳感器的模擬量信號接入在控制器的信號輸入端，各控制繼電器的線圈並聯設置在所述控制器的信號輸出端；在計算機控制器中設置用於系統內部及系統之間實施動態數據傳送的CAN通信接口。本實用新型應用在智能建築教學或實驗中，既適用於教學又緊密聯繫工程實際。
文檔編號G01M99/00GK2758732SQ20042005508
公開日2006年2月15日 申請日期2004年12月23日 優先權日2004年12月23日
發明者方潛生, 牟志平, 周原, 王晏平, 陳峻, 張紅亞, 楊奎山, 蔣中 申請人:安徽建築工業學院