2.4 楼宇空调监控系统
空调监控系统是智能大厦楼宇监控系统的一个子系统，采用以计算机为主体的分布式集散控制系统，实现对空调通风设备的自动监控功能。
2.4.1 空调监控系统功能
（1）中央制冷系统监控
中央制冷系统监控主要是对冷却塔及其进水时间、冷却水泵、冷水机及其冷却和冷却进水蝶阀、出水水流开关、冷凉水泵、冷却总供水和总回水温度、冷冻总供水和总回水温度及其之间的压差、冷冻总回水流量、旁通调节水阀的监控等。中央制冷系统担负着整幢大厦各楼层及各房间、办公室的制冷任务。系统中设备的配置由空调设计者根据系统的规模与大小而定。如果系统配置了多台冷却水泵和冷却塔，多台冷冻水泵和冷却机组，则这些设备之间的连接方式有串联式和并联式两种。图2-24所示为2台冷却塔和2台冷水机组成的一个中央制冷系统及其工作原理及监控功能，系统中各设备启动与停止的顺序控制如下。
图2-24 中央制冷系统监控原理框图
①启动 其顺序控制为冷却水电动阀—冷却水泵—冷却塔进水自动网—冷却塔风机—冷冻水电动阀—冷冻水泵—冷水机组—监视水流状态。
②停止 其顺序控制为冷水机组—冷冻水泵—冷冻水电动阀—冷却塔风机—冷却塔进水电动阀—冷却水泵—冷却水电动阀。
对于串联运行的制冷系统，当其中任一台设备发生故障时，系统将自动关停此串联制冷机组，启动运行累计时间最少的下一串联制冷机组。
对于并联运行方式的制冷系统，当某一台设备发生故障时，关停该设备，然后启动与之并联的运行累计时间最少的下一台相同设备。
根据冷凉水总供水、总回水的温度以及总回水流量计算冷凉水系统的冷负荷，按其实际的冷负荷决定投入冷水机组的数量，即实现冷水机组运行台数的优化控制，以达到最佳的节能效果。
根据冷冻水总供水和总回水之间的压差值与BAS中设定的压差值进行比较后，控制旁通阀的开关，从而保证冷冻供水回水压差的稳定。
冷却塔回水温度与系统中设定的值相比较后，控制冷却塔进水电动阀及风机的启动与停止。
对冷却水泵、冷却塔风机、冷水机、冷冻水泵的运行状态的监测及故障的报警以及流水开关的检测是系统必不可少的功能。
此外，当发生火灾时，楼宇设备自动化系统将根据消防报警子系统所发送来的信号，发出控制指令，关停所有中央制冷机组设备。
（2）新风空调机监控
新风空调机监控系统主要由风管式温度传感器、湿度传感器、压差报警开关、风门驱动器、二通电动调节网、区域控制器等器件组成，新风空调机监控原理如图2-25所示。新风空调机监控的一个非常重要的目的是对空调系统中的新风量、温度及湿度的控制。新风量在空调的冷热负荷中有时显得很重要，所占的比例很大，因此，把新风量、新风温度与湿度控制在适合的范围之内是很有意义的。新风空调机监控的功能如下。
图2-25 新风空调机监控系统
①将送风温度与BAS中设定的温度值进行比较，由PID（比例积分微分）调节控制冷冻回水电动阀，改变冷冻水流量，使送风温度达到设定值。
②根据送风湿度与设定的湿度值比较，采用PI（比例加积分）调节，控制湿度电动调节阀，使送风的湿度保持在所需要的范围内。
③根据新风温度，改变送风温度的设定值。
④风机启动/停止状态。
⑤风机故障报警。
⑥新风温度防冻报警。
⑦过滤器淤塞报警。
⑧由于风机与所有电动控制阀联锁，当风机停止时，新风门及电动阀也同时关闭。
⑨当发生火灾时，BAS根据消防报警子系统发送来的信号发出控制指令，关闭新风空调机及相关的设备。
图2-26所示为二管式单一冷水盘管式新风监控系统。
图2-26 二管式单一冷水盘管式新风监控系统
该监控系统主要由比例加积分温度控制器TC-1、装设在送风管内的温度传感器TE-1以及电动调节阀组成，控制器TC-1的作用是把传感器TE-1所检测的温度与控制器设定点温度相比较，并根据比较的结果输出相应的电压信号，控制电动调节阀的动作，使送风温度保持在所需要的范围。系统具有如下的特点。
①装在新风入口处的常闭二位（ON/OFF）风门与送风机联锁，当送风机启动时，新风风门全开。
②空气过滤网的透气度是用压差开关DPS-1检测的，当过滤网两侧的压差超过其设定值时，装在控制板上的“更换过滤网”指示灯发亮（触点R与风机启动器联锁）。
③电动调节阀与送风机启动器联锁，当切断风机电路时，电动阀也同时关闭。
图2-27所示为二管式冷热两用盘管式新风机组监控系统。系统主要由比例加积分温度控制器TC-1、装在送风管内的温度传感器TE-1以及电动调节阀组成。控制器TC-1的作用是将把传感器TE-1所检测到的温度与控制器设定的温度值相比较，并根据比较的结果输出相应的电压信号，控制电动阀的动作，使送风温度保持在所需要的范围。如果在控制器TC-1的某2个指定的接线柱上接上1个单刀开关，或接上1个单刀双掷型的恒温器TS-2，并将该恒温器装于总供水管上，利用这一开关或恒温器，可对系统进行冬季与夏季的模式转换。以外接恒温器TS-2为例，夏季运作时，系统供应冷冻水，TS-2处于开的位置，当送风温度上升时，电动调节阀被打开，送风温度下降。冬季运作时，系统供应热水，TS-2处于闭合位置，当送风温度下降时，电动调节阀打开，送风温度上升。用外接开关时，季节转移需手动，而外接恒温器TS-2时，其模式转换可自动。
图2-27 二管式冷热两用盘管式新风机组监控系统
系统具有如下特点。
①装在新风入口处的常闭二位（ON/OFF）风门与送风机联锁，当送风机启动时，新风风门全开。
②空气过滤网的透气度是用压差开关DPS-1检测的，当过滤网的两侧的压差超过其设定值时，装在控制板上的“更换过滤网”指示灯发亮。
③装在盘管下部并带有手动复位开关的降温断路恒温器TS-1在送风温度低于某一限定位时，切断风机电路，停止风机运转。由于新风入口处的风门与风机联锁，故风门也被关闭（触点R与风机启动器联锁）。
（3）空调处理机组监控
空调处理机组监控系统主要由风门驱动器、风管式温度传感器、温度传感器、压差报警开关、二通电动调节阀、压力传感器以及区域控制器等组成，空调处理机的监控工作原理如图2-28所示，其监控功能如下。
图2-28 空调处理机监控工作原理
①将回风管内的温度与系统设定的值进行比较，用PID（比例加积分、微分）方式调节冷水/热水电动阀开度，调节冷冻水或热水的流量，使回风温度保持在设定的范围之内。
②对回风管、新风管的温度与湿度进行检测，计算新风与回风的焓值，按回风和新风的焓值比例，控制回风门和新风门的开启比例，从而达到节能效果。
③检测送风管内的湿度值，与系统设定的值进行比较，用PI（比例加积分）调节控制湿度电动调节阀，从而使送风湿度保持在所需要的范围之内。
④测量送风管内接近尾端的送风压力，调节送风机的送风量，以确保送风管内有足够的风。
⑤风机启动/停止的控制。
⑥风机运行状态的检测。
⑦风机故障报警。
⑧过滤网堵塞报警。
以上工作状态可用文字及图形在显示屏上显示，同时经打印机打印出来作为记录。空调处理机监控系统还有二管式单冷水盘管式、二管式冷热水二用盘管式、四管式冷热水盘管独立式和同时控制温度与湿度的空调处理机。二管式单冷水盘管式空调处理机监控系统如图2-29所示。
图2-29 二管式单冷水盘管式空调处理机监控系统
系统主要由比例加积分温度控制器TC-1，装设在回风管内的温度传感器TE-1以及电动调节阀组成。控制器TC-1的作用是把传感器TE-1所检测的温度与控制器设定的温度相比较，并根据结果比较出相应的电压信号，控制电动调节阀的动作，使送风温度保持在所需的范围。
图2-30所示为二管式冷热两用盘管式空调处理机监控系统。系统主要由比例加积分温度控制器TC-1，装设在回风管内的温度传感器TE-1，以及电动调节阀组成。TC-1将把TE-1所检测的温度与系统设定的温度进行比较，并根据输出相应的电压信号，控制电动调节阀的动作，使回风温度保持在所需的范围。如果在控制器TC-1的某两个指定接线柱上接一个单刀开关，或接一个单刀双掷型的恒温器TS-2，并将该恒温器装于总供水管上，利用这一开关或恒温器，可对系统进行冬季/夏季的模式转换。以外接恒温器为例，夏天时，系统供应冷冻水，TS-2处于开的位置，当回风温度上升时，电动调节阀被打开，回风温度下降。冬天时，系统供应热水，TS-2处于闭合位置，当回风湿度下降时，电动调节阀被打开，回风温度上升。用外接开关时，模式转换需手动，而用外接恒温器TS-2时，模式转换可自动进行。
图2-30 二管式冷热两用盘管式空调处理机监控系统
图2-31所示为四管式冷热水盘管独立式空调处理机监控系统。监控系统主要由比例加积分温度控制器TC-1，装在回风管内的温度传感器TE-1，以及电动调节阀组成。控制器TC-1（恒温范围12～18℃，18℃可调）的作用是把传感器TE-1所检测到的温度与控制器设立的温度值进行比较，并根据比较的结果输出相应的电压信号，以对电动热水及冷水阀按要求的次序进行调节控制电动调节阀，使送风温度保持一定，系统具有如下特点。
图2-31 四管式冷热水盘管独立式空调处理机监控系统
①设在新风入口处的常闭二位（ON/OFF）风门与送风机联锁，当送风机启动时，新风风门全开。
②空气过滤网的透气度是用压差开关DR-1检测的，当过滤网两侧的压差超过其设定值时，装在控制板上的“更换过滤网”指示灯发亮。
③设在盘管之后并带有手动复位开关的降温断路恒温器DPS-1在回风温度低于限定值时，切断风机电路，停止风机运转。由于新风入口处的风门与风机联锁，风门也被关闭。
④电动调节阀与送风风机启动器联锁，当切断风机电源时，电动调节阀也同时关闭（触点R与风机启动后联锁）。
图2-32所示为一个同时控制温度与湿度的空调处理机系统，该系统采用DDC控制，设在回风管内的温度传感器TE-2所检测到的温度送往DC-9100与系统设置的温度相比较，用PID（比例加积分加微分）控制，输出相应的电压信号控制电动调节阀TV-2的动作，使送风温度保持在所需的范围。装在送风管内的湿度传感器HE-3所检测到的湿度送往DC-9100，与系统设定的湿度比较，用PID（比例加积分加微分）控制，输出相应的电压信号控制电动调节阀TV-1的动作，使送风湿度保持在所需要的范围。设在回风管及新风管的温度及湿度传感器TE-1、TE-2及NE-1、NE-2所检测到的温度/湿度送往DC-9100，对回风及新风焓值进行计算，按回风及新风焓值的比例，输出相应的电压信号，控制回风风门和新风风门开闭，使系统达到节能的效果。系统中的检测数据为新风、回风、送风的温湿度，均可在DC-9100上显示出来。DC-9100内设置的逻辑程序执行风机与风门、电动调节阀与风机启动等联锁功能。
图2-32 同时控制温度与湿度的空调处理机系统
（4）风机盘管监控
BAS对风机盘管的监控实际上只是对风机盘管的供电电源的控制，而对风机盘管运行的调节控制是采用三联手动调节恒温器和回水磁阀独立控制，除了能对温度进行控制外，也可以控制风机盘管的出风管，风机的调节可分为高（H）、中（M）、低（L）三挡，并根据其用途可分为单冷水盘管式系统和冷热水两用盘管式系统。图2-33所示为二管式单冷水盘管式监控系统，其工作原理及监控功能如下。
图2-33 二管式单冷水盘管式监控系统
①TS-1内的恒温器具有通/断两个工作位置，可装于其温度需要加以控制的场所内，恒温器的通与断可控制电磁阀的动作，使室内的温度保持在所需的范围（通常控制范围为5～30℃）。
②TS-1内的组合转换开关是用于对风机及系统进行切换的手动开关，夏天对盘管供应冷冻水，当空温升高并超过系统设定值时，恒温器触点1和3接通，电磁阀被打开，系统对室内提供冷气，当开关拨在“OFF”挡时，电磁阀因失电而关闭，风机电路同时被切断。
图2-34所示为二管式冷热水水两用盘管式监控系统，其监控系统的工作原理及监控功能如下。
图2-34 二管式冷热水两用盘管式监控系统
①TS-1内的恒温器具有通/断两个工作状态，可安装在温度需加以控制的场所内。恒温器的通断可控制电磁阀的动作，使室内温度保持在所需的范围（5～30℃）。
②TS-1内的组合转换开关是用以对风机及系统进行切换的手动开关，夏季将选择开关拨在“COOL”挡，即触点6和5、9和10接通，并对盘管供应冷冻水，当室温升高并超过系统设定值时，恒温器的触点1和3接通，电动调节阀被打开，系统对室内提供冷气，而冬季则将选择开关拨至“HEAT”挡，即触点6和7、9和8接通并对盘管供应热水，当室内的温度下降时，恒温器触点1和2接通，电磁阀被打开，系统对室内提供热风。
系统转换开关拨在“OFF”挡时，电磁阀因失电而关闭，其风机电路及时被切断。除了上述所介绍的风机盘管的监控功能外，当发生火灾时，BAS根据消防子系统发来的信号发出控制指令，切断所有风机盘管相关的供电电源。
（5）冷水交换器监控
冷水交换器监控系统主要由冷水交换器、电动调节阀、电动隔离阀、水管式温度传感器、压差报警开关以及区域控制器组成，其系统框图如图2-35所示，工作原理及监控功能如下。
图2-35 冷水交换器监控系统框图
①通过调节电动调节阀控制冷水机的供水流量，保持冷水交换器供水温度恒定。
②电动隔离阀与冷水交换器供水循环水泵联锁，当水泵停止运行时，对应的隔离阀将冷水交换器隔离。
③冷水机和冷水交换器的供水和回水温度检测。
④冷水机和冷水交换器的供水回路水流开关的压差检测及过滤器堵塞报警。
热水交换器的工作原理及监控功能与冷水交换器的监控相同，所不同的是供水源不同。
（6）通风机监控
通风机是指大厦室内环境通风换气的离心风机、轴流风机等，通风监控系统的监控功能如下。
①通风机启动/停止的控制（由BAS时间控制程序和事件控制程序控制）。
②风机运行状态的监测和故障报警。
③当发生火灾时，BAS根据消防子系统发来的信号，发出控制指令，关停所有通风机。
2.4.2 监控点及控制类型
监控是指对现场设备的数据采集与对设备发出动作指令。在BAS中，对监控点的设置是一项很重要的工作。空调监控系统的监控点见表2-3。
表2-3 空调监控系统的监控点
