專利名稱：暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及實驗裝置。更具體地說是一種應(yīng)用在教學(xué)和科研中的暖通空調(diào)實驗裝置。
背景技術(shù)：
暖通空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑必備條件之一，也是樓宇自控系統(tǒng)中的重要組成部分。系統(tǒng)形式、種類、冷熱源的配置多種多樣。目的是對建筑內(nèi)空氣溫濕度進行有效調(diào)節(jié)，改善室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量。
建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的用電量占建筑總用電量的70％～80％。節(jié)能降耗，保證室內(nèi)舒適度是暖通空調(diào)系統(tǒng)電氣控制的主要技術(shù)指標。
傳統(tǒng)建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的電氣控制相對獨立，控制調(diào)節(jié)有一定的局限性，節(jié)能降耗手段單一，優(yōu)化運行困難，而現(xiàn)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。采用可編程序控制器實現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的電氣控制，與傳統(tǒng)控制方式相比，有較大的靈活性，不僅線路簡化，大大減輕了日后維護工作量，減輕了勞動強度，且控制規(guī)模與控制功能也得到了更大的擴展。不同的控制方式可采用相同硬件及不同軟件來實現(xiàn)，節(jié)能降耗與優(yōu)化運行并舉，大大提高了室內(nèi)環(huán)境的舒適度。
但是，對于這一系統(tǒng)，在教學(xué)活動中，單純從理論上講解，學(xué)生難以有清晰的認識；而營運中的建筑也不可能為學(xué)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(xué)和實驗過程中存在一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供一種應(yīng)用在智能建筑教學(xué)或?qū)嶒炛校冗m用于教學(xué)又緊密聯(lián)系工程實際的暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺。
本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型的結(jié)構(gòu)特點是設(shè)置實用空調(diào)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述實用空調(diào)系統(tǒng)包括一次回風子系統(tǒng)、風機盤管子系統(tǒng)、風冷熱泵子系統(tǒng)和排風排煙子系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括各子系統(tǒng)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(tǒng)中采用可編程計算機控制器；所述控制系統(tǒng)中各按鈕的開關(guān)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并聯(lián)設(shè)置在所述控制器的信號輸出端；在所述計算機控制器中設(shè)置用于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)之間實施動態(tài)數(shù)據(jù)傳送的CAN通信接口。
本實用新型是由一次回風、風機盤管、風冷熱泵機組及排風排煙四個子系統(tǒng)組成實時系統(tǒng)。其中，所設(shè)置的一次回風系統(tǒng)可以是全空氣一次回風系統(tǒng)，采用交流380V的風機電機作為驅(qū)動機構(gòu)。風機盤管系統(tǒng)可以和新風系統(tǒng)配合設(shè)置，構(gòu)成風機盤管加新風的空調(diào)系統(tǒng)，是室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置類型之一。所采用的風冷熱泵機組系空調(diào)設(shè)備冷熱源形式之一，主要功能是為空氣處理設(shè)備提供冷熱水，以交流380V風冷泵機組、循環(huán)水泵等作為驅(qū)動機構(gòu)。排風排煙系統(tǒng)在正常情況下用于換氣，火災(zāi)時，兼做排煙系統(tǒng)。
與已有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在1、本實用新型不僅作為教學(xué)演示，同時具有可操作性，能有效促進實驗者對暖通空調(diào)系統(tǒng)智能化的認識。
2、本實用新型采用可編程計算機控制器，不同的控制功能可采用相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)，配合設(shè)置各系統(tǒng)操控按鈕和溫度傳感器使整個系統(tǒng)模擬效果好，實驗功能強。
3、本實用新型采用內(nèi)部CAN總線聯(lián)網(wǎng)，使各子系統(tǒng)既可獨立運行，也可聯(lián)動，系統(tǒng)穩(wěn)定，聯(lián)動聯(lián)鎖關(guān)系清晰。
4、本實用新型靈活性好，擴展性強。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，作為建筑設(shè)備的配套系統(tǒng)，不但能直觀地展現(xiàn)智能建筑的基本技術(shù)框架，而且，也為科研開發(fā)提供了硬件環(huán)境，為智能建筑技術(shù)發(fā)展的探索性研究創(chuàng)造了條件，新研發(fā)的平臺可隨時掛接于系統(tǒng)中。
5、本實用新型利用WebAccess網(wǎng)際組態(tài)軟件與PCC控制器的無縫連接，配合計算機可實現(xiàn)基于Internet的遠程控制功能。


圖1為本實用新型風冷熱泵系統(tǒng)主電路原理圖。
圖2為本實用新型風冷熱泵控制系統(tǒng)模塊AI774接線示意圖。
圖3為本實用新型風冷熱泵控制系統(tǒng)模塊AT352接線示意圖。
圖4為本實用新型風冷熱泵控制系統(tǒng)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(tǒng)模塊A0352接線示意圖。
圖6為本實用新型風冷熱泵控制系統(tǒng)模塊DM465接線示意圖。
圖7為本實用新型風冷熱泵系統(tǒng)顯示電路原理圖。
圖8為圖1所示風冷熱泵系統(tǒng)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(tǒng)主電路的另一部分控制電路原理圖。
圖10為本實用新型一次回風系統(tǒng)主電路原理圖。
圖11為本實用新型一次回風控制系統(tǒng)模塊AT352接線示意圖。
圖12為本實用新型一次回風控制系統(tǒng)模塊A0352接線示意圖。
圖13為本實用新型一次回風控制系統(tǒng)模塊D0435接線示意圖。
圖14為本實用新型一次回風系統(tǒng)顯示電路原理圖。
圖15為圖10所示一次回風系統(tǒng)的部分控制電路原理圖。
圖16為本實用新型風機盤管系統(tǒng)主電路原理圖。
圖17為本實用新型風機盤管控制系統(tǒng)模塊AT352接線示意圖。
圖18為本實用新型風機盤管控制系統(tǒng)模塊DM465接線示意圖。
圖19為圖16所示風機盤管系統(tǒng)的部分控制電路原理圖。
圖20為圖16所示風機盤管系統(tǒng)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(tǒng)顯示電路原理圖。
圖22為本實用新型排風排煙系統(tǒng)主電路原理圖。
圖23為本實用新型排風排煙控制系統(tǒng)模塊D0435接線示意圖。
圖24為本實用新型排風排煙系統(tǒng)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(shè)置有實用空調(diào)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。實用空調(diào)系統(tǒng)包括風冷熱泵系統(tǒng)、一次回風系統(tǒng)、風機盤管系統(tǒng)和排風排煙系統(tǒng)。
本實施例中，風冷熱泵系統(tǒng)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線圈的電源回路中，以主接觸器KKM41、KKM42的觸點分別串接在交流380V水泵電機M41、M42的電源回路中；以機組繼電器KKA44的觸點串接在機組接觸器KKM43線圈的電源回路中，以該機組接觸器KKM43的觸點串接在機組電源回路中；以輔助電加熱繼電器KKA46-KKA48的觸點分別串接在其相應(yīng)的接觸器KKM46-KKM48線圈的電源回路中，以該接觸器KKM46-KKM48的觸點分別串接在輔助電加熱的電源回路中。
圖1中的KQF41、KQF42為空氣開關(guān)。
圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示為風冷熱泵控制系統(tǒng)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(zhuǎn)換開關(guān)KSA4實現(xiàn)工況轉(zhuǎn)換，按鈕KSB41～KSB46分別控制水泵及機組的啟停。
本實施例中，具體采用全空氣一次回風系統(tǒng)，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線圈的電源回路中，以接觸器KKM3的觸點串接在交流380V風機電機M3的電源回路中。
圖11、圖12和圖13所示為一次回風控制系統(tǒng)中各模塊接線示意。圖中，KT31、KT32為室內(nèi)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(tǒng)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線圈的電源回路中，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的電源回路中；在盤管中設(shè)置其開度由繼電器控制的盤管電磁閥YV21、YV22、YV23，各盤管電磁閥用于調(diào)節(jié)盤管中水流量的大小，進而調(diào)節(jié)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的電源回路上，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??；以繼電器KKA25和KKA26的觸點串接在電磁閥YV22的電源回路上，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??；以繼電器KKA28和KKA29的觸點串接在電磁閥YV21的電源回路上，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(tǒng)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(tǒng)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線圈的電源回路中，以接觸器KKM11、KKM12的觸點分別串接在交流380V電機M21、M22的電源回路中，繼電器KKA11、KKA13設(shè)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(tǒng)模塊D0435接線示意。
圖1、圖10、圖16和圖22中，熔斷器KFU用于電路的保護，KFR用于電機的過載保護。圖7、圖14、圖21和圖24所示的顯示回路電路圖中，信號燈KHL用于系統(tǒng)運行的各種顯示，蜂鳴器KFM用于系統(tǒng)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(tǒng)的控制器，設(shè)置CAN通訊接口，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)和與其他系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。
通過編程實現(xiàn)與工程應(yīng)用相近的控制要求及功能，可以包括運行設(shè)備的控制；室內(nèi)溫度的控制；風機、過濾網(wǎng)的報警控制；設(shè)備運行監(jiān)視，溫度參數(shù)設(shè)定與回顯；與中央監(jiān)控系統(tǒng)配合，實現(xiàn)對暖通空調(diào)系統(tǒng)運行的實時監(jiān)控；與消防報警及聯(lián)動系統(tǒng)配合，實現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)與防火閥自動切換等聯(lián)動控制；系統(tǒng)工作流程如下依次啟動全空氣一次回風系統(tǒng)，風機盤管系統(tǒng)，風冷熱泵機組，向室內(nèi)送冷(熱)空氣，進行空氣交換，同時，室內(nèi)溫度傳感器不斷檢測室內(nèi)溫度變化，將檢測數(shù)據(jù)送入PCC，與設(shè)定值進行比較，并根據(jù)計算結(jié)果控制系統(tǒng)的啟停或調(diào)節(jié)流量的大小，并以此持續(xù)循環(huán)下去。若發(fā)生設(shè)備故障，系統(tǒng)立即停止并報警。發(fā)生火災(zāi)確認后，運行中的風冷熱泵機組，全空氣一次回風系統(tǒng)，風機盤管系統(tǒng)將自動停止，未運行的排風兼排煙系統(tǒng)將自動啟動，并將系統(tǒng)信息上傳。
1、控制設(shè)電源閉合，KQF閉合，PCC上電，則系統(tǒng)運行(以制冷運行為例)a、風冷熱泵機組運行(見圖1-圖9)
工況開關(guān)KSA4打向制冷，繼電器KKA45吸合，信號燈KHL41亮，機組制冷運行；按下按鈕KSB41，繼電器KKA41吸合，風扇KFS41轉(zhuǎn)，接觸器KKM41吸合，循環(huán)泵電機M41運行供水；按下按鈕KSB44，繼電器KKA44吸合風扇KFS43轉(zhuǎn)，接觸器KKM43吸合，機組啟動；按下按鈕KSB46，進行參數(shù)設(shè)定后，風冷熱泵機組在給定值下穩(wěn)定運行。停止時，按下KSB46、KSB45，延時數(shù)秒后，按下KSB43即可。設(shè)備故障時，相應(yīng)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(chǎn)生相應(yīng)聲光報警。
b、全空氣一次回風系統(tǒng)運行(見圖6、圖10-圖15)將KSA3打向制冷，繼電器KKA32吸合，信號燈KHL31亮，機組制冷運行；按下KSB31，繼電器KKA31吸合，風扇KFS31轉(zhuǎn)，接觸器KKM3吸合，風機電機M31啟動運行，向室內(nèi)送風。停止時，按下KSB32即可?；馂?zāi)報警信號XKA3送入PCC，繼電器KKA35吸合，產(chǎn)生火災(zāi)報警聲光信號。
c、風機盤管系統(tǒng)運行(見圖6、圖16-圖21)將KSA2打向制冷，繼電器KKA211吸合，信號燈KHL25亮，機組制冷運行；按下KSB21，繼電器KKA21吸合，風扇KFS21轉(zhuǎn)，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(nèi)送風。停止時，按下KSB22即可。
d、排風兼排煙系統(tǒng)運行(見圖6、圖22-圖25)制冷系統(tǒng)運行后，需要換氣時，按下KSB11，繼電器KKA11吸合，風扇KFS11轉(zhuǎn)，接觸器KKM11吸合，電機M11得電啟動運行。發(fā)生火災(zāi)并確認后，報警信號XKA3觸點閉合，繼電器KKA16吸合，信號燈KHL14、蜂鳴器KFM1發(fā)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(nèi)排煙，當室內(nèi)火災(zāi)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(huán)境質(zhì)量監(jiān)(檢)測系統(tǒng)運行時，水溫KT43，進出水溫度KT41、KT42，壓力KP1、KP2，新回風溫度KT31、KT32，防火閥溫度探測器，室內(nèi)溫度探測器等對各監(jiān)(檢)測點實施動態(tài)監(jiān)(檢)測，動態(tài)實時數(shù)據(jù)上傳、記錄；監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，根據(jù)需要，自動調(diào)控設(shè)備運行狀態(tài)。
3、聯(lián)鎖聯(lián)動本實施例中(見圖6)，設(shè)置的火災(zāi)報警觸點XKA3，直接接入PCC2003中，若發(fā)生火災(zāi)報警信號并得以確認，XKA3觸點閉合，運行中的風冷熱泵機組，全空氣一次回風系統(tǒng)，風機盤管系統(tǒng)迅速停止，排風兼排煙系統(tǒng)啟動運行，繼電器KKA16吸合，其串接在信號燈KHL14、蜂鳴器KFM1的電源回路中的觸點KKA16閉合，發(fā)出聲光報警。
4、通信通過CAN接口，監(jiān)控機可以了解暖通空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)；一但發(fā)生異常，監(jiān)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(zhí)行行。
權(quán)利要求1.暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺，其特征是設(shè)置實用空調(diào)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；所述實用空調(diào)系統(tǒng)包括一次回風子系統(tǒng)、風機盤管子系統(tǒng)、風冷熱泵子系統(tǒng)和排風排煙子系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括各子系統(tǒng)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(tǒng)中采用可編程計算機控制器(PCC)；所述控制系統(tǒng)中各按鈕(KSA、KSB)的開關(guān)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)的線圈并聯(lián)設(shè)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(shè)置用于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)之間實施動態(tài)數(shù)據(jù)傳送的CAN通信接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺，其特征是所述風冷熱泵子系統(tǒng)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)線圈的電源回路中，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)的電源回路中；以機組繼電器(KKA44)的觸點串接在機組接觸器(KKM43)線圈的電源回路中，以該機組接觸器(KKM43)的觸點串接在機組電源回路中；另以輔助加熱繼電器(KKA46-KKA48)的觸點分別串接在其相應(yīng)接觸器(KKM46-KKM48)線圈的電源回路中，以該接觸器(KKM46-KKM48)的觸點串接在輔助電加熱的電源回路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺，其特征是所述一次回風系統(tǒng)采用全空氣一次回風系統(tǒng)，在其主電路中以繼電器(KKA31)的觸點串接在接觸器(KKM3)的線圈的電源回路中，以接觸器(KKM3)的觸點串接在交流380V風機電機(M3)的電源回路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺，其特征是所述風機盤管系統(tǒng)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)線圈的電源回路中，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)的電源回路中；在盤管管路中設(shè)置其開度由繼電器控制的盤管電磁閥(YV21、YV22、YV23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺，其特征是在所述排風排煙系統(tǒng)的主電路中，以繼電器(KKA11、KKA13)的觸點分別串接在接觸器(KKM11、KKM12)線圈的電源回路中，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)的電源回路中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺，其特征是在所述控制系統(tǒng)中設(shè)置與所述實用空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動的火災(zāi)應(yīng)急聯(lián)動控制，所述火災(zāi)應(yīng)急聯(lián)動控制由火災(zāi)報警聯(lián)鎖觸點(XKA3)、與其聯(lián)動的繼電器(KKA410、KKA11、KKA13、KKA16)和接觸器(KKM11、KKM12)構(gòu)成，聯(lián)鎖繼電器(KKA410、KKA16)觸點串接在相應(yīng)聲光報警回路中，以接觸器(KKM11、KKM12)的觸點串聯(lián)設(shè)置在所述排風兼排煙系統(tǒng)的電源回路。
專利摘要暖通空調(diào)實驗開發(fā)平臺，其特征是設(shè)置實用空調(diào)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；實用空調(diào)系統(tǒng)包括一次回風子系統(tǒng)、風機盤管子系統(tǒng)、風冷熱泵子系統(tǒng)和排風排煙子系統(tǒng)；控制系統(tǒng)包括各子系統(tǒng)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(tǒng)中采用可編程計算機控制器；控制系統(tǒng)中各按鈕的開關(guān)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并聯(lián)設(shè)置在所述控制器的信號輸出端；在計算機控制器中設(shè)置用于系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)之間實施動態(tài)數(shù)據(jù)傳送的CAN通信接口。本實用新型應(yīng)用在智能建筑教學(xué)或?qū)嶒炛?，既適用于教學(xué)又緊密聯(lián)系工程實際。
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(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)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:安徽建筑工業(yè)學(xué)院