1.一种全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台,其特征在于:包括暖通空调系统、控制系统和多个实验房间(25);所述暖通空调系统包括空调系统和供热系统;所述的控制系统对暖通空调系统和实验房间(25)的所有控制变量和监测变量进行采集和控制;
所述的空调系统包括空气源热泵机组(1)、空调水系统和空调风系统;
所述的空调水系统包括冷冻水系统以及空调系统末端设备;所述的冷冻水系统包括与空气源热泵机组(1)相连通并形成回路的冷冻水回水干管(27)和冷冻水供水干管(28);
设置在实验房间(25)内的房间风机盘管(19)和设置在气流室(32)内的多个气流室外侧风机盘管(31)均通过冷冻水供水支管(29)和冷冻水回水支管分别与冷冻水供水干管(28)和冷冻水回水干管(27)连通;所述的冷冻水供水干管(28)和冷冻水回水干管(27)之间设有旁通管(2),旁通管(2)上安装压差传感器(3)和电动旁通阀(5);空调系统末端设备包括组合式空调机组(6)、房间风机盘管(19)和气流室外侧风机盘管(31);
所述的空调风系统包括全空气系统;所述的全空气系统包括与组合式空调机组(6)相连通并组成回路的送风干管(13)和回风干管(22),送风干管(13)通过设置有气流室风管风阀(36)的气流室送风支管与气流室(32)相连通;送风干管(13)通过设置有手动调节风阀(14)的送风支管(15)与实验房间(25)的变风量箱(16)相连通;气流室(32)和实验房间(25)均通过管路与回风干管(22)相连通;
所述供热系统包括燃气热水锅炉(37)和换热装置;所述换热装置包括大板式换热器(40)和小板式换热器(41);热水回水干管(38)和热水供水干管(39)与燃气热水锅炉(37)形成回路,大板式换热器(40)、小板式换热器(41)通过一次侧热水回水支管(48)和一次侧热水供水支管(47)与燃气热水锅炉(37)连通;小板式换热器(41)还通过小板式换热器二次侧热水供水支管(42)和小板式换热器二次侧热水回水支管(45)与房间供暖用风机盘管(44)连通;大板式换热器(40)通过大板式换热器二次侧热水供水支管(43)和大板式换热器二次侧热水回水支管(46)分别与组合式空气机组(6)、房间风机盘管(19)和气流室外侧风机盘管(31)相连通;小板式换热器二次侧热水供水支管(42)和大板式换热器二次侧热水供水支管(43)上均设置有变频水泵(50);所述供热系统所有的供回水管路上均安装有与传感器(104)连接的热量表、温度传感器、露点温度传感器和压力传感器,一次侧回水支管(48)上安装有与传感器(104)连接的电动二通阀。
2.根据权利要求1所述的全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台,其特征在于:所述的空调风系统还包括独立新风系统,所述的独立新风系统包括新风引入管(20)、新风支管(17)和排风管(23),控制新风量的新风阀(21)设置在新风引入管(20)上,新风支管开断阀(18)控制的新风支管(17)与送风支管(15)连通;排风机(24)控制的排风管(23)设置在回风干管(22)上。
3.根据权利要求1所述的全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台,其特征在于:所述的空调水系统供水干管(28)上安装有与传感器(104)连接的温度传感器、压力传感器、流量计、冷冻水循环水泵(4),供回水干管(28)和(27)之间有旁通管(2),旁通管(2)上安装压差传感器(3)和电动旁通阀(5);空调水系统支路供回水侧(29)、(30)依次安装冷热表、压力传感器、温度传感器,风机盘管的供回水侧安装有压力传感器(35);
空调风系统的所有管路上均温湿度传感器、速度传感器、焓值传感器,实验房间(25)内安装CO2传感器,回风干管(22)上排风管(23)连接的两侧管路上均设置有CO2传感器。
4.根据权利要求1所述的全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台,其特征在于:所述的组合式空调机组(6)包括空调箱、表冷器(7)、加湿段(8)、送风段(10)、一次混合段(11)、二次混合段(12),一次混合段(11)、表冷器(7)、二次混合段(12)、加湿段(8)、送风段(10)依次连接在空调箱内,送风段(10)内设置送风机(9);表冷器(7)与冷冻水回水干管(27)和冷冻水供水干管(28)连通;回风干管(22)分成两支路,两支路均设置有回风风阀(33),两支路分别与一次混合段(11)、二次混合段(12)相连通;送风段(10)与送风干管(13)相连通;组合式空调机组(6)的一次混合段(11)连有室外新风引入管(20),室外新风引入管上安装有新风阀(21);表冷器(7)供回水管路上安装有温度传感器、露点温度传感器和压力传感器,并配备电动调节阀、平衡阀、热量表;加湿段(8)有压差传感器,送风段(10)安装有压差传感器,所述的送风机(9)由变频器控制。
5.根据权利要求4所述的全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台,其特征在于:所述的送风干管(13)上设置多个静压传感器(26)。
6.根据权利要求1所述的全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台,其特征在于:所述的控制系统包括上位机(100),上位机(100)通过工业以太网交换机(101)连接通信模块(102),通信模块(102)与下位机可编程逻辑控制器及扩展模块(103)通信,将现场设备及传感器(104)的信息上传给上位机(100),或上位机(100)给现场设备及传感器(104)下达控制命令;所述的上位机(100)包括空调水系统、空调风系统、供热系统和实验房间系统四个人机界面。
7.一种全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)通过送风温度设定值、实测温度、室内温度设定值共同计算出末端变风量箱的设定风量,由设定风量与实测风量的差值比例积分调节末端风阀开度,以控制末端风量;
2)按照末端所需风量之和预设送风机(9)转速n0,再根据末端风阀阀位状况微调系统的送风机(9)转速:
当阀位开度>95%的末端风阀阀位时,送风机(9)转速增加值为Δn=10H/N/T;当阀位开度<75%的末端风阀阀位时,送风机(9)转速增加值为Δn=10L/N/T;
式中,N为开启的变风量末端装置数量;H为大开度阀位的变风量末端装置数量;L为小开度阀位的变风量末端装置数量;T为积分时间;
3)预设送风机(9)转速n0与微调系统风机转速Δn共同设定系统风机的转速;具体为:
3.1)当送风机(9)频率达到40%且持续15分钟时,系统进入低负荷状态:送风机(9)保持最低转速,各房间温度维持不变,
当实测静压值与静压设定值比值小于0.9时,判断送风温度是否为最小值,若不是最小值则降低送风温度设定值0.1℃;当实测静压值与静压设定值比值大于1.1时,判断送风温度是否为最大值,若不是最大值则提高送风温度设定值0.1℃;
实际送风温度与送风温度设定值之差调节于AHU冷水盘管流量,继而调节实际送风温度;
3.2)当送风机(9)频率达到100%且持续15分钟时,系统进入高负荷状态:风机保持最高转速,并固定送风温度,
当实测静压值与静压设定值比值小于0.9时,判断房间温度是否为允许温度范围的最大值,若不是最大值则提高房间温度设定值;当实测静压值与静压设定值比值大于1.1时,判断房间温度是否为允许温度范围的最小值,若不是最小值则降低房间温度设定值;
4)送风实际温度和房间温度设定值再次返回步骤1)作用到风量的设定。
8.根据权利要求7所述的一种全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台的控制方法,其特征在于:还包括供回水压差的控制步骤:主干管的供回水压差控制可通过改变水泵转速或旁通阀调节,供回水压差设定值与实测压差值进行比较,获得偏差送给PID控制器,PID控制器通过计算获得执行器的动作量,指挥执行器动作,以实现对被控对象供回水管路的调节,最终完成供回水压差的控制。
9.根据权利要求7所述的一种全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台的控制方法,其特征在于:还包括气流室温度串级控制步骤:气流室温度设定值与实测温度值进行比较,获得偏差送给PID控制器,PID控制器通过计算获得送风温度设定值,送风温度设定值与实测送风温度值进行比较,获得偏差送给控制器,控制器通过计算获得空调机组水阀开度,并指挥水阀动作,以实现对被控对象气流室内的温度调节。
10.一种全尺寸中央空调与集中供热综合实验平台的控制方法,其特征在于:包括定静压的实验步骤或变静压的实验步骤;
定静压的实验步骤:保持送风干管(13)上某一点静压恒定,实际的静压值由静压传感器(26)检测,静压设定值与实际静压值的偏差控制变频器的输出频率以调节送风机(9)转速,实现总风量的调节;
变静压的实验步骤:系统送风干管(13)上的某一点或多点的平均静压值在满足最不利末端所需静压值的前提下始终为最小,保持各变风量箱(16)的风阀的开度处于全开的
85%~95%的状态,在变风量箱(16)中设置电动风门开度反馈,送风机(9)的控制器根据各阀门的开度判断系统静压是否满足,不足则增加送风静压设定值,过高则减少静压设定值;再根据风机与送风静压控制回路的输出,提高或降低送风机(9)电机频率。