大工20年《建筑能耗监测诊断与控制调节》大作业答案Word文件下载.docx

大工20年《建筑能耗监测诊断与控制调节》大作业答案Word文件下载.docx

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题目四：

某换热站有一台换热器、一台补水泵、一台供水泵向室内散热器供应热水。

二次网为同程式连接，请绘制出该二次网的原理图，并说明如何根据气候变化调节供热量以及补水泵的控制策略。

题目五：

请论述暖通空调控制系统中的传感器、执行器和控制器，结合各个子系统的控制策略，说明传感器和执行器在暖通空调控制系统中的所处的位置，以及控制信号种类及对应控制器。

作业具体要求：

1.封面格式

不要改变封面的格式，选择题目*作答，题目部分就写题目*。

2.正文格式

作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在1000字以上。

3.作业上交

大作业上交时文件名写法为：

[姓名学生卡号学习中心]（如：

戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心[1]VIP）；

以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。

如下图所示。

注意事项：

独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！

大工20春《建筑能耗监测、诊断与控制调节》大作业

答：

暖通空调系统能效诊断现场测试的主要内容有以下几点：

一、现场测试之前的准备工作

了解建筑概况和空调、采暖系统概况和系统分区，包括系统的冷热源情况、系统分区情况、各分区中各设备的设计参数等；

了解各关键设备的分布以及设备层、各机房、配电室、电梯间、管井的位置，通过了解建筑图纸，可以绘制系统原理简图并标明主要设备代号及管径，用于和现场实际情况进行对比，核实图纸上的内容，包括查看实际系统走向和流程，抄录铭牌的实际参数，查看机房和配电室、管井的实际位置；

由系统和管路的实际情况确定测点的布置；

向楼宇的运行管理人员咨询系统的实际运行情况；

根据现场调查内容估计测试量大小，并对测试时间和测试人员的安排协调、测试工具的选择等进行全面考虑和必要的调整

二、建筑暖通空调系统现场测试的主要内容

测量时间、室外气象参数，包括温度、相对湿度、CO2浓度、大气压力、天气情况、室内温湿度、CO2浓度、空气平均流速、冷机制冷量、冷冻水和冷却水的供回水温度、冷冻水和冷却水的流量、电制冷冷水机组的压缩机功耗、吸收式冷水机组的蒸汽耗量和阀门开度、冷冻水泵、冷却水泵和热水泵的流量、进出口压力、电机功率、电机电流、功率因数、电机转速（可选）、空调机组的送风量、送风温湿度、新风量、新风温湿度、回风量、回风温湿度、排风量、排风温湿度、空调机组经冷却（加热）盘管出理后的送风温湿度、风机前后压力、送（回、排）风风机的电机功率、电流、功率因数，末端风口的风量及空气温湿度、锅炉的蒸汽压力、蒸汽温度、排烟温度、锅炉供热量、锅炉热效率、锅炉的耗煤（油、气）量、热交换器的冷热流体的供回水温度、流量、蒸汽温度、凝结水温度、凝结水量

三、现场测试数据处理

数据选择。

与实际情况相差很大的数据或能看出明显错误的数据应舍去。

保证相关测试数据处于系统稳定时的同一工况，要保证相关数据为同一天测试数据。

在人员数目不能保证同时时，不同测试量的时间间隔不宜超过一小时。

系统能效计算。

根据基本测试数据计算不同设备的能效评价指标，作为对系统诊断的依据，根据测试之前的能耗标准计算大概的节能量，所测建筑概况，包括建筑的位置、使用面积、功能、建筑分区等。

耗能系统概况，包括系统分区、各机房的位置、关键设备的设计参数、系统运行模式、自控方案等。

基本测试数据，即将每个测试量的相关数据进行汇总，同时包括测试时间、室外天气情况。

系统能耗与能效分析，通过一定的计算分析系统存在的某些问题改造方案的制定。

在对测试数据分析的基础上提出改造的可行方案，同时还要进行经济性分析，包括投资费用、节能量及投资回收期的计算等。

四、基本参数的测量方法和仪表选择

1、基本参数的测量的一般原则

在保证测量结果准确的情况下，应尽量使测试方法简便、易操作。

测试仪表在满足工程测试需要的精度基础上应具有便携性、使用方便的特点，且不对设备和管路造成破坏

2、温度的测量与仪器

（1）按测试参数分类

空调水系统的温度测量

空调风系统的空气温度

室内外温度测量

烟气温度

（2）按测试仪表分类

接触式和非接触式

接触式仪表：

膨胀式玻璃管温度计、压力式温度计、热电阻温度计和热电偶温度计

非接触式仪表：

光学辐射式温度计、红外辐射仪

（3）空调水系统的温度测试

冷热源设备和分集水器的水温测量

方法1：

可以选择玻璃管温度计，安装位置放在冷机的预留插口中。

对于采暖系统的分集水器、换热器，如果能在原有温度计的安装位置上安装温度计，则选用量程、精度合适的自备温度计，条件允许时，在系统运行之前安装。

如果现场条件使得更换温度计很不方便（如造成系统漏水），则应当采用其他测量仪表，如热电偶、红外测温仪等。

方法2：

热电偶测温需要使热电极与流体接触，但如果管路没有预留口，或者管路上的仪表无法卸下，则热电偶无法测量到管道内部流体的温度，而只能测管道表面的温度，使用热电偶测热水管路表面温度时应当使感温触头接触到流体，并且防止被烫伤

方法3：

红外测温原理是通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定物体的表面温度。

所测的仍是管道壁面的温度，与管道内流体的温度有一定差别

方法2和方法3适合测试温差，而温差是水系统测试中非常重要的一个指标

（4）空调风系统的空气温度测试

空调机组的各管段的空气温度、末端风口的温度

多参数通风表可同时测试空调机组的各管段的空气温度与空气流速

采用温度自动记录体或温湿度记录体，只需提前设定好采样周期便可实现自动测量，并且可以通过数据线与电脑相连将测量数据输入电脑中进行后期分析。

风系统末端风口的温度测试可与风口风量的测试一起进行

（5）室内外温度与烟气温度测试

①室内外温度一般采用玻璃管温度计、电阻式空气温度传感器或热线风速仪

温度计要防止太阳直接照射，消除辐射的影响。

使温度计悬垂，人手不得接触温度计本身，待液位稳定后读数，并根据多次读数取平均值

②烟气温度测试

红外线测温仪（范围-18-275度），精度低

热电偶温度计（范围200-1300度）

烟气分析仪，热电偶测温原理，也可测量烟气中的气体成分

3、湿度的测试

测试参数与方法

常用的表示空气湿度的方法有：

绝对湿度、相对湿度和含湿量。

测试中较为常用的是相对湿度

在实际测试时，相对湿度和温度两个量通常同时测试。

气体湿度测量常用的方法有三种：

干湿球法、露点法和吸湿法。

实测时可以采用多参数通风表测量机组内和末端风口的空气相对湿度。

4、压力的测试

（1）按测试类型分类

水压测试：

空调水系统中的冷冻冷却水泵的进出口、冷水机组中水侧蒸发器和冷凝器进出口、冷水机组制冷剂侧蒸发器和冷凝器及压缩机进出口、采暖系统中热水泵的进出口、换热器冷热流体进出口等。

风压测试：

空调机组中风机段进出口、机组中过滤器前后等。

液柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计、活塞式压力计，在现场水压实测中用的最多的是弹簧管压力表。

基于伯努利原理的毕托管，全压/动压/静压。

（3）压力表量程的选取

根据所测压力的范围应当选择量程适当的压力表

分高低区的空调水系统：

冷冻水泵进出口压力在0.3~0.6MPa之间，冷却水泵进出口压力在0.2~0.4MPa之间，高区冷冻水泵进出口在1.2~1.5MPa之间，冷却水泵进出口压力在0.2~0.4MPa之间。

不分区的水系统：

冷冻水泵进出口压力在1.2~1.4MPa之间，冷却水泵进出口压力在0.3~0.6MPa之间。

在进行量程选择时应尽可能使示值接近满度值，一般以示值不小于满度值的2/3为宜。

水泵自带压力表缺少维护和校核，测试水泵压力应采用校核过，精度适合的压力表或压力记录体。

5、水流量的测试

（1）常用流量测试方法

速度式仪表：

孔板、喷嘴、文丘里管、转子流量计、叶轮式流量计、电磁式流量计、漩涡流量计。

容积式仪表：

椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、湿式流量计

直接或间接测量单位时间内流过管道截面的流体质量：

叶轮式质量流量计、温度压力自动补偿流量计等。

目前采用的流量计大多为数字式仪表，可通过计算机接口传输数据。

但这些仪表大都是接触式测量，需要把仪表安装在管道中。

这对新建建筑是适用的

（2）既有系统的流量测试-超声波测速。

不必破坏原有管路，适合既有建筑测试诊断

工作原理：

利用超声波在流体中的传播速度会随着被测流体流速而变化的特点发展起来的新型仪表。

时差法、多普勒频移法、相位差法和声循环频率差法。

时间差法适用于比较洁净的流体测量，当流体比较脏污，流体中有微小固体颗粒或气泡时，使用多普勒超声波流量计比较好。

（3）安装位置

传感器安装可分为反射和对角模式：

当管道半埋在地面或流速很低时需要采用反射模式。

流量计应在尽可能远离泵、阀等流动紊乱的地方安装。

泵应在被测管上游侧50D（管道公称直径）处，流量控制阀应远离12D以上。

一般情况下，上游侧应有12D的直管段，下游侧需5D的直管段。

（4）超声波测速的常见问题

机房内管路布置比较紧凑，可利用的直管段有限，实测中不容易找到符合上下游直管径长度的测点，当所测温度较高时，使用的粘合剂很可能会融化，使得传感器与管道接触不好，不易测出。

因此，使用超声波流量计测量冷冻水、冷却水时相对容易，而测量蒸汽凝结水量和冬季采暖热水量时有些困难。

即使有时能测出，信号也很小，数据的可信度降低。

超声波测速对管道的表面清洁度有一定的要求。

对于有保温层的管道，在征得管理人员同意的情况下，在管道的适当位置将部分保温层割下，并用砂纸将管道壁面打磨光滑、干净，并将粘合剂均匀涂在传感器表面，防止传感器与管壁中出现气泡。

6、空调机组风量的测试

（1）空调机组风量测试方法

机械方法：

如机械式风速仪

散热率法：

如热线风速仪

动力测压法：

如动压管、毕托管

激光多普勒测速技术：

如激光多普勒测速仪（昂贵）

（2）常用的TSI多参数通风表（热线风速仪）

使用一个探头即可同时进行多个参数的测试与数据记录，测试参数包括：

风速（0~50m/s）、静压/压差（-1245~3735Pa）、温度（-10~60℃）、相对湿度（0~95%）等。

（3）热线风速仪的使用方法

利用等面积法测试风速和风量，将断面分成若干面积相等的矩形，以这些矩形的中心作为测点，一般采用“三孔九点法”。

测试之前，先用卷尺测得风道断面尺寸，在所在对应风道的合适断面上沿垂直方向打3个测孔，改变拉杆的进深测得9个测点的风速和温度，取9个测点的平均风速，乘以管道断面积得到风道风量。

（4）热线风速仪使用注意事项

为减少气流扰动对测量结果的影响，测量断面应选择在气流平稳的直管段上。

当测量断面设在弯头、三通等异形部件后面时，距这些部件的距离应大于2倍管道直径当测量断面设在弯头、三通等部件前面时，距这些部件的距离应为4~5倍管道直径。

当现场条件难于完全满足时，测量断面距异形部件的最小距离至少是管道直径的1.5倍，应尽量保证测杆与风速方向垂直，且测杆前端测孔的开孔平面与风向垂直。

（5）风口风量测试

在风口处直接用风速仪测量各点风速，再取其平均值，根据风口面积求得风量，传统方法，不准使用专门的风口风量测试装置：

风量罩和喷嘴装置等。

使用喷嘴装置需要增加辅助风管，且整个装置较重，在现场使用并不方便

7、电力参数测试

（1）测试信息

测试对象：

水泵、风机的电机及电动冷水机组压缩机等

测试参数：

三相电流、三相功率及对应的功率因数等

不论电机线圈为星形连接还是三角形连接，电机输入功率都可以表示为

（2）有功功率测试-三线三相

功率表钩部的“+”符号面向电流来流方向，选择某一相线作为共地端，并将黑色测试笔连到这个共地端，红色测试笔连到第二根相线，钩部钩住第二根相线，共地端不变，黑色测试笔仍连在原来的相线，将钩部移开并钩在第三根相线，红色测试笔连到第三根相线，将前面两个数据相加或自动处理前面数据，显示总有功功率。

（3）有功功率测试-三线四相

功率表钩部的“+”符号面向电流来流方向，选择零线作为共地端，并将黑色测试笔连到这个共地端，红色测试笔分别连到第一根/第二根/第三根相线，将前面三个数据相加或由仪表自动处理前面数据，显示总有功功率。

8、其他参数测试与智能仪表

水泵或风机转速测试：

直接测量是使测头直接与转轴相接触，间接测量是采用红外照射的方法，将反射纸贴在转轴上，通过红外光照射贴纸间接测得。

由于在现场一般水泵或风机不允许随便停机，因此采用直接法。

环境测试：

空气品质采用CO2测试仪，光环境采用照度仪

气体成分测试：

烟气分析仪

五、关键设备的测试方法

1、冷水机组的测试方法

制冷量，冷凝热量和COP

基本测试量：

冷冻水和冷却水的进出口温度及相应的流量、压缩机功率等

能效测试之前，首先要将部分测试仪表安装到设备或管路上，一般可将玻璃管温度计安在机组的预留口中

流量测试位置选在与机组各进出口相连的直管段上。

冷水机组的压缩机耗功通过测量机组上与压缩机相连的电源线测得

吸收式制冷机组：

蒸汽供热量可通过测量蒸发器侧和冷凝器侧的制冷量和冷凝热量，间接得到蒸汽供热量

机组运行参数显示界面：

记录信息量，如冷机的负荷率、压缩机的吸气温度、吸气压力、排气压力、吸收式制冷机组的蒸汽阀门开度、再生温度、凝结水温度等

2、水泵的测试方法

流量直接测得，压差可通过水泵进出口压力测得

压差：

在某些场合水泵自带的压力表安装的位置并不是严格的水泵的进出口，中间包含了阀门和除污器等部件，酌情需要对结果进行修正，要将设备的压力损失考虑进去

流量：

应该在水泵前后的直管段进行测量。

注意水泵和冷水机组的对应关系。

功率：

输入功率在水泵附近或机房周围的配电柜处测得

3、空调机组的测试方法

空气温湿度测量：

新风、送风、回风及排风的温湿度，可一并测量，记录体/多参数通风表

风量测量：

包括测量机组内部的风量和各进出风管的风量。

机组内部的风量可利用风量罩或多参数通风表

风压测量：

一是测量风机全压，为风机效率的计算提供数据，二是测量机组个组合段的阻力，判断机组提供全压与机组总阻力是否一致。

输入功率：

通过机房内的配电柜测得。

测量时应保证所测功率及风机风压属于同一工况。

电机转速测量：

需要进入机组内部。

内部空间狭小，风量大，光线暗，应注意安全。

这需要多人配合，分别负责测试、照手电和扶风门。

判断皮带轮松动：

进入机组内部应查看电机与风机转轮之间的皮带是否松动，判断风机是否有“丢转”现象。

机组水侧测试：

指表冷器和加热器的进出水的温度及流量。

可用机组自带的温度计或用温度记录体替换温度计进行自动测量，也可用红外测温仪代替。

流量测试可使用超声波流量计，对于蒸汽作热源的加热器，蒸汽和凝水水温度较高，用超声波流量计很难测出。

4、锅炉测试方法

锅炉测试：

锅炉的热效率以及对烟气成分的分析

热效率：

需知道燃料耗量和锅炉供热量。

对于燃煤锅炉，燃料耗量一般无法直接测量而只能向运行人员询问。

而对于燃气锅炉一般都有燃气计量仪表，可根据仪表读值得到锅炉的燃气耗量。

有些系统带有蒸汽流量计量装置，可以根据某段时间的读值差推算蒸汽量。

当没有蒸汽计量装置时，只能通过询问或根据凝结水量反算蒸汽量的方法。

烟气分析：

烟气分析仪可测烟气的温度、O2含量、CO2含量、SO2含量和锅炉燃烧效率等。

5、换热器测试方法

测试重点是采暖系统中在换热站所使用的换热器。

最常用是板式换热器或板式换热器与壳管式换热器组合。

板式换热器温差测试：

一般没有自带的温度计，热电偶测温很不方便，考虑到现场实际情况，可以使用红外测温仪。

但是往往换热器外面有一层保温层，必须将保温层局部用刀割开，再用红外线测温仪测量管壁温度。

该仪器本来的精度就不高，这样测得的结果误差可能会偏大。

但由于更关心的是冷热流体的换热温差，因此可以采用该仪器近似测量温度。

壳管式换热器：

需测蒸汽的温度、冷凝水的温度和流量、被加热测水的进出口温度和流量。

由于蒸汽量较小，经壳管式换热器换热后冷凝水的流量很小，而且不是满管流，有的时候用超声波流量计很难测出。

可以采取利用冷凝水箱的液位计高度差来估算凝结水量。

心得体会