11、监测与控制

　　11.1 一般规定

　　11.1.1 本条规定了监测和控制的内容及确定方法。

　　(1)参数检测：根据管理和控制的需要，测量相关参数的数值。

　　(2)参数和设备状态显示，在集中监控系统或本地控制系统的界面显示或通过打印单元打印某一参数的数值或者某一设备的运行状态。

　　(3)自动调节：使某些运行参数自动保持规定值或按预定的规律变动。

　　(4)自动控制：使系统中的设备及元件按规定的程序启停。

　　(5)工况自动转换：指在多工况运行的系统中，根据运行要求自动从某一运行工况转到另一运行工况。

　　(6)设备连锁：使相关设备按某一既定程序顺序启停或者动作互锁。

　　(7)自动保护与报警：指设备运行状况异常或某些参数超过允许值时，发出报警信号或使系统中某些设备及元件自动停止工作。

　　(8)能量计量：计量系统的电力使用量、燃气使用量、冷热量、水流量及其累计值等，它是实现系统节能，更好地进行能量管理的基础。

　　(9)中央监控与管理：是对供暖、通风及空调系统的集中监控与管理，既考虑局部，又着重总体，实现各类设备的综合高效运行。

　　设计时需要根据建筑物的功能和标准、系统的类型、运行时间和工业生产工艺的要求等因素，经技术经济比较确定合理的监测与控制内容，实现只测不监、只监不控、远动操作、安全保护、自动调节等不同层次的功能。

　　11.1.2 本条规定了供暖、通风和空调控制系统与生产工艺控制系统的层次关系。

　　当工业生产工艺需要对供暖、通风与空气调节设备进行监测与控制时，应优先由工业生产工艺的控制系统对供暖、通风与空调设备进行控制，供暖、通风与空调设备的监控系统作为工艺控制的辅助，不能与工艺控制指令矛盾。

　　11.1.3 本条规定了采用集中监控系统的条件。

　　1 由于集中监控系统可以实现设备的远程管理，因而采用集中监控对于规模大、每位运行管理人员管理的设备台数较多时，能有效减少运行维护工作量，提高管理水平。

　　2 由于集中监控系统远程管理能方便地改变设备工作状态，因而与常规控制相比实现工况转换和调节更容易。

　　3 由于集中监控系统容易监控系统的总体运行状态，因而更有利于实现系统的整体优化节能运行。

　　4 由于工业生产过程中有些环境无法进行现场的设备操作，所以通过集中监控系统可实现系统的远程监控与管理，保证设备的安全可靠运行。

　　11.1.4 本条规定了集中监控系统的功能要求，为新增条文。

　　指出了集中监控系统应具有的基本功能。包括监视功能、显示功能、操作功能、控制功能、数据管理辅助功能、安全保护管理功能等。它是由监控系统的软件包实现的，各厂家的软件包虽然各有特点，但是软件功能应满足本规范的要求。实际工程中，由于没有按照条文中的要求去做，致使所安装的集中监控系统运行不良的例子屡见不鲜。例如，不设立安全机制，任何人都可进入修改程序的级别，就会造成系统运行故障;不定期统计系统的能量消耗并加以改进，就达不到节能的目标;不记录系统运行参数并保存，就缺少改进系统运行性能的依据等。

　　随着智能建筑技术的发展，主要以管理暖通空调系统为主的集中监控系统只是弱电子系统的一部分。为了实现各弱电子系统数据共享，就要求各子系统间(如消防子系统、安全防范子系统等)能够相互通信、进行数据交互，因而要预留进行数据交互的接口。

　　11.1.5 本条规定了采用就地控制系统的条件。

　　(1)经技术经济分析不适合设置集中监控的供暖、通风和空气调节设备，宜采用就地控制系统。

　　(2)工业生产工艺有一定要求、不能采用集中监控的供暖、通风和空气调节设备，宜采用就地控制。

　　11.1.6 本条规定了就地控制系统宜实现的功能，为新增条文。

　　指出了就地监控系统应具有的基本功能，包括检测功能、显示功能、操作功能、控制功能、运行调节、安全保护管理功能等。

　　11.1.7 本条是关于联动、连锁等保护措施的设置。

　　1 采用集中监控系统时，设备联动、连锁等安全保护措施在保证可靠性的前提下可以直接通过监控系统下位机的控制程序或点到点的连接实现，尤其联动、连锁分布在不同控制区域时优越性更大，也可以由本地的机械或电气联动、连锁实现。联动、连锁等安全保护状态应能在集中监控系统的人机界面上显示，以方便管理与监视。

　　2 采用就地控制系统时，设备联动、连锁等保护措施可以为就地控制系统的一部分，也可以设置成本地的机械或电气联动、连锁，联动、连锁等安全保护状态应能在就地控制系统的人机界面上显示。

　　3 对于不采用自动控制的系统，处于安全保护的目的，应设置本地的机械或电气联动、连锁装置。

　　11.1.8 本条是关于设置就地检测仪表的规定。

　　设置就地检测仪表的目的，是通过仪表随时向操作人员提供各工况点和室内控制点的情况，以便进行必要的操作，因而应设在便于观察的位置。另一方面，集中监控或就地控制系统基于实现监测与控制目的所设置的远传仪表当具有就地显示环节时，则可不必再设就地显示仪表。

　　11.1.9 本条是关于就地/远程转换开关及就地手动控制装置的设置。

　　为使动力设备安全运行及便于维修，采用集中监控系统时，应在动力设备附近的动力柜上设置手动控制装置及就地/远程转换开关，并要求能监视就地/远程转换开关状态。

　　11.1.10 本条是关于控制室的设置。

　　为便于系统初调试及运行管理，通常做法是将控制器或集中监控系统的下位机放在被控设备或系统附近;当采用集中监控系统时，为便于管理及提高系统运行质量，应设专门控制室;当就地控制的环节或仪表较多时，为便于统一管理，宜设专门控制室。

　　11.1.11 本条是关于防冻控制的要求。

　　首先要做好防冻配置，其次才能做防冻保护控制。位于冬季有冻结可能地区的新风机组、空调机组，应防止因某种原因热水盘管或其局部水流断流而造成结冰胀裂盘管的事故发生。通常的做法是在机组盘管的背风侧加设感温测头(通常为毛细管或其他类型测头)，当其检测到盘管的背风侧温度低于某一设定值时，与该测头相连的防冻开关发出信号，机组即通过控制程序或电气设备的联动、连锁等方式运行防冻保护程序，如关新风阀、停风机、开大热水阀、启动加热装置等，防止热水盘管冰冻面积进一步扩大。

　　11.1.12 本条规定了供暖、通风和空调控制系统与消防控制系统的层次关系。

　　涉及防火与排烟系统的监测与控制应执行国家现行相关防火规范的规定;兼作防排烟用的通风空气调节设备应能接受消防系统的控制，并在火灾时能切换到消防控制状态，由消防系统控制设备的运行;风道上的防火阀宜设置位置信息反馈，以方便管理与监视。

　　11.2 传感器和执行器

　　11.2.1 本条规定了传感器、执行器的选用及维护的规定，为新增条文。

　　工业建筑中传感器、执行器的使用环境复杂多样，传感器、执行器的设计选型需要根据使用环境的情况选择合适的型号，如防尘、防潮、耐腐蚀等。传感器、执行器应进行定期的维护检查与校正，否则无法保证控制效果，设计时需要根据使用环境的情况和所选产品的特性，规定维护点检周期。

　　11.2.2 本条规定了传感器精度及安装位置的要求，为新增条文。

　　本条规定了传感器选型设计及安装位置设计时应注意的问题。所选择的传感器测量精度与范围应为经过传感、转换和传输过程后的测量精度和测量范围，测量精度应高于工艺要求的控制和测量精度。传感器的安装位置应能反映被测参数的整体情况，不能处于对其产生干扰的位置，如涡流区或者有局部热源、湿源、热桥的区域，在这些区域测得的参数值不能代表被测参数的整体情况。

　　11.2.3、11.2.4 这两条规定了温度、湿度、压力(压差)、流量传感器的选型及安装位置应满足的条件。

　　实际工程中，由于忽视条文中指出的相关条款，致使以上所述参数测量不准确或根本测不出参数值的实例屡见不鲜。

　　11.2.5 本条规定了压力(压差)的选型及安装位置应满足的条件。

　　原条文第8.2.3条第2款，压差传感器的位置“应”安装在同一标高，修改为“宜”。当压差传感器不在相同标高时，需考虑两点之间的高度差。

　　11.2.6 本条规定了流量传感器的选型及安装位置应满足的条件。

　　本条第2款，不包括选用弯管流量计的不同要求。第4款推荐选用低阻产品，有利于水系统输送的节能。

　　11.2.7 本条规定了开关量传感器使用的条件。

　　当设备状态监视及安全保护，如温度、压力、风流、水流、压差、水位等仅需要开关操作时，宜选择以开关量形式输出的传感器。开关量输出的传感器比连续输出的传感器结构简单、工作可靠、成本较低，所以当用于安全保护和设备状态监视为目的仅需要开关操作时，应尽量选用开关型传感器。

　　11.2.8 本条规定了自动调节阀的选择。

　　为了调节系统正常工作，保证在负荷全部变化范围内的调节质量和稳定性，提高设备的利用率和经济性，正确选择调节阀的特性十分重要。

　　调节阀的选择原则应以调节阀的工作流量特性即调节阀的放大系数来补偿对象放大系统的变化，以保证系统总开环放大系统不变，进而使系统达到较好的控制效果。但是实际上由于影响对象特性的因素很多，用分析法难以求解，多数是通过经验法粗定，并以此来选用不同特性的调节阀。

　　此外，在系统中由于配管阻力的存在，压力损失比S值的不同，调节阀的工作流量特性并不同于理想的流量特性。如理想线性流量特性，当S<0.3时，工作流量特性近似为快开特性，等百分比特性也畸变为接近线性特性，可调比显著减小，因此通常是不希望S<0.3的。

　　关于水两通阀流量特性的选择，由试验可知，空气加热器和空气冷却器的换热量的增加是随流量的增大而变小，而等百分比特性阀门的流量增加量是随开度的加大而增大，同时由于水系统管道压力损失往往较大，S<0.6的情况居多，因而选用等百分比特性阀门具有较好的适应性。

　　关于三通阀的选择，总的原则是要求通过三通阀的总流量保持不变，抛物线特性的三通阀当S=0.3～0.5时，其总流量变化较小，在设计上一般常使三通阀的压力损失与热交换器和管道的总压力损失相同，即S=0.5，此时无论从总流量变化角度，还是从三通阀的工作流量特性补偿热交换器的静态特性考虑，均以抛物线特性的三通阀为宜，在系统压力损失较小，通过三通阀的压力损失较大时，亦可选用线性三通阀。

　　关于蒸汽两通阀的选择，如果蒸汽加热中的蒸汽作自由冷凝，那么加热器每小时所放出的热量等于蒸汽冷凝器潜热和进入加热器蒸汽量的乘积。当通过加热器的空气量一定时，经推导可以证明，蒸汽加热器的静态特性是一条直线，但实际上蒸汽在加热器中不能实现自由冷凝，有一部分蒸汽冷凝后再冷却使加热器的实际特性有微量的弯曲，但这种弯曲可以忽略不计。从对象特性考虑可以选用线性调节阀，但根据配管状态当S<0.6时工作流量特性发生畸变，此时宜选用等百分比特性的阀。

　　调节阀的口径应根据使用对象要求的流通能力来定。口径选用过大或过小都满足不了调节质量或不经济。

　　11.2.9 本条规定了三通阀和两通阀的应用。

　　受阀门结构的限制，三通混合阀和分流阀一般都要求流体单向流动，因此两者不能互为代用。但是对于公称直径小于80mm的阀，由于不平衡力，混合阀亦可用作分流。

　　双座阀不易保证上、下两阀芯同时关闭，因而泄漏量大。尤其用在高温场合，阀芯和阀座两种材料的膨胀系数不同，泄漏会更大。因此规定蒸汽的流量控制用单座阀。

　　11.2.10 本条规定了通断阀和调节阀的适用条件。

　　通断阀一般具有较快的开关速度和较少的泄漏量，因此当仅需要开关形式进行设备或系统水路的切换时，应采用通断阀。本次修订补充后半句，当使用通断阀达不到温度或湿度调节要求时，应采用调节阀。

　　11.2.11 本条是关于易燃易爆环境中使用的传感器、执行器的规定，为强制性条文。

　　本质安全型产品是按现行国家标准《爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”》GB 3836.4标准生产，专供易燃易爆场合使用的防爆电器设备。本质安全型电器设备的特征是其全部电路均为本质安全电路，即在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电路。也就是说该类电器不是靠外壳防爆和充填物防爆，而是其电路在正常使用或出现故障时产生的电火花或热效应的能量小于0.28mJ，即瓦斯浓度为8.5%(最易爆炸的浓度)最小点燃能量。

　　11.3 供暖系统

　　11.3.1 本条规定了供暖系统的监测要求。

　　监测数据主要用于运行管理、运行调节。对于改善供暖质量、供暖系统节能运行、监视供暖系统运行状态均有帮助，防止供暖场所过冷或过热的情形出现。

　　11.4 通风系统

　　11.4.1 本条规定了通风系统需检测与监视的参数。

　　11.4.2 本条规定了防毒通风及防爆通风系统风机控制及状态显示的要求。

　　由于该类排风系统的通风机通常设在远离工作地点处，为了在工作地点处能监督通风机运行，防止由于停机导致工作地点产生有毒或爆炸危险性物质超过允许浓度，发生火灾或爆炸及其他人身事故，应在工作地点设通风机运行状态显示信号，以确保工作现场及人身的安全。有条件时可以根据主要污染物浓度自动控制排风系统的运行，既满足安全要求，又能节约风机能耗。

　　11.5 除尘与净化系统

　　11.5.1 本条规定了除尘系统监测的要求。

　　1～5 监测及控制的目的是为了保障运行、方便运行管理。

　　6 项目实施之前，均会进行环境影响评价，重点污染源参数要求监测，并执行相关的国家标准。相关的政策及措施包括：《污染源自动监控管理办法》、《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T 16157、《污染源统一监测分析方法》(废气部分)等。

　　11.5.2 本条规定了有害气体净化系统监测的要求。

　　1～3 监测的目的是为了控制废气净化工艺、保障运行、方便运行管理。

　　11.6 空气调节系统

　　11.6.1 本条规定了空气调节系统需要监测的参数。

　　本条给出了应设置的空气调节系统监测点，设计时应根据系统所具有的设备配置具体确定。

　　11.6.2 本条是关于控制系统多工况控制的规定。

　　本条中“多工况”的含义是，在不同的工况时，其调节(调节对象和执行机构等)的组成是变化的，以适应室内、外热湿条件变化大的特点，达到节能的目的。工况的划分也要因系统的组成及处理方式的不同而改变，但总的原则是节能，尽量避免空气处理过程中的冷热抵消，充分利用新风和回风，缩短制冷机、加热器和加湿器的运行时间等，并根据各工况在一年中运行的累计小时数简化设计，以减少投资。多工况同常规系统运行的区别在于不仅要进行参数的控制，还要进行工况的转换。多工况的控制、转换可采用就地的逻辑控制系统或集中监控系统等方式实现，工况少时可采用手动转换实现。

　　利用执行机构的极限位置，空气参数的极限信号以及分程控制方式等自动转换方式，在运行多工况控制及转换程序时交替使用，可达到实时转换的目的。

　　供冷和供热模式的水阀开度、风量等随偏差的调节方向不同，例如：在供冷工况下，当房间温度降低时，变风量末端装置的风阀应向关小的位置调节;当房间温度升高时，再向开大的位置调节。在加热工况下，风阀的调节过程则相反。因此控制系统应具有供冷/供热模式切换功能，以保证末端装置的动作方向正确。

　　11.6.3 本条给出了串级调节系统的应用范围，说明如下：

　　串级调节系统采用两个调节回路;一是由副调节器、调节机 构、对象2，变送器2等组成的副调节回路;二是由副调节回路以外的其余部分组成的主调节回路。主调节器为恒值调节，副调节器的给定值由主调节器输入，并随输入而变化，为随动调节。主副两个调节器相串联，组成串级调节系统。这一调节系统如图6所示。

　　图6 串级调节系统原理图

　　11.6.4 本条规定了全空气空调系统的控制。

　　1 空调房间室温的控制应由送风温度和送风量的控制和调节来实现。定风量系统通过控制送风温度、变风量系统主要通过送风量的调节来保证。

　　2 送风温度是空调系统中重要的设计参数，应采取必要措施保证其达到目标，有条件时进行优化调节。控制室温是空调系统需要实现的目标，根据室温实测值与目标值的偏差对送风温度设定值不断进行修正。房间温度变化的时间常数大，而改变盘管水阀开度或电加热器输出后，送风温度的时间常数小，这两个时间常数不在一个数量级，是分钟量级与秒量级的区别，如房间温度降低1℃需要十几分钟，而送风温度降低1℃仅需要几秒钟。控制系统的控制参数要与被控对象的物理特性相匹配，才能实现稳定无振荡的控制。因此对于变送风温度调节时，应采取调节周期长短差别较大的两个控制回路嵌套的串级调节方式。送风温度设定值的修改周期应根据房间温度的时间常数确定，如10min修改一次;用于改变送风温度的盘管水阀开度等执行机构的状态修改周期应根据送风温度的时间常数确定，如10s修改一次。送风温度调节的通常手段有空气冷却器/加热器的水阀调节、电加热器的加热量调节、对于二次回风系统和一次回风系统也可通过调节新风和回风的比例来控制送风温度。

　　3 变风量采用风机变速是最节能的方式。尽管风机变速的做法投资有一定增加，但对于采用变风量系统的工程而言，这点投资应该是有保证的，其节能所带来的效益能够较快地回收投资。

　　4 当空调系统需要控制室内湿度时，应进行加/除湿量控制。空调房间湿负荷变化较小时，用恒定送风温度的方法可以使室内相对湿度稳定在某一范围内，如室内湿负荷稳定，可达到相当高的控制精度。但对于室内湿负荷或相对湿度变化大的场合，宜采用变送风温度的方式，即用直接装在室内工作区、回风口或总回风管中的湿度敏感元件来测量房间湿度并调节相应执行调节机构进行加湿或除湿，达到控制室内相对湿度的目的。对湿度控制和对温度的控制是相互影响的，应采取适当措施，避免相互干扰引起被控参数达不到要求的控制精度。例如，通过根据室温偏差变送风量控制室温，根据室内湿度偏差变送风温度或湿度控制室内湿度，并根据送风温度修正送风量，根据送风量修正送风温度或湿度。

　　5 在条件合适的时期应充分利用全空气空调系统的优势，尽可能利用室外自然冷源，最大限度地利用新风降温，提高室内空气品质和人员的舒适度，降低能耗。利用新风免费供冷(增大新风比)工况的判别方法可采用固定温度法、温差法、固定焓法、电子焓法、焓差法等，根据建筑的气候分区进行选取，具体可参考ASHRAE标准《Energy standand for buildings except low-rise residential buildings》ASHRAE Standard 90.1-2013。从理论分析，采用焓差法的节能性最好，然而该方法需要同时检测温度和湿度，且湿度传感器误差大、故障率高，需要经常维护，数年来在国内外的实施效果不够理想。而固定温度和温差法，在工程中实施最为简单方便。因此对变新风比控制方法不作限定。

　　11.6.5 本条规定了新风机组的控制。

　　1 新风机组根据承担室内热湿负荷的多少确定控制调节方法：

　　(1)一般情况下，配合风机盘管等空调房间内末端设备使用的新风系统，新风不负担室内主要冷热负荷时，各房间的室温控制主要由风机盘管满足，新风机组控制送风温度恒定即可。

　　(2)当新风负担房间主要或全部冷负荷时，机组送风温度设定值应根据室内温度进行调节。

　　2 当新风负责控制室内湿度时，送风温度应根据室内湿度设计值进行确定。

　　3 对于湿热地区的全新风系统，水路阀宜采用模拟量调节阀，水路阀不应全关，防止未经除湿的新风直接送入室内。

　　11.6.6 本条规定了风机盘管的控制。

　　风机盘管的自动控制方式主要有两种：带风机三速选择开关、可冬夏转换的室温控制器控制水路两通控制阀的开关，带风机三速选择开关、可冬夏转换的室温控制器控制风机开停。第一种方式，能够实现整个水系统的变水量调节;第二种方式，采用风机开停对室内温度进行控制，但不利于房间的湿度控制和实现变水量节能，所以本条规定水路控制阀的开关应与风机的启停连锁。

　　11.6.7 本条规定了电加热器的连锁与保护，为强制性条文。

　　要求电加热器与送风机连锁，是一种保护控制，可避免系统中因无风电加热器单独工作导致的火灾。为了进一步提高安全可靠性，还要求设无风断电、超温断电保护措施，如用监视风机运行的风压差开关信号及在电加热器后面设超温断电信号与风机启停连锁等方式，来保证电加热器的安全运行。

　　电加热器采取接地及剩余电流保护，可避免因漏电造成触电类的事故。

　　11.7 冷热源及其水系统

　　11.7.1 本条规定了空气调节冷、热源及其水系统的监测参数。

　　冷、热源及其水系统应设置的监测参数，在设计时应根据系统设置加以确定。

　　11.7.2 本条规定了蓄冷、蓄热系统的监测参数。

　　蓄冷(热)系统宜设置的监测点，设计时应根据系统设置加以确定。

　　11.7.3 本条规定了冷水机组水系统的连锁。

　　规定本条的目的是为了保护制冷机安全运行。由于制冷机运行时，一定要保证它的蒸发器和冷凝器有足够的水量流过，为达到这一目的，制冷机水系统中其他设备，包括电动水阀，冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机等应先于制冷机开机运行，停机则应按相反顺序进行。通常通过水流开关检测与制冷机相连锁的水泵状态，即确认水流开关接通后才允许制冷机启动。

　　11.7.4 本条规定了冷水机组群控的要求。

　　根据冷负荷的大小及冷水机组在不同负荷率下的不同能耗，确定能耗最小的运行组合，实现冷水机组节能。冷水机组运行组合的变化不能太频繁，冷水机组的启停频率需要满足冷水机组安全运行的要求，如启停间隔不能小于30min。

　　11.7.5 本条规定了冰蓄冷系统二次冷媒侧换热器的防冻保护。

　　一般空气调节系统夜间负荷往往很小，甚至处在停运状态，而冰蓄冷系统主要在夜间电网低谷期进行蓄冰。因此在两者进行换热的板式热交换器处，由于空气调节系统的水侧冷水基本不流动，如果乙二醇侧的制冰低温传递过来，必然引起另一侧水的冻结，造成板式热交换器的冻裂破坏。因此确实需要随时观察板式热交换器处的乙二醇侧的溶液温度，调节好相关电动调节阀的开度，防止事故发生。

　　11.7.7 本条规定了水泵的控制要求。

　　冷源侧定流量、负荷侧变流量是常见的空调水系统，这时的一般做法是冷水泵、冷却水泵运行台数宜与冷水机组相对应。

　　变流量运行的水系统，既指冷源侧变流量的水系统，也指负荷侧变流量的水系统，水泵运行台数宜用流量控制，水泵变速宜用压差控制。

　　11.7.8 本条规定了冷却水旁通调节阀的设置要求。

　　设置旁通调节阀的目的是为了防止进入冷水机组冷却水温度低于机组安全运行所要求的温度下限。通常在实施冷却水旁通前，会减少风机风量或停止风机运行。冷水机组冷却水温度下限要求见本规范第9.10.2条。

　　11.7.9 本条规定了集中监控系统对冷水机组的运行状态监测与控制的要求。

　　冷水机组自带控制器，设立控制器通讯接口并接入集中监控系统，可使集中监控系统的中央主机系统能够监控冷水机组的运行参数，并使冷水系统能量管理更加合理。