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温湿度传感器在“建筑设备监控系统(楼宇自控

时间:2012-04-18 09:34来源:未知 作者:夏东培 点击:
该文章是从业30多年的专家,夏东培先生写的一篇经典文章,对于传感器的应用具有实际意义。

作者单位:北京柏斯顿智能科技有限公司

 

温度及湿度传感器、变送器在“建筑设备监控系统”中虽属于末端设备,但却是控制系统的核心设备,
是测量控制系统的重要感知部件。自“建筑智能化系统”在国内被迅速推广应用,由于行业技术队伍的建设赶不上新技术产品应用的发展速度,
特别是楼宇自控系统控制对象种类繁多,相比较其它弱电系统等有其较大的特殊性,因传感器应用设计、使用不当造成整个系统不能正常工作的情况时有发生,
在此根据笔者近年的生产及调试经验介绍一些温湿度传感器的一些基本选型及应用方法,因水平有限,观点仅供参考。
一、温湿度传感器的基本原理与特性:
1)温度传感器:
传统的测温元件有铂电阻\热敏电阻\镍电阻\铜电阻\热电偶\半导体元件等。
    a) 热电偶一般采用镍铬\镍铑等材料,主要用于高温测量,不适宜在楼宇自控系统中应用;
b) 铜电阻(cu50)价格低廉,但输出电势小,化学性质不稳定, 未见到在楼宇自控系统中采用;
c) 镍电阻具有输出电势高,价格低廉等优势,被SIEMENS(LANDIS)公司\美国JHONSON公司等大量采用.但由于其非线性的输出特性,需要软件进行线性处理,(见温度-电阻对照表).精度差及化学特性不稳定,经常需要进行现场校正,不太被国内企业所接受。相关产品亦未见国内生产;
    d) 半导体元件测温近年异军突起,由于其测量精度高,价格低, 在楼宇自控系统中正在被越来越广泛的得到应用.如美国DALAS公司的带有数字编码输出的温度变送器,产地有美国原产及台湾产两大版本;
d) 热敏电阻具有输出电势高,精度可满足一般应用需求,稳定性尚可,价格低廉等优势,被以Honeywell为代表的国外公司及多家国内公司大量采用,相关产品已可以在国内生产。但其非线性的输出特性,需要由软件进行线性处理,
(见温度-电阻对照表),应用最广泛的在对精度要求不高的电子式风机盘管温控器中。

   e)铂电阻由于其在常温(-50~50℃)阻值变化与温度变化完全呈线性关系(见温度-电阻对照表),测量精度高,化学性质稳定,被国内外企业广泛采用;
铂电阻常用的两个规格为Pt100\Pt1000
定义:    Pt100             温度在0℃时其阻值为100 Ω;
              Pt1000             温度在0℃时其阻值为1000 Ω
 
 
 
 
<>nnnnnnn从其基本结构可看出,其怕酸,不能测量高湿。

二、温度或湿度传感器、变送器的分类方法:
温度或湿度传感器的定义为感温或感湿探头(不含变送电路);
温度或湿度传感变送器则包含了电压、电流等变送电路输出。
温度或湿度传感器、变送器的分类:
1) 按输出形式分:
a)  电压输出:  0~10V、0~5V
  b)  电流输出:    4~20mA
c)  电阻(温度)输出:铂电阻(Pt100、pt1000)、 热敏电阻(Rt2.2K  Rt10K Rt20K )
镍电阻输出:Ni 1000
d)  网络输出:      232通讯输出、485通讯输出、以太网通讯输出
e)  数字编码输出: 
f)  无线输出:
g)  开关输出:
电压输出、电流输出、电阻输出是楼控系统最经常遇到的,下面会详细介绍其选型基本方法。
数字编码输出、网络输出、无线输出的选型处理的好可以大幅降低楼控系统应用成本,但适合专业人士选择,不是本篇讨论重点。
开关输出:温度(或湿度)达到设定点传感器就会给出一个(一般为无源)常开或常闭信号供相应设备启停,如电子式风机盘管温控器的电磁阀温度控制,柜式加湿机的湿度控制。因其原理比较简单,也不在这里赘述。


								
 
<>3) 按显示形式分类:
  a) 无就地显示
  b) 带就地显示功能
 
                       
小管径测温传感器做成堵头形式,带有丝扣,可方便的安装在DN15、20、25的管径上,因其是在管内直接测量水或蒸汽温度,相比较贴在管壁上绑胶带的测温方式要精确的多;
水井测温产品目前常用于水源热泵、地源热泵的井水测温,其测温距离长(井深有时达150m),要求高(需防水、防高压渗透)、多点测温时为减少占用井内位置,尽量不对系统造成影响宜采用一总线测温方式。
洞库专用型要求探头远离洞壁,避免其对温湿度的影响;
泳池测温形如铆钉,钉在泳池侧壁上,常用于高档或专用泳池的温度测量与控制。
平均温度传感器长度在0.4m~6m,内有4~8只温度探头,给出的是平均温度阻值,适合大空间平均温度的测量;
冷库专用型重点防结露、防爆型常用在在药厂、军工行业,非楼控重点,不再赘述。
三、温度(湿度)传感变送器测量范围及精度要求(实际使用以各家产品手册为准)
<>1)    2)  楼宇自控系统常用传感器的精度(以室内型/铂电阻传感器为准):
      温度:      ±0.5℃ (0 ℃~50 ℃)
                   ±0.3℃ (23 ℃ ±5℃)
 
      湿度:      ±5%RH(23 ℃~25 ℃,20% ~80 %RH)  常规
                   ±3%RH(23 ℃~25 ℃,20% ~80 %RH)  高精度
 
      电子厂、制药厂、实验室、军工行业常有对温度±0.1℃,湿度 ±2%RH 的测量或控制精度要求,此时也应采用专用传感器。
                  
温度(湿度)测量对灵敏度的要求:
       对温湿度测量灵敏度的要求是不一致的,一些场合要求传感器对环境温湿度变化能作出迅速反映,例如实验室等温度控制精度要求±0.1℃,
湿度控制精度要求 ±2%RH的场合,
传感器反映不及时,则精度无法保证。
为避免温度传感器自热影响,有的厂家采取缩小传感器进出风孔,使产品壳内温度相对均衡然后在校正时减去探头自热温差的方法来解决。此时精度保证了,
但现场温度变化反映灵敏度变差,
有时现场温度已变化2~3℃  逾十余分钟其仍不能做出反映。但其用于遥控遥测系统时在远方观察信号感觉表现平稳,此特点深受一些对产品灵敏度要求不高,
眼不见为净的用户欢迎。
四、温湿度传感器应用选择(以我公司设计标准为例,仅供参考):
  组合空调(新风)机组控制点的选择:
新风(室外):    连续运行的空调机组的新风温度基本等同于室外温度,如非必要无需重复设置,
可仅在机组经常停机又需准确观察室外温湿度时设置室外温湿度传感器。
在有数十台机组使用的楼宇,新风温湿度传感器如果不做焓值控制可减少使用数量。
送风:     送风温度传感器对于迅速判断机组工作状态至关重要,在手术室控制或需串级控制的场合,
其还应是受控点,所以在设计上应是不可或缺的。
室内:      凡需较精确控制室内温湿度的场合均应安装室内温湿度传感器,但因被控房间一般与机房距离较远,
会导致施工材料及人工成本的提高。
回风:       回风温湿度控制是楼控系统最经济的控制方式。理论上讲,回风温湿度应是所有控制区域房间温湿度的平均值,
但受房间空间特别是其高度的影响及风道较长时漏风的影响,回风温度与室内温度可能会相差很大且控制反应迟钝。
对湿度进行回风点控制效果一般较好。
温湿度传感变送器输出方式的选择:

    a)  楼宇控制项目:

          温湿度传感器与DDC安装距离在30m以内,为降低成本温度可选电阻输出型;

          100m以内可选电压输出型,100m以上选电流输出型;

    b)   厂房控制项目:直接选电压输出型或电流输出型;

    c)    现场有变频器设备时选电流输出型。

 

   测温范围选择 (  暖通空调(HAVC) 行业应用,仅供参考)

 

    a)  室内温湿度传感器:0℃~50℃/-20℃~60℃可设定 ;

    b)    风道温度传感器: 0℃~50℃/-20℃~60℃可设定;

c)    水管温度传感器:  0℃~50℃/-20℃~60℃可设定   0℃~100℃ ; 

    d)  室外传感器:         山海关以北:-50~50℃;

                   长江以北,山海关以南:0 ~50℃/-20~60℃可设定;

 

    广东、海南、云南:0 ~50℃/-20℃~60℃可设定

测湿范围选择 

虽然湿度范围在0~100%RH,但一般湿度传感器有效测湿范围在20~80%RH之间。  

   
 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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