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出版者:北京工业大学出版社

作者:李炎锋

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:2006-7

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787563916719

丛书系列:

图书标签:

• control
• HVAC
• 暖通空调
• 自动化
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《智能建筑中的舒适环境营造：从理论到实践》 内容概述： 本书深入探讨了现代智能建筑中，如何通过先进的自动化控制技术，实现室内环境的舒适性、节能性与高效性。本书并非泛泛而谈，而是将理论知识与实际工程应用相结合，为读者提供一套系统性的解决方案。我们将从建筑物理学的基本原理出发，逐步引入暖通空调（HVAC）系统的核心组成部分及其工作机制，并在此基础上，详细阐述各种先进的自动化控制策略和技术。 第一部分：建筑环境基础与HVAC系统精要 第一章：建筑物理学视角下的室内环境 室内环境质量的核心要素： 详细解析温度、湿度、空气质量（CO2、VOCs、PM2.5等）、声环境、光环境等关键参数对人体舒适度、健康以及工作效率的影响。 热负荷与冷负荷的计算： 深入讲解建筑围护结构的热传递、太阳辐射、内部得热（人员、设备、照明）等因素如何影响建筑物的热负荷和冷负荷。我们将提供不同类型建筑（如办公楼、住宅、商场、医院）的热负荷计算方法，并引入更高级的瞬态分析概念。 空气动力学与室内气流组织： 分析室内气流组织对温度均匀性、污染物扩散以及声学环境的影响。介绍不同送风方式（如顶送风、侧送风、地板送风）及其优缺点，以及如何通过CFD（计算流体力学）模拟优化气流组织。 建筑材料与热工性能： 探讨不同建筑材料的导热系数、热阻、热容等性能，以及它们对室内热环境的影响。分析保温隔热材料的选择与应用，以及窗户、门等构件的热工性能对建筑能耗的影响。 第二章：暖通空调（HVAC）系统详解 HVAC系统的基本组成： 详细介绍制冷系统（压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀）、供热系统（锅炉、热泵）、通风系统（新风机组、排风机、空气处理单元）、末端设备（风机盘管、空气末端、地板辐射采暖）等核心组件的工作原理和技术参数。 制冷循环与热力学原理： 深入讲解蒸气压缩式制冷循环、吸收式制冷循环等，以及制冷剂的特性和应用。分析热泵的制热制冷原理，特别是空气源热泵、水源热泵、地源热泵的技术特点和性能。 空气处理过程： 细致讲解空气处理单元（AHU）中过滤、加热、冷却、除湿、加湿、混合等各个过程的物理原理和设备选型。重点阐述全热交换器和显热交换器的节能原理。 水系统与风系统设计： 详细介绍冷热水系统（管道、泵、阀门）和风系统（风道、风阀、风口）的设计要点，包括流速、压损、噪音控制等。探讨变风量（VAV）系统、定风量（CAV）系统的特点与应用。 典型HVAC系统配置： 分析不同建筑类型适用的典型HVAC系统配置，如VRV/VRF系统、多联机系统、冷水机组+风机盘管系统、水源热泵系统等，并评估其优劣势。 第二部分：智能控制理论与技术 第三章：自动化控制的基本原理 反馈控制系统： 详细介绍比例（P）、积分（I）、微分（D）控制的基本概念、数学模型、以及它们在HVAC系统中的应用。深入分析PID控制器的整定方法（如Ziegler-Nichols方法）及其在应对不同系统动态特性时的表现。 前馈控制与串级控制： 讲解前馈控制如何通过预测干扰来提前调整系统响应，以及串级控制如何通过主副回路协调来提高控制精度和稳定性。 模糊逻辑控制与神经网络控制： 介绍模糊逻辑控制如何处理非精确和不确定的信息，以及神经网络控制如何通过学习实现自适应控制。分析这些先进控制方法在HVAC系统中的潜在优势，如处理非线性特性、降低能耗等。 模型预测控制（MPC）： 深入讲解MPC的基本原理，包括系统建模、优化目标设定、以及滚动优化过程。分析MPC在HVAC系统中的应用，特别是在节能优化和舒适性保持方面的潜力。 第四章：传感器技术与数据采集 温度与湿度传感器： 详细介绍各类温度传感器（如热电偶、热电阻、NTC/PTC）和湿度传感器（如电容式、电阻式）的工作原理、选型原则、精度要求以及安装注意事项。 空气质量传感器： 深入分析CO2传感器（NDIR）、VOC传感器、PM2.5传感器等的工作原理、校准方法以及在新风控制和室内空气质量监测中的应用。 压力与流量传感器： 讲解压差传感器、风速传感器、流量传感器等在风系统和水系统中的作用，如监测风阀开度、水泵运行状态、系统阻力等。 数据采集系统（DAQ）与通信协议： 介绍DAQ系统的组成，包括传感器接口、信号调理、模数转换等。详细阐述LonWorks、BACnet、Modbus等工业通信协议在智能建筑自动化系统中的应用，以及如何实现设备间的互联互通。 第五章：执行机构与控制阀门 执行机构（Actuators）： 详细介绍电动执行机构（如三点式、比例式）在风阀、水阀上的应用，以及伺服式执行机构在高精度控制中的优势。 控制阀门： 深入分析比例阀、二通阀、三通阀、平衡阀等在水系统中的作用，以及各种风阀（如防火阀、排烟阀、止回阀）的功能与控制方式。 变频器（VFD）： 讲解变频器如何通过改变电机转速来精确控制风机和水泵的输出，从而实现显著的节能效果。分析变频控制在变风量系统（VAV）和变水流量系统中的关键作用。 第三部分：智能控制在HVAC系统中的具体应用 第六章：楼宇自控（BAS）系统设计与集成 BAS系统架构： 介绍BAS系统的分层模型，包括设备层、控制层、管理层和应用层。分析集中式BAS和分布式BAS的优劣。 系统集成： 探讨如何将HVAC系统与其他子系统（如照明、安防、消防）进行集成，实现联动控制和信息共享，构建真正意义上的智能建筑。 上位机软件与人机界面（HMI）： 介绍BAS软件的功能，包括系统监控、报警管理、趋势分析、报表生成、设备管理等。探讨友好的HMI设计如何提升用户体验。 组态与编程： 详细讲解BAS系统的组态过程，包括点位定义、逻辑编程、图形界面设计等。介绍常用的组态软件和编程语言。 第七章：舒适性控制策略 恒温恒湿控制： 讲解如何通过PID或更高级的控制算法，结合温度和湿度传感器，精确控制HVAC系统，实现室内环境的恒温恒湿。 新风按需控制（DCV）： 深入分析DCV的原理，即根据室内CO2浓度等参数自动调节新风量，在保证室内空气质量的同时，最大限度地减少新风负荷，实现节能。 区域独立控制： 介绍如何通过独立温控器或智能阀门，实现不同房间或区域的个性化温度设定，满足不同用户的使用需求。 采暖与制冷模式的智能切换： 讲解如何根据季节、室内外温差以及用户设定，自动切换采暖与制冷模式，并优化控制参数。 第八章：节能控制策略 优化启停控制： 分析如何根据室内外环境参数和预测模型，智能计算HVAC系统的最佳启停时间，避免不必要的运行，实现节能。 变风量（VAV）与变水流量（VFD）控制优化： 深入讲解VAV和VFD系统如何通过精确匹配负荷需求来调节风量和水流量，实现显著的节能。 温度设定值优化： 探讨如何根据建筑使用模式、人员活动情况以及外部环境因素，动态调整温度设定值，在保证舒适度的前提下实现节能。 热回收与能量再利用： 介绍全热交换器、显热交换器在HVAC系统中的应用，以及如何回收废热或余冷，降低一次能源消耗。 与智能照明、遮阳等系统联动节能： 探讨HVAC系统如何与智能照明、电动遮阳等系统联动，共同实现建筑的整体节能。例如，当窗帘关闭时，降低室内光照得热，从而减少制冷需求。 第九章：故障诊断与预警 常见HVAC系统故障分析： 详细列举HVAC系统中可能出现的各种故障，如制冷剂泄漏、水泵故障、风机异常、传感器失效、控制回路故障等，并分析其产生原因。 故障诊断方法： 介绍基于规则的专家系统、基于模型的诊断方法、以及基于数据挖掘和机器学习的智能诊断技术。 预警与报警机制： 讲解如何通过BAS系统设定阈值和逻辑条件，对潜在的设备故障或异常工况进行预警，并及时发出报警信息，以便维护人员及时处理。 远程监控与维护： 探讨如何通过互联网或专用网络实现HVAC系统的远程监控和故障诊断，提高维护效率，降低运行成本。 第四部分：案例分析与未来展望 第十章：典型项目案例分析 办公楼智能HVAC系统案例： 分析某甲级写字楼的HVAC系统设计、控制策略、节能措施以及实际运行效果。重点关注其如何实现高标准的舒适性和低能耗。 医院手术室/ICU洁净室HVAC系统案例： 详细介绍医院特殊区域对温湿度、洁净度、压差等的高要求，以及如何通过精密的自动化控制系统来满足这些需求。 大型商业综合体HVAC系统案例： 分析大型商业综合体复杂的负荷变化、多区域管理需求，以及如何通过集成化的BAS系统实现高效运行。 绿色建筑与零能耗建筑的HVAC控制： 探讨在绿色建筑和零能耗建筑中，HVAC系统如何与可再生能源、被动式设计等相结合，实现极致的节能目标。 第十一章：未来发展趋势与技术展望 物联网（IoT）与大数据在HVAC中的应用： 展望IoT设备如何实现HVAC系统更广泛的连接，以及大数据分析如何为系统优化提供更多洞察。 人工智能（AI）与机器学习在HVAC中的深度融合： 探讨AI如何实现HVAC系统的自主学习、自适应优化、以及预测性维护。 区块链技术在能源管理中的潜在作用： 探讨区块链如何为HVAC系统提供更安全、透明的能源交易和数据管理。 面向人的智能控制： 关注未来HVAC系统如何从“设备为中心”转向“人为中心”，更加智能地响应用户需求，提供个性化的舒适体验。 与其他智能建筑技术的融合： 展望HVAC系统与其他智能家居、智慧城市技术更深层次的融合，共同构建更智能、更可持续的未来建筑。 本书旨在为建筑设计师、暖通工程师、楼宇自动化工程师、项目管理者以及对智能建筑技术感兴趣的读者提供一份全面、深入、实用的参考。通过本书的学习，读者将能够更好地理解和掌握现代HVAC系统的自动化控制技术，从而在实际项目中设计、实施和优化出高效、舒适、节能的建筑环境。

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这本《暖通自动化控制》绝对是我的年度惊喜之作！我原以为这会是一本枯燥的技术手册，没想到作者的笔触竟然如此富有感染力。它不仅仅是关于如何设置温度传感器和调节阀门的说明书，更像是一部深入探讨建筑如何“呼吸”的哲学探讨。书中对现代建筑能源效率的剖析，让我对空调系统有了全新的认识。作者没有满足于罗列各种PID参数和控制逻辑，而是将复杂的系统比喻成一个精密的生物体，讲解了“感知-决策-执行”这一闭环的内在美感。特别是关于变风量系统（VAV）在不同季节负荷变化下的动态平衡策略，那一段的描述，简直是文学性的工程学展示，读起来让人热血沸腾，恨不得马上就能跑到机房去亲自调校一番。它成功地将一个硬核的工程领域，用一种近乎诗意的语言呈现出来，让一个非专业出身的读者也能体会到其中蕴含的智慧与挑战。书里那些经典的案例分析，比如如何利用预测控制模型应对城市热岛效应，简直是教科书级别的示范，远比我以前看的那些官方文档要生动有趣得多。

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坦白讲，这本书的排版和插图设计简直是业界良心，这在技术书籍里实在难得一见。很多专业书籍的图表总是黑白、密密麻麻，看得人头晕眼花，但《暖通自动化控制》在这方面做得极为出色。那些系统拓扑图，用色考究，逻辑清晰，即使是初次接触DDC（直接数字控制）系统的读者，也能一眼看穿信号流向和控制层级。而且，作者在讲解关键算法时，会非常巧妙地穿插一些历史背景，比如早期继电器控制到现代微处理器控制的演进，这让晦涩的理论变得有血有肉，仿佛在和历史上的工程师对话。更别提书中对故障诊断的章节，列举了大量实际工程中极易被忽略的“陷阱”，像“传感器漂移的非线性误差”这类问题，作者给出的排查步骤详细到令人发指，完全可以作为现场应急手册使用。这本书的实用性与学术性达到了一个近乎完美的平衡点，让我感觉物超所值。

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这本书给我的震撼在于它对“不确定性”的处理方式。在实际的暖通工程中，各种干扰因素——室外环境的随机性、设备老化、人为误操作——使得完美的控制几乎不可能实现。很多教材倾向于介绍“理想状态”下的数学模型，但这本书却大方承认并详细解析了如何构建一个能“忍受”波动的鲁棒性控制系统。特别是关于模糊逻辑控制和神经网络在负荷预测中的应用那几章，作者没有故作高深地堆砌公式，而是用生活化的例子解释了这些“智能”算法是如何在信息不完全的情况下做出最优决策的。这让我意识到，真正的“自动化控制”不是僵化的指令执行，而是一种对复杂环境的持续适应和学习能力。它打破了我对传统自动化“死板”的刻板印象，激发了我对前沿研究的兴趣，让我开始思考，未来的HVAC系统究竟能有多么“聪明”。

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我得说，这本书的深度和广度是超乎我想象的。我本来只是想找本能帮我快速上手项目调试的工具书，结果却意外地获得了一次对整个HVAC控制领域进行系统性梳理的机会。作者似乎对这个行业有着近乎偏执的热爱，从最基础的传感器校准原理，到高阶的楼宇自控（BAS）集成，再到云计算和物联网在能耗管理中的前沿应用，都被梳理得井井有条。最让我印象深刻的是它对“人机交互”在自动化系统中的重要性的强调。很多技术书籍只关注机器的逻辑，却忽略了最终使用者——建筑内的人的感受。这本书却花了很大篇幅讨论如何设计出既节能又舒适的控制界面，这种以人为本的视角，让冰冷的自动化多了一丝温暖的人文关怀。读完后，我感觉自己像是完成了一次从初级电工到系统架构师的蜕变，对未来智能建筑的发展方向也多了几分清晰的预判。

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如果说这本书有什么让我感到“困惑”的地方，那就是它太全面了！它更像是一部浓缩的行业百科全书，而非单一的入门指南。对于一个刚刚接触暖通领域的学生来说，它可能信息量过大，需要反复阅读才能完全消化。但正因为这种“贪心”和“包罗万象”，它才具有了长远的阅读价值。我发现自己已经不止一次地把它从书架上取下来，不是为了学习新的知识点，而是用来交叉印证我工作中遇到的具体问题。例如，当我在调试一个大型冷水机组的群控策略时，书里关于“最优组合运行点”的章节瞬间为我点亮了思路，解释了为什么按照传统的方法并不能达到最佳COP。它提供的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么这么做”的底层逻辑支撑。这本书不是一本快速通关的攻略，而是一把能陪你走完整个职业生涯的“瑞士军刀”，其知识的密度和深度，足以让任何想在这个领域深耕的人受益匪浅。

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