暖通传感器知识库
传感器是建筑自动化系统的”感知层”。本知识库覆盖暖通空调领域常用传感器的类型、工作原理、选型参数与安装规范，所有数据基于ASHRAE标准及主流厂家技术手册。
1. 温度传感器
1.1 铂电阻温度计（RTD: PT100 / PT1000）
| 项目 |
参数 |
| 工作原理 |
铂金属电阻随温度线性变化。PT100在0°C时阻值=100Ω，温度系数α≈0.00385Ω/Ω/°C（IEC 60751标准） |
| 精度等级 |
Class A: ±(0.15+0.002|t|)°C; Class B: ±(0.30+0.005|t|)°C; 1/3 DIN: ±(0.10+0.0017|t|)°C |
| 量程 |
-200 ~ +850°C（暖通常用 -50 ~ +200°C） |
| 接线方式 |
2线（精度最低）、3线（消除引线电阻，工业最常用）、4线（高精度实验室级） |
| 暖通典型应用 |
风道温度、水管温度、室外温度、房间温度 |
| 输出信号 |
电阻值（直接）/ 4-20mA / 0-10V（带变送器） |
1.2 热敏电阻（NTC / PTC）
| 项目 |
参数 |
| NTC特性 |
负温度系数：阻值随温度升高而降低。常用NTC 10KΩ @25°C (Type II/III曲线) |
| 精度 |
±0.1~±0.5°C（暖通用），互换性较RTD差 |
| 量程 |
-40 ~ +150°C |
| 优点 |
灵敏度高(约-4%/°C)、响应快、成本低 |
| 典型应用 |
室内温控器、风机盘管回风温度、DDC AI通用输入 |
1.3 热电偶（Thermocouple）
| 项目 |
参数 |
| 类型 |
T型(铜-康铜): -200350°C，精度±0.5°C; K型(镍铬-镍铝): -2001250°C |
| 暖通场景 |
锅炉烟温、高温管道、冷冻机组排气温度 |
| 局限 |
需要冷端补偿，精度不如RTD |
参考文献: Fraden, J., “Handbook of Modern Sensors”, 5th Ed., Springer (2016), Chapter 10
2. 湿度传感器
电容式湿度传感器（暖通主流）
| 项目 |
参数 |
| 工作原理 |
高分子薄膜电容随环境相对湿度线性变化，电容值 → RH% |
| 精度 |
±2~3%RH (10-90%RH); ±5%RH (全量程0-100%RH) |
| 量程 |
0-100%RH, -40~+120°C |
| 响应时间 |
τ63 ≈ 8~15s（典型值） |
| 输出 |
0-10V / 4-20mA / RS485(MODBUS) / BACnet MS/TP |
| 典型位置 |
新风管、回风管、室内墙面、室外气象站 |
| 安装注意 |
避免阳光直射、远离热源、避免冷凝水滴落 |
参考文献: ASHRAE Guideline 13-2015: Specifying Building Automation Systems
3. 压力/压差传感器
压差变送器（暖通最常用压力传感器类型）
| 项目 |
参数 |
| 暖通典型量程 |
微压差: 0100Pa / 0500Pa / 0~1000Pa(风管静压、过滤器压差) |
| 精度 |
±1%FS（满量程） |
| 输出 |
0-10V / 4-20mA |
| 典型场景1 |
空调箱风机压差：监测过滤器堵塞状态，压差>设定值报警更换 |
| 典型场景2 |
VAV变风量箱流量测量——通过毕托管测压差换算风速 |
| 典型场景3 |
水泵进出口压差——用于水泵变频调速控制 |
| 安装注意 |
高压侧(H)和低压侧(L)接管正确；取压口避开涡流区 |
参考文献: Siemens Building Technologies, “Sensors for HVAC Applications”, Technical Guide, 2022
4. 流量传感器
电磁流量计（暖通水管流量测量首选）
| 项目 |
参数 |
| 原理 |
法拉第电磁感应定律：导电液体切割磁力线产生感应电动势，E = B·D·v |
| 精度 |
±0.5%读数（高精度）; ±1%读数（常规） |
| 要求 |
流体电导率≥5μS/cm（水完全满足）; 需前后直管段(前5D后3D) |
| 输出 |
4-20mA / 脉冲 / RS485 MODBUS RTU |
| 暖通场景 |
冷冻水总管流量、冷却水流量、换热站热量计 |
超声波流量计（非侵入式）
| 项目 |
参数 |
| 类型 |
时差法（Transit-time）: 精度±1~2%；多普勒法：适用于含气泡/颗粒流体 |
| 安装 |
外夹式（无需断管）/ 插入式，无压损 |
| 暖通优势 |
适合大口径管道(DN300+)、改造项目 |
5. CO₂与空气质量传感器
NDIR CO₂传感器（暖通新风控制核心）
| 项目 |
参数 |
| 原理 |
非色散红外吸收(NDIR): CO₂分子吸收4.26μm红外光，吸收强度 → CO₂浓度 |
| 量程 |
0-2000ppm / 0-5000ppm（暖通用0-2000ppm） |
| 精度 |
±(30ppm + 3%读数)（典型） |
| ABC校准 |
自动基线校准(Automatic Baseline Correction): 定期以室外400ppm为基准自校准 |
| 控制策略 |
DCV需求控制通风: CO₂>800ppm开大新风阀, >1000ppm报警, <450ppm关小新风 |
| ASHRAE 62.1 |
室内CO₂浓度建议≤700ppm(高于室外约300ppm) |
PM2.5 / VOC / 综合空气质量传感器
| 项目 |
参数 |
| PM2.5 |
激光散射原理，量程0-1000μg/m³，用于过滤器效率和室内空气质量监测 |
| VOC |
金属氧化物半导体(MOX)传感器，输出TVOC ppb/ppm |
| 综合传感器 |
单设备集成温度+湿度+CO₂+PM2.5+VOC，RS485/BACnet输出 |
参考文献: ASHRAE Standard 62.1-2022: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality
6. 暖通传感器选型速查表
| 测量参数 |
推荐传感器类型 |
典型精度 |
典型输出 |
安装位置 |
| 风道温度 |
PT1000 / NTC 10K |
±0.2°C (PT) |
4-20mA / NTC |
送/回/新风管 |
| 水管温度 |
PT100 (浸入式) |
±0.15°C |
4-20mA / 0-10V |
管道测温套管 |
| 室外温度 |
PT1000 + 防辐射罩 |
±0.3°C |
4-20mA |
建筑北侧外墙 |
| 室内温度 |
NTC 10K / 数字温湿度 |
±0.3°C |
NTC / RS485 |
内墙1.5m高 |
| 风道湿度 |
电容式 |
±3%RH |
0-10V |
回/新风管 |
| 过滤器压差 |
微压差变送器 |
±1%FS |
0-10V / 开关量 |
过滤器前后 |
| 冷冻水流量 |
电磁流量计 |
±0.5%读数 |
4-20mA / RS485 |
供水/回水总管 |
| 室内CO₂ |
NDIR |
±(30ppm+3%) |
0-10V / RS485 |
回风区/室内墙 |
参考文献
- Fraden, J., Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications, 5th Edition, Springer, 2016.
- ASHRAE, ASHRAE Guideline 13-2015: Specifying Building Automation Systems, ASHRAE, Atlanta, 2015.
- Siemens Building Technologies, “Sensors for HVAC Applications”, Technical Guide, 2022.
- ASHRAE, ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2022: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, ASHRAE, 2022.
- IEC 60751:2022, Industrial Platinum Resistance Thermometers and Platinum Temperature Sensors, IEC, 2022.
- Honeywell, “Building Automation Sensors Selection Guide”, Honeywell International, 2021.