楼宇自动控制系统讲座.ppt

民用建筑机电设备监控系统设计,主讲人：杨国忠2015年9月,一、设计基本知识,1.建筑设备监控系统基本概念定义：将建筑设备采用传感器、执行器、控制器、人机界面、数据库、管线和辅助设施等连接起来，并配有软件进行监视和控制的综合系统。建筑设备监控系统工程技术规范JGJ/T334-2014控制范围：监控系统的监控范围应根据项目建设目标确定，并宜包括供暖通风与空气调节、给水排水、供配电、照明、电梯和自动扶梯等设备。当被监控设备自带控制单元时，可采用标准电气接口或数字通信接口的方式互联，并宜采用数字通信接口方式。,2.建筑设备监控系统涉及的范围（1）暖通专业（空调通风系统）（2）给排水专业（给水排水系统）（3）电气专业（动力照明配电系统）,2.1暖通专业1.空调系统2.通风排风系统3.消防送风排烟系统4.人防通风系统,2.1.1空调系统（1）中央空调系统（2）VRF系统（3）分机空调系统,2.1.1.1中央空调系统组成：冷热源、水系统、末端风机1.冷热源系统冷源：冷水机组、蓄冰系统等热源：锅炉（电热锅炉、蒸汽锅炉、城市热力管网等）冷热源：热泵机组（风冷热泵、水环热泵、地源热泵等）,8,水冷冷水机组包括：水冷离心式冷水机组（大型建筑中常用）水冷螺杆式冷水机组（大中型建筑中常用）水冷活塞式冷水机组（中小型建筑中使用）水冷涡旋式冷水机组（中小型建筑中使用）使用能源：电（一般为380V，大型离心机组可以采用高压型，如10KV）配套：冷却塔（一般放置在裙房或主楼屋顶）产出：7冷冻水,9,冷冻机房照片,空调冷热源设计：空调热源适用性,10,锅炉：常用能源：燃气、轻油（重油）（一般为天然气或轻油）配套：燃气表间、日用油箱间、室外直埋油罐产出：60热水（高压蒸汽是经过换热得到）,11,热泵机组（风冷热泵、水环热泵、地源热泵等）使用能源：电（一般为380V）换热方式不同，分为风冷热泵、水环热泵、地源热泵,空调系统的组成,空调设计是一项系统工程。其组成包括以下内容：,12,2.1.1.1中央空调系统2.水系统（1）水系统（冷冻水系统）：两管制、四管制两管制：冷水、热水合用水管四管制：冷水、热水分设水管（2）冷却水系统,2.1.1.1中央空调系统3.末端风机系统（1）空调机组a.定风量、变风量b.两管制、四管制C.一次回风、二次回风D.单风机、双风机E.其他各种类型（2）新风机组（3）风机盘管,空调机组,16,2.1.1.2VRF机组（变冷媒流量空调系统）包括：变频的VRF系统（适用于中小型建筑、如大金的VRV）变容积的VRF系统（适用于中小型建筑、如三星的数码涡旋）能源：电（一般室外机380V，室内机220V）配套：室外机逐层放置或放置在屋顶上（风冷、水冷）产出：高压低温氟里昂蒸汽2.1.1.3分体空调,2.1.2通风排风系统2.1.3消防送风排烟系统2.1.4人防通风系统,2.2给排水专业（给水排水系统）1.生活给水系统2.排水系统3.空调冷却水系统4.热水系统（太阳能、空气源热泵、电热）5.消防水系统（消火栓系统、喷淋系统）,2.2.1生活给水系统（1）城市管网直供系统（2）生活水池+生活水泵+屋顶生活水箱系统（3）生活水池+变频生活水泵系统,2.2.2排水系统（1）雨水排水系统（2）生活废水、污水等排水系统（3）地下室排水系统,2.2.3空调冷却水系统,2.2.4热水系统（1）太阳能（2）空气源热泵（3）电热,2.2.5消防水系统（1）消火栓系统（2）喷淋系统）,2.3电气专业1.高低压配电系统2.动力配电系统3.照明配电系统4.消防报警联动系统5.防雷接地系统,2.3.1高低压配电系统高压配电系统图,2.3.1高低压配电系统低压配电系统图,2.3.1高低压配电系统高低压配电图片,2.3.2动力配电系统动力配电干线系统图,2.3.2动力配电系统动力配电系统图,2.3.3照明配电系统照明配电系统图,2.3.4消防报警联动系统,2.3.4消防报警联动系统,2.3.5防雷接地系统,3.机电设备监控系统的几种典型类型（1）简单的单层独立系统（控制器）（2）中型的两层结构系统（总线、以太网）（3）大型的三层结构系统（多个中型组成）,3.1简单的单层独立系统（控制器）,控制器,传感器,执行器,3.2中型的两层结构系统（总线、以太网）,3.3大型的三层结构系统,二、设计基本要点,2.1空调系统（1）新风机组（2）空调机组定风量、变风量两管制、四管制（3）空调冷热源（4）送风排风机,2.1.1新风机组控制原理图,2.1.2空调机组一次定风量系统控制原理图,变风量系统风系统示意图,变风量空调机组控制原理图,变风量末端（即VAV）控制原理图,四管制变风量系统控制原理图,2.1.3中央空调系统（冷水机组）,冷水机组流程图,冷水机组,循环水泵,分水器,集水器,旁通阀,压差,T,F,T,冷水机组,循环水泵,空调水系统的类型,48,一级泵、二级泵、多级泵,水系统阻力分级控制：一级泵：采用一级水泵克服全部水系统阻力；二级泵：一般一级泵克服冷热源阻力，二级泵克服末端及管网阻力,一次泵：系统较小或各环路负荷特性或压力损失相差不大时，宜采用一次泵系统二次泵:系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时（差额大于50kPa），应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式；,2019/12/12,49,可编辑,冷热源系统控制原理图,风冷热泵控制原理图,2.1.4送风、排风机控制原理图,2.1.4送风、排风机控制原理图,2.1.4送风、排风机控制原理图,2.2给排水系统1.生活给水系统2.排水系统3.空调冷却水系统4.热水系统（太阳能、空气源热泵、电热）5.消防水系统（消火栓系统、喷淋系统）,2.2.1生活给水系统控制原理图（1）液位控制,2.2.1生活给水系统控制原理图（2）水管网压力控制,2.2.1集水泵控制原理图,2.2.1集水泵控制原理图,2.3电气系统1.高低压配电系统2.动力配电系统3.照明配电系统4.消防报警联动系统5.防雷接地系统,2.3.1照明控制原理图,2.2控制系统接线原理图（1）排风机,排风机DDC接线原理图,2、电控箱的二次接线图,2.2控制系统接线原理图（2）照明配电箱,照明控制原理图,2.3空调焓湿图,四管制变风量空调机组控制原理图,空调机组：在不同季节条件下的运行模式进行分析：（1）在夏季，早、中、晚温度都很高的情况下，新风及回风焓值如下图所示,空调机组：在该情况下，新风焓值一直大于夏天回风焓值，则系统始终运行在最小新风状态，新风阀处于最小阀位，回风阀处在最大阀位，以节约冷能源。空气处理过程如图3所示，室外新风与室内回风混合后，混合风的工况点为H，经表冷段的降温除湿处理后，将工况点变到送风点S点。当房间热负荷减小后，运行工况为1线，若风机频率不变，则回风与送风的焓差i=热负荷Q/风量L，由于Q减小，而L不变，故实际回风工况点将在A点3。房间温度传感器感应温度太低，则控制风机的频率下降，使送风量L下降，从而使焓差i加大，直至工况点位于B点，此时温度与设定值正好相同，风机频率不再变化。由图中我们看出，实际工况点的焓值偏离设计值，也就是说，有可能出现实际工况点的湿度偏离允许的湿度范围，这种情况仅靠风系统调节是无法解决的，除非同时采用水系统调节的手段（这个问题将在后面详细分析）。,空调机组：(2)、在冬季，早、中、晚温度都很凉的情况下，新风及回风焓值如下图所示：,空调机组：在该情况下，新风焓值一直小于冬天回风焓值。按照设计工况确定的送风点S其相对应的露点L，其焓值设为i2；当最小新风阀位与最大回风阀位混合后的混合风其焓值等于i2时，其室外新风的焓值设为i1；另外回风点的焓值设为i3。如果室外新风焓值小于i1，则运行在最小新风状态；当室外新风焓值大于i1但小于i2，则运行在变新风量状态；室外新风焓值大于i2但小于i3时，则运行在全新风状态1，以实现节能。空气处理过程如图5所示，室外新风与室内回风混合后，混合风的工况点有三种情况：当室外新风焓值小于i1时，运行在最小新风状态，混合风的绝对湿度小于L点的湿度，且其焓值也小于L点的焓值，如图中H点，则先经加热段的预热到P点后，再加湿处理到L点，通过再加热，将工况点直接变到送风点S点1；当室外新风焓值在i1与i2之间时，采用变新风的运行状态，新风阀开度的控制原则是：保持新风与回风在混合后的混合风焓值等于L点的焓值i2，如图中的Y点。这样只需加湿就可以到达L点，再经加热到达送风工况点S点4。室外新风焓值大于i2但小于i3时，则运行在全新风状态，此时又有两种情况：i.新风的绝对湿度小于L点的湿度，如图中H点，则经表冷段的降温到Q点，再加湿处理，将工况点变到L点，通过加热直接变到送风点S点；ii.新风的绝对湿度大于L点的湿度，如图中H”点，则经表冷段降温除湿后，将工况点变为L点，再通过加热直接变到送风点S点。当房间热负荷减小后，运行工况为1线，通过控制风机的频率，使其下降，使送风量L下降，直至工况点位于B点，此时温度与设定值正好相同，风机频率不再变化。,空调机组：（3）、在春、秋天，早、晚温度都很凉，而中午又很热的情况下，新风及回风焓值如下图所示：,空调水系统的类型,77,一级泵、二级泵、多级泵,水系统阻力分级控制：一级泵：采用一级水泵克服全部水系统阻力；二级泵：一般一级泵克服冷热源阻力，二级泵克服末端及管网阻力,一次泵：系统较小或各环路负荷特性或压力损失相差不大时，宜采用一次泵系统二次泵:系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时（差额大于50kPa），应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式；,空调末端：空气在焓湿图里的变化,78,一次回风过程二次回风过程再热过程风机盘管+新风的过程,空调末端：构造,79,空调末端：构造,80,三、影响BAS效果的主要设计因素,1.没有理解所需要控制系统的原理；,2.所设计的BAS系统结构不尽合理；例