设备管理_建筑基本设备及其控制特性培训教材

第四章建筑基本设备及其控制特性 4 1供配电系统4 1 1典型建筑供配电系统4 1 2供配电系统监控4 1 3供电品质监测及改善4 1 4应急电源系统4 2照明系统4 2 1建筑照明设计4 2 2建筑照明设备4 2 3照明控制系统4 3空调与冷热源系统4 3 1空气的物理性质4 3 2空气调节原理4 3 3大气环境监测4 3 4局部式 集中式空调系统4 3 5中央空调4 3 6通风系统4 3 7集中供热 供冷系统4 4给排水系统4 4 1恒压供水系统4 4 2排水系统4 4 3水泵的节能运行 本章简介 第四章建筑基本设备及其控制特性 建筑智能化首先是从楼宇建筑设备自动化开始的 智能化建筑中的机电设备和设施就是楼宇自动化系统的对象和环境 因此 我们有必要认识和掌握这些机电设备和设施的运行规律和控制特性 只有这样 才能设计出方案优秀的楼宇自动化系统 实现其全局的优化控制和管理 本章重点对供配电系统 照明系统 空调及冷热源系统 给排水系统的设备运行规律和控制特性进行了阐述 本章的难点在于这些系统设备种类很多 涉及多个学科和应用领域 要全面掌握所学需要有宽广的知识面基础 4 1供配电系统 供配电系统简介 电力是现代文明的基础 没有电力就没有电气化和信息化 一所建筑如果没有自备发电机 则供配电系统就是其最主要的能源来源 一旦供电中断 建筑内的大部分电气化和信息化系统将立即瘫痪 因此 可靠和连续的供电是智能建筑得以正常运转的前提 与常规的供配电系统相比 智能化的供配电系统应能自动 连续 实时地监控所有变 配电设备的运行 故障状态和运行参数 还应具有故障的自动应急处理能力 第四章建筑基本设备及其控制特性 电力系统 一 电力系统电力系统又常称为输配电系统或供配电系统 由发电厂 电力网 输电 变电 配电 和用户组成的统一整体 电力系统能够提高供电的安全性 可靠性 连续性 运行的经济性 并提高设备的利用率 减少整个地区的总备用容量 二 电力网1 定义 电力网是电力系统的有机组成部分 它包括变电所 配电所及各种电压等级的电力线路 它能够实现电能的经济输送和满足用电设备对供电质量的要求 2 分类 输电网 大于35kV 和配电网 小于35kV 三 电压等级0 22 0 38 3 6 10 35 110 220 330 550kV等10级 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 中大型楼宇的供电电压一般采用10kV 有时也可采用35kV 为了保证供电可靠性 应至少有两个独立电源 具体数量应视负荷大小及当地电网条件而定 两路独立电源运行方式 原则上是两路同时供电 互为备用 此外 必要时还需装设应急备用发电机组 1 负荷分布及变压器的配置 用电负荷及分布高层建筑的用电负荷一般可分空调 动力 电热 照明等 空调在全空调商业楼宇中属大宗用电 约占40 50 冷热源设备一般放在大楼的地下室 首层或下部 动力负荷主要指电梯 水泵 排烟风机等设备 普通建筑动力负荷较小 超高层建筑中 由于电梯负荷和水泵容量增大 负荷增加 就负荷竖向分布来说 大部分集中在下部 在40层以上高层建筑中 电梯设备较多 此类负荷大部分集中于大楼顶部 竖向中段层数较多 通常设有分区电梯和中间泵站 一 典型楼宇供配电系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 典型楼宇供配电系统 变压器配置负荷在下部的 变压器设置在建筑物的底部是有利的 负荷集中在顶部 竖向中段层数较多的 宜将变压器按上 下层配置或者按上 中 下层分别配置 2 供电系统的主结线电力的输送与分配 必须由母线 开关 配电线路 变压器等组成一定的供电电路 这个电路就是供电系统的一次结线即主结线 智能化建筑由于功能上的需要 一般采用双电源进线 常用供电方案 两路高压电源 正常时一用一备 两路电源同时工作 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 两路高压电源 正常时一用一备 当正常工作电源事故停电时 另一路备用电源自动投入中 优 减少中间母线联络柜和一个电压互感器柜 可节省投资 减小高压配电室建筑面积 缺 这种结线要求两路都能保证100 负荷用电 当清扫母线或母线故障时 将会造成全部停电 应用 常用在大楼负荷较小 供电可靠性要求相对较低的建筑中 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 两路电源同时工作 当其中一路故障时 由母线联络开头对故障回路供电 该方案增加了母线联络柜和电压互感器柜 变电所面积也要增大 应用 常用于大楼安装容量大 变压器台数多的商用性楼宇 高级宾馆 大型办公楼等 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 双电源主结线方案 我国目前最常用的主结线方案 两路10kv独立电源 变压器低压侧采取母线分段 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 高供低备主结线方案 对于规模较小的建筑 由于用电量不大 当地获得两个电源又较困难 附近又有400V的备用电源时 可采用一路10KV电源作为主电源 400V电源作为备用电源 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 智能化建筑高压供电只是将高压电源移至大楼附近而已 大楼内的用电设备仍是以低压为主 3 低压配电方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 定义 指低压干线的配线方式 低压配电干线一般指从变电所低压配电屏分路开关至各大型用电设备或楼层配电盘的线路 低压配电的结线方式 放射式和树干式两大类 a 放射式配电 一独立负荷或一集中负荷均由一单独的配电线路供电 应用场所 供电可靠性高的场所 单台设备容量较大的场所 容量比较集中的地方 eg 大型消防泵 生活水泵 中央空调冷冻机组b 树干式配电 一独立负荷或一集中负荷按它所处的位置依次连接到某一条配电干线上 优 所需配电设备及有色金属消耗量较少 系统灵活 缺 干线故障时影响范围大 应用场所 适于用电设备比较均匀 容量不大 又无特殊要求的场合 c 混合式配电 放射一树干的组合方式 国内外智能楼宇低压配电方案基本上都采用放射式 楼层配电则为混合式 d 高层住宅中住户配电箱多采用单极塑料小型开关 一种自动开关组装的组合配电箱 对一般照明及小容量插座采用树干式接线 即住户配电箱中每一分路开关带几盏灯或几个小容量插座 而对电热水器 窗式空调器等大宗用电量采用放射式供电 低压配电结线方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 1 目的 根据对测量所得的数据进行统计 分析 以查找供电异常情况 预告维护保养 并进行用电负荷控制及自动计费管理 电网的供电状况随时受到监视 一旦发生电网全部断电的情况 控制系统作出相应的停电控制措施 应急发电机自动投入 确保消防 安保 电梯及各通道应急照明用电 而类似空调 洗衣房等非必要用电负荷可暂时不与供电 同样 复电时控制系统也将有相应的复电控制措施 2 供配电系统监测内容 各自动开关 断路器状态监测 三相电压 电流检测 有功 无功功率及功率因数检测 电网频率 谐波检测 变压器温度检测及故障状态报警 用电量 kWh 检测 二 供配电系统监测 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 高 低压端电压及电流自动检测对6 10kV高压线路的电压及电流测量方法如图所示 低压端 380 220V 的电压及电流测量方法与高压侧基本相同 只不过是电压和电流互感器的电压等级不同 功率 功率因数的检测通过测量电压与电流的相差可测得功率因数 有了功率因数 电压 电流数值即可求得有功功率和无功功率 3 供配电系统监测 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 供电品质指标 电压 频率和波形 电压质量包括电压的偏移 波动和三相不平衡度 1 频率 电力工业标准频率 国家规定电力系统对用户的供电频率偏差范围 0 5 对电网频率的检测在低压侧进行 2 电压偏移 电力系统负荷的变化或用户本身负荷的变化引起 电压低于额定值往往发生在高峰负荷时长线路的 电压高于额定值往往发生在低负荷时线路的 对电压偏移的改善一般要求在电网的高压侧采取措施 使电网的电压随负荷的增大而升高 反之负荷减少电压降低 对于重要的负荷 宜在受电或负荷端设置调压及稳压器 按稳定对象分 可分为交流稳压器和直流稳压器 是交流稳压器 还是直流稳压器 要看稳压器的输出电压是交流还是直流 直流稳压器也常用交流电网供电 变压器 整流器 滤波器通常被看成是稳压器的一部分 三 供电品质的监测及改善 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 3 电压波动及谐波电压波动 短时间内的电压变化 eg 电动机的启动 电梯 电焊类冲击负荷工作 照明和电子设备对电压波动敏感 谐波 电力系统中交流电的波形理论上应为正弦波 但实际上由于三相电气设备的三相绕组不完全对称 带有铁心线圈的励磁装置 特别是大型可控硅装置 电力电子设备的应用 在电力系统中可产生与50Hz基波成整数倍的高效谐波 于是电压波形畸变成为非正弦波 消除和抑制谐波方法 传统无源型LCR滤波器 有源电力滤波器APF4 电压的不平衡度低压Y Y0三相四线制系统中 单相负荷接于相电压 三个相电压不可能完全平衡而产生的电压不平衡 不平衡电压加于三相电动机会使其负序电流增加 因而增加了转子内的热损失 在设计时应尽量使三相负荷平衡地分配在三相中 供电品质的监测及改善 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 四 应急电源系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 智能建筑中的用电负荷种类繁多 但并不是所有的用电负荷都必须在任何情况下保证供电 也就是说可以把用电负荷分成保证负荷和非保证负荷 保证负荷包括一级负荷和那些在非消防停电时仍要求保证的负荷 其余则为非保证负荷或一般负荷 一级负荷 智能高层建筑中的消防设备 消防水泵 消防电梯 应急照明等 民用高层建筑中的许多部位 银行证券大楼业务用的大型计算机 主机及大量工作站 微机 保安用的一些监控设备 大楼设备管理用和一些智能型设备及一些重要部分的照明等 供电要求 根据电气设计规范 一级负荷要求有两路电源供电 二级负荷当条件许可时也宜由两路电源供电 特别是属于消防用的二级负荷 为保障智能建筑供电安全可靠 设置自备发电机 1 自备发电机组容量的选择 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 自备发电机组容量的选择 目前尚无统一的计算公式 因此在实际工作中所采用的方法也各不相同 有的简单的按照变压器容量的百分比确定 例如用放大器容量的10 20 确定 有的根据消防容量相加 也有的根据业主的意愿确定 自备发电机容量选得太大 会造成一次投资的浪费 大功率电动机起动困难 选得太小 事故时满足不了使用要求 一般按自备发电机的计算负荷选择 在计算自备发电机容量时 智能建筑用电负荷分类 保安型 保证大楼人身安全及大楼内智能化设备安全 可靠运行的负荷 eg 消防水泵 消防电梯 防排烟设备 应急照明及大楼设备的管理计算机监控系统设备 通信系统设备 从事业务用的计算机及相关设备等 保障型 保障大楼运行的基本设备负荷 主要有工作区照明 部分电梯 通道照明等 自备发电机组容量的选择 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 一般负荷 除上述负荷外的负荷 eg 舒适用的空调 水泵及其他一般照明 电力设备 第一类负荷必须考虑在内 第二类负荷是否考虑应视城市电网情况及大楼的功能而定 考虑保安型负荷和部分保障型负荷不同时使用 择其大者作为发电机组的设备容量 在初步设计时自备发电机容量可取变压器总装机容量的10 20 左右 2 自备发电机组的机组选择 启动装置 外形尺寸 小 紧 轻 自启动方式 尽量用电起动 起动电压直流24V 冷却方式 闭式水循环及风冷整体机组 发电机宜选用无刷型自动励磁的方式 自备发电机组启动 图4 7发电机组运行流程图 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 选有自启动装置的机组 15s内启动供电 供电系统设计 图4 8一路市电后备与一路自备电源的配电系统图 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 用电负荷分组配电常见方案 市电停供后 供一般负荷的各分路开关因失压而脱扣 这时备用电源或发电机组投入或启动 但一般负荷应甩掉 或部分甩掉 以供保证负荷 配电方案 a 一路市电后备与一路自备电源 b 两路市电与自备电源 两路市电与自备电源 图4 9两路市电与自备电源的配电系统图 第4章建筑基本设备及其控制特性4 1供配电系统 一级负荷单独分组方案 第二节照明系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 照明系统由照明装置 灯具 及其电气部分 照明开关 照明线路及照明配电盘等 组成 一 楼宇照明设计照明设计的原则 是在满足照明质量要求的基础上 正确选择光源和灯具 节约电能 安装和使用安全可靠 配合建筑的装饰 经济合理及预留照明条件等 照明设计的步骤为 1 确定照明方式 照明种类 照度设计标准 2 确定光源及灯具类型 并进行布置 3 进行照度计算 并确定光源的安装功率 4 确定照明的配电系统 5 线路计算 包括负荷 电压损失计算 机械强度校验 功率因数补偿计算等 确定导线型号 规格及敷设方式 6 确定智能照明控制系统方案 选择控制设备及其安装位置等 7 绘制照明平面布置图 同时汇总安装容量 列出主要设备及材料清单等 楼宇照明设计 照度照度用来表示被照面上光的强弱 以被照场所光通的面积密度来表示 照度的单位为勒克斯 lx 1勒克斯 lx 1流明 lm lm2 为了对照度有一个实际概念 下面举一些常见的数字 在40 白炽灯下1米处的照度约为30lx 加一搪瓷伞形罩后照度就增加到73lx 阴天中午室外照度约为8000 20000lx 晴天跃在阳光下的室外照度可高达80000 120000lx 一般地说 照度为1lx时 人眼仅能辨别物体的轮廓 照度为5 10lx时 看一般书籍比较困难 阅览室和办公室的照度不应低于50lx 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 1 照明方式 一般照明 在整个场所或场所的某部分照度基本上均匀的照明 对于工作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求 或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所 宜单独使用一般照明 局部照明 局限于工作部位的固定的或移动的照明 对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时 宜采用局部照明 混合照明 一般照明与局部照明共同组成的照明 照明方式和种类 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 2 按照明的功能照明可分成下面五类 工作照明 正常工作时使用的室内 外照明 它一般可单独使用 也可与事故照明 值班照明同时使用 但控制线路必须分开 事故照明 正常照明因故障熄灭后 供事故情况下继续工作或安全通行的照明 事故照明宜布置在可能引起事故的设备 材料周围以及主要通道和出入口 并在灯的明显部位涂以红色 以示区别 值班照明 在非生产时间内供值班人员使用的照明 警卫照明 用于警卫地区周边附近的照明 障碍照明 装设在建筑物上作为障碍标志用的照明 照明方式和种类 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 照明配电线路 图4 10照明配电线路 采用380 220 三相四线制供电 线路一般采用放射式 由总配电盘经中央楼梯或两侧走廊处 采取干线立管的方式向各层分配电盘供电 各分配电盘引出的各支线对各房间的照明灯具供电 事故照明用电应单独敷设配电线路 并预留适量的照明插座 吊顶内预留线槽 以便供增补局部照明及接用办公电器 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 二 楼宇照明设备 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 常用照明光源 白炽灯 钨丝白炽体高温辐射发光 钨丝热辐射频率范围广 可见光部分所占比较比率低 绝大部分是红外线 白炽灯的光视效能很低 寿命较短 约1000h 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 卤钨灯 灯壳为石英玻璃 内充适量卤族元素 碘 溴等 和惰性气体 靠卤钨循环解决灯丝温度与钨升华矛盾 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 卤钨灯 荧光灯 荧光灯 汞蒸气弧光放电时发出可见光和紫外线 紫外线激励管内壁的荧光粉发光 二者混和光色接近白色 特点是光效高 寿命长 寿命约2000 3000h 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 荧光高压汞灯 荧光高压汞灯 高压水银荧光灯 发光原理与低压荧光灯相同 但工作气压要高得多 起动时不需加热灯丝 不用启辉器 光效比白炽灯高3倍 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 高压钠灯 高压钠灯 高压钠蒸气放电 其辐射光的波长集中在人眼较灵敏的区域内 故光效高 为荧光高压汞灯的2倍 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 金属卤化物灯 金属卤化物灯 金属卤素灯 高压汞灯内添加金属卤化物 靠金属卤化物的循环作用不断向电弧提供相应的金属蒸气 金属原子在电弧中受激发而辐射该金属特征光线 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 管形氙灯 管形氙灯 长弧氙灯 高压氙气放电产生很强白光 瞬间能达到80 光输出 光电一致性好 适于大面积场所照明 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 2 照明光源的光电参数特性 作照明用的光源 其主要性能指标是 光效 寿命 色温 显色指数 启动 再启动等 这些性能指标之间 有时是互相矛盾的 在实际选用时 一般应先考虑光效高 寿命长 其次才考虑显色指数 启动性能等 气体放电光源一般比热辐射光源光效高 寿命长 能制成各种不同光色 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 常用照明电光源的主要特性1 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 常用照明电光源的主要特性2 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 图4 11双控及多程开关原理 一 跷板开关控制方式该方式就是以跷板开关控制一套或几套灯具的控制方式 这是采用得最多的控制方式 三 照明控制系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 照明控制系统 二 断路器控制方式 控制灯具较多 节能效果差以断路器 空气开关 交流接触器等 控制一组灯具 三 定时控制方式 太机械利用BAS接口 通过控制中心定时实现 延时开关 照明点燃后经预定延时时间后自动熄灭 四 光电感应开关控制 最大限度利用自然光 节能通过测定工作面的照度与设定值比较来控制照明开关 五 智能控制方式 智能建筑中照明控制系统将对整个楼宇的照明系统进行集中控制和管理 智能控制方式能实现场景预设 亮度调节 软启动软关断等复杂的照明控制功能 智能控制方式不仅能营造室内舒适的视觉环境 更能节约大量能源 1 照明设备组的时间程序控制2 照明设备的联动功能 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 1 照明设备组的时间程序控制将楼宇内照明设备分为若干组别 通过时间区域程序设置菜单 设定照明设备的启 闭程序 照明系统按计算机预先编制好的时间程序 自动控制各楼层办公照明 走廊照明 广告霓虹灯等 可自动生成文件存档或打印数据报表 2 照明设备的联动功能当楼宇内有事故发生时 照明各组做出相应联动配合 火警时 联动正常照明 事故照明开 当发生保安报警时 联动相应区域照明开 照明区域控制系统的核心是DDC分站 各照明区域控制系统通过通信系统联成一个整体 成为一个BAS子系统 智能控制方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 照明控制系统功能框图 第4章建筑基本设备及其控制特性4 2照明系统 一 空气的物理性质1 空气的成分 由干空气和水蒸气组成的混合气体空调以湿空气为对象 主要是解决空气的温度和湿度问题 2 空气的状态参数 压力 a 大气压力b 水汽分压力大气压力 地球表面的空气层作用在单位面积上的压力 通常以纬度45o海平面上的平均气压作为一标准大气压 水汽分压力 湿空气总压力 干空气分压力 水汽分压力 水汽分压力的大小反映了水汽的多少 温度 空调温度通常用干球温度 DB 和湿球温度 WB 来表示 比较这两个温度值可计算相对湿度 湿度 a 绝对湿度b 含湿量c 相对湿度 露点温度 水汽凝结成水的温度 3 空气状态参数相互间的关系 第三节空调与冷热源系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 空气的状态参数 图4 13t d Pc关系图 绝对湿度 1m3湿空气中含有的水汽量含湿量 1kg干空气中含有的水汽量相对湿度 空气湿度接近饱和绝对湿度的程度 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 空气的状态参数关系 图4 14t Pc关系图 当空气的水汽分压力不变时 空气温度越低 相对湿度就越大 当空气的相对湿度不变时 空气温度越低 水汽分压力就越小 当空气温度不变 则水汽分压力越大 相对湿度越大 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 二 空气调节原理 温度调节 居住和工作环境与外界温差5 左右为宜 夏季25 27 冬季16 20 湿度调节 冬季40 50 夏季50 60 1 调温调湿设备 空气的加热设备 以热水或蒸汽为热媒的表面式空气加热器和电热丝发热加热器 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 空气的降温方法 空气的减湿冷却设备 通过表冷器来实现a 表冷器内流动的冷媒 制冷剂和冷水 深井水 冷冻水 盐水等 二种 以制冷剂为冷媒的表冷器称为直接蒸发式表冷器 又称蒸发器 多用于局部的分体空调中 以冷水作为冷媒的表冷器称为水冷表冷器 多用于集中式空调系统和半集中式空调系统的末端设备中 b 工作原理与加热器的类似 当空气沿表冷器的肋片间流过时 通过肋片和基管表面与冷媒进行热量交换 空气放出的热量温度降低 冷媒得到热量温度升高 安装与以热水为媒的空气加热器安装方式基本相同 c 表冷器的调节方法有两种 水量调节和水温调节 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 空气的加湿 减湿方法 空气的加湿设备 在空调系统中一般均采用向空气中喷蒸汽的办法进行加湿 常用的喷蒸汽加湿方法有干蒸汽加湿和电加湿两种 干蒸汽加湿是将由锅炉房送来的具有一定压力的蒸汽由蒸汽加湿器均匀地喷入空气中 而电加湿则是用于加湿量较小的机组或系统中 空气减湿处理的主要方法可以分为四种 即加热通风法减湿 冷却减湿 液体吸湿剂吸收减湿和固体吸湿剂吸附减湿 冷却减湿是空调系统中常用的方法 当表冷器的表面温度低于空气的露点温度时空气中的一部分水蒸气将凝结出来 此时称表冷器处于湿工况 从而达到对空气进行降温减湿处理的目的 表冷器下部应设积水盘 用来收集空气被表冷器冷却后产生的冷凝水 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 喷水室是一种多功能的空气调节设备 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 空气状态调节 等Pc加热升温过程 空气调节是对房间或公共建筑物内的空气状态参数进行调节 一般来说主要是指对空气的温度 相对湿度进行调节 空气调节的过程实际上是空气从一个状态变化到另一个状态的过程 当被调节的空气状态 温度 相对湿度 偏离了设定值时 就需要进行空气调节 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 等Pc冷却降温和结露降温 两种降温过程 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 空气状态调节过程 图4 15空气状态调节过程 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 空气调节处理流程 图4 16空气调节处理流程 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 冬季新空气加热加湿处理 图4 17冬季新空气加热加湿处理 定温饱和加湿方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 夏季新空气减温去湿处理 图4 18夏季新空气减温去湿处理 定露点去湿方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 去湿处理 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 大气监测的目的是对空气中的有害气体 灰尘 烟雾 微生物等进行监测 再进行处理 从而达到有关标准 一 大气监测项目1 烟尘 SO CO 臭氧等 2 有毒气体和放射性元素 3 光化学烟雾 太阳辐射 能见率等 4 气象因素 风向 风速 气温 气压 雨量 相对湿度等 二 大气质量指标1 空气污染指数2 悬浮颗粒浓度 硫氧化物浓度 氮氧化物浓度 一氧化物浓度 光化学氧化剂浓度 碳氢化合物含量3 各种微量污染气体 三 大气环境监测 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 1 影响室内空气环境参数的变化 外部原因和内部原因2 空调系统包括以下几部分 进风部分 新风 进风口 连同引入通道和阻止外来异物的结构等 组成了进风部分 空气过滤部分 预过滤器和主过滤器两级过滤装置 根据过滤的效率不同可以分为初效 中效和高效过滤器 空气的热湿处理部分 是将空气加热 冷却 加湿和减湿等不同的处理过程组合在一起的统称 热湿处理设备主要有两大类型 直接接触式和表面式 空气的输送和分配部分 由风机和不同型式的管道组成 只采用一台送风机的称 单风机 系统 管道截面通常为矩形 低速 和圆形 高速 两种 冷热源部分 为了保证空调系统具有加温和冷却能力 必须具备冷源和热源两部分 冷热源均有自然和人工之分 四 局部式 集中式空调系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 3 空调系统组成 一般空调系统包括进风 过滤 热湿处理 输送和分配 冷热源几部分 按空气处理设备的设置情况 空调系统可分为集中系统 半集中系统和全分散系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 集中空调系统 集中空调系统的所有空气处理设备 包括风机 冷却器 加热器 加湿器 过滤器等 都设在一个集中的空调机房内 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 半集中空调系统 在半集中空调系统中 除了集中空调机房外 还设有分散在被调节房间的二次设备 又称未端装置 这种也是智能建筑应用最广泛的空调系统方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 集中供冷 热 分散控制式空调系统 集中供冷 热 分散控制式空调系统 还有一类分散空调系统 是集中供冷 热 分散控制式空调系统 在大型建筑群的空调系统中多有应用 全分散系统也称局部空调机组 这种机组通常把冷 热源和空气处理 输送设备 风机 集中设置在一个箱体内 形成一个紧凑的空调系统 通常的窗式空调器及柜式 壁挂式分体空调器均属于此类机组 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 大学城集中供冷 分散控制式空调系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 在智能楼宇中 一般采用集中式空调系统 通常称之为中央空调系统 对空气的处理集中在专用的机房里 对处理空气用的冷源和热源 也有专门的冷冻站和锅炉房 一 按照所处理空气的来源 可分为封闭式系统 直流式系统和混合式系统 应用最广的一类 五 中央空调 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 二 中央空调的空气热湿处理 1 系统组成 由风门驱动器 风管式温度传感器 湿度传感器 压差报警开关 二通电动调节阀 压力传感器以及现场控制器等组成 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 集中式空调的空气热湿处理系统 2 监控功能 将回风管内的温度与系统设定的值进行比较 用PID 比例加积分 微分 方式调节 冷水 热水电动阀开度 调节冷冻水或热水的流量 使回风温度保持在设定的范围之内 对回风管 新风管的温度与湿度进行检测 计算新风与回风的焓值 按回风和新风的焙值比例 控制回风门和新风门的开启比例 从而达到节能效果 检测送风管内的湿度值与系统设定的值进行比较 用PI 比例加积分 调节 控制湿度电动调节阀 从而使送风湿度保持在所需要的范围之内 测量送风管内接近尾端的送风压力 调节送风机的送风量 以确保送风管内有足够的风压 其它方面 风机启动 停止的控制 风机运行状态的检测及故障报警 过滤网堵塞报警等 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 3 中央空调工作原理 当室温过高时 空调系统通过循环方式把房间里的热量带走 以维持室内温度于一定值 当循环空气 新风加回风 通过热湿处理系统时 高温空气经过冷却盘管先进行热交换 盘管吸收了空气中的热量 使空气温度降低 然后再将冷却后的循环空气吹入室内 冷却盘管 它的冷冻水由冷水机组提供 它是由压缩机 冷凝器与蒸发器组成如果要想使室内温度升高 需要以热水进入风机盘管 空气加热后送入室内 空气经过冷却后 有水分析出 相对湿度减少 变得干燥 如果想增加湿度 可进行喷水或喷蒸气 对空气进行加湿处理 用这样的湿空气去补充室内水汽量的不足 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 热量传递过程 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 压缩式制冷方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 T T 溴化锂吸收式制冷方式 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 直燃吸收式溴化锂冷热水机组 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 家用空调工作原理 家用空调器一般都是采用机械压缩式的制冷装置 其基本的元件共有四件 压缩机 蒸发器 冷凝器和节流装置 壁挂式空调和立柜式空调都是由室内机和室外机组成 室内机主要由蒸发器 送风系统 控制器和外壳组成 室外机主要由送风系统 风叶和电机 冷凝器 压缩机 管路系统 电路和外壳等组成 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 首先 低压的气态制冷剂被吸入压缩机 被压缩成高温高压的气体 而后 气态制冷剂流到室外的冷凝器 在向室外散热过程中 逐渐冷凝成高压液体 接着 通过节流装置降压 同时也降温 又变成低温低压的气液混合物 此时 气液混合的制冷剂就可以发挥空调制冷的 威力 了 它进入室内的蒸发器 通过吸收室内空气中的热量而不断汽化 这样 房间的温度降低了 它也又变成了低压气体 重新进入了压缩机 如此循环往复 空调就可以连续不断的运转工作了 制冷剂 制冷剂真是神奇 它是怎样在高温下冷凝向外界散发热量又在低温下蒸发从外界吸收热量呢 这与制冷剂本身的性质有关 大家知道 在山顶上煮鸡蛋很难煮熟 而用高压锅做饭时 鱼和肉等食品很快就能做熟 这是因为随着压力的升高 水的饱和温度 通常叫做沸点 也升高 所以 在大气压低于标准大气压的情况下 水的沸点低于100 反之则高于100 同理 高温高压气态制冷剂从压缩机出来时饱和温度要高于室外气温 通过不断散热并开始液化后 其温度依然很高 甚至在其完全变成液态后 仍继续向室外空气散热 而在室内 情况则相反 由于经过节流装置 制冷剂的压力和温度都降低很多 它的饱和温度也比室内气温低 这才能够连续不断的从室内空气中吸收热量 当前能用作制冷剂的物质有80多种 最常用的是氨 氟里昂类 水和少数碳氢化合物等 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 通风的任务 包括排风和送风 设置的设备及管道称为通风系统 通风方式有局部通风和全面通风 1 局部通风 利用局部气流 使局部工作地点不受有害物的污染 造成良好的空气环境 2 全面通风 全面通风也称稀释通风3 通风系统的设计原则 散发热 湿 或有害物的房间及一般的地下室均考虑进行通风换气 在供暖地区设计通风换气时 应作空气平衡及热平衡计算 并采取相应地补风及加热措施 以保证通风运行的效果 在民用建筑的下列房间 应设置自然通风和机械通风进行全面换气 如办公室 居室 房 厕所 盥洗室 浴室 送风系统室外进风的采气口位置 应设置在室外空气较为清洁的地点 远离排风口的风侧 而且低于排风口 六 通风系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 通风风机的控制方案主要功能为 风机控制 分站根据其内部的软件及时目钟 按时间程序或事件来启动或停止风机 闭合或断开控制回路 过滤器报警 风机启动后 过滤网前后将建立起一个风压 如果过滤器干净 风压将小于一个指定值 接触器的干接点会断开 反之如果过滤器太脏 过滤网前后的风压变大 接触器的干接点将闭合 分站根据接触器的干接点的情况会发出过滤网报警信息 风机故障报警 风机启动后 如果运行正常 则在风机前后将建立起一个风压 接触器的干接点将闭合 反之 如风运行不正常 这时风机前后的风压将小于一零 接触器的干接点会断开 分站根据接触器的干接点的情况会发出风机故障报警信息 4 通风控制 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 全空气空调系统分为定风量式和变风量式的系统 实现风机的变风量运行有以下几个方案 改变风机风量 可通过改变风机转速的方法 一般采用变频调速技术 在离心风机入口设置可调导向叶片 通过调节叶片的开启度来调节风量 风机出口方向管道的压力信号控制导向叶片的开启度 采用叶片角可变的轴流风机 叶片角的改变可改变风机风量 通过多台风机的并联运行控制来调节风量 这是一种有级差的调节方法 此外 通过在选择风机时 风量 风压裕量不应过大 并且应进行运行工况的分析 确定经济合理的台数 使调节简单 全年运行费用低廉 以达到节约能源的目的 5 风机的节能运行 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 1 冷源主要应用于三个方面 一是空气调节 二是食品冷藏 三是某些生产工艺需要低温 2 冷源系统包括冷冻机组 冷冻水系统 冷却水塔和冷却塔组 七 集中供热 冷系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 热源系统 3 热源 供热大体有两种方式 一种是集中供热 其热源来自热电厂 集中供热锅炉厂等 另一种是由分散设在一个单位或一座建筑物的锅炉房供热 这里的供热指的是热水和蒸气 一般用于生活热水和空调 4 智能楼宇需配备现代化的锅炉房 作为空调 采暖 生活热水供应 以及厨房 卫生等供热的热力站 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 5 热泵系统 图4 23燃气发动机驱动热泵系统 第4章建筑基本设备及其控制特性4 3空调与冷热源系统 燃气发动机驱动热泵系统 GEHP 燃气发动机直接驱动热泵的压缩机 热泵冷凝器的冷凝热作为热源供采暖或供热水 蒸发器则作为冷源为建筑物供冷或制冰 高温的发动机排热 80 的发动机冷却水排热和500 600 的排气排热 回收 或者与热泵冷凝热一起用于供热 或者作为吸收式冷温水机组的驱动热源 或者用于蓄热 第四节给排水系统 智能建筑给排水系统的特点 高层建筑内人数众多 生活卫生