楼宇自控系统原理图 PPT课件

1 第四节楼宇自控系统的主要监控对象及监控原理 2 内容 供配电系统 电力设备监控系统 照明系统空调系统给排水系统冷热源系统 3 建筑物自动化系统的功能 1 制定系统的管理 调度 操作和控制的策略 2 存取有关数据与控制的参数 3 管理 调度 监视与控制系统的运行 4 显示系统运行的数据 图像和曲线 5 打印各类报表 6 分析系统运行的历史记录及趋势 7 统计设备的运行时间 设备维护周期和保养管理情况等 4 供配电基础 电力网输配电线路和变电所输电 配电高压 低压电压等级8级0 220 38361035110220Kv负荷等级一级负荷 二级负荷 三级负荷 5 常见供电方案 0 22 0 38kv 负荷小 可靠性低 临近变电所供电 1路10 6 kv供电 三级负荷供电 或一级负荷备用电源 2路10 6 kv供电 负荷容量大 可靠性高 一二级负荷常用方式 2路10 6 kv 自备发电机备用 负荷容量大 可靠性高 一级负荷 2路35kv 自备发电机备用 特大负荷 大型企业 超高层建筑 6 负荷分布及变压器配置 负荷计算装机容量KVA 供电电压设备层 技术层 选择超高层建筑设备设分区电梯 水泵 配电房变压器选择容量 形式 施工便利 7 常用高压供电方案 一备一用结构简单容量小可靠性低 同时供电结构复杂容量大可靠 通用 8 图2 31楼宇中变配电系统的基本结构 楼宇变配电系统基本结构 9 常用低压配电方案 放射式 星型可靠 容量大耗材 树干式 总线型简便 容量小省料 混合式折中 常用 10 后备供电与应急供电 智能建筑用电负荷分类一类 保安型负荷二类 保障型负荷三类 一般型负荷常用配电方案两路市电中间联络 全失电启动发电机组一类负荷两路市电同时供电 末端自切 消防 安全 消防电梯 应急照明 工作区照明 部分电梯 通道照明 空调 水泵 其它照明 11 供配电系统监测 变送器 只监不控 12 一 电力设备监控系统的监测要求 1 高压进线柜 三相电压 三相电流 有功功率 无功功率 功率因数 2 所有高压开关的开关状态 故障跳闸状态 3 变压器温度 4 低压进线柜 三相电压 三相电流 5 所有低压进出线开关的开关状态及故障跳闸状态 6 低压主要配电回路电能计量 7 柴油发电机三相电压 三相电流 频率及运行或故障信号 油位指示及报警信号 8 变压器室 高 低压配电室 发电机房内温度 13 供配电系统监测主要内容 各自动开关 断路器状态监测三相电压 电流检测有功 无功功率与功率因素检测电网频率 谐波检测变压器温度检测与故障报警用电量检测 通常有专业公司提供数据接口 电力设备监控的工程实现 上位机功能 P72 14 二 照明设备监控系统 一 照明设备监控系统监控需求分析 二 照明控制模式 三 照明系统监控的工程实现 15 一 照明设备监控系统监控需求分析 1 办公室及酒店客房等区域此类区域的照明控制方式有就地手动控制 按时间表自动控制 按室内照度自动控制 按有 无人自动控制等几种 2 门厅 走道 楼梯等公共区域在现代化建筑物中 此类区域的照明控制主要采用时间表控制的方式 3 大堂 会议厅 接待厅 娱乐场所等区域此类区域照明系统的使用时间不定 不同场合对照明需求差异较大 因此往往预先设定几种照明场景 使用时根据具体场合进行切换 16 4 泛光照明系统单个或单组泛光照明灯的照明效果一般由专用控制器进行控制 不受楼宇自控系统的控制 但照明设备监控系统可以通过相应接口 一般为干接点接口 控制整个泛光照明系统的起 停和进行场景模式选择 5 灾难及应急照明设备灾难及应急照明设备的起动一般由故障或报警信号触发 属于系统间或系统内的联动控制 6 其他区域照明除上述讨论的几个典型区域 用途照明外 建筑物照明系统还包括航空障碍灯 停车场照明等 这些照明系统大多均采用时间表控制方式或按照度自动调节控制方式进行控制 17 干接点的定义 无源开关 具有闭合和断开的2种状态 2个接点之间没有极性 可以互换 常见的干接点信号有 1 各种开关如 限位开关 行程开关 脚踏开关 旋转开关 温度开关 液位开关等 2 各种按键 3 各种传感器的输出 如 环境动力监控中的传感器 水浸传感器 火灾报警传感器 玻璃破碎 振动 烟雾和凝结传感器 4 继电器 干簧管的输出 18 二 照明控制模式 1 时间表控制模式这是楼宇照明控制中最常用的控制模式 工作人员预先在上位机编制运行时间表 并下载至相应控制器 控制器根据时间表对相应照明设备进行起 停控制 2 情景切换控制模式在这种模式中 工作人员预先编写好几种常用场合下的照明方式 并下载至相应控制器 3 动态控制模式这种模式往往和一些传感器设备配合使用 4 远程强制控制模式除了以上介绍的自动控制方式外 工作人员也可以在工作站远程对固定区域的照明系统进行强制控制 远程设置其照明状态 5 联动控制模式联动控制模式是指由某一联动信号触发的相应区域照明系统的控制变化 19 实现照明控制设备 开 关控制断路器控制定时控制光电感应控制智能控制 BA程序控制 室外路灯 广告牌 室内走道灯 智能家居 泛光照明 场景模式 20 公共照明系统监控 照明总控制柜 区域1 区域2 区域3 区域4 区域 程序 定时 控制 手工干预控制 现场控制 过道灯 红外感应器 3种控制模式 21 智能照明系统结构框图 定时控制 场景模式 22 三 照明系统监控的工程实现 2z74 tif 23 三 冷热源设备监控系统 一 冷源系统监控原理 二 热源系统监控原理 24 一 冷源系统监控原理 1 冷水机组水冷式热泵机组在制冷工况下的工作原理与冷水机组完全相同 而风冷式热泵机组的控制更加简单 没有冷却水循环系统 由风冷式热泵机组的室外机承担水冷式热泵机组冷却水循环的功能 且室外机由热泵机组自带控制器自行控制 2 冷冻水循环建筑物空调冷源系统的冷冻水循环见图2 39左半部分 它将从各楼层空气处理设备循环回来的高温冷冻水送至冷水机组制冷 然后再供给各空气处理设备 3 冷却水循环建筑物空调冷源系统的冷却水循环见图2 39右半部分 它的主要任务是将冷水机组从冷冻水循环中吸取的热量释放到室外 25 4 设备间联动及冷水机组的群控冷水机组是整个建筑物空调冷源系统的核心设备 冷冻水循环 冷却水循环都是根据冷水机组的运行状态进行相应控制的 5 冷冻水回路二次水泵变频的控制方案如前所述 在冷冻水回路采用定流量水泵的情况下 为平衡负荷侧变流和冷水机组侧定流之间的矛盾 防止低负荷情况下 负荷侧盘管水阀同时关小 水泵对管路及泵本身的冲击 应在冷冻水供回水总管上加装旁通回路 通过旁通阀的开度控制平衡水管压力 见图2 43a 6 冰蓄冷系统冰蓄冷的基本思想是利用夜间低谷电价时段制冰蓄冷 而白天高峰期融冰供冷 26 1 冷水机组起 停控制及状态监视 2 冷水机组故障报警监视 3 冷水机组的手 自动控制状态监视 4 冷冻水出水 回水温度监视等 27 1 冷冻水泵的起 停及状态监视 2 冷冻水泵故障报警监视 3 冷冻水泵的手 自动控制状态监视等 1 冷冻水供 回水温度监测 2 冷冻水供 回水总管压力监测 3 冷冻水循环流量监测等 28 1 冷却塔风机起 停控制及状态监视 2 冷却塔风机故障报警监视 3 冷却塔风机的手 自动控制状态监视等 1 冷却水泵的起 停及状态监视 2 冷却水泵故障报警监视 3 冷却水泵的手 自动控制状态监视等 29 1 首先 当需要增加起动一台冷水机组时 需要确定起动哪台冷水机组 同样 需要停止一台冷水机组时也是一样 2 其次 当需要起动或停止某台冷水机组时首先要确定应增开或停止几台及哪几台冷冻水泵 冷却水泵和冷却塔 30 1 制冷机组优先控制策略在空调负荷小于制冷机组容量时仅运行制冷机组 只有当空调负荷大于制冷机组容量时才由蓄冷装置补充不足部分 2 蓄冰优先供冷控制策略在空调负荷低于蓄冰设备最大融冰释冷量时 先由融冰承担负荷 当空调负荷大于最大融冰释冷量时 再投运制冷机组补充 3 固定比例供冷控制策略这种控制策略是指蓄冰装置与制冷机组按照固定的比例输出冷负荷 满足建筑物空调负荷的需求 31 4 优化控制策略这种控制策略是根据动态预测负荷 在约束条件 包括制冷机组输出冷负荷最大值约束 蓄冰设备最大蓄冷量约束 最大融冰速率约束等 的限制下 对多个控制目标 包括日运行费用 空调负荷 一个循环的剩余冰量 制冷机组的起停次数等 进行优化 32 二 热源系统监控原理 1 热泵系统制热工况监控原理热泵机组对应的热源系统工作原理及监控内容与其在制冷状态下的工作原理和监控内容类似 只是热泵机组内部冷凝器和蒸发器的位置可以通过四通阀进行互换 2 锅炉系统监控原理锅炉系统设备包括锅炉机组 热交换器及热水循环3部分 见图2 47 33 1 监视锅炉的运行状态 故障报警 2 监视锅炉的烟道温度 锅炉压力 3 监视补水箱的高低液位的报警信号 4 锅炉的油耗或气耗的实时检测 5 监视锅炉一次侧水泵运行状态 压差及旁通阀的开度 6 锅炉一次水的供回水温度 1 监测各热交换器二次水出水温度和回水温度 依据出水温度调节一次热水 或蒸汽 调节阀 保证出水温度稳定在设定值范围内 温度超限时报警 有条件的检测二次侧水流量 以估算冬天空调负荷 2 监测热水循环泵的运行状态和故障信号 故障时报警 并累计运行时间 34 冷热源系统监控 冷源系统冷水机组系统 包括冷水机组 热泵 冷却水循环和冷冻水循环三部分热源系统建筑物空调系统的主要热源设备包括热泵机组和锅炉系统 35 冷水机组 利用压缩机 冷凝器 蒸发器等设备 人为控制制冷剂气液状态转换 并循环反复 制冷剂就将不断地冷却冷冻水 同时 将吸收的热量释放到冷却水循环中 36 冷水机组工作原理 低温低压气体 高温高压气体 释放热量 常温高压液体 低温低压气液共存 蒸发 吸收热量 37 冷水机组监控内容 冷水机组启 停控制及状态监视 冷水机组故障报警监视 冷水机组的手 自动控制状态监视 冷冻水出水 回水温度监视等 38 冷冻水系统 建筑物空调冷源系统的冷冻水循环 它将从各楼层空气处理设备循环回来的高温冷冻水送至冷水机组制冷 然后再供给各空气处理设备 此回路的监控内容主要包括冷冻水泵的监控 冷冻水供 回水各项参数的监测及旁通水阀的控制 空调机 新风机 盘管冷媒为冷冻水 39 冷冻水系统监控内容 冷冻水泵的启 停及状态监视 冷冻水泵故障报警监视 冷冻水泵的手 自动控制状态监视等 冷冻水供 回水温度监测 冷冻水供 回水总管压力监测 冷冻水循环流量监测等 40 冷却水循环 建筑物空调冷源系统的冷却水循环 它的主要任务是将冷水机组从冷冻水循环中吸取的热量释放到室外 此回路的监控内容主要包括冷却塔的监控 冷却水泵的监控及冷却水进 回水各项参数的监测 41 冷却水监控内容 冷却塔风机启 停控制及状态监视 冷却塔风机故障报警监视 冷却塔风机的手 自动控制状态监视等 冷却水泵的启 停及状态监视 冷却水泵故障报警监视 冷却水泵的手 自动控制状态监视等 42 设备间联动及冷水机组的群控 冷水机组是整个建筑物空调冷源系统的核心设备 冷冻水循环 冷却水循环都是根据冷水机组的运行状态进行相应控制的 启动冷水机时 启动冷却塔 冷却水循环系统 冷冻水循环系统的启动 当确定冷冻水 冷却水循环系统均已启动后方可启动冷水机组 停止冷水机组时 停止的顺序与启动顺序正好相反 停止冷水机组 停止冷冻水循环系统 停止冷却水循环系统 最后是冷却塔 43 多台冷水机组启 停控制的流程图 44 热源系统监控原理 建筑物空调系统的主要热源设备包括热泵机组和锅炉系统两种 水冷式热泵机组在制冷工况下的工作原理与冷水机组完全相同风冷式热泵机组的控制更加简单 没有冷却水循环系统 由风冷式热泵机组的室外机承担水冷式热泵机组冷却水循环的功能 45 热泵系统制热工况监控原理 低温低压气体 高温高压气体 释放热量 常温高压液体 低温低压气液共存 蒸发 吸收热量 46 四 空气调节原理 目标 创造一个温度适宜 湿度恰当的舒适环境 温度调节夏季 25 C 27 C冬季 16 C 20 C湿度调节 相对湿度夏季 50 60 冬季 40 50 47 空气调节设备 调温 调湿设备加热设备 空气加热器 蒸汽 热水 电加热器减湿冷却设备 表面冷却器加湿设备 喷蒸汽法空气状态调节基本方法冬季新风加热加湿处理夏季新风减温减湿处理 48 空调系统 空调系统组成局部式 集中式空调中央空调通风 49 空调系统组成 进风部分新风口 回风口空气过滤部分过滤器 滤网空气热湿处理部分直接接触式 表面式 盘管 叶片 输送和分配部分风机 风管冷热源部分冷源 热源热泵 冷水机组 锅炉 电 煤气 油 50 局部式 集中式空调 集中系统所有空气处理设备在一个集中的空调机房内 空气经处理送到个房间 特点是便于设备安装与管理 半集中空调系统除集中空调外加 还有分散在各房间内的二次末端 风机盘管 变风量系统等 特点是灵活使用和控制 全分散系统局部空调机组 窗式 挂壁 柜 式分体机组 51 中央空调 形式半集中空调 集中空调特征 冷热源集中提供冷热源热泵冷水机组锅炉电加热器 52 集中空调系统原理图 冷媒由机组统一提供 适合商场 大开间办公室 53 一 空调处理机监控 启停状