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建筑智能技术，广东工业大学自动化学院，第4章建筑基本设备及其控制特性，第1节供配电系统，第2节照明系统，第3节空调及冷热源系统，第4节给排水系统，第1节供配电系统，第1节典型建筑供配电系统，第2节供配电系统监控，第3节供电质量监控与改进， 第4节应急供电系统、第1节典型建筑供配电系统、第1节负荷分配和变压器配置变电站应尽可能位于负荷中心，以便于配电、节约电线和便于施工。 负荷中心实际上是一个最优分配点，需要根据要达到的优化目标和不同的计算条件，通过列出的目标函数来确定。就荷载的垂直分布而言，大部分荷载集中在下部。因此，在40层以上的高层建筑中，将变压器布置在建筑底部是有利的。有许多电梯设备。变压器宜按上下层排列，或分别按上、中、下层排列。供电系统的主要连接线，即输电和配电，必须由母线、开关、配电线路、变压器等组成。某一供电线路，是供电系统的主连接线，即主连接线。由于智能建筑的功能要求，一般采用双电源供电，即需要两个独立的电源。常用的供电方案如图4-2所示，中国最常用的主接线方案如图4-2所示。采用两个lOkV独立电源，变压器低压侧采用单母线分段方案。例如，广州东方酒店和白云酒店都采用了这种供电方案。对于小型建筑，由于耗电量小，很难在当地获得两个电源。当附近有另一个400伏备用电源时，一个100伏电源可以作为主电源，400伏电源可以作为备用电源的高、低备用主接线方案，如图4-3所示。(3)低压配电方式：低压配电方式是指低压干线的配电方式。低压配电的接线方式可分为辐射型和干线型。混合型是指辐射型和树干型的组合模式。a)辐射型配电系统B)干线型配电系统C)混合型配电系统。二。供配电系统监控。供配电系统的监控包括以下内容：(1)所有自动开关和断路器的状态监控；(2)三相电压和电流检测；(3)有功和无功功率及功率因数检测；(4)电网频率和谐波检测；(5)变压器温度检测和故障状态报警；耗电量检测。1。高低压终端电压和电流的自动检测6 10kV高压线路的电压和电流测量方法如图4-5所示。图4-5高压线电压电流测量方法。2.功率和功率因数检测。更精确的功率测量方法是使用由模拟乘法器组成的功率变送器，或者通过数字测量方法(电压和电流数据的高速采样和数字信号的处理)直接测量功率数据。功率因数可以通过测量电压和电流之间的差值来测量。利用功率因数、电压和电流值，可以获得有功功率和无功功率。因此，可以首先测量功率因数，然后可以间接获得功率数据，这是一种间接的功率测量方法。供电质量的监控与改进。电源质量的指标通常是电压、频率和波形，其中电压和频率是最重要的。电压质量包括电压偏差、电压波动和电压三相不平衡。1.频率2。电压偏差3。电压波动和谐波4。电压不平衡。1.频率。额定频率标在电气设备的铭牌上。中国电力的标准频率在峰值负载期间，低于额定值的电压通常出现在线路末端，而在低负载期间，高于额定值的电压通常出现在线路的起始处。当电压过高或过低时，监控系统应发出警报，并采取系统或局部电压调节和保护措施。电压偏移的改善通常要求在电网的高压侧采取措施，使得电网的电压随着负载的增加而增加，而电压随着负载的减少而降低。对于重要负载，应在受电端或负载端设置电压调节和稳压器。3。电压波动和谐波。由于三相电气设备的三相绕组不完全对称，采用铁芯线圈励磁装置，特别是大型可控硅装置和电力电子设备，会在电力系统中产生50Hz基波的整数倍的高次谐波，从而使电压波形畸变为非正弦波。有源电力滤波器是一种消除和抑制谐波的新技术。理论上，有源电力滤波器可以完全消除谐波和补偿无功电流。低压系统中电压不平衡一般为Y/Y0三相四线制，单相负载接相电压。因为单相负载在三相系统中不能完全平衡，所以三相的电压不能完全平衡。电压不平衡可以通过测量三相电压和三相电流的数据并比较它们的差异来检测。差异越大，不平衡越大。当该不平衡电压被施加到三相电动机时，电动机中的负序电流由于不平衡相电压而增加，从而增加转子中的热损失。在设计中，单相负载应尽可能均匀地分布在三相之间。对于对相电压不平衡敏感的负载，如电子和计算机设备，应采用单独的回路。同时，监控系统应报警。(4)应急供电系统，(1)自备发电机组容量的选择初步设计时，自备发电机的容量可占变压器总装机容量的10% 20%左右。(2)自备发电机组，选择1)启动装置；2)外形尺寸3)自启动模式4)冷却模式5)发电机应采用无刷自动励磁模式发电机组运行流程图，3)供电系统设计1)单向市电备用和单向独立供电，2)双向市电和独立供电，第2节照明系统，第1节建筑照明设计2，建筑照明设备3，照明控制系统，第1节建筑照明设计，照明设计一般步骤：1)确定照明模式、照明类型和照明设计标准；2)确定光源和灯具的类型，并进行排列；3)计算照度并确定光源的安装功率；4)确定照明配电系统；5)线路计算(包括负荷和电压损失计算、机械强度验证、功率因数补偿计算等)。)；6)确定导线类型、规格和敷设方式，选择配电控制设备及其安装位置等。7)绘制照明布置图，同时汇总安装能力，列出主要设备和材料等.照度。照度用于指示照明表面上的光强度，并由照明区域的面积密度表示。照度的单位是勒克斯(lx)，1勒克斯(lx)=1流明(lm)/1。为了对照度有一个实用的概念，这里有一些常见的照度值。40W白炽灯下1米处的照度约为30lx添加珐琅伞盖后，照度增加到73lx。阴天中午室外照度约为8000 20000lx晴天中午室外太阳照度可达80，000 120，000 Lx。一般来说，当照度为llx时，人眼只能识别物体的轮廓。当照度为5 1 olx时，很难阅读一般书籍。阅览室和办公室的照度不应低于50。照明方法和类型，(1)正常工作期间使用的室内和室外照明。它通常可以单独使用或与事故照明和值班照明同时使用，但控制线必须分开。之后该电路通常是辐射状的，主配电板通过中央楼梯或两侧的走廊，通过干线竖板向每层的分配电板供电，如图4-10所示。每个配电板的每条支线都为每个房间的照明灯供电。每层的分配电板应安装在同一垂直线上，以便于主干立管的铺设。(2)建筑照明设备，(1)普通光源，(1)白炽灯，(2)卤钨灯，(3)荧光灯(通常称为荧光灯)，(4)荧光高压汞灯(通常称为高压汞荧光灯)，(5)高压钠灯，(6)金属卤化物灯(金属卤素灯)，(7)管状氙灯(也称为长弧氙灯)，以及(2)光源的光电参数特性用作光源，其主要性能指标为：发光效率、寿命、色温、显色指数、启动、重启这些绩效指标有时相互矛盾。在实际选择中，通常应首先考虑高发光效率和长使用寿命。其次，考虑显色指数和启动性能。3、照明控制系统，1、翘翘板开关控制模式，2、断路器控制模式，3、定时控制模式，4、光电感应开关控制，5、智能控制模式，1、翘翘翘板开关控制模式，用翘翘板开关控制一套或多套灯具的控制模式是最广泛使用的控制模式，它可以配合设计师的要求进行布置，同一房间的不同出入口必须设置开关，单个控制开关用于在一个地方开启和关闭照明。双控和多路开关用于楼梯和过道等地方，以打开和关闭上下楼层或两端的照明。接线图如图4-11所示。断路器的控制方式是用断路器(空气开关、交流接触器等)控制一组灯。)。该方法控制简单，投资少，电路简单。然而，由于受控灯数量多，大量灯同时开关，节能效果差，难以满足特定环境下的照明要求。因此，在智能建筑中应谨慎采用这种方法，并尽可能避免。3。定时控制模式，即定时控制灯具的控制模式。这种方法可以通过控制中心使用BAS接口来实现，但它太机械，难以适应天气变化或工作和休息时间的临时变化。它必须通过改变设定值来实现，这非常麻烦。还有一种延时开关，特别适用于短时间使用照明或人们容易忘记关灯的地方，这样在照明后经过预定的延时后，照明会自动关闭。(4)光电感应开关控制。光电感应开关通过测量工作面的照度并与设定值进行比较来控制照明开关，从而最大限度地利用自然光，达到节能的目的。它还可以提供相对稳定的视觉环境，不受季节和外部气候的影响。特别适用于照明条件好的地方，当检测到的照度低于设定值的极限值时开灯，高于极限值时关灯。智能控制方法将建筑物中的照明设备分成若干组，并通过时区程序设置菜单设置这些照明设备的开/关程序。当建筑内发生事故时，照明组需要进行相应的协调。第3节空调和冷热源系统，1。空气的物理性质。空调原理3。大气环境监测。本地中央空调系统5。中央空调系统6。通风系统7。中央加热和冷却系统1。空气的物理特性。1.空气成分空气是干燥空气和水蒸气的混合物，称为湿空气。此外，它含有不同程度的灰尘、微生物和其他杂质。空气状态参数压力1)大气压力p2)水蒸气分压pc温度t或T湿度1)绝对湿度xx=pc/(RcT)2)含水量d3)相对湿度露点温度Tl，空气状态参数之间的关系。当.的时候室温夏季宜保持在25 27，冬季宜保持在16 20。相对湿度在冬季为40% 50%，夏季为50% 60%。人们感觉好多了。如果温度合适，即使相对湿度在40% 70%范围内变化，人们也能基本适应。空调空调的原理是利用空气状态参数之间的关系，通过合理的加热、加湿、冷却和除湿步骤，人为地将空气状态改变到设定的状态。如图所示，空气的状态从状态a变为状态b ,(1)在冬季加热和加湿新空气，(2)在夏季降低新空气的过热和除湿，以及(3)监测大气环境。大气监测的目的是监测空气中的有害气体、粉尘、烟雾和微生物，然后进行处理，以达到相关标准。大气监测项目包括：1)烟尘、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、臭氧等。2)有毒气体和放射性元素；3)光化学烟雾、太阳辐射、能见度等。4)气象因素：风向、风速、气温、气压、降雨量、相对湿度等。4.局部和中央空调系统。通用空调系统包括以下部分：(1)进气部分(2)空气过滤部分(3)空气热湿处理部分(4)空气输送和分配部分(5)冷热源部分。根据空气处理设备的设置，局部和集中空调系统可分为集中系统、半集中系统和完全分散系统。所有空气处理设备(包括风扇、冷却器、加热器、加湿器、过滤器等。)的集中系统位于一个集中空调室内(见图4-19)。其特点是集中设备处理后的空气通过风管分配到所有空调房间，便于集中管理和维护。此外，一些空气处理的质量，如温度和湿度的准确性，清洁度等。也可以达到更高的水平。在半集中式空调系统中，除了中央空调房间之外，还有分散在空调房间中的二次设备(也称为末端设备)。变风量系统、诱导系统和风机盘管系统都属于半集中式空调系统。全分布式系统也称为局部空调装置。这种机组通常将冷却、热源和空气处理及输送设备(风扇)设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。该装置可以直接放置在需要空调的房间中，也可以放置在相邻的房间中，并通过短风管与房间相连。一般来说，这种系统可以满足不同房间的不同送风要求。它使用灵活，移动方便，但设备的总功率相对较大。(5)中央空调。在智能建筑中，通常使用中央空调系统，通常称为中央空调系统。中央空调系统示意图，中央空调的空气热湿处理系统如图所示。该系统主要由风门驱动器、风道温度传感器、湿度传感器、压差报警开关、双向电动调节阀、压力传感器和现场控制器组成。1)将回风管道中的温度与系统设定的值进行比较，用比例积分微分法调节冷水/热水电动阀的开度，调节冷冻水或热水的流量，使回风温度保持在设定的范围内。2)检测回风管道和新风管道的温度和湿度，计算新风和回风的焓，根据回风和新风的焓比控制回风门和新风门的开度，从而达到节能效果。3)检测送风管道中的湿度值，并与系统设定的值进行比较，用比例积分来调节和控制湿度电动调节阀，以保持送风湿度在要求的范围内。4)测量供气管末端附近的供气压力，调节鼓风机的供气量，确保供气管内有足够的气压。5)其他方面：风机启停控制、风机运行状态检测及故障报警、过滤器堵塞报警等。6.通风系统。1.局部通风。2.整体通风。3.通风系统的设计原则。4.通风控制。5.风机的节能运行。3.通风系统的设计原则。1)对于散发热量、湿度或有害物质的房间和普通地下室，应考虑通风和通风。2)采暖地区通风设计时，应计算空气平衡和热平衡，并采取相应的补风和采暖措施，以保证通风效果。3)民用建筑的下列房间，应提供自然通风和机械通风，以保证整体通风：如办公室、客厅、厨房、卫生间、盥洗室和浴室。4