建筑设备监控与管理

1、建筑设备监控与管理2021-12-6一、智能建筑概述一、智能建筑概述第1页/共65页2021-12-6智能建筑智能建筑 Intelligent Building 以建筑为平台，兼备办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。 -智能建筑设计标准第2页/共65页2021-12-6智能建筑内容智能建筑内容 通信网络系统(CA) 建筑设备监控系统(BA) 火灾自动报警和消防联动系统（FA) 安全防范系统(SA) 办公自动化系统(OA)第3页/共65页智能建筑内容智能建筑内容第4页/共65页2021-12-6智能建筑发展史智

2、能建筑发展史 1984年美国康涅狄格州哈特福特市的“都市办公大楼”（City Place Building）为世界上出现的第一幢“智能大厦” 日本“本田青山大楼” 90年代开始应用在中国开始发展 2000年后，智能建筑在国内蓬勃发展，越来越多的建筑开始进入智能时代第5页/共65页智能建筑在天津智能建筑在天津天津最早的智能建筑-天津经济技术开发区管委会办公大楼第6页/共65页二、设备监控系统组成及作用第7页/共65页2021-12-6建筑设备监控系统（建筑设备监控系统（BASBAS） 将建筑物或建筑群内的空调与通风、变配电、照明、给排水、热源与热交换、冷冻和冷却及电梯等系统，以集中管理、监视，分

3、散控制为目的的构成的综合系统。也称楼宇自动化系统。第8页/共65页2021-12-6BASBAS系统组成系统组成 操作 系统调节对象 检测元件 各种传感器执行调节机构分站DDC 传输通道 中央 处理机中央控制室现场部分第9页/共65页2021-12-6 中央控制室（数据中心）中央控制室（数据中心）：包括中央处理机（一台微型计算机、存储器、磁带机和接口装置）、外围设备（显示终端、键盘、打印机）和不间断电源三部分。 传感器及执行调节机构传感器及执行调节机构：传感器是指装设在各监视现场和各种敏感元件、变送器、触点和限位开关、用来检测现场设备的各种参数（如温度、湿度、压差、液位、水流等），并发出信号送

4、到调节控制器（分站、数据中心等），如铂电阻温度检测器、复合湿度检测器、风道静压变送器、差压变送器； 执行调节机构：执行调节机构：装设在各监控现场接受分站调节控制器的输出指令信号，并调节控制现场运行设备的机构，如电动阀、电磁阀、调节阀等，包括执行机构（如电动阀上的电机）和调节机构（电动阀的阀门） 现场控制器现场控制器：是以微处理机为基础的可编程直接数字控制器（DDC），它接收传感器输出的信号，进行数字运算，逻辑分析判断处理后自动输出控制信号，动作执行调节机构。第10页/共65页2021-12-6 分站控制器分站控制器是整个控制系统的核心，采是整个控制系统的核心，采用直接数字控制器（用直接数字控制

5、器（DDCDDC）它具有）它具有AIAI、AOAO、DIDI、DODO四种输入四种输入/ /输出接口。方便灵活地与现场的输出接口。方便灵活地与现场的传感器、执行调节机构直接相连接，对各种物传感器、执行调节机构直接相连接，对各种物理量进行测量，以及实现对被控系统的调节与理量进行测量，以及实现对被控系统的调节与控制。控制。第11页/共65页BASBAS系统作用系统作用创造舒适环境 通过对环境参数的检测，自动运算，控制相应机电设备的运行，自动实现对环境温湿度及新风量等参数的时时控制，提高建筑物环境的舒适度，进而提高建筑物的档次第12页/共65页节约能源节约能源 使设备永远处于最优运行状态，大量减少不

6、必要的浪费，达到节约能耗的目的，采用此系统可节约能耗15%-25%第13页/共65页 大量节省人力、节省支出大量节省人力、节省支出 设备简单的操作、维护、保养均由电脑根据程序自动完成，不仅节省人力，而且避免了复杂的人事管理等一系列问题，采用此系统可节约40%-60%的维护人力 未使用楼宇自动化系统使用楼宇自动化系统第14页/共65页 延长设备使用寿命延长设备使用寿命 设备在电脑的统一管理下始终处于最优运行状态，及时报告设备故障情况并处理：按照设备运行状态打印维护、保养报告，避免超前或延误维护，相应延长设备使用寿命，也等于节省了设备维护费用 未使用楼未使用楼控控已 使 用 楼已 使 用 楼控控时

7、间时间设备设备损耗损耗损耗损耗第15页/共65页2021-12-6三、建筑设备监控系统三、建筑设备监控系统 检测与控制原理检测与控制原理第16页/共65页2021-12-6概述概述 空调系统是先对无论是来自室外、还是室内返回的空气进行集中处理，经过处理达到送风要求的空气给需要空气调节的房间或区域使用。 工作原理：调节送风参数（送风温度、湿度、洁净度和新鲜空气含量等）和送风量，使送入室内的空气受到的热湿等负荷作用后，成为所要求的室内环境状态。第17页/共65页2021-12-6分类分类 空气处理设置 集中式系统 半集中式系统 分散式系统 负担室内热湿负荷所用介质 全空气系统 空气-水式系统 全水

8、式系统 制冷剂直接蒸发系统第18页/共65页2021-12-6空气处理机组空气处理机组 在空气处理过程中，靠调节循环风的流量，保证室内空气的新鲜程度，较为节能的形式双风机空气处理机组。 包括新风段、混合段、过滤段、冷却/加热段、加湿段、送风段、回风段。第19页/共65页2021-12-6空调系统原理图空调系统原理图第20页/共65页2021-12-6 1、温度控制：根据回风(或典型房间）温度与设定值比较后的差值及其极性，通过DDC的PID运算值调节冷/热水阀开度，使被控对象温度保持在要求的范围内。 2、湿度控制：根据回风(或典型房间）湿度与设定值比较后的差值及其极性，通过DDC的PID运算值调

9、节加湿阀开度，使被控对象湿度保持在要求的范围内。 3、节能控制：根据检测的新风和回风（或典型房间）的温度及湿度，通过DDC进行焓值运算,根据新风和回风的焓值及热湿负荷,调节新风阀、排风阀和回风阀的开度比例,使空调节能运行。 4、联锁控制：新风阀、回风阀、冷/热水阀、加湿阀等均与风机联锁，当开机并启动风机后，调节新风等阀门开度；当风机停机后，新风阀、冷/热水阀、加湿阀等同时关闭。 5、监测：新风/回风/送风/典型房间的温度及湿度，风阀/水阀的开度， 风机手自动及运行状态等。 6、报警：风机故障报警、过滤器堵塞报警、低温报警。 7、中国南方地区的盘管不会结冰，可省去低温开关。第21页/共65页20

10、21-12-6空调系统监测控制内容空调系统监测控制内容1、根据室外温度，调节新/回/排风阀门的开度2、根据回风温度，调节冷/热水阀门3、根据回风的湿度，控制加湿阀门的开度4、监测防冻开关的状态送风温/湿度回风温/湿度典型房间温/湿度新/回/排风阀冷热水阀门加湿阀门回风机状态/启停过滤器送风机状态/启停状态防冻开关状态第22页/共65页2021-12-6新风系统原理图第23页/共65页2021-12-6新风系统监测控制内容新风系统监测控制内容1、根据送风温度，调节冷/热水阀门2、根据送风的湿度，控制加湿阀门的开度3、监测防冻开关的状态送风温/湿度新风阀冷热水阀门加湿阀门送风机状态/启停过滤器状态

11、防冻开关状态第24页/共65页2021-12-6新风新风+ +风机盘管系风机盘管系统统 风机盘管由冷、热源提供的冷、热水来承担室内负荷，新风系统为室内提供经过处理的新鲜空气;一套新风系统提供一个区域的新风供给，这一区域里连接着一组风机盘管;一套风机盘管提供一个小区域的空气调节。 新风机组是由建筑设备监控与管理系统集中监控，风机盘管是三速控制开关，包括就地人工控制，网络型三速控制开关。第25页/共65页2021-12-6空调冷源系统空调冷源系统G 压缩式制冷系统G 吸收式制冷系统第26页/共65页2021-12-6压缩式制冷系统工作原理压缩式制冷系统工作原理 压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器 逆卡

12、诺循环原理 系统设备：冷水机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、集水器、分水器，连接管道和管道上阀门，补水设备第27页/共65页2021-12-6吸收式制冷系统工作原理吸收式制冷系统工作原理G 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组直燃型溴化锂吸收式冷热水机组 直接燃烧天然气、煤气、柴油等燃料，以水/溴化锂作为冷媒，提供制冷、采暖和热水的设备。 G 蒸汽（热水）吸收式制冷机组蒸汽（热水）吸收式制冷机组 蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、溶液泵、控制系统和辅助系统组成。 第28页/共65页2021-12-6第29页/共65页2021-12-6冷冻站系统监测控制1、根据外部设备所需要的冷量，控制冷冻机的启/停台数；

13、Q=K*P*（T1-T2）2、根据冷却回水的温度控制冷却塔的启/停台数；3、根据总供/回水的压差，调节电动旁通阀；冷冻水供/回水温度冷却水供/回水温度冷冻水总回水流量冷冻水供/回水压差冷冻机状态/启停冷冻泵状态/启停冷却泵状态/启停冷却塔状态/启停第30页/共65页2021-12-6热源热源系统系统来源：城市热力管网、锅炉、直燃型溴化锂冷热水机组、热泵机组、地热能、废热资源热力学定律热量总是由高温物体自发地传向低温物体，两种流体存在温度差，就必然有热量进行传递。控制检测： 利用热交换器二次侧出水温度，调节一次测阀的开度 根据热交换系统二次侧的回水温度，确定循环泵的启停。第31页/共65页202

14、1-12-6排水系统排水系统 检测与控制 水位控制 集水坑、污水坑 水箱、水池 监控 设备运行状态 报警 高于、低于报警水位 自动报警第32页/共65页2021-12-6给水水箱液位控制第33页/共65页2021-12-6通风系统通风系统 包括：排风、排烟和送风 分类： 地下室送/排风机组。平时是空气质量保证的通风、换气作用，火灾状态下，作为消防排烟使用。 楼梯间前室和消防电梯前室的防烟、排烟通风，完全由消防控制系统来管理。 厨房、卫生间、浴室等设置的机械通风，进行局部排风或全面换气。 其它为改善环境的空调通风。第34页/共65页公共照明系统公共照明系统 监控内容 公共照明开关状态 公共照明开

15、关控制 可实现的功能 1、通过时间程序控制灯光的定时开关 2、检测环境照度，根据照度控制照明开关 3、照明回路开启时间统计 4、检测照明回路的运行状态，故障时报警 第35页/共65页电梯和变配电系统电梯和变配电系统 对电梯和变配电系统“只监不控” 监视电梯的运行状态、故障状态和上下行状态 监视变配电系统的母联开关状态、变压器状态及油温，配电系统三相电流、三相电压、有功功率，无功功率，功率因数等第36页/共65页2021-12-6四、建筑设备监控系统结构和软件操作事例第37页/共65页 上世纪80年代以前，设备监控系统采用就地控制方式，各个设备独立工作，相互之间无联系上世纪90年代，半“集中管理

16、，分散控制“的控制方式2000年后，完全”集中管理，分散控制“式集散型控制结构设备监控系统结构演变设备监控系统结构演变第38页/共65页2021-12-6KMDigitalKMDigital控制系统框架示意控制系统框架示意第39页/共65页2021-12-6Start SmallStart Small底层远程通讯底层远程通讯RS485RS485每条子网可连接每条子网可连接124124个个DDCDDC。DDCDDC之间完全是点对点通讯。之间完全是点对点通讯。子网不依赖于主网存在。子网不依赖于主网存在。主网级控制器主网级控制器LAN LAN CONTROLLERCONTROLLER可扩展出可扩展出

17、128128个点，个点，2 2条子网，共条子网，共248248个个DDC.DDC.可通过可通过RS485RS485接口，以太网接接口，以太网接口，口，, Bacnet, , Bacnet, 光纤等方式光纤等方式与与 其它其它124 124 个个 LAN LAN ControllersControllers相连相连子网控制器可通过拨号报警子网控制器可通过拨号报警Start Small and E-VolveStart Small and E-Volve小到小到1616个点大到个点大到5050万点的系统万点的系统第40页/共65页2021-12-6 软件示例软件示例第41页/共65页2021-12

18、-6WinControl 动态界面示例第42页/共65页2021-12-6WinControl 操作示例第43页/共65页2021-12-6WinControl 功能示例第44页/共65页五、建筑设备监控系统建设成功因素第45页/共65页1、建设目的因素 建设必须明白：为什么要用楼宇自控系统，想要完成的功能第46页/共65页2、设计因素 设计院设计弱电总承包公司设计专业化公司设计第47页/共65页3、沟通配合因素 设备自控系统的控制思路是：弱电控制强电，需要众多机电设备供应商/施工单位预留控制接口，因此系统与众多的施工单位只有相互配合，才能构建一个成功的系统： 空调总包、水路施工、强电箱制作单

19、位、电梯安装单位、变配电施工单位第48页/共65页4、设备监控供应厂商状况产品性能产品特点服务能力市场口碑第49页/共65页六、设备监控系统发展前景第50页/共65页1、更专业的生产厂商 设备监控系统市场是一个新兴市场，大量有资金有实力的企业希望进入楼宇自控领域，很多厂商通过收购进入楼控行业，注重市场推广而不是技术研发 技术延续的产品才能赢得业主的使用！第51页/共65页2、更标准化的产品 设备监控系统起源于欧美发达国家，不同厂商的自控系统使用不同的通讯协议，之间的产品不能互相替换BACnet是国际暖通协会推荐的国际标准协议 开放的系统才能降低业主的使用风险！第52页/共65页3、更低的设备风

20、险 很多厂商为了降低造价占领市场，一直在沿用90年代二代控制结构，即”主控制器+输入输出模块“的控制结构，使一块控制器控制的设备数量更多，系统风险大”集中管理，分散控制“的集散式控制结构才能使控制设备风险降到最低！第53页/共65页4、更低的维护费用 维护费用的高低，取决于 1、系统是否开放 2、服务是否到位 3、产品是否延续 4、设备利用率 输入输出点的特性，有利于楼宇后期维护！第54页/共65页5、更智能的系统将建筑视作一个有机体，以BA为平台，集成办公、安防、消防、车库管理、能耗监测等系统，各个系统无缝对接，实现系统的联动 各个系统集成，相互联动是设备自控发展的方向！第55页/共65页2021-12-6再见再见第56页/共65页2021-12-6智能建筑智能建筑 Intelligent Buildi