建筑设备监控与管理n

1、建筑设备监控与管理 2022-5-12022-5-1 建筑设备监控系统G 智能建筑概述G 建筑设备监控系统检测与控制原理G 建筑设备监控系统设计 G KMDigital控制系统G 工程现场施工管理2022-5-1一、智能建筑概述2022-5-1智能建筑nIntelligent Buildingn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2022-5-1智能建筑发展史n 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

2、一幢“智能大厦”n日本“本田青山大楼”n90年末期迅速发展n国内 80年代末出现早期智能建筑2022-5-1智能建筑内容n通信网络系统n信息网络系统n建筑设备监控系统n火灾自动报警和消防联动系统n安全防范系统n综合布线系统n系统集成2022-5-1智能建筑的经济效益n降低能源消耗n确保系统安全、经济运行n提高管理水平，降低运行人员的劳动强度n减少管理人员2022-5-1我国建筑业节能工作前景n国家建设部制定包括节能、节地、节水、节材和环境保护的强制执行标准 要求到2010年，全国新建建筑争取1/3以上能达到绿色建筑和节能建筑标准，全国城镇建筑的总耗能要实现节能50%.到2020年，使全社会建筑

3、的总能耗能够达到节能65%的总目标。对于不执行节能标准的建筑设计施工单位，将受到处罚甚至被清除出市场。2022-5-1建筑设备监控系统（BAS）n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、冷冻和冷却及电梯和自动扶梯等系统，以集中管理、监视，分散控制为目的的构成的综合系统。也称楼宇自动化系统。2022-5-1BAS系统组成调节对象 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2022-5-1n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）

4、和不间断电源三部分。n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、液位等），并发出信号送到调节控制器（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；n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）n分站控制器分站控制器：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

5、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。2022-5-1nDDC，即利用计算机控制技术，将空调系统中各种信号（温度、压力、流量、状态等），通过输入装置输入计算机，经相应程序运算处理，将处理后的信号经输出装置输出，进而控制相应的执行机构。如图所示。（一）分站控制器DDC2022-5-1传感器A/D转换器微处理器D/A转换器执行器变送器图 12022-5-1Building Automation Hardware2022-5-1传感器及执行机构2022-5-1温度传感器度传感器n测量液体和气体温度n右图：管式温度传感器nSTE-14XX 系列nSTE-1402nSTE-141

6、1nSTE-1421nSTE-14512022-5-1湿度传感器湿度传感器n检测房间、风道等环境湿度n型号：HU-224/225n供电：12-40 VDC 12-35 VACn输出： 4-20 mA（2-wire） 0-5VDC/0-10VDC2022-5-1Electronic Actuators2022-5-1Electronic Valves2022-5-1( (二二) DDC) DDC系统信号种类系统信号种类n 信号按其输出输入能否直接被微机或执行器接受分为数字量输入（DI）、数字量输出（DO）、模拟量输入（AI）和模拟量输出 （AO）四种信号。n 模拟量信号所对应的是一定量的电压或电

7、流值，它与传感器输出信号的特性有关。 空调自控系统中常见的n 模拟量输入信号：温度、湿度、压力流量、压差等；模拟量输出信号：需控制的电动风阀及电动水阀。n 数字量输入信号包括：风机、水泵、冷却塔风扇、电机的运行状态、过滤器淤塞状态报警、压差开关、液位开关、开关信号，防冻保护等。数字量输出信号包括：电磁阀的控制、二位电动水阀的控制、水泵、风机、冷却塔等设备的启停控制。2022-5-1( (三三) ) 空调空调DDCDDC监控系统的主要功能监控系统的主要功能n空调DDC系统能实现楼宇中空调系统各种控制功能，同时具备各种管理功能。n（1）能量控制及管理功能。即根据建筑物实际冷、热负荷，对空调系统中的

8、风系统和水系统进行控制，自动控制冷热设备运行状态及运行参数，使整个空调系统达到最佳节能状态。n（2）对空调系统及其冷、热源系统的相关参数进行调节控制及监测，对空调设备运行进行监测。n（3）空调设备如冷水机组、泵、风机等在规定时间的启停控制，以达到节能目的。2022-5-1n（4）自动累积空调设备的运行时间，维修期限报警，以便更换或维修相关设备，延长设备使用寿命，提高设备的运行质量。n（5）根据空调设备运行时间，自动切换工作及备用设备，保持设备良好的工作状态。n（6）对空调系统的能量消耗进行计量，记费。n（7）各种物业管理文本的自动生成、打印及查询。2022-5-1二、建筑设备监控系统 检测与控

9、制原理2022-5-1概述n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。n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。2022-5-1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 全水式系统 制冷剂直接蒸发系统2022-5-1空气处理机组n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。n包括新风段、混合段、过滤

10、段、冷却/加热段、加湿段、送风段、回风段。2022-5-1n1、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。n2、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运算值调节加湿阀开度，使被控对象湿度保持在要求的范围内。n3、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。n4、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

11、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。n5、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。n6、报警：风机故障报警、过滤器堵塞报警、低温报警。n7、中国南方地区的盘管不会结冰，可省去低温开关。2022-5-1空调系统原理图2022-5-1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

12、态防冻开关状态2022-5-1二管制空调系统原理MMM新风阀开度冷/热水阀开度加湿阀开度M回风阀开度送风温度送风湿度房间湿度房间温度Pd过滤网压差低温开关配电箱配电箱5回风温度回风湿度风机启停风机手自动/状态/故障FV1FV2TV1PD1MV1TE2HE2TE1HE1TE3HE3TS1TdTdTdM排风阀开度FV3风机手自动/状态/故障风机启停新风排风回风2022-5-1KMDigital空调系统控制典型配置n直接数字控制器 KMD-5802 ( 8个输入/8个输出)n压差开关 CSE-1100n风门执行器 MEP-1262n防冻开关 CTE-3006n风道温湿度传感器 THE-1002n调节

13、水阀阀 VEP系列2022-5-12022-5-1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/启停过滤器状态防冻开关状态2022-5-1新风系统原理图MM新风阀开关冷热水阀开度加湿阀开度M送风温度送风湿度Pd过滤网压差低温开关配电箱风机启停FV1TV1PD1MV1TE1HE1TS1Td风机手自动/状态/故障新风2022-5-1新风+风机盘管系统n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

14、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。n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。2022-5-1KMDigital新风系统控制典型配置n直接数字控制器 KMD-5802 ( 8输入/8输出)n压差开关 CSE-1102n风门执行器 MEP-1261n防冻开关 CTE-3006n风道温湿度传感器 THE-1002n调节水阀 VEP系列2022-5-1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2022-5-1压缩式制冷系统工作原理n压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器n逆卡诺循环原理n系统设备：冷水机、

15、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2022-5-1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。 2022-5-12022-5-1冷冻站系统监测控制1 1、根据外部设备所需要的冷量，控制冷冻机的启、根据外部设备所需要的冷量，控制冷冻机的启/ /停台数；停台数；Q=KQ=K* *P P* *（T1-T2T1-T2）

16、2 2、根据冷却回水的温度控制冷却塔的启、根据冷却回水的温度控制冷却塔的启/ /停台数；停台数；3 3、根据总供、根据总供/ /回水的压差，调节电动旁通阀；回水的压差，调节电动旁通阀；冷冻水供冷冻水供/ /回水温度回水温度冷却水供冷却水供/ /回水温度回水温度冷冻水总回水流量冷冻水总回水流量冷冻水供冷冻水供/ /回水压差回水压差冷冻机状态冷冻机状态/ /启停启停冷冻泵状态冷冻泵状态/ /启停启停冷却泵状态冷却泵状态/ /启停启停冷却塔状态冷却塔状态/ /启停启停2022-5-1冷却塔启停冷却泵启停冷却水水流开关冷冻机启停冷冻水水流开关冷冻泵启停冷却塔运行状态故障报警冷却泵运行状态故障报警冷冻机

17、运行状态故障报警冷冻泵运行状态故障报警冷水机组冷水机组冷却水回水温度冷却塔蝶阀开关冷冻水供水温度冷冻水回水温度流量分水器集水器旁通阀调节供回水压差冷却水供水温度配电箱配电箱配电箱冷却水蝶阀开关冷冻水蝶阀开关配电箱2022-5-1nKMD-5210 多功能控制器n水温传感器：STE-1421+HMO4533n流量传感器：220B+UFT-1An压差传感器：692n水流开关： F61KBn旁通阀： VEP-系列冷冻站控制典型配置2022-5-1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，

18、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。2022-5-1热水泵启停热交换器热交换器蒸汽（或热水）凝结水供水回水蒸汽温度蒸汽压力凝结水温度蒸汽调节阀水箱高水位水箱低水位供水温度供水压力状态故障热水泵回水温度回水压力2022-5-1给排水系统n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2022-5-1给排水水箱液位控制2022-5-1通风系统通风系统n包括：排风、排烟和送风n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

19、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。2022-5-1n 以上仅对系统进行了简单的阐述。n实际工程设计中，系统控制设计是空调专业提出技术要求，由电气、自控专业实现完成的n搞好系统控制更需要专业间密切配合及相互了解。2022-5-1三、建筑设备监控系统设计2022-5-1设计步骤技术需求分析确定各功能子系统的控制方案确定系统监控点和监控设备统计汇总控制设备（传感器、控制器）清单绘制各种被控设备的控制原理图，绘制出整个设备BAS施工平面图和系统图采用组态软

20、件完成系统、画图及控制组态和软件设计2022-5-1nBAS系统的设计具有很大的灵活性，应根据建筑物的整体功能需求和物业管理方式控制水平，根据建筑物内不同区域的要求和被控系统的各个特点，选择技术先进、成熟、可靠、经济合理的控制系统方案和设备，避免投资的盲目性。2022-5-1四、KMDigital 控制系统2022-5-1美国美国KMCKMC控制公司控制公司楼宇自控产品专业专业生产厂家 有近40年的运营历史 楼宇自控领域全球最大的公司之一 专注于楼宇自动化控制领域 被列入美国军方采购楼宇自动化产品供应商目录提供楼宇自控全系列产品 从研制生产气动控制产品起家，产品线齐全，技术独特。 风门执行机构

21、、调节阀、开关阀、温湿度、压力、流量等传感器、控制器 全球VAV控制系统的最大供应厂家，在变风量（VAV）控制技术方面引领世界潮流2022-5-1生产的每一步都进行检测生产的每一步都进行检测2022-5-1nKMC主要产品nKMDigital控制系统n软件示例2022-5-1 KMC的主要产品 传感器阀门执行器 气动 & 电动Windows and Windows CE 版软件DDC 控制器2022-5-1KMC产品2022-5-1Pneumatic Controls2022-5-1Pneumatic Valves2022-5-1Pneumatic Actuators2022-5-1E

22、lectronic Controls2022-5-1KMCKMC公司温度传感器度传感器n测量液体和气体温度n右图：管式温度传感器n准确度：+/-0.2 Cn测量范围:-34-71 CnSTE-14XX 系列nSTE-1402nSTE-1411nSTE-1421nSTE-14512022-5-1KMCKMC公司湿度传感器湿度传感器n检测房间、风道等环境湿度n型号：HU-224/225n精度：+/-2%,+/-3%RHn范围：0-100%RHn供电：12-40 VDC 12-35 VACn输出： 4-20 mA（2-wire） 0-5VDC/0-10VDC2022-5-1Electronic Ac

23、tuators2022-5-1Electronic Valves2022-5-1Building Automation Hardware2022-5-1Building Automation Software2022-5-1 KMDigital 控制系统2022-5-1KMDigitalKMDigital控制系统框架示意控制系统框架示意2022-5-1Start 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。

24、主网级控制器主网级控制器LAN LAN CONTROLLERCONTROLLER可扩展出可扩展出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

25、万点的系统2022-5-1所有控制器之间的通讯不依赖于主网控制器，都是点对点方式。Wide Area Network (WAN)可连接32个控制器Local Area Networks (LAN) 可连接124个控制器电脑与WAN 和 LAN上的任何一个DDC相连，都可浏览整个网络的工作状态并调用其它DDC上的点。DDC种类多，点数设置合理，组态灵活I/O接口种类软件设定，便于设计和调整控制器、传感器、执行器一体化设计专用控制器出厂时可预装控制程序，也可现场编程每个DDC均可与PC机连接，方便系统构成及现场调试 KMDKMDigital 系统构架2022-5-1LAN Controller (

26、KMD-5210)172022-5-1 Native BACnet 系统n全套的BACnet 产品n系统搭配灵活n全部BACnet产品都符合ASHRAE Standard 135.1P标准n全部产品都经过BACnet Testing Laboratory (BTL) 认证2022-5-1BACNet LAN Controller2022-5-1BACnet LAN Controller202022-5-12022-5-1 软件示例软件示例2022-5-1WinControl 动态界面示动态界面示例例2022-5-1WinControl 操作示例操作示例2022-5-1WinControl 功能

27、示例功能示例2022-5-1五、工程现场施工管理五、工程现场施工管理电气敷设设备安装2022-5-1BAS电气敷设 支架安装、线槽敷设、电线管敷设 ? 在同一线槽内的不同信号，不同电压等级的电缆，应分类布置，110V以上交流电源线路和连锁线路，不应与弱电信号电缆（线）同槽敷设。? 导线在管内或线槽内不应有接头和扭结。导线的接头应在接线盒内焊接或用端子连接。? 信号线路、供电线路、连锁线路以及有特殊要求的仪表信号线路，应分别采用各自的保护管。? 仪表盘（箱）内端子板两端的线路，均应按施工图纸标号。? 当强电弱电都采用PVC管时，为避免干扰，弱电配管应尽量避免与强电配管平行敷设，若必须平行敷设，相

28、隔距离宜大于0.5米。 BAS电气线路敷设的施工，应具备施工平面图、CP箱接线图、安装大样图、系统图以及其他必要的技术文件。2022-5-1 BAS设备安装?中央控制及网络通讯设备应在中央控制室的土建和装饰工程完工后安装。?现场控制设备的安装位置应与管道保持一定距离，如不能避开管道，则必须避开阀门、法兰、过滤器等管道器件，蒸汽口。?DDC的设置，应主要考虑系统管理方式，安装调试,维护方便和经济性，一般按机电系统的平面布置进行划分，如布置在：冷冻站、热交换站、空调机房、新风机房等控制参数较为集中之处，也可根据要求布置在弱电竖井中，箱体一般挂墙明装；?每台DDC的输入输出接口数量与种类应与所控制设

29、备要求相适应，并留有10%-15%的余量； 2022-5-12022-5-1输入设备安装?温、湿度传感器的安装?压力传感器与压差传感器的安装?水流开关的安装?水管流量传感器的安装2022-5-1温、湿度传感器的安装? 不应安装在阳光能直射的位置，其它幅射热影响的位置和远离有高振动或电磁场干扰的区域；? 室外温、湿度传感器不应安装在环境潮湿的位置；? 风管型温、湿度传感器应安装在风速稳，并能正确反映风管温湿度的位置；? 风管型温、湿度传感器的安装应在风管保温层完成之后；? 风管型温、湿度传感器应安装在风管的直管段，如不能安装在直管段，则应避开风管内通风死角的位置安装；? 水管型温度传感器的安装，

30、应在工艺管道预制、安装同时进行；? 水管型温度传感器的开孔与焊接工作，必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行；? 水管型温度传感器不宜安装在焊缝及其边缘上开孔及焊接；? 水管型温度传感器的安装位置应选在水流温度变化灵敏和具有代表性的地方，不宜选在阀门等阻力部件的附近和水流束呈死角处以及振动较大的地方；2022-5-1压力传感器与压差传感器的安装? 风管型压力传感器应安装在便于调试、维修、气流流束稳定和管道的上半部位置；? 风管型压力传感器的安装应在风管保温层完成之后；? 风管型压力传感器应安装在风管的直管段，如不能安装在直管段，则应避开风管内通风死角的位置安装；? 风管型压力传感器应

31、安装在温、湿度传感器的上游侧；? 水管型压力与压差传感器的安装，应在工艺管道预制、安装同时进行；? 水管型压力与压差传感器的开孔与焊接工作，必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行； ? 水管型压力与压差传感器应安装在温、湿度传感器的上游侧；2022-5-1水流开关的安装? 水流开关的安装，应在工艺管道预制、安装的同时进行；? 水流开关上的箭头方向应与水流方向一致；? 水流开关的开孔与焊接工作，必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行；? 水流开关不宜安装在焊缝及其边缘上开孔及焊接；? 水流开关应安装在水平管段上，不应安装在垂直管段上；? 水流开关应安装在便于调试、维修的地方。2022-5-1水管流量传感器的安装? 水管流量传感器的安装，应在工艺管道预制、安