建筑设备监控系统 (一)

18建筑设备监控系统

18.1一般规定

18.1.1本章适用于建筑物（群）所属建筑设备监控系统（BAS）的设计。BAS可对下列子系统进

行设备运行和建筑节能的监测及限制：

1冷冻水及冷却水系统：

2热交换系统；

3采暖通风及空气调整系统；

4给水及排水系统；

5供配电系统；

6公共照明系统；

7电梯和自动扶梯系统。

【注释】BAS按工作范围有两种定义方法，即广义的BAS和狭义的BAS。广义的BAS即建

筑设备自动化系统，它包括建筑设备监控系统、火灾自动报警系统和平安防范系统：狭义的BAS

即建筑设备监控系统，它不包括火灾自动报警系统和平安防范系统。从运用便利的角度，可将狭

义二字去掉，简称建筑设备监控系统为“BAS”。

建筑设备监控系统的主要监控对象是各类建筑设备，为了界定其范围并及《智能建筑工程验

收规范》GB50339保持一样，本规范规定这些建筑设备的监控可划分为7个子系统。

18.1.2建筑设备监控系统设计应符合下列规定：

1建筑设备监控系统应支持开放式系统技术，宜建立分布式限制网络；

2应选择先进、成熟和好用的技术和设备，符合技术发展的方向，并简洁扩展、维护和升

级；

3选择的第三方子系统或产品应具备开放性和互操作性；

4应从硬件和软件两方面确定系统的可集成性；

5应实行必要的防范措施，确保系统和信息的平安性；

6应依据建筑的功能、重要性等确定实行冗余、容错等技术。

【注释】集散限制系统DCS虽然号称是分布式限制系统，但事实上只做到了半分布，现场

设备层并没有实现彻底分布，限制依靠于限制器。真正的分布式限制系统FCS中，现场的各测控

点（传感器、执行器等）均是智能化的，因此可将DCS中现场设备层单向传输的4〜20mA模拟量

信号变为全数字双向多站的数字通信,即实现了现场设备层的全网络化；并省去了传统DCS所必

需的输入/输出模块和现场限制站，即限制功能进一步分散到现场设备上。虽然FCS是发展方向，

但由于智能型数字化的传感器、执行器目前的价格仍偏高，近期建筑设备监控系统仍以选择半分

布的DCS为宜。

建筑设备监控系统的限制对象涉及面很广，很难有一个厂家的相关产品都是性价比最高的。

因此，由多家产品组成系统时就存在一个产品开放性的问题。开放系统建立在标准化及业界实际

遵循的接口协议的基础上，这些标准及协议应为系统供应软件的可移植性、系统的互操作性。可

移植性是指第三方的应用奴件能很便利地在系统所供应的平台上运行，爱护用户的已有资源，削

减应用开发、维护和人员培训的费用。互操作性是指不同的限制设备或系统通过通信网互联后，

能够有效地进行数据的传输，并在此茶础上协同工作、共享资源。现场设备的互操作性问题在行

业达成现场总线标准化（如建筑设备监控方面的LonMark标准）共识后在肯定范围内得到了解

决，前提是不同厂家的产品完全依据既定的标准生产。

在建筑设备监控系统中，照明限制子系统、电梯限制子系统、自备发电机限制子系统等往往

采纳第三方产品。这时互连两个异构网络的网关应尽量避开采纳自己开发的方式，因为一般状况

下，第三方设备供应商不公开自己的软件；即使公开，也有许多附加条件，如高蔽付费、签订保

密协议等，给运用者带来诸多不便。通常选择由主体设备供应商及第三方设备供应商联合生产的

专用网关，由于是成熟产品，牢靠性大大提高，价格也较低。

在DCS选型中还应留意以下问题：

1目前正是新老系统交接的时期，DCS的软件、硬件正由专用走向通用。选用比较通用型的

系统，一是价格比较低，二是以后的备品比较好买，维护费用会大幅度降低，及其它系统的互连

不仅简洁，而且互连费用也低：

2应当从DCS本身价格和预料所创效益愈度来考虑经济性。DCS有国产的和进口的，对相同

档次而言，进口的限制功能强一些。但国产DCS价格要比进口的低许多，也能满意基本技术要求。

另外，国产DCS开发比较晚，已经结合一些先进的技术，某些技术比国外还先进一些，系统结构

也比某些进口的DCS还要合理一些；

3售后服务问题。国外厂商通常状况下存在配品、备件供应价格高，且不能刚好供应的问

题。在招标时，各厂商为了压低价格，DCS的利涧比较低，但由于系统的运行、维护和升级通常严

峻依靠于原来的设备厂商，他们可以从配品、备件得到高额补偿。因此，用户应选择实力雄厚的、

技术力气强的、境内技术支持好的厂家：

4应采纳经过脸证的先进技术，如DCS的开放性和互连性；加操作密级和防火墙的应用；

现场总线技术的应用和第三方软、硬件的支持等；

5在DCS选型中要考虑系统集成的须要。

18.1.3设计建筑设备监控系统时♦，应依据监控功能需求设置监控点。监控系统的服务功能应及

管理模式相适应。

【注释】一般状况下，系统的功能越完善，要求的监控点就越多，但投资的费用就会越高。

系统的服务功能是及管理模式有关的。例如，不同的管理模式，建筑设备监控系统、火灾

报警系统及平安防范系统的集成可能有不同的方法，因此系统服务功能也各不相同。

18.1.4建筑设备监控系统规模，可按实时数据库的硬件点和软件点点数区分，宜符合表18.1.4

的规定。

表18.1.4建筑设备监控系统规模

系统规模实时数据库点数

小型系统999及以下

中型系统1000~2999

大型系统3000及以上

【注释】在确定建筑设备监控系统网络结构、通信方式及限制方式时，系统规模的大小是

须要考虑的主要因素之一。因此，不同厂家的集散型计算机限制系统产品说明或综述介绍中，大

多数都涉及规模划分问题，其共同点是以监控点的数量作为划分的依据。但是各厂家都是依据各

自产品的应用条件来描述规模大小的，有关系统规模大小的数量规定差异很大。因此，是18.1.4

给出一个系统规模量化标准作为参考。该表的意义主要在于给出一个明确的量化标准，为后续条

款的相关规定供应前提，而不在于其详细量化值。

18.1.5建筑设备监控系统，应具备系统自诊断和故障报警功能。

【注释】自诊断是计算机限制系统所独具的功能。所谓自诊断就是设计一个程序或电路，

使其能够对系统本身或某个逻辑部件进行检查，如发觉故障则自动报告并实行相应的措施。

为了保证计算机系统正常运行，其维护费用是很高的。这些费用主要用于培训人员、编写文

件、供应各种维护仪器和工具等方面。系统越大、越困难，所需的维护费用也越高。从维护效率

来讲，解除机爵故障的时间越短越好，因为机器停机时间越长，给用户造成的损失就越大。特殊

是在连续运行的系统中，过长的维护时间将严峻影响设备运行甚至是不允许的。

维护费用昂贵和修理时间过长，主要是由于技术不娴熟，不能快速精确地推断和解除故障而

造成的。假如系统具备一个较好的系统自诊断功能，给维护人员供应较多的信息，以帮助他们快

速地分析、推断故障缘由和地点，那么，不仅可以缩短修理时间，而且也避开了对修理人员技术

水平的过高要求。为此，系统自诊断应具备如下功能：

1系统发生故障时，能刚好发出声光报警信号，能够提出故障所在部位：

2系统发生故障后，能保存系统的故障状态记录，以便维护人员进行分析；

3能自动启动相应故障处理程序。

18.1.6当工程有智能建筑集成要求，且主管部门允许时，BAS应供应及火灾自动报警系统（FAS）

及平安防范系统（SAS）的通信接口，构成建筑设备管理系统（BMS）o

【注释】建筑管理系统（BMS）的主要功能是把建筑设备监控系统（BAS）、火灾自动报警

系统（FAS）及平安防范系统（SAS）集成到一个统一的信息平台上，建立统一的管理员操作界面，

对纳入集成系统的全部设施进行统一的监测和限制，为跨系统的事务处理和决策供应综合的信息

依据。

18.2建筑设备监控系统网络结构

18.2.1建筑设备监控系统，宜采纳分布式系统和多层次的网络结构。并应依据系统的规模、功

能要求及选用产品的特点，采纳单层、两层或三层的网络结构，但不同网络结构均应满意分布式

系统集中监视操作和分散采集限制（分散危急）的原则。

大型系统宜采纳由管理，限制，现场设备三个网络层构成的.三层网络结构，其网络结构应符

合图18.2.1的规定。

中型系统宜采纳两层或三层的网络结构，其中两层网络结构宜由管理层和现场设备层构成。

小型系统宜采纳以现场设备层为骨干构成的单层网络结构或两层网络结构。各网络层应符合

下列规定：

1管理网络层应完成系统集中监控和各种系统的集成；

2限制网络层应完成建筑设备的自动限制；

3现场设备网络层应完成末端设备限制和现场仪表没备的信息采集和处埋。

管理网络层（中心管理工作站）以太网

图18.2.1建筑设备监控系统的三层网络系统结构

【注释】纵观限制系统的发展史，不难发觉，每一代新的限制系统都是针对老一代限制系

统存在的不足而推出的更完善的解决方案。模拟仪表限制系统在20世纪六、七十年头占主导地

位，但是随着限制系统中设备的日趋大型化，测控参数日益增多，稍大一点的系统，长长的仪表

屏上分散的显示仪表和操作旋钮往往使得操作运行人员顾此失彼甚至无法工作。随着计算机图像

显示技术的发展，使计算机限制系统在集中显示操作方面及模拟系统相比有着自然优势，因此集

中式计算机限制系统在20世纪七、八十年头占了主导地位。当时，受计算机技术发展水平的限

制，集中式计算机限制系统各回路的限制运算往往由同一台计算机集中完成，这就造成了危急集

中，使系统的牢靠性下降。由于上述两种限制系统都采纳一对一的配线方式，这使得大量的电缆

须要集中到限制室，布线工作量很大，且线路长，信号损失和干扰也都比较大，因此，这两种系

统都难以用在大型系统上。鉴于运用数字通信网络可以克服一对一配线存在的一点对一点、单向、

单一信号的低效率数据传递模式的缺点，在一根电缆上可以进行多点对多点、双向、多种数据的

信息交换，因此，数字通信网络为大系统的发展供应了坚实的基础。而且，数字通信网络技术及

计算机技术的快速发展还为计算机分布式限制供应了可能性，20世纪八、九十年头占主导地位的

集散限制系统（DCS）就是这样实现了分散限制（危急分散）。但是缺憾的是，当时不同的DCS厂

家为达到垄断经营的目的而采纳各自专用的限制通信网络，不同厂家的DCS之间以及DCS及上层

Intranet.Internet信息网络之间难以实现网络互联和信息共享，且造价昂贵。在这种状况下，

用户当然迫切要求计算机限制系统实现开放性和降低成本。现场总线限制系统（FCS）正是顺应

以上潮流诞生的，它用现场总线这一开放的、具有互操作性的网络将现场各限制器及仪表设备互

连，同时将限制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。

由上述可知，数字通信网络适用于大型限制系统，但限制系统的大型化必定带来通信网络的

困难化，使系统的设计难度加大。人们在遇到难题时往往将其分解成若干个简洁处理的子问题，

然后分而治之逐个解决，这种结构化设计方法是工程设计中常用的一种手段，分层就是大系统分

解的最好方法之一。因此，对于一个大型的限制系统，往往采纳多层次的网络体系结构，例如工

业限制中采纳4层结构（过程限制层、限制管理层、生产管理层和经营管理层），建筑设备限制

系统相对简洁，通常耒纳3层结构（管理网络层、限制网络层和现场网络层）或更少的层次结构。

严格地说，虽然限制系统的网络结构及限制系统体系结构都是分层次的，却并没有非常明确

的对应关系。但由于通信同络在限制系统中的确定性作用所造成的两者间的紧密关系，规范采纳

了统一分层的处理方式。众所周知，分布式限制系统的本质就是限制要分散（危急分散、地域安

装分散），显示、操作和管理要集中。在管理网络层，服务器和操作站实现的就是集中显示、操

作和管理的功能。这一层的通信网络虽有实时性的要求，但更重要的是要求它能够传输大量数据、

能够实现远方监控和有利于BMS、IBMS集成等方面的考虑。一般状况下，对现场网络层的通信网

络的带宽要求不高，但有较高的实时性要求。由于许多系统都把基本限制功能下放到现场微限制

器或智能仪表，实现了更彻底的分散限制，所以原则上限制网络层（分站）并不是必需的。选择

较少层次的网络结构，可以简化设计、安装和管理，降低限制系统造价。在是否选用限制网络层

（分站）的问题上，可以从以下几方面考虑：

1在有些监控点比较集中的场合，如冷冻机房的监控，比较适合选用大点数的DDC（分站）；

2在一些诸如VAV末端的限制中，虽然末端设备的基本限制要求较低，但须要整个系统的联

动限制，如送风管岸压限制。对于这类系统比较志向的解决方案是，在各末端设备现场安装一些

小点数、简洁功能.的现场限制设备，完成末端设备的基本监控功能；这些小点数现场限制设备通

过网络接入一个功能较强的限制器（分站），大量的联动运算在此限制器内部完成，由其完成整

个系统的联动限制。

综上所述，规范只是给出了建筑设备监控系统网络结构设计的一般原则，实际工程设计中选

择余地还是很大的。鉴于近期建筑设备监控系统仍以选择DCS为主，而工程实际中详细采纳哪种

网络结构不但取决于系统规模大小，还及采纳哪个厂家的产品有关，因此，以下介绍几种典型产

品的网络结构，可作为参考。

1西门子公司的Apogee限制管理系统是典型的三层网络结构，如图187所示。

管理级网络MLN（ManagementLeveINetwork）:支持Client/Server结构，采纳高速以文章由六

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3）限制器及限制器之间应进行对等式通信，实现数据共享；

4）限制器应通过网络上传中心管理工作站所要求的数据：

5）限制器应独立完成对所辖设备的全部限制，无需中心管理工作站的帮助；

6）限制器应具有处理优先级别设置功能：

7）限制器应能通过网络下载或现场编程输入更新的程序或变更配置参数。

2限制器操作系统软件应符合下列要求：

1）应能限制限制器硬件；

2）应为操作员供应限制环境及接口；

3）应执行操作员吩咐或程序指令；

4）应供应输入输出、内存和存储器、文件和书目管理，包括历史数据存贮；

5）应供应对网络资源访问；

6）应使限制网络层、现场网络层节点之间能够通信；

7）应响应管理网络层、限制网络层上的应用程序或操作员的恳求；

8）可以采纳计算机操作系统开发限制器操作平台；

9）可以嵌入Web服务器，支持因特网连接，实现阅读器干脆访问限制器。

3限制器编程软件应符合下列要求：

1）应有数据点描述软件，具有数值、状态、限定值、默认值设置，用户可调用和修改数

据点内的信息；

2）应有时间程序软件，可在任何时间对任何数据点给予设定值或状态，包括每日程序、

每周程序、每年程序、特殊H列表程序、今日功能程序等；

3）应有事务触发程序软件；

4）应有报警处理程序软件，导致报警信息生成的事务包括超出限定值、维护工作到期、

累加器读数、数据点状态变更；

5）应有利用图形化或文本格式编程工具，或运用预先编好的应用程序样板，创建任何功

能的限制程序应用程序软件和专用节能管理软件:

6）应有趋势图软件；

7）应有限制器密码爱护和操作员级别设置软件。

4应供应独立运行的限制器仿真调试软件，检查限制器模块、监控点配置是否正确，检验

限制策略、开关逻辑表、时间程序表等各项内容设计是否满意限制要求。

【注释】限制网络层软件配置

软件分为系统软件和应用软件两部分。系统软件是由限制器产品开发商供应的，第3款提到

的应用程序软件是用户为解决实际问题编制的程序，由这些程序确定限制器限制方式和限制内

容，限制器应用程序的编制过程包括：

1定义一个新工程（如一个工程项目）；

2定义一个设备（如一台空调机）：

3开发该设备限制原理图：

4对限制器的模拟量监控点建立限制策略（如PID限制、串级限制、前馈限制）；

5对限制器的数字量监控点建立开关逻辑表（如设备启停及相关联锁限制）：

6对限制器的数字量监控点建立时间程序表；

7建立教学运算程序（如加、减、乘、除、开方、乘球、微分、积分等）；

8建立限制器配贵文档（如限制器模块汇总表、端子接线图、限制参数一览表）。

对于建筑设备监控系统来说，绝大多数的应用程序模块是由厂商编制完成的，运用者只要对

模块组态就可以了。特殊是在各厂家广泛供应图形化编程工具以后，组态工作已变得非常简洁。

18.6.4现场网络层软件应符合下列规定：

1现场层网络通信协议，宜符合由国家或国际行业协会制定的某种可互操作性规范，以实

现设备互操作；

2现场网络层嵌入式系统设备功能，宜符合由国家或国际行业协会制定的行业规范文件的

功能规定并符合下列要求：

1）微限制器功能宜符合某种末端设备限制器行业规范功能文件的规定，成为该类末端设

备的专用限制器，并可以和符合同一行业规范功能文件的第三方厂商生产的微限制器

实现互操作；

2）分布式智能输入输出模块宜符合某种分布式智能输入输出模块（数字输入模块DI、数

字输出模块【）0、模拟输入模块AI、模拟输出模块A0）行业规范功能文件的规定，成

为该类模块的规范化的分布式智能输入输出模块；并可以和符合同一行业规范功能文

件的第三方厂商生产的同类分布式智能输入输出模块实现互换；

3）智能仪表宜符合温度、湿度、流量、压力、物位、成分、电量、热能、照度、执行器、

变频器等仪表的行业规范功能文件的规定，成为该类仪表的规范化智能仪表，并可以

和任何符合同一行业规范仪表功能文件的第三方厂商生产的智能仪表实现互换。

3每种嵌入式系统均应安装该种嵌入式系统设备的专用软件，用于完成该种专用功能；

4嵌入式系统的操作系统软件应具有系统内核小、内存空间需求少、实时性强的特点；

5嵌入式系统设备编程软件，应符合国家或国际行业协会行业标准中的《应用层可互操作

性准则》的规定，并宜运用已成为计算机编程标准的《面对对象编程》方法进行编程。

【注释】现场网络层软件配置

第1款要求符合由国家或国际行业协会制定的可互操作性规范有《LonWorks设备可互操作性

规范》、《Modbus设备可互操作性规范》等。

第2款中,要求微限制器功能符合的末端设备限制器行业规范功能文件，如LonMark协会

No.8010文件“变风量箱限制功能行规”等；要求符合的分布式智能输入输出模块行业规范功能

文件有LonMark协会No.0520文件“模拟量输入”等；要求智能仪表符合的仪表行业规范功能文

件如LonMark协会No.1040文件“温度传感器”等。

及限制器（分站）硬件一般为模块化结构不同，微限制器、智能现场仪表、分布式智能输入

揄出模块从硬件上说均为嵌入式系统网络化现场设备，当然它们的软件仍为模块化结构。

智能传感器及智能执行器可干脆双向传送数字信号，它们都内嵌有PID限制、逻辑运算、算

术运算等软件功能模块，用户可通过组态软件对这些功能模块进行随意调用，以实现过程参数的

现场限制。运用智能仪表，回路限制功能能够不依靠限制器干脆在现场完成，实现了真正的分散

限制。而且智能仪表都安装在现场设备旁边，这使得信号传输的距离大大缩短，回路的不稳定性

降低，还可以节约限制室的空间。

18.7现场仪表的选择

18.7.1传感器的选择应符合下列规定：

1传感器的精度和量程，应满意系统限制及参数测量的要求；

2温度传感器量程应为测点温度的L2~L5倍，管道内温度传感器热响应时间不应大于

25s,当在室内或室外安装可，热响应时间不应大于150s：

3仅用于一般温度测量的温度传感器，宜采纳分度号为PtlOOO的B级精度（二线制）；当

参数参及自动限制和经济核算时，宜采纳分度号为Pl100的A级精度（三线制）；

4湿度传感器应安装在旁边没有热源、水滴且空气流通、能反映被测房间或风道空气状态

的位置，其响应时间不应大于150s；

5压力（压差）传感器的工作压力（压差），应大于测点可能出现的最大压力（压差）的

1.5倍，量程应为测点压力（压差）的倍；

6流量传感器量程应为系统最大流量的3倍，且应耐受管道介质最大压力，并具有

瞬态输出。流量传感器的安装部位，应满意上游10D（管经）卜.游5D的直管段要求。当采纳电磁

流量计、涡轮番量计时，其精度宜为1.5%；

7液位传感器宜使正常液位处于仪表满量程的50%：

8成分传感器的量程应按检测气体、浓度进行选择，一氧化碳气体宜按0-300PPM或

0~500PPM；二氧化碳气体宜按()~2()()0PPM或0-10000PPM；

9风量传感器宜采纳皮托管风量测量装置，其测量的风速范围不宜小于2m/s~16m/'s,测量精

度不应小于5%；

10智能传感器应有以太网或现场总线通信接口。

【注释】为满意限制过程的要求，传感器的选择本应同时考虑静态参数和动杰参数。但考

虑到建筑设备监控系统处理的限制过程响应时间通常比传感器响应时间大得多，本条中只提出影

响最大的两项静态参数指标：精度和量程。测量(或传感器)精度必需高于要求的过程限制精度

1个等级已为大家熟知，而测量精度同时取决于传感器精度和合适的量程这一点却简洁被忽视。

18.7.2调整阀和风阀的选择应符合下列规定：

1水管道的两通阀宜选择等百分比流量特性；

2蒸汽两通阀，当压力损失比大于或等于0.6时，宜选用线性流量特性；小于().6时，宜

选用等百分比流量特性；

3合流三通阀应具有合流后总流量不变的流量特性，其A-AB口宜采纳等百分比流量特性，

B-AB口宜采纳线性流量特性。分流三通阀应具有分流后总流量不变的流量特性，其AB-A口宜采

纳等百分比流量特性，AB-3宜采纳线性流量特性：

4调整阀的口径应通过计算阀门流通实力确定；

5空调系统宜选择多叶对开型风阀，风阀面积由风管尺寸确定。并应依据风阀面积选择风

阀执行器，执行器扭矩应能牢靠关闭风阀。风阀面积过大时，可选多台执行器并联工作。

【注释】调整网的选择

第1、2、3款都是关于调整阀志向流量特性选择的条款，调整阀志向流量特性是基于改善调

整系统品质的考虑而确定的，即以调整间的流量特性去补偿狭义限制过程的非线性特性，从而使

广义限制过程近似为线性特性。

流量特性(介质流过调整间的相对流量及调整阀相对开度之间的关系)有两种：阀门前后压

差固定时的流量特性称为志向流量特性，由阀芯形态确定；阀门前后压差随流量变更的特性称为

工作流量特性，还及阀门权度系数S有关。S的大小反映阀门开度对流量的限制实力；S越大，

阀门的流量调整特性越好，所以S应至少大于0.4；阀门权度系数S值的计算公式如下：

△P1(18-1)

式中，4P1一阀门压降(前后压差)；AP1+AP2

△P2——阀门全开时，回路中除阀门外全部其余部分的压降。

阀门在系统中按运用功能可分为调整阀、开关阀；按流体流淌的方向可分为二通阀、分流三

通阀(AB—A,AB—B)、合流三通阀(A-AB,B-AB),见图18-11;工程中主要运用合流阀。阀

门按阀体结构可分为直行程阀(以下简称调整阀)、角行程阀(以下简称蝶阀，。〜90度)。

B

AB

B

分流三通向合流三通阀

图1871分流三通网及合流三通阀

二通调整阀和三通调整阀流量特性主要有等百分比流量特性和线性流量特性两种类型；蝶阀

在30°〜70°开度时，具有近似的线性流量特性。

第4款指出阀门口径应依据阀门流通实力（又称为流量系数）Kv选择，即先计算出Kv,再

查表确定及流量系数Kv对应的阀门口径。流量系数Kv是当调整阀全开或蝶阀开启60°,阀门前

后压差为100千帕（10$Pa=100kPa）时流经阀门5〜40℃清水的数值，以每小时立方米计量。流

量系数Kv计算公式如下：

・1=（18-2）

式中Q——流体流量（n?/h）:°APX10

P------流体比重（kg/n?）;

△P——阀门全开时前后压差（kPa）。

将水的p值代入式（18-2）,可得水调整间流量系数Kv计算公式如下：

316Q=（18-3）

式中Q——水流量（rT?/h）；母

下面以二次侧连接空调设备为例介绍其工作原理。集水器收集来的空调设备热源循环回水，

经过热交换器加热为空调用热水，再经热水泵加压后经分水器送到各空调设备进行水/气热交换,

水温下降后的空调热循环回水回流，经集水器进入热交换器再次加热，如此循环，实现从一次侧

管系到二次侧管系的热量传递。

图18-14热交换系统监控原理图

1热交换系统的依次限制

启动限制：启动二次侧热水循环泵T开启一次侧热水或蒸汽调整阀。

停止限制：关闭一次侧热水或蒸汽调整阀T停止二次侧热水循环泵。

当系统内有多台热交换器并联运用时，应在每台热交换器二次侧热水进口处加电动开关阀

（图中未画出），隔离不运用的热交换器。这种二次侧热水进口处加电动开关阀的系统启动时，

应先开热水泵，后开电动升关阀。

2热交换系统自动限制及节能限制

1）热交换系统的自动限制

限制器（图中未画出）将温度传感器（■或T?）测量的热交换器二次侧出水温度及

设定值比较，依据比较偏差，限制器依据设定的调整规律限制一次侧热水/蒸汽调整阀开

度，使二次侧热水出口温度保持在设定值。

为保证热交换器二次侧供、回水压差稳定,限制器依据设在热水供、回水管道上的

压力变送器测量值，计算压差，调整旁通阀开度或调整热水泵变频器频率以变更热水泵

转速，维持供回水压差在设定值范围（闭式系统100〜400kPa）。采纳变速热水泵维持回

水压力恒定的系统，可不设旁通调整阀。

使热交换系统二次侧的热水供水温度保持在设定值范围和保持热水供水回水压差稳

定的限制任务由建筑设备监控系统限制器完成，调整规律一般选择比例积分，相关参数

见表18-5O

发185热水调整间限制的典理!比例带和积分时间

系统限制对象一般限制温度比例带PB枳分时同

耒暖80'C

热交换器热水制4C10min

空调热水60C

2）热交换器的节能限制方式通常有两种：热水回水温度法和热量限制法。监控系统对系统

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持空调机组停机依次限制：（加湿器停机，加湿阀关闭T空调冷冻水/热水调整阀关

闭T停回风机T排风阀关闭T送风机停机T新风阀、回风阀、排风阀关闭。

（2）变风量空调机组的送风量、送风温度调整及节能策略

变风量空调机组的系统类型许多，限制方式也随之不同。总风量限制是VAV系统

限制的核心，这里重点对单风管VAV空调系统的风量及温度限制进行探讨。现在常用

的总风量限制有定静压定温度法（CPT,ConstantPressure&Temperature）^定静压

变温度法（CPVT,ConstantPressureVariableTemperature）x变静压变温度法（VPVT,

VariabIePressureVariabIeTemperature）和VAV总风量限制法。定静压法的限制

最简洁，运行最稳定，但节能效果不如变静压法和总风量限制法；变静压法是最节能

的，但须要较强的技术和限制软件的支持；总风量限制法介于定静压法和变静压法之

间。就一般状况来说，采纳定殍压法已经能够节约较多的能源，但假如为了进一步节

能，在经过充分论证限制方案和技术牢靠时，可采纳变静压模式；

a定静压定温度法（CPT）

这种方法的限制原理是在送风温度保持不变的状况下，保证系统风管某一点或几

点平均静压不变。通过限制变频器的输出频率，调整风机转速，将参考点（一点或多

点的平均）静压值限制在设定值，间接实现总送风量的调整。

一般选送风干管末端的风管静压（一点或几点平均静压，或主干管末端及末端空

调房的压差）作为被调整参数。依据被调参数的变更来调整机组风机转速，以稳定末

端静压。当房间负荷须要风量增加（削减）时，风管静压降低（上升），限制器依据风

管静压传感器的静压测量值及设定值比较所产生的偏差，按调整规律（一般为PI调整）

运算后输出限制信号至变须器。变频器依据此咕号调整风机（包机）转速，当风量及所

需负荷平衡时，势压复原到原来的设定值范围，系统在新的乎衡点工作。假如系统是

多区（即空调机组送风机出口有两条以上主干风管为多个区域输送冷/热负荷）系统，

限制器则依据全部干管末端的风管静压测量值进行加权平均（取最小值）及设定值比

按所产生的偏差，运算并输出限制信号到变频调速器，变频器依据此信号调整送风机

转速以稳定系统静压；

系统工作时，末端殍压和送风温度都保持不变，这就是定降压定温度法（CPT）名

称的来历：

b定岸压变温度法（CPVT）

CPVT可以保持送风温度不变，通过调整空调机组总风量来满意末端负荷变更的须

要，同时保证末端静压不变的条件；也可以保持空调机组总调机组送风量不变，通过

调整空调机组送风温度来满意末端负荷变更的须要，并保证末端静压不变的条件；当

然也可以同时调整空调机组总送风量和送风温度以满意末端负荷变更的须要并保持末

端静压恒定。在这种方法中，末端岸压恒定而送风温度可调，故称为定粉压变温度法

（CPVT）。温度及总送风量调整的优先依次及其详细的限制算法应依据实际VAV系统的

热源特性、风管的气流特性等确定：

c变静压变温度法（VPVT）

定静压法（CPT或CPVT）中总是保持末端静压恒定，而变静压变温度法（VPVT）

则把末端静压也作为可调参数处理。在末端负荷变更时，可以考虑在最小末端静压（最

大限度地节约风机送风动力）的条件下，同时调整风量和温度来满意末端负荷变更的

须要。在VPVT法中，可调量增加一个，就增加了进一步节能的可能。温度限制及保持

最小风管静压限制的优先依次及其详细的限制算法应依据实际VAV系统的热源特性、

风管的气流特性等因素确定;

在CPT、CPVT和VPVT三种限制方法中，末端静压均是一个重要的被调参数。但在

末端静压稳定的条件下，某一末端负荷发生变更会引起总风管系统特性的变更，而这

种变更又会引起一些负荷没有变更的末端装置的气流条件发生变更，引起末端产生扰

动。这表明静压限制的VAV系统存在整个系统稳定性能不是太好的问题，这是由于全

部末端通过风路管网形成耦合所引起的；

dVAV总风量限制法

由于静压限制存在不稳定因素，对VAV系统的运用造成了极大的障碍。通过统计

计算出各VAV箱风量的总量，并通过送风机相像特性计算出此风量所对应的空调机组

送风机的转速，便风凉空调机组限制器据此限制空调机组送风机在该转速下运行，从

而保证送风量及负荷需求一样，这就是总风量限制法。

总风量限制法是开环限制的思路，其优点是限制算法简洁、速度快、稳定性好：

块点是设备性能变更时，空调系统会产生很大的误差，甚至完全失效无法工作。因此，

须更和某种反馈方式结合起来才会取得好的效果。

(3)回风机转速自动调整

在变风量系统中，系统的调整是靠风量完成的。在末端数量多、分布广、风量大、

风管管路长的变风量空调系统中，须要在总回风管上配备回风机。为了保证系统良好

运行，除了对送风机进行变频限制以外，还必需对回风量(回风机)进行相应的连锁

限制，以保证空调区域肯定的定压和送风、回风量的平衡。大多数状况下，回风量应

小于送风量，但空调区域有负压要求时则回风量应大于送风量。实际工程中应依据不

同系统的不同要求，确定送、回风量的差值，再依据风管末端帮压信号，米湖整回风

机的风量。另一种限制方法是限制器将送风机前后风管压差测量值和回风机前后风管

压差测量值及各自的设定值比较，并依据比较所得到的偏差值，限制回风机转速以维

持送风、回风量之差：

(4)湿度限制

一般以空调机组回风的相对湿度作为被调量，它代表了空调区域(室内)湿度的

平均值。空调机组通过变更送风含湿量调整回风相对湿度。限制器将回风管空气湿度

测量值及给定值比较，对比较偏差进行PI运算得到限制信号调整加湿阀的开度，将回

风的相对湿度限制在给定值；

(5)空气质量限制

为保证空调区域(房间)的空气质量，在回风总管安装空气质量传感器。当回风

中的CO?、CO浓度上升时，传感器揄出信号到F支制器，由限制器榆出相应的限制信号，

限制新风风门开度增加新风量，以保证空调区域(房间)的空气质量：

(6)新风量、回风量及排风量的比例限制

在对空气质量要求高的舒适空调系统中，新风量首先要保证室内空气的质量。在

这个前提下，限制器依据新风的温湿度、回风的温湿度进行回风及新风蛤值计算，按

回风和新风的始值比例限制新风门和回风门的开度比例，使系统在最佳的新风/回风比

状态下运行，以便达到节能的目的：

在过渡季节或比较合适的天气，当室外空气的温湿度合适时，空调机组进行全新

风运行，不但节能，而且供应了最好的空气品质：

(7)过滤器差压报警、机组防冻爱护

这部分可参见新风机组注释中的相关内容：

(8)空调机组的定时运行及设备的远程限制

变风量空调机组的限制系统能够依据预定的运行时辰表，实现空调机组的按时启

停；中心监控系统应有对VAV变风量系统的设备进行远程开/关操作的功能。

4)常规执行仪表选择要求

(1)四管制空调机的热水阀或冷水阀应依据最大空调冷热水流量分别计算流量系数Kv,确

定冷水和热水阀门口径，水阀应选等百分比流量特性问：

(2)两管制依据最大空调冷冻水流量计算流量系数Kv,确定阀门口径，选等百分比流量特

性阀;

(3)蒸汽加湿阀有开关式和连续调整式两种，连续斜整式依据蒸汽流量计算流量系数Kv,

确定阀门口径，蒸汽阀应选线性流量特性阀；

(4)水阀或蒸汽阀执行器最大允许关断压差以不小于空调水或蒸汽支路的最大压差作为设

计依据。

18.10.4空调机组的参数监测应符合下列规定：

1空调机组应设置送、回风温度显示、趋势图。当有湿度限制要求时，应设置送、回风湿

度显不;

2空气过滤器应设置两侧压差的监测、超限报警；

3当有二氧化碳浓度限制要求时，应设置C0,浓度监测，并显示其瞬时值。

【注释】空调机组的参数监测

空调机组运行参数、状态监控点及常用传感器：

1室外/新风温度测量：采纳室外/风管空气温度传感器，安装在室外/新风口上：

2室外/新风湿度测量：取自安装在室外/新风口上的湿度传感器，采纳室外/风管空气湿度

传感器(在BA系统中，不是每个空调机组都安装新风温/湿度传感器，只需在有代表性的少数新

风入口或室外适当的检测点安装，测量值可供BA系统共用)；

3过滤器两侧差压监测：采纳空气压差开关监测过滤网堵塞状况；

4送/回风温度测量：取自安装在送/回风管上的温度传感器，采纳风管式空气温度传感器。

回风温度检测宜采纳风管式热电阻温度传感器，应使感温元件位于送风管道中心位置。室内温度

检测，温度传感器应当安装在室内气流稳定的地方，选用墙挂式热电阻温度传感器。热电阻宜采

纳B级精度PtIOOO销电阻（0℃时1000Q,二线制），允许偏差（0.30+0.005|t|）℃,式中t为

测量温度；要求精密测量叶，可运用A级精度Pt100钝电阻（0°C时100Q,三线制），允许偏差

（0.15+0.002|t|）℃,式中t为测量温度：

5送/回风湿度测量：取自安装在送/回风管上的湿度传感器，采纳风管式空气湿度传感器。

回风湿度检测宜采纳风管式、输出为直流4〜20mA或0〜10V的电容湿度变送器，测量精度在相

对湿度30%〜70%时应为3%。室内湿度检测宜选用输出为直流4〜20mA或。〜10V的墙挂式电

容湿度变送器，变送器应安装在室内气流稳定的地方，测量精度在相对湿度RH30%〜70%时应为

3%：

6空气质量检测：取自安装在空调区域或回风管上的空气质量传感器，常选用二氧亿碳（CO?）

传感器。回风管道宜选用C02浓度榆入为。〜2000PPM、输出为直流4〜20mA或。〜10V的风管式

C02浓度变送器，测量精度不低于2%。室内宜选用C02浓度输入为0〜2000PPM、输出为直流4〜

20mA或0〜10V的墙挂式C02浓度变送器，测量精度不低于2%;

7送风风速检测：取自送风管上的风速传感率，采纳风管式风速传感器；

8防冻开关状态监测：取自安装在送风管热水盘管出风蚀的防冻开关输出（只在冬天气温低

于0℃的寒冷地区运用）；

9送/回风机运行状态监测：通过送/回风机配电柜内启停风机的接触器协助触点、取压点

在风机前后的差压开关或在送风出口处安装的叶片式气流开关等空气流淌检测元件进行监测；

10送/回风机故障监测：取自送/回风机配电柜热组电器f办助触点或电流继电器触点；

11送/回风机启停限制：从限制器数字输出口（D0）输出到送/回风机配电箱接触器限制回路：

12新风口风网开度限制：从限制器数字量输出口（D0）揄出到新风阀驱动器限制输入；

13回风/排风风门开发限制：从限制器数字量输出口（D0）输出到回风阀/排风阀驱动器限制

输入；

14冷/热水阀门开度调