楼宇自动控制系统讲座

1、民用建筑机电设备监控系统设计,主讲人：杨国忠 2015年9月,一、设计基本知识,1. 建筑设备监控系统基本概念 定义：将建筑设备采用传感器、执行器、控制器、人机界面、数据库、管线和辅助设施等连接起来，并配有软件进行监视和控制的综合系统。 建筑设备监控系统工程技术规范 JGJ/T334-2014 控制范围：监控系统的监控范围应根据项目建设目标确定，并宜包括供暖通风与空气调节、给水排水、供配电、照明、电梯和自动扶梯等设备。当被监控设备自带控制单元时，可采用标准电气接口或数字通信接口的方式互联，并宜采用数字通信接口方式。,2. 建筑设备监控系统涉及的范围 （1） 暖通专业（空调通风系统） （2）给排

2、水专业（给水排水系统） （3）电气专业（动力照明配电系统）,2. 1 暖通专业 1. 空调系统 2.通风排风系统 3.消防送风排烟系统 4.人防通风系统,2.1.1 空调系统 （1）中央空调系统 （2）VRF系统 （3）分机空调系统,2.1.1.1 中央空调系统 组成：冷热源、水系统、末端风机 1. 冷热源系统 冷源：冷水机组、蓄冰系统等 热源：锅炉（电热锅炉、蒸汽锅炉、城市热力管网等） 冷热源：热泵机组（风冷热泵、水环热泵、地源热泵等）,8,水冷冷水机组 包括：水冷离心式冷水机组（大型建筑中常用） 水冷螺杆式冷水机组（大中型建筑中常用） 水冷活塞式冷水机组（中小型建筑中使用） 水冷涡旋式冷水

3、机组（ 中小型建筑中使用） 使用能源： 电（一般为380V，大型离心机组可以采用高压型，如10KV） 配套：冷却塔（一般放置在裙房或主楼屋顶） 产出：7冷冻水,9,冷冻机房照片,空调冷热源设计：空调热源适用性,10,锅炉： 常用能源：燃气、轻油（重油）（一般为天然气或轻油） 配套：燃气表间、日用油箱间、室外直埋油罐 产出：60热水（高压蒸汽是经过换热得到）,11,热泵机组（风冷热泵、水环热泵、地源热泵等） 使用能源：电（一般为380V） 换热方式不同，分为风冷热泵、水环热泵、地源热泵,空调系统的组成,空调设计是一项系统工程。其组成包括以下内容：,12,2.1.1.1 中央空调系统 2. 水系统

4、 （1）水系统（冷冻水系统）：两管制、四管制 两管制：冷水、热水合用水管 四管制：冷水、热水分设水管 （2）冷却水系统,2.1.1.1 中央空调系统 3. 末端风机系统 （1）空调机组 A. 定风量、变风量 B. 两管制、四管制 C. 一次回风、二次回风 D. 单风机、双风机 E. 其他各种类型 （2）新风机组 （3）风机盘管,空调机组,16,2.1.1.2 VRF机组（变冷媒流量空调系统） 包括：变频的VRF系统（适用于中小型建筑、如大金的VRV） 变容积的VRF系统（适用于中小型建筑、如三星的数码涡旋） 能源： 电（一般室外机380V，室内机220 V） 配套： 室外机逐层放置或放置在屋顶

5、上（风冷、水冷） 产出： 高压低温氟里昂蒸汽 2.1.1.3 分体空调,2.1.2 通风排风系统 2.1.3 消防送风排烟系统 2.1.4 人防通风系统,2. 2 给排水专业（给水排水系统） 1. 生活给水系统 2. 排水系统 3. 空调冷却水系统 4. 热水系统（太阳能、空气源热泵、电热） 5. 消防水系统（消火栓系统、喷淋系统）,2. 2. 1 生活给水系统 （1）城市管网直供系统 （2）生活水池+生活水泵+屋顶生活水箱系统 （3）生活水池+变频生活水泵系统,2. 2 .2 排水系统 （1）雨水排水系统 （2）生活废水、污水等排水系统 （3）地下室排水系统,2. 2 .3 空调冷却水系统,

6、2. 2.4 热水系统 （1）太阳能 （2）空气源热泵 （3）电热,2. 2.5 消防水系统 （1）消火栓系统 （2）喷淋系统）,2. 3 电气专业 1. 高低压配电系统 2. 动力配电系统 3. 照明配电系统 4. 消防报警联动系统 5. 防雷接地系统,2. 3 .1 高低压配电系统 高压配电系统图,2. 3 .1 高低压配电系统 低压配电系统图,2. 3 .1 高低压配电系统 高低压配电图片,2. 3 .2 动力配电系统 动力配电干线系统图,2. 3 .2 动力配电系统 动力配电系统图,2. 3 .3 照明配电系统 照明配电系统图,2. 3 .4 消防报警联动系统,2. 3 .4 消防报警

7、联动系统,2. 3 .5 防雷接地系统,3. 机电设备监控系统的几种典型类型 （1）简单的单层独立系统（控制器） （2）中型的两层结构系统（总线、以太网） （3）大型的三层结构系统（多个中型组成）,3.1 简单的单层独立系统（控制器）,控制器,传感器,执行器,3. 2中型的两层结构系统（总线、以太网）,3. 3大型的三层结构系统,二、设计基本要点,2.1 空调系统 （1）新风机组 （2）空调机组 定风量、变风量 两管制、四管制 （3）空调冷热源 （4）送风排风机,2.1.1 新风机组 控制原理图,2.1.2 空调机组 一次定风量系统控制原理图,变风量系统 风系统示意图,变风量空调机组控制原理图

8、,变风量末端（即VAV ）控制原理图, 四管制变风量系统控制原理图,2.1.3 中央空调系统（冷水机组）,冷水机组流程图,冷水机组,循环 水泵,分水器,集水器,旁通阀,压差,T,F,T,冷水机组,循环 水泵,空调水系统的类型,48,一级泵、二级泵、多级泵,水系统阻力分级控制： 一级泵：采用一级水泵克服全部水系统阻力； 二级泵：一般一级泵克服冷热源阻力，二级泵克服末端及管网阻力,一次泵：系统较小或各环路负荷特性或压力损失相差不大时，宜采用一次泵系统 二次泵:系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时（差额大于50kPa ），应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调

9、节方式；,冷热源系统控制原理图,风冷热泵控制原理图,2.1.4 送风、排风机 控制原理图,2.1.4 送风、排风机 控制原理图,2.1.4 送风、排风机 控制原理图,2.2 给排水系统 1. 生活给水系统 2. 排水系统 3. 空调冷却水系统 4. 热水系统（太阳能、空气源热泵、电热） 5. 消防水系统（消火栓系统、喷淋系统）,2.2.1 生活给水系统 控制原理图 （1）液位控制,2.2.1 生活给水系统 控制原理图 （2）水管网压力控制,2.2.1 集水泵 控制原理图,2.2.1 集水泵 控制原理图,2.3 电气系统 1. 高低压配电系统 2. 动力配电系统 3. 照明配电系统 4. 消防报

10、警联动系统 5. 防雷接地系统,2.3.1 照明控制原理图,2.2 控制系统接线原理图 （1）排风机,排风机 DDC接线原理图,2、电控箱的二次接线图,2.2 控制系统接线原理图 （2）照明配电箱,照明控制原理图,2.3 空调焓湿图,四管制变风量空调机组控制原理图,空调机组： 在不同季节条件下的运行模式进行分析： （1）在夏季，早、中、晚温度都很高的情 况下，新风及回风焓值如下图所示,空调机组： 在该情况下，新风焓值一直大于夏天回风焓值，则系统始终运行在最小新风状态，新风阀处于最小阀位，回风阀处在最大阀位，以节约冷能源。 空气处理过程如图3所示，室外新风与室内回风混合后，混合风的工况点为H，经

11、表冷段的降温除湿处理后，将工况点变到送风点S点。当房间热负荷减小后，运行工况为1线，若风机频率不变，则回风与送风的焓差i=热负荷Q/ 风量L，由于Q减小，而L不变，故实际回风工况点将在A点3。房间温度传感器感应温度太低，则控制风机的频率下降，使送风量L下降，从而使焓差i加大，直至工况点位于B点，此时温度与设定值正好相同，风机频率不再变化。 由图中我们看出，实际工况点的焓值偏离设计值，也就是说，有可能出现实际工况点的湿度偏离允许的湿度范围，这种情况仅靠风系统调节是无法解决的，除非同时采用水系统调节的手段（这个问题将在后面详细分析）。,空调机组： (2)、在冬季，早、中、晚温度都很凉的情况 下，新

12、风及回风焓值如下图所示：,空调机组： 在该情况下，新风焓值一直小于冬天回风焓值。按照设计工况确定的送风点S其相对应的露点L，其焓值设为i2；当最小新风阀位与最大回风阀位混合后的混合风其焓值等于i2时，其室外新风的焓值设为i1；另外回风点的焓值设为i3。如果室外新风焓值小于i1，则运行在最小新风状态；当室外新风焓值大于i1但小于i2，则运行在变新风量状态；室外新风焓值大于i2但小于i3时，则运行在全新风状态1，以实现节能。 空气处理过程如图5所示，室外新风与室内回风混合后，混合风的工况点有三种情况：当室外新风焓值小于i1时，运行在最小新风状态，混合风的绝对湿度小于L点的湿度，且其焓值也小于L点的

13、焓值，如图中H点，则先经加热段的预热到P点后，再加湿处理到L点，通过再加热，将工况点直接变到送风点S点1；当室外新风焓值在i1与i2之间时，采用变新风的运行状态，新风阀开度的控制原则是：保持新风与回风在混合后的混合风焓值等于L点的焓值i2，如图中的Y点。这样只需加湿就可以到达L点，再经加热到达送风工况点S点4。室外新风焓值大于i2但小于i3时，则运行在全新风状态，此时又有两种情况：i.新风的绝对湿度小于L点的湿度，如图中H点，则经表冷段的降温到Q点，再加湿处理，将工况点变到L点，通过加热直接变到送风点S点；ii.新风的绝对湿度大于L点的湿度，如图中H”点，则经表冷段降温除湿后，将工况点变为L点

14、，再通过加热直接变到送风点S点。当房间热负荷减小后，运行工况为1线，通过控制风机的频率，使其下降，使送风量L下降，直至工况点位于B点，此时温度与设定值正好相同，风机频率不再变化。 。,空调机组： （3）、在春、秋天，早、晚温度都很凉，而 中午又很热的情况下，新风及回风焓值如下 图所示：,空调水系统的类型,76,一级泵、二级泵、多级泵,水系统阻力分级控制： 一级泵：采用一级水泵克服全部水系统阻力； 二级泵：一般一级泵克服冷热源阻力，二级泵克服末端及管网阻力,一次泵：系统较小或各环路负荷特性或压力损失相差不大时，宜采用一次泵系统 二次泵:系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时（差额大于50kPa ），应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式；,空调末端：空气在焓湿图里的变化,77,一次回风过程 二次回风过程 再热过程 风机盘管+新风的过程,空调末端：构造,78,空调末端：构造,79,三、影响BAS效果的主要设计因素,1. 没有理解所需要控制系统的原理；,2. 所