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一、智能建筑概述
二、楼宇自控的发展史
三、楼宇自控系统
四、楼宇自控子系统
五、系统组成
六、通信协议
七、系统设计八、空调DDC设计
一、智能建筑概述
定义:我国《智能建筑设计标准》把智能建筑定义为:以建筑为平台,兼备建筑设备、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。
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3•结构:现代智能邈主要由建筑物自动化系统(能源环境管理系统、防灾与安保系统、电力供应管理系统、物业管理艮务系统)、办公自动化系统(事务型办公自动化系统、理型办公自动化系统决策型办公自动化系统)、信息通信系统以及构化综合布线系统等三;系统组成。
二、楼宇自控的发展史
楼宇自控的发展史是一个从监控到管理的发展过程:a、数十年前b、80年代c、90年代
三、楼宇自控系统
1、对于一座现代化大楼,在没有安装BAS的时候,使用这些设备往往存在以下问题:控制问题、管理问题、维护问题、能耗问题
2、楼宇自控系统就是将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水、消防、保安等众多分散设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能管理实行集中监视、管理和分散控制的建筑物管理与控制系统,称为BAS(BuildingAutomationSystem)。
3、BAS系统的监控范围和参数内容
空调机组:新风空调机组、新/回风空调机组、变风量空调机冷/热源系统:冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、热交换器、热水一次水泵、热泵机组给排水系统:各类水泵、各类水箱
电力系统:照明控制、高/低压信号测量、备用发电机组、电梯、保安门锁、巡更等
4、BAS系统所能够产生的实际效果
室内恒温控制
便于大楼内的所有设备的保养和维修
便于大楼管理人员对设备进行操作并监视设备运行情况,提高整体管理水平良好的管理将延长大楼设备的使用寿命,使设备更换的周期延长,节省大楼的设备开支及时发出设备故障及各类报警信号,便于将损失降到最低点,便于操作人员处理故障
节省运行费用,节省能量
四、BAS子系统
a、供热、通风及空调系统为建筑物内提供了一个舒适的环境,是BAS中的一个重要子系统。系统为建筑物内的机电设备(如:冷却塔、冷水机组、空气处理机、气控设备等)提供一个最优化的控制。其基本控制功能包括:设备控制、循环控制、最佳起/停控制、数学功能、逻辑功能、趋势运行记录、报警管理等。
b、给排水系统主要是对于饮用水的提供,以及对于污水的排放。
c、变配电系统是通过BAS的管理中心提供对于建筑物内的高低配电房及所有变配电设备的监视、报警和管理及程序控制,提供对于重要电气设备的控制程序、时间程序和相应的联动程序。
d、电梯控制系统是通过BAS系统对于建筑物内的多台电梯,实行集中的控制和管理程序,同时配合BAS系统的部分子系统,执行联动程序。
五、BAS系统的组成
-检测元件各种传感器-
调节对象一——分站DDC传输通道——中央处理机人机接口外围设备
-执行调节结木
中央控制室)
现场部分)
总线型网络结构总线
打印机电脑通信接口1—
分站分站分站环形网络结构
分站分站分站
打印机电脑通信接口1■—总一-—线
分站分站分站
星形网络结构
六、通信控制协议楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式,是通过某种控制网络实现的,这就要求控制设
备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议。目前,国际上采用较多的是BACnet和LonMark。
七、BAS系统的设计BAS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。
八、空调DDC系统的监控设计
(一)空调DDC系统的定义及组成:DDC系统是BAS的技术形式。DDC是英文DIRECTDIGITALCONTROL的缩写,译为“直接数字控制”。
楼宇自控系统:空调DDC系统,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。
传感器A/D转换器微处理器D/A转换器变送器执行器
(二)DDC系统信号种类: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(A0)四种信号。
•模拟量信号所对应的是一定量的电压或电流值,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。
•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。
(三)空调DDC监控系统的主要功能: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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(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。
(6)对空调系统的能量消耗进行计量,记费。
(7)各种物业管理文本的自动生成、打印及查询。
(四)空调DDC系统的组成
1)时钟:用来对各种输入、输出数据,各种运算时间进行调整及控制。
2)程序存储器:存储各种应用程序,即用户为控制各种空调系统所编制的控制程序。
3)工作存储器:用来进行读写,随机存取和临时存取数据。
4)多路输入、输出控制器:多路输入控制器可将输入信号送入A/D转换器中,将模拟量转换成数字量,输入微处理器进行运算。运算结果输入D/A转换器,再经输出控制器至变送器及执行机构。
5)DDC控制系统的相关软件:包括操作软件及应用软件。
五)空调DDC控制举例:空调DDC控制含空调风系统控制及空调水系统控制,下面分别举例加以说明。
:(以新风机组控制为例)
新风机组是空气——水系统空调形式的主要设备之一,其控制状况的好坏直接影响到整个空调系统的工作质量,新风机组一般由新风段、过滤段、盘管段(复合盘管对应二管制,四管制为表冷器和加热器)、加湿段、送风机段及相应的检修段组成,有的还配有能量回收装置,控制说明如图所示。
1)对新风机组进行启停控制。
2)新风机组风机启动后,新风阀联锁开启。
3)根据温度T1控制冷、热盘管电动阀MD1的开关。冬/夏工作转换后,冬季根据湿度H控制加湿器电磁MD2的开、关。
4)温度T1低至防冻报警温度时,自动切断风机电源。联锁关闭新风阀VD,全开电动水阀MD1,并发出报警信号。
5)过滤器积尘达到一定程度后,压差开关发出淤塞报警信号。
6)停机时,新风阀VD联锁关闭,电动阀MD1全关,关闭电磁阀MD2。
7)监测送风机运行状态。
,空调末端装置接管为两管制,冷水机组与冷水泵、冷却水泵、冷却塔为一对一方式运行。冷水泵、冷却水泵均设三台,为两用一备,可根据冷水机组及冷却塔工况切换运行。
1)系统启动顺序:
冷却塔风扇启动,开冷却塔水阀MD1,启动冷却水泵,延时30s后开冷水阀MD2,启动冷水泵,延时30s,启动冷水机组。系统关断方式取相反顺序。
2)根据水流开关FS信号,启动冷水机组。
3)以冷水流量F1及供、回水温度T1、T2之差的乘积计算冷负荷,对冷水机组进行台数控制,在只开一台情况下,对该机组进行变频控制。
4)根据P1、P2之差(系统供、回水压差),调节电动阀MD的开度。根据空调未端设备负荷情况,调整旁通量,使冷水机组维持定流量运行。
5)对所有设备,包括冷水机组、冷却水泵、冷水泵、电动阀等进行开关控制,并应与冷水机组随机控制柜相联,并将信号传至主控室。
6)制冷剂泄露报警,并与系统机组及机房事故排风设备联动。
7)监测冷水机组、冷水泵、冷却水泵、冷却塔
的运行状态、故障显示及报警,记录运行时间。
8)监控电动调节阀MD。MD1及MD2的开关状态。
9)对所有温度、压力、流量等参数进行监测、记录,可打印成表。
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以上仅对空调DDC系统进行了简单的阐述。
实际工程设计中,空调DDC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,搞好空调DDC控制更需要专业间密切配合及相互了解。