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北京工业大学空调教研室
施鉴诺
智能建筑的建筑设备自动化
目录
第一章空调自动化系统原理及接口
0智能建筑与空调节能……………………………………………………………1
………………………………………………1
…………………………………………2
……………………………………………3
………………………………………………………………………4
空调和冷热源系统监控要求……………………………………………………5
一次回风系统5
一次回风系统空调原理………………………………………………………5
一次回风系统控制原理图……………………………………………………5
典型一次回风系统监控功能要求……………………………………………6
典型一次回风系统监控点一览表……………………………………………6
新风系统………………………………………………………………………...7
新风系统控制原图……………………………………………………………7
典型新风系统监控功能要求…………………………………………………8
典型新风系统监控点一览表…………………………………………………8
热水交换器……………………………………………………………………..9
蒸汽—热水交换器的监控……………………………………………………9
以高温水为热源的热水制备系统的监控……………………………………9
冷水机组控制原理图………………………………………………………..10
冷水机组的监控……………………………………………………………..10
冷却水系统的监控…………………………………………………………..10
冷冻水系统的监控…………………………………………………………..11
热泵机组控制原理图………………………………………………………..11
料………………………………………………………………………12
空调系统节能控制典型作法…………………………………………………..13
死区恒温器…………………………………………………………………...
环……………………………………………………………………..13
123恰值经济循环14
124夜间冷却14
………………………………………………………………...14
(零能区)双管末端装置15
16
热水系统的控
制………………………………………………………………17
冷水机组的控
制……………………………………………………………..18
制21
……………………………………………………………………...21
变风量系统的应用……………………………………………………………..22
国内外发展简
况22
变风量空调系统原
理22
变风量空调系统的优缺
点22
类25
变风量空调系统的分
类25
变风量空调系统的设计要
点27
变风量空调系统的控制原
理29
关于
TRAV30
空调自动化产品和实例………………………………………………………..34
Honeywell产品……………………………………………………………….34
142建筑实例:上海金茂大厦44
建筑能量分析方法……………………………………………………………..50
动态气象资料50
空气状态参数换算53
空调自动化缩略语…………………………………………………………..112
参考资料……………………………………………………………………..115
第一章空调自动化系统原理及接口
空调系统(包括冷热源系统,通风系统,亦即通常所称HVAC系统)及其计算机控制系统是智能建筑中必不可少的楼宇自动化系统(BAS)的重要组成部分,对于建筑物的一次投资和运行费用都有重要影响,特别是空调系统及其控制系统对智能建筑运行节电节能的突出作用应该是可以期望的对“智能”系统进行投资的重要回报内容之一。工程实践的调查表明:目前大多数智能建筑或智能型建筑达不到节能的目的,不少建筑不能正常运行,有的BAS系统甚至从未开通。这里对造成此种情况的各工程环节:设计院设计,设备安装,自控厂商及运行管理做了简要分析,希望能对智能建筑的工程实践有所帮助。本部分的最后提到了传统设计方法对智能建筑设计任务不相适应的地方,针对我国工程的实际状况,提出了空调系统及其控制系统在设计、调试和运行中三个不同层次的要求,提出了空调节能的有关环节和节能前景。
智能建筑通常具备以计算机技术为核心的通讯网络系统(CNS),办公自动化系统(OAS)和楼宇自动化系统(BAS),并为建筑物内的工作人员创造一个舒适、高效的环境。因此,大面积空调以建立一个可控制的人工环境就成为智能建筑不可或缺的一个组成部分。而且,楼宇自动化系统(BAS)意味着整个建筑物的空调设备(包括冷热源设备、通风设备,亦即HVAC设备)控制管理的计算机化;于是,建筑物内空调设备的计算机控制,就成了构成智能建筑特征的重要组成部分。
在智能建筑中,为HVAC各系统服务的监控点数量常常占整个建筑物监控点总数的一半以上,HVAC各系统的耗电量常常占整个建筑物耗电量的一半以上。因此,空调设备和空调控制设备不仅对整个建筑物的一次投资(包括弱电系统投资)形成可观的比例,而且对建筑物建成后的运行费用形成重要的影响。如果从建筑物整个生命周期的成本进行计算,情况就更是如此。
事实上。智能建筑在运行费用方面的节省,包括节能节电和节省管理工作量和管理人员,是建筑物“智能”投资(“弱电系统”投资)的重要回报内容之一。在我国的智能建筑实践中,已经有一年运行费用的节省超出弱电系统总投资的范例;但可惜的是,绝大多数的智能建筑目前还远远地做不到这一点。这也正是需要跟踪探索并寻求解决办法的重大工程实践问题之一。
针对国内外智能建筑的发展现状和发展前景,北京市科协下达了“智能建筑”软课题。由北京自动化学会在一年零三个月的时间内(-),组织了北京工业大学及兄弟院校,从事自控、计算机、通讯、空调方面的教授、专家、研究生、本科生30余人,采用走访、问卷、座谈的形式对北京65座大楼进行了普查;对北京京信大厦、京诚大厦、中化大厦、长安俱乐部、远南饭店、发展大厦、江苏徐州中房大厦、上海博物馆、上海市政府大厦、上海金茂大厦、河南郑州期货商城等建筑物进行了实地考察。一这大约是自我国出现智能建筑或智能型建筑以来,针对智能建筑的发展状况和它的内涵,所进行的一次比较全面、比较系统的调查研究。[1]
调查表明:我国智能建筑市场存在着相当程度的混乱,技术行为不规范,智能化水平不高,用户满意程度不高,工程质量差,售后服务差,有的系统甚至不能开通,造成用户投资的极大浪费。
在智能建筑运行中,出现问题比较多的往往是BAS系统;而在BAS系统中,出现问题比较多的又往往是HVAC系统。主要的表现形式往往是:(1)自动工作方式由于这样那样的原因操作不灵,(有的系统甚至从未开通过!),致使用户长期工作于手动方式,使自动控制设备形同虚设,(不仅白白增加了投资,而且增加了维护负担!);(2)—些技术先进、能够大量节能的系统,由于这样或那样的原因不能正常运行。比如在90年前后安装的VAV(变风量)系统,很多都在按定风量方式运行,且自控系统被拆除;(3)承包商(系统集成厂商或控制设备厂商)所答应的系统集成功能集成不起来,致使有关HVAC设备处于孤立运行状态。
应该指出:在智能建筑运行中,BAS系统出现颇多问题的状况并非我国所独有,而是在其他国家和地区也不同程度的存在。
1997年9月,天津大学召开的建筑与环境工程国际会议上,一位香港理工大学的教师谈到香港建筑中空调系统在运行中出现的诸多问题[2]。作者在会议讨论中曾要求给出出现问题的比例评估,回答是:大约是一半对一半,(精确统计很难做到)。
一位英国专家,“BuildingEnergyManagementSystems"(建筑能量管理系统)一书的作者,:“我确实经常询问设计人员、用户和学生们,他们是否知道任何建筑物在调试后运行良好,然而能够回答的很少。我希望我的书会帮助减轻此类问题。"[3]