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1、2005年9月 楼宇自控系统讲义 目录 n 系统介绍 n 被控对象分析 n 组成与原理 n 技术与发展 BACnet和LonWorks介绍 楼宇自控技术发展展望 楼宇自控系统讲义 楼宇自控系统介绍 楼宇自控系统介绍 楼宇自控系统讲义 n n 楼宇自控系统楼宇自控系统(简称BAS)：它是以计算机控制技术和计 算机网络通讯技术为基础，对建筑内的各类机电设备 进行集散式的监视、控制，同时利用先进的管理软件 ，全面实现对建筑的综合管理和能源利用。 楼宇自控系统定义 楼宇自控系统讲义 n n 楼宇自控系统知识基础楼宇自控系统知识基础 暖通空调 被控对象 自动控制 控制方式 电气 被控对象与相关接口 IT
2、技术：计算机、网络 数据处理、应用解决方案 n 综合应用的边缘学科 楼宇自控系统定义 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的作用 n 监视与控制功能 n集中控制楼宇内的所有设备，使得对楼宇设 备进行有效管理成为可能 n监视楼宇设备的运行状态及各种图像、数据 、曲线等参数 n实现一体化协调运作 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的作用 n 实现集中化管理功能 n实现合理化管理：可完成设备例行性时序 操作，如节假日、周末及每日上下班定时启动、 停止及顺序操作均由控制系统自动完成，可以减 少人为的误操作。 n存取有关数据与控制的参数、进行系统运 行的历史记录及趋势分析、数据管理、打印各类 报表等。 n实现实时化、动态
3、化管理：所有监控参数 由现场总线或TCP/IP网络传输，实时、动态分析 数据。 n保障建筑物与人身安全，提供用户舒适的 环境 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的作用 n 重要目的：实现节能运转 n由于负载的变化，是随人员多少、设 备开关、室外冷热程度及时段特性而异， 人工管理无法适应如此即时、繁琐的调整 ，而自动控制系统可自动完成。 n降低大厦的运行费用，可节约电费 30%左右； n延长设备的使用寿命20%； n减少设备维护、维修费用及管理人员 的开支； 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的作用 总之，采用楼宇自控系统(BAS)后，可为业 主及用户提供舒适的环境、显著的节能效果、高 效的设备运作、快速的故障
4、反应及处理、完备的 警报及其他历史资料、精简的维护保养费用及人 员，可以大大提高人员及设备的整体安全水平和 灾害防御能力。 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的作用 n 楼宇自控的应用范围 n商业建筑： 办公型建筑：如自用、出租、出 售型写字楼； 酒店型建筑：如宾馆、饭店等； 商业型建筑：如大型商场、超级 市场等； n生产型建筑： 厂房、大型车间等； n公用建筑： 车站、机场等公用运输建筑； 学校、剧场、展览馆、博物馆等 公共事业建筑； n住宅建筑： 大型公寓以及智能小区等； n建筑群体建筑。 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的制约 n 对BA节能、控制的误解 n错误观点：有了BA系统就一定可以节能 nBA
5、系统节能的前提条件：暖通设计合理 n合理建设，合理管理 -合理建设的BA系统提供了合理管理的可能 n大楼的节能是一项综合性系统工程，不是 单靠BA系统就能实现的，而BA实现节能的主要途 径是控制策略的合理制定。 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的特点 n 集中管理、分散控制 集中管理由中央管理工作 站完成所有操作、监视、数据存 储、报表生成工作。 分散控制所有设备的运行 均由DDC现场就地控制、中央计 算机关机后可将警报及采集信号 的数据曲线就地保存。 M D A V A A V D A D O A D I A A I A C O M M D A V A A V D A D O A D I A A
6、I A C O M 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的特点 n 面对众多单位、电气接口界面 需要与工程设计单位配合；进行系统设计 （涉及到建筑、结构、给排水、暖通、电气等所 有专业）； 涉及建筑物所有机电设备厂家，需要与之 协调监控的接口技术界面。（如冷水机组、冷却 塔、水泵、送排风机、空调、新风机、变配电、 电梯、照明、水处理系统） 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的特点 n 基本原理简单 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的特点 n 控制关系复杂 PRCNT 100 200 PRCNT 0 100 PVRPVR 25 0.5 0 PIDA 10 0 200 0 MV SP Mod G Ti Td DZ TSg
7、 XPR U100? S*60: T*60 S T U XPR U100? 100/S: 100/T S T U PVRPVR 25 4 4 Heating HEX HeatingITimeHeatingPBand ITimeGain HEXITimeHEXPBand 送风温度设定值 控制器模式 Value0% Value100% Value0% Value100% 送风温度 InitValueInitValue ControlInt UMin UMax StrokeTime InitValueInitValue 楼宇自控系统讲义 楼宇自控的特点 n 节约能源 研究表明，良好的管理可减小高层建
8、筑能耗10-20%，通过优化 设备的运行另可节能10-20%，而这二者都可由BAS的控制策略 来实现的。 楼宇自控系统讲义 楼宇自控被控对象分析 楼宇自控系统被控对象分析 楼宇自控系统讲义 楼宇自控被控对象分析 - 冷冻站 n 冷水机组分类： n压缩式（螺杆机、离心机、活塞）、吸收 式（单效、双效、蒸气热水、直燃式）。其中压 缩式的制冷剂为氟利昂，吸收式的制冷剂为水， 吸收剂为溴化锂。 n 冷水机组基本工作原理 n液体蒸发时必须从周围取得热量。把酒精 洒在手上会感到凉爽，就是因为酒精吸收了人体 的热量而蒸发。常用制冷装置都是根据蒸发除热 的原理设计的。 楼宇自控系统讲义 楼宇自控被控对象分析
9、- 冷冻站 n 冷却水系统 冷却水系统是通过冷却塔、冷却循环泵、阀门 及管道系统向制冷机提供冷却水。它的监控系统的 作用是保证冷却塔风机和冷却水泵安全运行、确保 制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过以及根据室外 气候情况及冷负荷,调整冷却水运行情况，使冷却水 温度在要求的设定温度范围内。 冷机 冷却塔 冷却循环泵 楼宇自控系统讲义 楼宇自控被控对象分析 - 冷冻站 n 冷冻站关注的参数 冷冻水、冷却水的供回水温度。 冷冻水回水流量,结合供/回水温度差（T）可以算 出冷负荷参数。 冷冻水供/回水压差参数 冷水机组的运行参数如：故障信号和运行状态 冷水机组的其他专业内部参数，如蒸发器温度等。 这些参数
10、通常通过通讯获得。 冷水机组靶流信号（水流指示信号）。 冷水机组启/停控制DO-控制各台冷冻机的启/停及顺 序。 各水泵、冷却塔风机等外围电气设备的运行状态及 鼓掌信号。 楼宇自控系统讲义 楼宇自控被控对象分析 - 冷冻站 n 楼宇自控系统可以根据检测到的参数进行以 下控制 冷却水泵、冷冻水泵、冷水机组及相应蝶 阀等设备的顺序启停及设备管理 冷却塔风机的启停。 冷却/冷冻水路旁通阀控制，以保证水力平 衡。 根据冷量或冷水回水温度等控制冷水机组 的台数。 其他可能的控制。 楼宇自控系统讲义 冷冻站监控点的描述 状态反馈、故障、控制 状态反馈、故障、手自动 状态、控制 状态反馈、故障、手自动 状态
11、、控制 状态反馈、故障、手自动 状态、控制 阀门反馈（AI）、控制（双DO） 阀门控制（AO） 液位状态（高、中、低） 液位状态（高、中、低） 水流开关 水流开关 楼宇自控系统讲义 冷冻站监控点的描述 冷冻、冷却水泵启/停控制DO 控制冷冻、冷却水泵的启动/ 停止 。 冷却、冷冻水路/冷却塔进水蝶阀控制 双DO控制相应蝶阀 的开启/关闭。 冷却塔风机运行状态DI检测各冷却塔风机的运行状态。 冷却塔风机运行故障DI检测冷却塔风机故障并报警。 冷却塔风机启/停控制DO 控制冷却塔风机的启动/停止 。 水流开关 DI检测管道是否有水流和水泵是否开启。 各种液位传感器用于各种水箱水位分析。 楼宇自控系
12、统讲义 冷冻站控制方案 n 冷冻供回水压差控制： n用冷冻水总供回水的压力差,调节冷冻水旁通阀门开 度,以保证冷水机组的平稳运行和末端空调、新风机组的调 节精度。 n 冷却水温度控制： n冷却塔以供水温度来控制自身风扇的启停,除可维 持供水温度,并达到节能目的。 n根据室外气候情况及冷负荷，调整冷却水运行工 况，使冷却水供水温度在设定温度范围内。 n监测冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔风扇及冷却水 泵运行状态并记录累计运行时间。 楼宇自控系统讲义 冷冻站控制方案 n 冷水机组群控： n冷冻水泵、冷冻水电动阀门、冷冻机组联 锁动作。 n冷却水泵、冷却水电动阀门、冷却塔电动 阀门及风机、冷水机组联锁动作
13、。 n冷冻站系统可按时间启停,亦可依据室外温 度实现季节转换。 n冷水机组启动顺序为：冷却塔电动阀门 冷却水电动阀门冷冻水电动阀门冷却塔风机 冷却水泵冷冻水泵冷冻机组。 n停止顺序则与启动顺序相反程序及动作。 楼宇自控系统讲义 冷冻站控制方案 n由冷冻水总供回水温度差及供水流量,计算 实际冷负荷,决定冷冻机组应运行台数,并自动启停 冷冻机组以满足冷负荷需要。 n通过集成系统读取制冷机参数，根据冷机 实际运行状态，决定开启台数。 n如运行水泵,冷冻机组或冷却塔风机发生故 障,备用组别自动投入。 楼宇自控系统讲义 热力站监控系统 n 热力站是给大厦提供热源的设备群组,由本地 锅炉产生热水（或由市政
14、热网提供热水或高 压蒸汽）,经过热交换进行温度调节后通过管 路送到大厦的各个地方。 楼宇自控系统讲义 换热站监控点的描述： n温度传感器AI-测量一次、二次热水供/回 水温度； n流量传感器AI-测量热水回水流量,结合供/ 回水温度差（T）算出热负荷； n热水循环泵运行状态DI监测热水泵的 运行/停止状态； n热水循环泵运行故障DI监测热水循环 泵运行故障并报警； n热水循环泵手/自动状态DI监测热水泵 的手/自动状态； n热水循环泵启/停控制DO 控制热水循 环泵的启/停； n一次侧水阀驱动AO根据二次侧回水温 度控制一次侧水阀的开度。 楼宇自控系统讲义 状态反馈、故障 手自动、控制 状态反
15、馈、故障 手自动、控制 热水锅炉 板式换热器 热交换器 状态反馈、故障 超温报警、控制 楼宇自控系统讲义 空调机组监控系统 n 空调机组的目标：在自然环境下，将室内空 气维持在一定的温度、湿度、气流速度和一 定的洁净度。 n 分类 n按设备的设置情况分为：集中式、半集中式、全分 散式 n按负担室内负荷所用的介质分为：全空气，全水， 空气-水，冷剂 n按集中式空调系统处理的空气来源分为：封闭式、 直流式、混合式 目前中央空调系统在北京写字楼中使用较 为广泛。 楼宇自控系统讲义 空调机组监控功能 监测送、回风及室内温度、湿度AI。 由风压差开关测量风机两侧压差DI。 监测风机的手/自动状态 监测风
16、机故障报警DI。 风机启停控制DO。 由风压差开关测量空气过滤器两侧压差DI,压差超过 设定值时报警,请求进行清理除尘工作。 防冻开关传感器监测表盘管的温度DI,低温时报警并 联动水阀控制。 控制冷/热盘管阀门开度AO。 控制新风、回风、排风阀的开度AO。 控制电加湿器启/停DO。 楼宇自控系统讲义 空调机组控制方案 n风机、风阀、水阀联锁动作。 n空调机可按时间启停。空调机启动顺序为：打 开风阀启动风机确认风机运行调节水阀开度以 控制回风温度。 n空调机停止顺序为： 关闭水阀停止风机确 认风机停止运行关闭风门。 n在保证最小新风量的前提下,根据室外焓值和设 定温湿度计算新风、回风、排风比例，最大限
