工学]《智能建筑环境设备自动化》讲稿第3章给排水系统的控制

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1、,智能建筑环境设备自动化,第3章 给排水系统的控制,内容提要,3.1 概述 3.2 室内给水系统工艺流程认知 3.3 室内给水系统的监控 3.4 室内排水系统工艺流程认知 3.5 室内排水系统的监控 3.6 室内热水供应系统的运行原理及监控,引例,引例,随着城市的都市化发展，我们所居住的建筑逐渐变成了高层建筑，在高层建筑中生活，我们每天都要饮水、洗浴，打开水龙头水就以一定的速度流出，用后的废水又会自动被排放到指定的处理系统中。 那么水是从哪里来的，我们对水量、水压和水质有哪些要求？ 输送水的管材要应达到哪些要求，水在供应和排放的过程中都有哪些设备？ 我们对这些设备又需要怎样的监控，这些监控点如

2、何分布设计才能有效实现BMS的给排水控制？,引例,在建筑给排水结构的基础上，BMS对给、排水系统设备监控功能的要求是： 给水系统水泵自动启停控制及运行状态显示； 水泵故障报警； 水箱液位监测、超高与超低水位报警； 污水处理系统的水泵启停控制及运行状态显示； 水泵故障报警； 污水集水井、中水处理池监视、超高与超低液位报警； 漏水报警监视。,引例,小结 对大楼的室内给排水系统进行监控，实现大厦内的给排水智能化管理，使用户感到舒适、方便和安全。尽管增加了初投资，但后继经济效益显著，体现了智能建筑的价值。,3.1 概述,3.1.1 建筑给排水的工程范围,任务 为人们的生产、生活提供水源，并将使用过的水

3、排入城市管网或自然水系 给水：要保证水质、水量、水压 排水：适当水质处理，符合环保要求 工程范围包括： 建筑给水 热水供应 消防给水 建筑排水 建筑中水 中水是对应给水、排水的内涵而得名，翻译过来的名词有再生水、中水道、回用水、杂用水等，我们称“中水“，对建筑物、建筑小区的配套设施而言，又称为中水设施。 小区给排水和建筑水处理,3.1.2 建筑给排水的监控方法,对给排水等建筑设备监控（自动控制）的方法很多，如： 单片机 PLC BAS这是我专业所关注的 建筑给排水的研究内容 BAS对建筑中水、水处理装置的监控 一般不去直接控制 监控方法类似于对冷水机组、锅炉的监控 有自身完整的控制系统 BAS

4、对消防给水的监控 按照我国现行的消防管理要求，由消防系统统一控制管理，不直接纳入到BAS中。 我们主要讨论 BAS对建筑给水、建筑排水、热水供应的监控。,3.1.3 BAS对建筑给排水系统监控的一般思路,问题的提出 利用BAS实现对建筑给水、排水系统的监控,给水系统和排水系统运行原理示意图,3.1.3 BAS对建筑给排水系统监控的一般思路,通过本本部分内容讲解，希望能达到如下知识、能力要求 知识要求 进一步掌握给水系统的运行原理 掌握给水系统中加压水泵、水箱、水池等设备的监控设置原理 能力要求 初步学会把给水系统图转化为BA监控原理图所需的给水系统运行示意图 会进行给水系统监控点位的设置 会绘

5、制给水系统监控原理图,知识回顾,建筑内部给水系统的组成 (1)引入管 (2)水表节点 (3)管道系统 (4)给水附件 (5)升压和贮水设备 (6)室内消防设备,室内给水系统的组成,一、机电设备图纸的阅读 1.工程对象的运行原理分析,这是一个设置水箱及水泵的给水系统 工程对象介绍 （机电设备的运行流程分析） 流程 从原水池取水，通过水泵将水提升到高位水箱，再从高位水箱靠重力向给水管网配水。 如何抽象为BA的设计问题?,2 机电设备图纸的处理：给水系统运行原理图,二、点位分析,监控需求分析 控制系统对高位水箱水位进行监测，当水箱中水位达到高水位时，水泵停止向水箱供水； 当水箱中的水被用到低水位时，

6、水泵再次启动向高位水箱供水。 同时，系统监测给水泵的工作状态和故障，当工作泵出现故障时，备用泵自动投入运行。,控制的策略,高位水箱的监控 贮水池的监控 给水泵的监控,三、BA点位的确定,高位水箱的监控 4DI 贮水池的监控 4DI 给水泵的监控 (3DI,1DO)2 水流检测 1DI,3.2 室内给水系统工艺流程认知,3.2 室内给水系统工艺流程认知 3.2.1 室内给水系统的分类,室内给水系统的任务 按照水量、水压、水质的要求，将水输送到用户的各用水点 水源：城市给水管网，或自备水源 各用水点如：配水龙头、生产机组和消防设备等 室内给水系统的分类 按水的用途分： 生活给水系统 主要包括建筑内

7、的饮用、烹调、盥洗、洗涤、淋浴等生活上的用水 水质必须严格符合国家规定的生活饮用水卫生标准 生产给水系统 如：生产设备的冷却、原料和产品的洗涤、锅炉用水及某些工业原料用水等 生产用水对水质、水量、水压以及安全方面的要求由于工艺不同，差异是很大的 消防给水系统 的消防设备用水 消防系统如：消火栓系统、自动喷淋系统、水幕消防系统等 消防用水对水质要求不高，但须有足够的水量和水压。 上述三种给水系统可单独设置，也可由其中的两个或三个系统组成不同的共用系统。如： 生活、生产、消防共用给水系统 生活、消防共用给水系统 生活、生产共用给水系统 生产、消防共用给水系统,3.2.2 室内给水系统的组成,引入管

8、 由室外给水管网引入建筑内管网的管段； 水表节点 水表及其前后阀门和泄水装置的总称 安装在引入管上 室内给水管网 建筑物内水平干管、立管和横支管； 给水附件 如，配水龙头、消火栓、喷头与各类阀门 加压和贮水设备 如，水泵、气压给水装置、变频调速给水 装置、水池、水箱等,3.2.3 室内给水系统的给水方式,给水方式的确定依据 建筑物的使用要求 最低水压 对建筑立面和结构的影响等因素 详见设计规范、手册 水压的估算 自室外地面算起，给水系统所需的压力： 一层100kPa，二层为120kPa，二层以上每增加一层，增加40kPa。 该法适用于 层高不超过3.5m的民用建筑 不适用于 高层建筑供水系统。

9、,给水方式最基本的有如下几种： 直接给水方式 设水泵和水箱的给水方式 单设水箱的给水方式 单设水泵的给水方式 设水泵、水箱的给水方式 设气压给水设备的给水方式 分区给水方式 环状给水方式,3.2.3 室内给水系统的给水方式,1直接给水方式 1)单设水箱的给水方式,3.2.3 室内给水系统的给水方式,2)单设水泵的给水方式 3)设水泵、水箱的给水方式,3.2.3 室内给水系统的给水方式,3设气压给水设备的给水方式 室外管网压力经常不足，且不宜设置高位水箱的建筑，可采用气压给水方式 气压给水设备是给水系统中利用空气的压力，使气压罐中的储水得到位能的增压设备，可设置在建筑物的高处或低处。,3.2.3

10、 室内给水系统的给水方式,4分区给水方式 下区直接由室外管网供水 为了能充分利用室外管网的压力 上区由水泵、水箱联合供水(或单设水箱的给水方式) 城市供水压力对上部楼层不足 高层建筑中多采用分区供水系统 竖向分区,3.2.3 室内给水系统的给水方式,5环状给水方式 应用场合 当建筑物用水量较大，不允许间断供水，室外给水管网水压和水量又不足时 目的、作用 为保证建筑物用水的可靠性 方法 建筑物用水可自城市给水管网上两处引入 在建筑物内构成环状给水系统,3.2.4 水箱及气压给水设备（学生自学）,1水箱 2气压给水设备,3.2.5 高层建筑给水系统,高层建筑的定义 高层建筑，TALL BUILDI

11、NG，是指10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物。 高层建筑的高度是指室外地面至主要屋面之间的距离，不包括地下部分。 世界典型高层建筑： 1. 台北国际101金融中心大楼，101层，508米，台北，2004年建成 2. 石油大厦，88层，452米，吉隆坡，1996年建成 3. 西尔斯大厦，108层，443米，芝加哥，1974年建成 4. 金茂大厦，88层，421米，上海，1998年建成 5. 国际金融中心，88层，415米，香港，2003年建成 6. 中信广场，80层，391米，广州，1997年建成 7. 地王大厦，69层，384米，深圳，1996年建成 8. 帝国大厦，102层，38

12、1米，纽约，1931年建成 9. 中环广场，78层，374米，香港，1992年建成 10.环球金融中心，101层，492米，上海，2008年建成,3.2.5 高层建筑给水系统,3.2.5 高层建筑给水系统,高层建筑给水系统的竖向分区 为什么分区？ 竖向分区的目的在于避免管中的压力超过其工作压力而损坏管道，避免静压过大使出水产生喷射而使用不便。 怎样分区 思考 竖向分区的方式 常用的两种方式 减压给水方式 并联给水方式,3.2.5 高层建筑给水系统,1减压给水方式 整个高层建筑的用水由设置在泵房内的水泵抽升到最高处水箱，再逐级向下一区的高位水箱给水，形成减压水箱串联给水系统。,3.2.5 高层建

13、筑给水系统,1减压给水方式 各区的减压水箱由减压阀代替。 提高了建筑面积利用率(无水箱)。,3.2.5 高层建筑给水系统,2并联给水方式 将各供水区的水泵集中设于地下室，各水泵从储水池向各种供水区的水箱送水，再由各区的水箱向本区管网供水。 3. 高层建筑给水同样可采用气压给水及变频供水等方式。,3.3 室内给水系统的监控,3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路,一个工程问题 右图是一个设置水箱及水泵的给水系统 工程对象介绍 （机电设备的运行流程分析） 流程：从原水池取水，通过水泵将水提升到高位水箱，再从高位水箱靠重力向给水管网配水。 如何抽象为BA的设计问题?,3.3.1 室内给水系统的BA

14、S监控思路,将给水系统图抽象为下图 为绘制监控原理图做好准备,3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路,给水系统的监控思路 为什么要对给水系统进行监控？（监控需求分析） 室内给水的流程？ 城市管网=蓄水池=经水泵到高位水箱=经给水管网配水，到用户 给水系统的技术要求 水质达标、水量充足、水压稳定 蓄水池的作用和可能存在的问题？ 储存调节水量， 水泵的作用和可能存在的问题？ 加压， 高位水箱的作用和可能存在的问题？ 稳定水压、储存调节水量， BAS该做哪些,3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路,给水系统的监控思路 综上分析，主要监控需求如下： 控制系统对高位水箱水位进行监测，当水箱中水位达到

15、高水位时，水泵停止向水箱供水； 当水箱中的水被用到低水位时，水泵再次启动向高位水箱供水。 同时，系统监测给水泵的工作状态和故障，当工作泵出现故障时，备用泵自动投入运行。 高位水箱给水系统用水是由水箱直接供应，供水压力比较稳定，且有水箱储水，供水较为安全。,3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路,给水系统的监控思路 BAS对给水系统监控思想如下： 高位水箱的水位监控 分析 达到高水位=水泵停止向水箱供水 达到低水位=水泵再次启动向高位水箱供水 怎么办？ 在水箱内应设置水位开关，向DDC传送DI信号,3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路,对水泵的监控 DDC对水泵的启停控制，1DO 运行状态

16、（是否运行） ，1DI = 共计：2DI、1DO 故障报警（是否过载） ，1DI 此外还可以监测工作模式（手动/自动） ，1DI 地下蓄水池的水位监控 主要监控高低水位报警信号，以防止溢流和储水量过少。 类似于高位水箱,3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路,恒压给水系统的监控原理 （1）水泵变频调速供水介绍 为什么要采用恒压给水系统？ 高位水箱给水系统的优点缺点？ 为什么要用变频水泵？ 当时，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，水泵一旦开始工作，电机便以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头（或喷头）和输水管道往往被损坏，使水白白流掉，电能白白耗掉；有些系统通过阀门控制出水量，来减少供水管网压力升高，这样也造成电能与水资源的浪费。 变频调速控制的两种模式 恒压变流量 保持管网入口处的水压为恒定值 变压变流量 保持管网最不利点的压力恒定，或在管网入口处按运行时段分别设定水压,3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路,（2）BAS对变频调速恒压供水系统的监控策略 变频调速恒压供水设