04楼控系统之基本原理

2006年4月智能楼宇自动控制系统全程深度培训班教学专用课件基本原理内容⏹楼宇自控系统介绍⏹楼宇自控系统被控对象分析⏹楼宇自控系统组成与原理⏹楼宇自控系统技术与发展楼宇自控系统介绍楼宇自控系统(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。

⏹楼宇自控系统知识基础暖通空调–被控对象自动控制–控制方式、方法、手段电气–被控对象与相关接口IT技术–计算机、网络–数据处理、应用解决方案⏹综合应用的边缘学科楼宇自控的作用⏹监视与控制功能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监视楼宇设备的运行状态及各种图像、数据、曲线等参数实现一体化协调运作……⏹实现集中化管理功能实现合理化管理：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。

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。

实现实时化、动态化管理：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。

保障建筑物与人身安全，提供用户舒适的环境⏹重要目的：实现节能运转由于负载的变化，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。

降低大厦的运行费用，可节约电费30%左右；延长设备的使用寿命20%；减少设备维护、维修费用及管理人员的开支；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。

⏹楼宇自控的应用范围商业建筑：✓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；生产型建筑：✓厂房、大型车间等；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；住宅建筑：✓大型公寓以及智能小区等；建筑群体建筑。

⏹楼宇自控地位被弱化智能化楼宇自控系统在建筑工程中的地位在招投标过程中被弱化。

智能化楼宇自控系统在安装完成后的成功使用率偏低。

物业管理水平低。

⏹对BA节能、控制的误解错误观点：有了BA系统就可节能---自控建立在手动的基础之上BA系统节能的前提条件：暖通设计合理合理建设，合理管理---合理建设的BA系统提供了合理管理的可能 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。

⏹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。

MDAVAAVDADOADIAAIACOMMDAVAAVDADOADIAAIACOM⏹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…）基本原理简单控制关系复杂PRCNT 100200PRCNT 0100PVR PVR 250.50PIDA1002000MVSPMod G Ti Td DZ TSg XPR U<100?S*60:T*60S TU XPR U<100?100/S:100/T S T UPVR PVR 2544HeatingHEXHeatingITime HeatingPBand ITime Gain HEXITime HEXPBand 送风温度设定值控制器模式Value0%Value100%Value0%Value100%送风温度InitValue InitValue ControlInt UMinUMax StrokeTimeInitValueInitValue节约能源研究表明，良好的管理可减小高层建筑能耗10%，通过优化设备的运行另可节能10%，而这二者都可由BAS 的控制策略来实现的。

高层商用建筑能耗分配图60%26%8%6%空调系统耗电照明系统耗电电梯系统耗电其他楼宇自控系统被控对象分析楼宇自控系统被控对象分布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、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）水流开关水流开关冷冻站-冷热水系统远大直燃机组⏹冷水机组分类：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。

⏹冷水机组基本工作原理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。

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⏹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。

（群控）其他可能的控制。

⏹冷冻供回水压差控制：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。

⏹冷却水温度控制：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。

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。

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。

⏹冷水机组群控：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。

•停止顺序则与启动顺序相反程序及动作。

联锁控制：•冷冻水泵、冷冻水电动阀门、冷冻机组联锁动作。

•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。

冷冻站系统的运行管理：•手动或按时间启停,亦可依据室外温度实现季节转换。

冷水机组启动台数•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。

•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。

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。

具体控制方案与机组厂家协商推荐的方式：由机组厂家控制，楼宇自控通过通讯方式监视运行、管理数据。

状态反馈、故障手自动、控制状态反馈、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、控制热力站监控系统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。

换热站监控点的描述：⏹主要监视内容测量一次、二次热水供/回水温度；测量\热水回水流量,结合供/回水温度差（⊿T），可以算出热负荷；监测热水循环泵的状态•运行/停止状态、故障报警信号；•运行故障并报警；•水泵电控柜的手/自动状态；⏹主要控制内容控制热水循环泵的启/停一次侧水阀控制：根据二次侧回水温度控制一次侧水阀的开度空调机组监控系统⏹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。

⏹目前中央空调系统在北京写字楼中使用较为广泛。

H ∆P Low Temp DampControl TDampControl HT∆P 回风湿度测量回风温度测量回风阀控制进风阀控制低温报警过滤器状态风机运行状态送风湿度测量风机电控柜风机启停控制风机故障报警送风温度测量手自动运行状态⏹监视内容监测送、回风及室内温度、湿度由风压差开关测量空气过滤器两侧压差,压差超过设定值时报警,请求进行清理除尘工作。

监视送风机、回风机状态监测风机的手/自动状态监测风机故障报警由风压差开关测量风机两侧压差防冻开关传感器监测表盘管的温度,低温时报警⏹控制内容风机启停控制管理：手动、按时间计划自动控制冷/热盘管阀门开度：调节室内温度、防冻保护控制新风、回风、排风阀的开度•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，最大限度地节约能源。

也可通过被控区域的CO2浓度调节新风量的比例,保证空气质量。

•在过渡季节时,调整风门预设开度,最大程度地利用室外空气的焓值（热能之总和）。

自动/手动控制电加湿器启/停：根据室内湿度状况联锁控制：•风机、风阀、水阀联锁动作。

•空调机可按时间启停。

空调机启动顺序为：启动风机→确认风机运行→调节水阀开度以控制回风温度。

•空调机停止顺序为：关闭水阀→停止风机→确认风机停止运行。

防冻保护程序：•冬季停机或管道亏水后若表冷器温度低于5℃时,防冻开关报警并联动水阀开启、新风阀关闭、回风阀打开。

在中央空调系统中,为了提高室内舒适度及空气新鲜度、洁净度等,需补充适量新风，并且新风量在空调冷热负荷中所占的比重很大，因此，新风量控制在合适范围内是很有意义的。

一幢建筑物可以有若干新风机组,每台新风机组负责一个区域（可为一层或若干层）,该新风机组就要保证这一区域的新风要求。

⏹监测内容送风温、湿度由风压差开关测量空气过滤器两侧压差 送风机状态•由风压差开关测量风机两侧压差•监测风机的手/自动状态监测风机故障报警风机启停控制调节冷水阀门开度控制电加湿器启/停控制新风阀门开闭新风机,新风阀门,冷水阀门及加湿器联锁动作。

新风机可按时间启停。

新风机启动顺序为：打开新风阀门→启动风机→确认风机运行→开始温湿度调节。