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第四章 楼宇设备自动化系统
本章重点
?BA各子系统的工艺原理
?BA各子系统的控制对象及控制方法
本章难点
?BA各子系统的硬件配置图的绘制
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楼宇设备自动控制系统
—— 对冷热源系统、给排水系统、空调系统、
电梯控制、照明及供配电系统进行统一管理、监
测和控制,设备多且散。
自动控制系统 —— 一般采用 DDC
控制系统 —— 采用集中管理和分散控制
控制特点 —— 控制器采用网络互连,一个控制
器控制本地较小数量的传感器 /执行器
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? 能耗最大
? 控制要求高
第一节 空调系统的监控
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空调系统分类
全空气空调系统
全水空调系统
空气 —— 水空调系统
制冷剂空调系统
集中式空调系统
半集中式空调系统
分散式空调系统
全回风式空调系统
全新风式空调系统
新回风混合式空调系统
定风量、变风量空调系统
低速、高速空调系统
工艺性、舒适性空调系统
一般性、恒温恒湿性空调系统
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? 通过改变送风温度来满足室内冷 ( 热 ) 负荷变化 。
若向室内吹冷风, 送入室内的冷量是:
Q= cρ L( tn- ts)
式中, c是空气的比热容; ρ 是空气密度; L是送风量;
tn是室内温度, ts是送风温度; Q是吸收 ( 或送入 )
室内的热流量 。
风机以恒速运行, 从而保持风量的恒定, 仅通过改变送风
温度来进行空气的温度调节 。
一、定风量空调系统
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?新风机组通常与风机盘管配合进行使用
为避免室外空气对室内温湿度状态的干扰,在送入房间
之前需要对其进行热湿处理,室内负荷通常由风机盘管
处理。
?新风机组只有一个换热器, 冬夏季共用
在冬季送入热水对空气进行加热, 在夏季则送入冷冻
水对空气冷却去湿 。 加湿器仅在冬季对新风加湿 。 新
风机组在南方地区作为舒适性空调使用时, 时常取消
了加湿器 。
二、全新风式空调系统
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全新风式空调系统工艺流程
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监控功能
?新风门及风机的监控
? 通过风阀控制器控制新风的开关状态
?监视风机电机的工作状态, 确定是处于, 开, 或
,关,
? 检测风机电机的电流是否过载, 过载产生报警信号
?过滤网的监测
用微差开关即可监视新风过滤器两则的压差,
以了解过滤器是否要求清洗 ﹑ 更换 。
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?新风温度监控
由新风通道的温度传感器实测新风温度, 通过调节冷热水阀
开度, 使新风温度在设定的范围内, 使室内的温度保持相对
恒定 。
?新风湿度监控
由新风通道的湿度传感器实测新风的湿度信号, 通过调节加
湿阀的开度, 使新风湿度在设定的范围内 。
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控制方式 —— 定风量控制方式
控制算法 —— 比例积分调节方式
防冻保护程序的启动
风机停止, 室外空气温度不高于5 ℃ 时;
风机未停机, 换热器出口水温低于8 ℃ 时
关风门 +关风机
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新回风混合空调系统比全新风空调系统增加了回风系统
和排风系统,其目的是为了节约能源,净化室内空气,并可
与消防系统联合排烟。
由于增加了回风系统和排风系统, 与全新风系统比较, 需增
加监控点:
1,回风温度监控
2,回风湿度监控
3,新风 /回风比例监控
4,排烟系统监控
三、新回风混合空调系统
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回风温度监控
—— 回风通道的温度传感器实测回风温度, 通过控制换热
器上的调节阀的开度来调节热水 ( 或冷水 ) 流量, 使回风
温度控制在设定的范围内
回风湿度监控
—— 由回风通道的湿度传感器实测回风通道的湿度信号,
通过控制蒸汽阀的开度来调节蒸汽流量, 使回风湿度保持
在设定的范围内 。
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新风 /回风比例监控
—— 根据新风通道中的温度, 湿度传感器以及回风通道中
的温度, 湿度传感器实测出的新风温度及湿度, 以及回风
温度及湿度, 调节新风电动风门和回风电动风门的开度,
使新风 /回风比例控制在预定值 。 在不同的气象条件下, 应
选择不同的新风 /回风比例, 以减少系统能耗 。
排烟系统 监控
—— 当发生火灾时, 新风, 回风系统立即停止工作, 启动
排烟系统 。
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四, 变风量空调系统
变风量系统 ( VAV,Variable air volume System)
—— 当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时, 自
动调节空调系统送入房间的送风量, 使通过空气送入房间的
负荷与房间的实际负荷相匹配, 以满足室内人员的舒适要求
或工艺生产的要求 。 同时送风量的自动调节可以最大限度地
减少风机的动力, 节约运行能耗 。
优点:
降低运行能耗方面具有很大的优势
实现局部区域 ( 房间 ) 的灵活控制
能自动调节送入各房间冷量
室内无过冷过热现象
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VAV空调系统示意图
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控制方式
(1)风机出口阀门控制 用传动装置改变风机出口蜗壳形态,
从而改变风量 。
(2)风机入口导叶片控制 通过风机入口装有的放射可活动叶片
来调节叶片的角度, 从而改变风量 。
(3)变节距控制 改变轴流风机叶片的安装角度, 以改变风量 。
(4)风机转速控制 通过改变风机的转速, 从而改变风机的运行
曲线 。
通过理论分析, 变风量系统的风量控制方式采用调节风机转速
的控制方式所达到的节能效果最佳 。
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控制系统框图及末端线路说明
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作业
1、绘制新风系统硬件配置图
2、绘制空调系统硬件配置图
3、简单论述空调系统的监控对象及控制原理
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第二节 冷热源系统的监控
常用的冷媒 —— 氟利昂、溴化锂、氨等,
制冷方式 —— 压缩式制冷、热力制冷和冰蓄冷。
制冷原理
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制冷系统监控主要内容
? 冷冻机组的监测与控制
? 冷却水系统的监测与控制
? 冷冻水系统的监测与控制
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制冷系统监控原理图
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冷水机组联锁控制
?BAS在对某个制冷机组下达 启动 命令时,其相关设备的动
作 时间顺序 应为:
对应冷却水 ﹑ 冷冻水管路上的阀门立即开启;
冷却塔风机 ﹑ 冷却水与冷冻水水泵延迟2~3 min启动;
制冷主机启动延迟3~4 min执行。
?BAS在对某个制冷机组下达 停止 命令时,其相关设备的动
作 时间顺序 设为:
立即切断主机电源;
冷却塔水泵 ﹑ 风机,冷冻水水泵延时3~5 min停止;
对应的管路阀门延时4~6 min后关闭。
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冷冻水供 /回水温度监测
通过供水总管上的温度传感器 T1检测冷冻水供水温度,检
测的信号送入 DDC( AI)中,通过回水总管上的温度传感器 T2
检测冷冻水回水温度,检测的信号也送入 DDC( AI)中。
冷冻水供水水流量监控
通过供水总管上的流量传感器 F检测冷冻水流量,送入 DDC
( AI)中。
水机组开启台数控制
把上述三种信号送入 DDC中,计算出实际的空调冷负荷,
再根据实际冷负荷及压差旁通阀 V的开度自动调整冷水机组投
入台数与相应的循环水泵投入台数。以期达到最佳节能效果。
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由压差传感器 Δ P检测冷水供、回水总管之间的压差,送入
DDC( AI),与压差预先设定值比较后,DDC送出相应信号
( AO),调节位于供、回水总管之间的旁通阀的开度,实现进
水与回水之间的旁通,以保持供、回水压差恒定。
压差旁通控制
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水流检测、水泵控制
冷冻水泵、冷却水泵启动后,通过水流开关 FS检测水流状
态,其信号送入 DDC( DI)中,根据水流状态由 DDC发出信
号,通过电动阀调节水流。如果流量太小,甚至断流,把信号
送入 DDC,则系统自动报警,DDC送出信号自动停止相应制
冷机运行。当某一台水泵出现故障,信号送入 DDC,DDC发
出信号控制备用水泵自动投入运行。
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?冷却水温度监测
利用温度传感器 T4检测冷却塔出水温度,检测信号送入
DDC( AI),实时控制冷却塔风机的启停台数。
?工作状态、报警显示与打印
?水箱补水控制
通过液位传感器 LT检测水箱水位,DDC根据水位信号,
控制进水电磁阀 LV的开、闭,以维持水位在允许范围内,
水位越限时发出报警信号
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供热系统的监控
供热锅炉系统的监控原理
热水锅炉通常监控的内容为:
(1)自动检测锅炉水位,蒸汽压力、炉膛负压,蒸汽流量、
给水流量,排烟温度;
(2)自动控制电动机的启动、停止;
(3)自动保护与自动调节监控环节。
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热交换系统监控原理
热交换系统是以热交换器为主要设备。其作用是供给生活、
空调及供暖系统用热水,对这一系统进行监控的主要目的是监
测水力工况以保证热水系统的正常循环,控制热交换过程以保
证要求的供热水参数。
1)热量计量系统,F,T5,T6构成
2)压力监测,P1,P2
3)热交换器二次侧热水出口温度控制,T1,T2,V1,V2
4)热水泵控制及联锁
5)工作状态显示与打印
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第三节 供配电系统的监控
对供配电系统的监视管理包括:
1、检测运行参数:电压、电流、功率、变压器温度等
2、监视电气设备运行状态
3、对建筑物内所有用电设备的用电量进行统计及电费计算
与管理
4、对各种电气设备的检修、保养维护进行管理
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配电系统监控图
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第四节 给排水系统
给水系统的监控
?采用恒压(无水箱)供水, 应用变频装置改变水泵电机
转速,以适应用水量变化
?采用高位水箱、低位水地给水系统:在屋顶设高位水箱,
在低处(地下室)设一低位水池,中间设置水泵。
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恒压(无水箱)供水
?水泵启 /停自动监控
恒压供水系统组成:压力传感器,可编程序控制器( PLC)、变
频器、供水泵组等
?自动监测及报警
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高位水箱供水
通常的供水系统从原水地取水,通过水泵把水注入高
位水箱,再从高位水箱靠其自然压力将水送到各用水点。
1)水泵启 /停自动监控
2)自动监测及报警
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分集水坑排水和污水池排水
排水系统构成,集水坑(污水池)、排水泵(污水泵)、液
位传感器等
1、排水泵起/停监控
2、检测与报警
排水系统的监控
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第五节 照明系统
照明控制
1、跷板开关控制方式
2、断路器控制方式
3、定时控制方式
4、光电感应开关控制
5、智能控制方式
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主要控制内容
( 1)时钟控制
( 2)照度自动调节控制
( 3)区域场景控制
( 4)动静探测控制
( 5)应急状态减量控制
( 6)手动遥控器
( 7)应急照明的控制
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第六节 电梯系统的监控
电梯系统的监控内容
1)按时间程序设定的运行时间表启 /停电梯、
监视电梯运行状态、故障及紧急状况报警。
2)多台电梯群控管理。
3)配合消防系统协同工作。
4)配合安全防范系统协同工作。
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