楼控基础知识(0911)

1、楼宇自控系统讲义2005年9月楼宇自控系统讲义目录目录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介绍楼宇自控系统介绍楼宇自控系统讲义(简称简称BAS)：它是以计算机控制技术和计：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，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。全面实现对建筑的综合管理和能源利用。 楼宇自控

2、系统定义楼宇自控系统定义楼宇自控系统讲义 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综合应用的边缘学科楼宇自控系统定义楼宇自控系统定义楼宇自控系统讲义楼宇自控的作用楼宇自控的作用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

3、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

4、用楼宇自控的作用总之总之，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。楼宇自控系统讲义楼宇自控的作用楼宇自控的作用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；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；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；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；厂房、大型车间等；n 公用

5、建筑： 车站、机场等公用运输建筑；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；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；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楼宇自控的制约n 对对BA节能、控制的误解节能、控制的误解n 错误观点：有了BA系统就一定可以节能n BA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楼

6、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。MDAVAAVDADOADIAAIACOMMDAVAAVDADOADIAAIACOM楼宇自控系统讲义楼宇自控的特点楼宇自控的特点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

7、自控系统讲义楼宇自控的特点楼宇自控的特点n 基本原理简单 楼宇自控系统讲义楼宇自控的特点楼宇自控的特点n 控制关系复杂 PRCNT100200PRCNT0100PVRPVR250.50PIDA1002000MVSPModGTiTdDZTSgXPRU100? S*60: T*60STUXPRU100? 100/S: 100/TSTUPVRPVR2544HeatingHEXHeatingITimeHeatingPBandITimeGainHEXITimeHEXPBand送风温度设定值控制器模式Value0%Value100%Value0%Value100%送风温度InitValueInitValu

8、eControlIntUMinUMaxStrokeTimeInitValueInitValue楼宇自控系统讲义楼宇自控的特点楼宇自控的特点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被控对象分析楼宇自控系统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楼宇自控被控对象分析 - 冷冻站冷冻站n 冷水机组分类：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

9、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楼宇自控被控对象分析 - 冷冻站冷冻站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。 冷机冷机冷却塔冷却塔冷却循环泵冷却循环泵楼宇自控

10、系统讲义楼宇自控被控对象分析楼宇自控被控对象分析 - 冷冻站冷冻站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楼宇自控被控对象分析 - 冷冻站冷冻站n 楼宇自控系统可以根据检测到的参数进行以下楼宇自控系统可以

11、根据检测到的参数进行以下控制控制 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冷冻站监控点的描述状态反馈、故障、控制状态反馈、故障、控制状态反馈、故障、手自动状态反馈、故障、手自动状态、控制状态、控制状态反馈、故障、手自动状态反馈、故障、手自动状态、控制状态、控制状态反馈、故障、手自动状态反馈、故障、手自动状态、控制状态、控制阀门反馈（阀门反馈（AI）、控制（双）、控制（双DO）阀门控制（阀门控制（AO）液位状态（高、中、

12、低）液位状态（高、中、低）液位状态（高、中、低）液位状态（高、中、低）水流开关水流开关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。楼宇自控系统讲义冷冻站控制方案冷冻站控制方案n 冷冻供回水压差

13、控制：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：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冷冻站控制方案n 冷水机组群控：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。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

14、却塔电动阀门及冷却水泵、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。风机、冷水机组联锁动作。n 冷冻站系统可按时间启停冷冻站系统可按时间启停,亦可依据室外温度实现亦可依据室外温度实现季节转换。季节转换。n 冷水机组启动顺序为：冷却塔电动阀门冷水机组启动顺序为：冷却塔电动阀门冷却水冷却水电动阀门电动阀门冷冻水电动阀门冷冻水电动阀门冷却塔风机冷却塔风机冷却冷却水泵水泵冷冻水泵冷冻水泵冷冻机组。冷冻机组。n 停止顺序则与启动顺序相反程序及动作。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冷冻站控制方案n 由冷冻水总供回水温度差及供水流量由冷冻水总供回水温度差及供水流

15、量,计算实际冷计算实际冷负荷负荷,决定冷冻机组应运行台数决定冷冻机组应运行台数,并自动启停冷冻机并自动启停冷冻机组以满足冷负荷需要。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。行状态，决定开启台数。n 如运行水泵如运行水泵,冷冻机组或冷却塔风机发生故障冷冻机组或冷却塔风机发生故障,备用备用组别自动投入。组别自动投入。楼宇自控系统讲义热力站监控系统热力站监控系统n 热力站是给大厦提供热源的设备群组热力站是给大厦提供热源的设备群组,由本地锅由本地锅炉产生热水（或由市政热网提供热水或高压蒸炉产生热水（或由市政热网提

16、供热水或高压蒸汽）汽）,经过热交换进行温度调节后通过管路送到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。大厦的各个地方。楼宇自控系统讲义换热站监控点的描述：换热站监控点的描述：n温度传感器温度传感器AI-测量一次、二次热水供测量一次、二次热水供/回水温度；回水温度；n流量传感器流量传感器AI-测量测量热水回水流量热水回水流量,结合供结合供/回水温回水温度差（度差（T）算出热负荷；）算出热负荷；n热水循环泵运行状态热水循环泵运行状态DI监测热水泵的运行监测热水泵的运行/停停止状态；止状态；n热水循环泵运行故障热水循环泵运行故障DI监测热水循环泵运行故监测热水循环泵运行故障并报警；障并报警

17、；n热水循环泵手热水循环泵手/自动状态自动状态DI监测热水泵的手监测热水泵的手/自自动状态；动状态；n热水循环泵启热水循环泵启/停控制停控制DO 控制热水循环泵的启控制热水循环泵的启/停；停；n一次侧水阀驱动一次侧水阀驱动AO根据二次侧回水温度控制根据二次侧回水温度控制一次侧水阀的开度。一次侧水阀的开度。楼宇自控系统讲义状态反馈、故障状态反馈、故障手自动、控制手自动、控制状态反馈、故障状态反馈、故障手自动、控制手自动、控制热水锅炉热水锅炉板式换热器板式换热器热交换器热交换器状态反馈、故障状态反馈、故障超温报警、控制超温报警、控制楼宇自控系统讲义空调机组监控系统空调机组监控系统n 空调机组的目标

18、：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空调机组监控功能 监测送、回风及室内温度、湿度监测送、回风及室内温度、湿度AI。 由风压差开关测量风机两侧压差由风压差开关测量风机两侧压差DI。 监测风机的手监测风机的手/自动状态自动状态 监测风机故障报警监测风机故障报警DI。 风机启停控制风机启停控制DO

19、。 由风压差开关测量空气过滤器两侧压差由风压差开关测量空气过滤器两侧压差DI,压差超过设定值时压差超过设定值时报警报警,请求进行清理除尘工作。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低温时报警并联动水阀控制。控制。 控制冷控制冷/热盘管阀门开度热盘管阀门开度AO。 控制新风、回风、排风阀的开度控制新风、回风、排风阀的开度AO。 控制电加湿器启控制电加湿器启/停停DO。楼宇自控系统讲义空调机组控制方案空调机组控制方案 n 风机、风阀、水阀联锁动作。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：打开风阀空调

20、机可按时间启停。空调机启动顺序为：打开风阀启动风机启动风机确认风机运行确认风机运行调节水阀开度以控制回风温调节水阀开度以控制回风温度。度。n 空调机停止顺序为：空调机停止顺序为： 关闭水阀关闭水阀停止风机停止风机确认风机确认风机停止运行停止运行关闭风门。关闭风门。n 在保证在保证最小新风量最小新风量的前提下的前提下, ,根据室外焓值和设定温湿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。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也可通过被控区域的COCO2 2浓度调节新风量的比例浓度调节新风量的比例, ,保证空保证空气质量气质量 。n 在过渡季节

21、时在过渡季节时, ,调整风门预设开度调整风门预设开度, ,最大程度地利用室外最大程度地利用室外空气的焓值（热能之总和）。空气的焓值（热能之总和）。n 冬季停机或管道亏水后若表冷器温度低于冬季停机或管道亏水后若表冷器温度低于55时时, ,防冻开防冻开关报警并联动水阀开启、新风阀关闭、回风阀打开。关报警并联动水阀开启、新风阀关闭、回风阀打开。楼宇自控系统讲义新风机组监控系统新风机组监控系统 n 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

22、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。 楼宇自控系统讲义新风机组监控功能新风机组监控功能 监测送风温、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。调节冷水阀门开度AO。控制电加湿器启/停DO。控制新风阀门开闭DO。楼宇自控系统讲义新风机组控制方案新风机组控制方案 n新风机,新风阀门,冷水阀门及加湿器联锁动作。n新风机可按时间启停。n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。n新风机关机顺序为：关闭水阀及加湿器停风机确认风机停止运行关闭新风

23、阀门。n冬季根据送风相对湿度及设定值对加湿器进行湿度控制；n冬季停机后若表冷器温度低于5时,报警并联动水阀打开、新风阀关闭。楼宇自控系统讲义其它设备其它设备 n 送排风机监控系统送排风机监控系统 n监控功能监控功能 监测各送、排风机的运行状态监测各送、排风机的运行状态,故障状态故障状态,手手/自动状态。自动状态。监测某些特定区域的空气质量或危险气体浓度监测某些特定区域的空气质量或危险气体浓度,超过极限值超过极限值则报警则报警,同时根据预定程序启动相应送、排风机。同时根据预定程序启动相应送、排风机。n控制方案控制方案 根据时间或气体浓度传感器启动相应的送、排风机。根据时间或气体浓度传感器启动相应的送、排风机。自动记录各送、排风机的运行时间累计。自动记录各送、排风机的运行时间累计。楼宇自控系统讲义其它设备其它设备n 给排水监控系统给排水监控系统 n监控功能监控功能水箱、水池的高水箱、水池的高/中中/低水位低水位(DI)水泵的运行状态水泵的运行状态/故障报警故障报警/手手/自动状态自动状态 (DI)水泵的启水泵的启/停控制停控制(DO)n控制方