建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究

1、建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究 西安电子科技大学硕士学位论文建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究姓名:韩嘉鑫申请学位级别:硕士专业:电子与通信工程指导教师:陈南;刘总路2012-11-24摘要摘要建筑向着智能化和集成化的方向发展,企业对智能化设施管理及维护的人才的需求量不断激增,而智能化建筑施工及设施维护管理人员中,多数不是专业人员,只有少数的员工经过智能建筑设备生产或安装企业的短期培训,不能保证施工和管理质量。不同层次的学校陆续开设楼宇智能化技术专业或制定研究方向,学校在购买教学实训设备时存在着很大的问题,最明显的是,教师对设备不了解,教仪公司提供给学校的实训设备往往注重的是实验性

2、,而非实训性。很多教学设备是模拟真实设备,没有真实还原工程现场。设计开发的教学实训装置主要包含三部分内容。前两部分涵盖了楼字智能化系统的内容,按被控对象强电和弱电设备分类,把系统分为楼宇自控系统设备和安全防范系统设备两大部分,并进行设计开发。第三部分为智能家居系统,基于智能家居系统是一个小型的智能建筑,它集成了所有智能建筑系统设备的同时又有其自身的特点,包含了设备选型、系统连接、软件调试等一系列的过程,通过智能家居系统的实训可以完成开发工作,了解每个系统之间的关系,全面的认识楼宇智能化系统。教学和实训装置能够进行楼宇智能化系统实际工程项目的设计、开发和具体的实施。如进行系统方案的设计、软件编程

3、、实训室条件下的模拟仿真与调试。将设计开发的系列化楼宇相关设备在校内进行产业化生产,直接参与到设备生产的全过程,从中学习到安防、消防、楼控、综合布线等楼宇智能化系统的设计、安装、调试等实际技能。研发的楼宇系列教学设备,充分考虑了实训操作过程,尽可能贴近实际工程,经过校内实训室的技能训练后,能够很快适应工作岗位并达到工作岗位对实际技能的要求。关键词:建筑设备,智能建筑,实训装置建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究一,叩 ,. . ? . 丁 旋.爸.,、, ,.、,. . .行 】苫 】 】: 、 “ 、 、,. ,九. 、, 、., .、 . , 五. ,. . 、 ÷ , : 二

4、,、 。、:岛,建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究一第一章绪论第一章绪论 弟一早珀比近些年,建筑向着智能化和集成化的方向发展,企业对智能化设施管理及维护的人才的需求量不断激增,而智能化建筑施工及设施维护管理人员中,多数不是专业人员,只有少数的员工经过智能建筑设备生产或安装企业的短期培训,不能保证施工和管理质量。因此让更多的施工及设施维护人员掌握该项技术显得尤为重要。建筑设备及建筑智能化包括楼宇自控系统、安全防范及智能家居等组成部分,下面分别介绍其研究现状。.研究现状楼宇自控系统时代在发展,技术在进步,楼宇自控系统正逐渐普及并为人们所接受。楼宇自控系统也称建筑设备建筑设备监控系统,是建立在计

5、算机技术、通信技术和控制技术之上,是现代信息技术在建筑物内的具体应用。阮友德”研发了“基于仿真和网络技术的楼宇自控实训系统”。该系统集成了楼宇自控专业中的中央空调系统、给排水系统、电梯系统和楼宇监控系统;同时,它还将仿真技术、网络技术和多媒体技术融合在一起。潘兴华心针对楼宇自控系统网络互连性和现场要求等方面分析了技术适用于楼宇自动控制系统的性能特点,在此基础上针对某智能化住宅小区监控系统介绍了技术在楼宇自控系统中的应用,该小区监控系统功能主要包括自动读取水、电、气、热水计量数据、保安防盗和设备控制等。安全防范系统弱电系统第三方弱电系统呈现出的多样性,复杂性以及通讯标准的不一致性却大大增加了集成

6、的难度。如何吸纳所不支持的第三方弱电系统,就成为当前急须解决的问题。这也是智能大厦系统集成时经常会面临的问题。夏利华口将问题的解决可以归结为一个接口的设计。李俊亮通过智能建筑弱电系统对电源质量的要求,分析得出了影响电源质量的主要因素,提出一些消除电源污染的措施,以保证弱电系统计算机等电子设备的正常运行。李蔚旧阐述了系统集成的概念,论述了弱电系统集成应以信息集成作为主要目标,分析了传统卜以为中心的弱电系统集成的局限性,提出了新一代先进的弱电集成系统“区域网一子系统”集成方案。阮立刚对智能建筑中弱电系统的设计做了较为全面的讲解。论述了智能建筑中弱电系统设计的基本原则,弱电系统中关键部分的设计以及弱

7、电系统设计建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究将日益广泛,设计也将更加合理实用。张艳玲【介绍了智能楼宇弱电集成系统的设计目标和原则,并讲述了智能楼宇系统集成的实现方式、步骤及内容。左锦】指出写字楼安全防范系统设计需满足不同行业及未来发展的要求,因此其设计应有很强的适应性,能满足二次装修要求并满足未来发展需求。高宇【从目前智能建筑设计中弱电系统设计现状出发,分析了目前设计工作之所以不令人满意的几个原因,随后重点阐明使人们更深入地了解、规范设计程序与内容对改善设计状况所具有的意义,提出设计应贯穿于工程的全过程的观点,分析了结构综合布线的优点。智能家居系统世纪年代初,随着大量采用电子技术的家用电器

8、面市,开始出现了住宅电子化, 的概念¨州。年左右,日本在幕张建立了一个高水平示范住宅区,美国、新加坡也都建有基于工在年制定的智能化住宅系统及其通信标准一家庭总线, 的智能化住宅?引。日本松下公司正在把“数码家庭”的概念应用到养老院、养老院的所有房间都与局域网相连,装备多种测量仪器、触摸式显示屏、数码摄像机等,这样每个居住者的体温、血压等多项数据传送到护理中心,实现远程医疗护理。美国麻省理工学院的实验室正在研究“智能房间”,通过生物传感器探测人的行为来自动控制和调节居住系统。日本大型住宅公司工 为解决购房者对房屋防盗系统的不满意,新近推出“保全住宅”,该住宅内部采用指纹辩识门禁系统,另

9、设有隐藏式防盗室,当遇到小偷闯入门时屋主可躲进去紧急避难,防盗室设有两道厚重的门,其中内门只要从里面上锁后,外部无法靠人力打开。防盗室内装设电话专线,电话线埋在地下;另外还可在屋内放置一个机器人,可以依歹徒恐吓的声音来反应,并出声求救,发挥报警求救功能圳。日本东京建成了世间上第一栋综合计算机住宅,该住宅建筑面积为 ,内部安装了多台计算机,计算机各有各的职能,既分工负责又相互连接,对环境作出综合判断并提供舒适的生活条件,所有计算机都在暗处,室内看不到,程序一旦设置好后,一般不需调整。计算机住宅的门外装有风向标,风向标是气象条件探测器,与室内计算机相连,将室外的温度、湿度、风力、风向等数据输入计算

10、机,计算机根据这些数据控制室内的空调和窗户,达到节能和舒适的目的。门口安装微型摄像机将米客面孔全部输入计算机,如果未登记过的人,即使知道暗锁的号码也无法打开暗锁,只有主人下达“同意入内”的指令后,门才开启。通过按动二楼卧室床头的“休息”开关,整栋房子进入休息状态,除必要的走廊的灯光之外,其它各处的电源全部关掉,开着的灯光的照度调整到适合人醒后使用的亮度,空调系统减弱风力、窗户自动关闭、防盗报警装置进入工作状态。一直持续到第二天清晨主人起床为止。主人起床上厕所时,同抽水马桶连接在一起的体检装置自动检第一章绪论查和分析大小便情况;将食指伸入到抽水马桶旁边的血压计套中,液晶显示屏将显示血压和脉搏的数

11、据。这些数据输入计算机,出现异常情况,计算机显示不正常标志,提醒主人去医院就诊。便后洗手通过感应式的水龙头。浴室可通过计算机预约洗澡时间并设定水温,下班前,打电话给家中的计算机,指示计算机准备洗澡水的时间和温度。在我国系统示范工程建设要点和技术导则试行稿,于月底出台。上海推出了“智能住宅小区功能配置试点大纲”。年建设部科学技术委员会智能建筑技术开发推广中心组织编制了建设行业智能建筑试点项目住宅小区智能化系统工程验收评估标准作为建设行业智能建筑试点项目住宅小区智能化系统工程验收评估的依据¨¨。西南交通大学科技公司开发了“网络智能控制,简称系统”,它数据终端 是一个基于计算机网

12、络的智能住宅控制系统,可以稳定运行在多种宽带网络平台上。它包括住宅楼宇防盗报警、贵重物品防盗报警、多重判断防误报功能、火灾报警、煤气泄露报警、紧急求助、防胁持秘密报警、小区电子公告、远程家用电器控制、电话自动报警功能、电子短信、家用设备报警、水电气热力多表自动抄收、内置芯片提供多个信息口等功能,通过计算机网络线路构成整个住宅小区的集中管理控制系统匕“。上海复瑞华信息技术有限公司自主开发了智能家庭系统。该系统采用三级总线制,它由系统控制中心、区域控制器、家庭智能控制器、各种功能扩展模块防盗扩展模块、家电控制模块、访客对讲模块、远程抄表模块等、各种探测器门磁、窗磁、天然气泄露模块组成口引。一工住宅

13、智能化系统是深圳市正星特科技有限公司开发的基于/协议,符合.标准的管理系统。该系统利用现有的小区局域网,实现了远程抄表、安全防范、紧急求助、家电控制和小区短波信息发布、终端互联等功能。系统可以自动读取电表、煤气表、水表、纯水表和暖气表等读数并计算出住户应该交纳的费用;通过有线或无线两种方式连接门磁、红外、烟感、玻璃破碎以及煤气泄露等探测器,实现门窗保护、探测未知人员、火警感知和煤气泄露等报警功能心”。.研究目的和成果建筑设备及建筑智能化研究本身己取得较大成果,但是对于培养相关专业人才并没有取得长足进步。在我国教育体系中,建筑设备和建筑智能化等相关专业发展不是很平衡。高等院校教育体系注重理论研究

14、,把楼宇智能化作为一个研究建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究一方向;职业院校则注重动手实践能力,侧重实际工作。不管是高等院校还是职业院校,多数都已把楼宇智能化技术专业作为重要的朝阳专业,稳步发展。不同层次的学校陆续开设楼宇智能化技术专业或制定研究方向,国内的一些生产智能化设备的公司看到了市场的发展状况及对于学校实验实训设备的需求,纷纷研发、生产教学实训设备。浙江天煌教仪、浙江亚龙教仪是国内两家比较知名的企业,他们生产的教学仪器广泛应用于各大专院校。但经过长期的调研发现,学校在购买教学实训设备后的使用存在着很大的问题:一是教师对设备不了解,教学设备的设计和安装往往是听从教学仪器商生产商的意见

15、且全盘接受,很少有学校能够提出自己的需求意见;二是教仪生产商考虑到造价、成本、利润等因素,很少会为职业院校独立设计实训设备,很多设备并不适合自己学校的实训教学,很多设备长时间处于“展示”状态,没有起到实际效果;三是教仪公司提供给学校的实训设备往往注重的是实验性而非实训性,很多教学设备是模拟设备,没有真实还原工程现场,通过这些设备的训练,学生可以轻松的通过学校或者培训机构技能鉴定,要想真正应用于实际工程,往往需要很长一段时间适应和再学习。作者参与了人力资源和社会保障部高技能人才实训装备标准化建设项目,编写“楼宇自动控制设备安装与维护专业”技能实训设备暨“智能楼宇管理师”职业技能鉴定设备技术标准和

16、配置标准。编写的目的是为了引导和规范设备生产企业研发、生产出符合工程实际的楼宇实训设备和鉴定设备,设计开发一套符合工程实际且区别于其他教学演示装置的教学实训设备,以确实能够还原工程实际。作者年月到德国学习职业教育理念,考察职业学校的教学模式及实训设备发展情况。德国的双元制教育更加突出学校的教育与企业的合作,学生在校学习的内容就是工作。西欧的发达国家的建筑智能化相关专业更加突出以人为本的理念,家居的智能化放在了更加突出的位置,实训室的建设也体现了对高端家居设备的控制。学校的实训室模拟实际工作中的工地场景,做到了校企的深度合作。本次设计开发的教学实训装置是按照人社部技能实训设备开发要求,实训装置包

17、含三部分内容:前两部分涵盖了智能建筑系统的内容,按被控对象分为楼宇自控系统设备和安全防范系统设备;第三部分为智能家居系统,该系统是智能建筑系统的缩影,通过智能家居系统的实训可以完成小型智能化系统的开发工作,从而全面的认识楼宇智能化系统。此次开发的教学实训装置包含了子系统的介绍、控制要点分析、实训装置的控制方案、系统连接图及开发界面示意等。职业院校的实训设备必须满足培养技能人才的需要,体现工程性,此次设计开发的教学实训装置,希望能达到以下三方面的的效果:形成系列化教学:学生通过工程性实训设备的操作,能够系统化的模拟完成实际工程的设备安装、系统调试、系统运行维护及系统升级改造方案的设计、软第一章绪

18、论件编程等一系列过程,尽可能的还原实际工程流程,从而达到实训室条件下的模拟仿真。进行产业化生产:学生学习弱电控制柜系统的设计开发后,进行设备安装调试、系统运行监测等流程,最终制作完成弱电控制柜。校内生产性实训室能够完成简单系统的产业化生产,将企业的生产流程搬到学校的实训室进行,达到学习的过程就是生产的过程,做到上课即上岗。生产的过程就能完成系统的设计、安装、调试、运行等实际技能。工学结合、校企合作:利用校内实训基地资源,不仅能够满足学校的正常教学,同时还能够向企业和社会广泛开展企业职工培训、劳动预备制培训、农村转移就业劳动者培训,提升社会服务能力。.章节安排第一章绪论,本章简要介绍本论文的研究

19、背景、国内外研究现状、本文的研究目的和成果。第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究,本章主要介绍楼宇自控系统包含的子项目、实训系统功能要求及软件界面的操作等。第三章安全防范系统教学实训装置设计研究,本章主要介绍系统设计开发包含的设备的选择、系统的组成、技术要求等方面内容,以及学生通过系统装置完成的内容等。第四章智能家居系统教学实训装置设计研究,本章主要介绍智能家居系统的设计理念,实训平台的内容、学生实训内容及能力培养。第五章结论,本章主要介绍了本文的研究结论及下一步的工作展望。建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究 二第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究

20、.楼宇自控系统概况楼宇自控系统 ,简称是智能建筑的一个重要组成部分,是基于现代分布控制理论而设计的集散系统。通过网络将分布在各监控现场的控制器连接起来,集中管理、分散控制,对建筑内部的机电设备进行全面有效的监控,以确保建筑物内舒适和安全的办公环境,实现高效节能,并对特定事物作出适当反应。通过对大厦内机电设备的自动化监控和有效的管理,可以使大厦内的空间环境达到最舒适的程度,同时以最低的能源消耗维持系统和设备的正常工作,减少管理和维护人员,取得最低的运作成本和最高的经济效益。开发楼宇自控模拟实训装置涵盖了空调冷冻站、换热站、空调机组、送排风机、给排水系统、变配电系统、公共照明系统的全部控制过程,并

21、配备了中央控制管理主机,缩微了现实中的智能建筑楼宇自控系统,能够一目了然的了解楼控系统的组成。另外,为了让实训设备与现实环境更接近,空调冷冻站、换热站、给排水系统都能够模拟水系统运行,通过水泵开关可以完成水系统的循环。空调机组采用了实际设备,能够清晰的看到其内部结构及控制元件的机内安装方式。实训台上所有的机电设备都可以通过对控制器的编程完成监测及远程控制,通过自行安装传感器、执行器等控制元件,并将其与控制器连接,完成楼宇自控系统的搭建,最后通过中央控制管理主机对整个楼控系统进行远程管理。近些年,实习的岗位和就业的去向随着智能建筑行业的发展变得更加宽泛了。在近年的市场调研中,发现医院作为民用建筑

22、中使用功能较为复杂的一类建筑,对空调制冷设备、供热设备、照明设备等的使用越发频繁和普及,使越来越多的实习生接触到了这个特殊的建筑类型。当然设备的投入也同时造成了能耗的不断上升,设备的运行费用占据医院的正常运转费用的相应比例大幅增加。由此可见,以医院建筑为代表的特殊建筑群体,切实有效的节能方案和措施对于节约医院建筑乃至整个社会的能源消耗具有重要意义。因此在规划楼宇自控系统的实训装置时,很有必要将节能减排的实训装置考虑进去,这是符合社会发展规律,具有一定前瞻性的举措。建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究一圈磁口互图.楼宇自控系统示意图第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究 竺.建筑设备能耗状况分

23、析根据市场调研,我国建筑物单位能耗普遍很高,与气候条件相近的发达国家相比,我国建筑物单位能耗是其倍。在调研的一家医院能耗中,水、电、空调、气是维持整个建筑运作之基本要素,占据了绝对数量。其中电力能耗约占%,主要用于照明、电梯、空调、通风和大型设备等,为整个建筑之主要能源。电圜照明用电一插座用电口空调用电口电梯用电一医设用电一动力用电口电梯用电口洗涤用电%口洗涤用电医设用电 %动力用电%繇图.现代医院电力耗用结构分析以上所有能耗中电力耗用结构分析如图.所示,其中中央空调用电主要包括:冷水机组、锅炉、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、新风机组、组合式空调、风机盘管等。插座用电主要包括:电视、计算机、病房

24、医护设备等用电。医设用电主要包括:光机、机等大型医疗设备等等。如图可看出,空调用电约占整个电力消耗的%,照明用电约占%。通过以上分析,我们可得出结论,电力能耗占整个建筑能耗的主要部分,而中央空调系统与照明等公用设备的用电又占所有电力能耗的主要部分。因此在楼宇自控系统设备实训装置设计开发的过程中,将空调系统、照明设备的用电作为楼宇自控系统节能管理的重点。而其他教学实训装置不作为节能的重点进行设计开发。建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究望.系统功能要求楼宇自控系统教学实训装置需要监测和控制主要内容有:冷热源系统设备、空调系统设备空调节能与环境控制、空调机组等、送排风设备新风机组和送排风机组等、

25、给排水设备、变配电系统、电梯系统、公共区域照明及泛光照明、污水处理系统等。楼宇自控系统教学实训装置采用分布式计算机控制系统模式,整个系统分为三层:即楼字级中央管理层、楼层级管理层、现场控制层。此系统能够完成以下功能:通过系统软件对受控设备进行调整,根据实际负荷对设备运行进行在线调节,从而达到节能的目的。实现对在监控中心所有设备进行实时诊断,监视全系统设备的工作程序、工作参数、启停状态、故障情况等,并进行自动监测、控制。设备工作异常时,能发出异常状况或故障情况的报警信号,并同时判断出故障性质、具体位置及设备类型、编号,并给出故障处理的信息。对各设备发送的指令进行监控,根据各设备的信息,经系统判断

26、后发出相应的联动控制信号。系统可以提供各设备的每日启停状态、高低峰值、实时运行值等数据,以画面形式显示记录,并以表格和曲线等形式打印记录。系统自动采集各种计量、计费数据。实现精确控制,提供舒适环境,科学合理的设计运行管理程序,及时调整运行策略,取得节能效果。系统软件具有图形化编程方式,提供完整方便的全中文用户操作界面,用户可对系统各种参数进行修改、增、删。具备密码管理功能,不同的密码进入不同的操作范围,为用户提供有力的保护工具。系统自动采集各种设备的开机时间数据。自动记录设备的累积工作时间和故障情况,为计划维修和预防性维修提供依据。监视系统超标参数超限运行状况,可以提供决策支持。监视系统能耗指

27、标,可以提供节能支持。累积运行资料,使实现辅助分析功能。可以为设备的日常维护提供科学依据。第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究 旦.楼宇自控系统教学实训装置设计方案.系统建设目标建立本次楼宇自控系统教学实训装置的目标是利用计算机监控技术对整个实训区域机电设备进行集中的实时监测和控制,学生通过实训能够直观的感受到完整的系统结构、设备运行与故障维修等,通过数据的采集分析,理解感受节省能源和节约人力的目的。配置必要的数据库和应用程序,通过完整的管理员操作界面,对纳入集成系统的所有设备进行统一的监测和控制,同时解决该集成网络与各智能子系统之间的通讯接口,通过系统调试,了解软件的操作方法。工程性的实训

28、设备除了灵活满足教学演示目的外,也能有实际使用的用途。.系统设计方案详述.空调冷热源系统监控系统作用实训装置考虑尽可能建立真实的实训环境,采用全面的空调冷热源系统,各个学校可以根据学校的实际情况,在实训区域,采用仿真的实训装置,便于操作。空调系统。夏季,空调启动冷水系统运行;冬季,空调采用市政蒸汽供热:过度季节,冷热源设备均停用。空调机组及新风机组采用全新风方式。冷水机组自带的控制系统可开放通讯接口与本系统进行通讯如图.,将冷水机组运行的各项参数集成到楼宇节能控制系统内,方便管理人员集中管理,并为系统整体的自动运行提供必要的数据,配置的控制器进行冷冻泵、冷却泵、冷却塔等设备的控制。图冷水机组与

29、楼控系统接口示意图系统控制要点建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究里监控冷冻水的供回水温度:监测冷冻水的水流量、水流状态;监测旁通水流量;控制冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机的启/停;监测冷冻水的供回水总管压差;冷冻水供回水电动旁通平衡调节阀的控制;监控冷却水的供回水温度及压差;通过计算实际需要冷量自动控制需要开启的冷机台数及冷冻泵、冷却泵、冷却塔的台数及开启编号;监视冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔的运行状态、手/自动状态和故障状态:具体每台冷冻机的内部参数可通过接口及适配器联入,如监测油压、冷凝器和蒸发器压力、运行电流等;监控汽水热交换器的二次侧出水温度;根据热水管路供回水温度及热量自

30、动控制换热器、热水循环泵的启动数量;根据过滤器的压差自动控制过滤器的反冲洗;根据膨胀水箱以及软化水箱的水位自动控制补水泵的启停。系统控制方案冷热负荷计算根据冷冻水/热水总管上的供回水温差和流量,系统可以计算出的冷/热负荷的情况,从而确定需要开启的冷水机组/换热器的台数。根据冷水机组/换热器的开启命令,实行电动蝶阀、冷冻水泵/热水循环泵、冷却塔、冷却水泵之间的连锁。机组运行冷水机组的投入或退出,其运行的过程是按预先编制的控制程序进行的。冷水系统开机程序如下:系统收到开车指令打开冷却水蝶阀,启动冷却水泵;打开冷冻水蝶阀,启动冷冻水泵;打开冷却塔进水蝶阀,启动冷却塔,得到阀打开信号及水流开关信号返回

31、后延时秒启动冷水机组。冷水系统停机程序如下:系统收到停车指令关闭冷水机组;关闭冷却塔,延时分种关闭相应的冷冻、冷却水泵;延时分钟关闭相应的冷冻水、冷却水蝶阀。系统保护当在系统中有某一设备发生故障时,则系统会立即发出报警到终端,同时锁第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究旦定该设备以防再次启动,并同时自动启动另一个相应的备用设备或一组其他关联设备。当故障设备己维修完成需要重新加入自控行列时,必须在终端手动复位相应的锁定逻辑,这样才能使锁定的设备再次进入自控行列。冷却塔控制冷却塔的投运是在冷冻机启动时,由控制程序打开相应的冷却塔进水蝶阀确定的。当温度在一定范围内时,分别投入相应的风机运行,当主冷却

32、回水温度低于时,冷却塔的风机便按次序停止运行。当风机发生故障时,将延时秒发出报警到终端。当风机发生故障时,控制程序将发出报警并且锁定该风机的再次投入。在排除风机故障后,必须在终端手动复位相应的锁定逻辑,这样才能使设备重新投入自动运行。热交换器的控制冬季,根据热量自动计算需要开启的热交换器的数量,当某一台交换器的电动蝶阀开启后,热交换器自动进入自适应调节控制程序,通过监测二次侧回水温度控制一次侧蒸汽电动调节平衡阀,使二次侧热水温度恒定在设定要求内。旁通调节在供、回水总管问设置电动旁通阀。在供、回水管道上分别设有压力传感器以控制该阀的操作。当供回水管道压差超过设定值时,调整旁通阀,使供回水压差保持

33、恒定,保护冷水机组。水泵监控系统监测水泵的运行情况,按工艺要求启停泵,水泵启动后,根据水流开关的状态判断水路是否开通,若未开通,自动停泵。备用泵会在其它泵故障时自动投入运行。并能累积运行时间,提醒维修等。系统节能原理根据实际冷/热量控制机组投运台数节能控制系统通过采集冷冻水/热水的供回水温差及流量,自动计算出系统所需的冷/热量,之后系统根据该冷/热量以及冷水机组/换热器的运行时间,选择累计运行时间最短的那台机组编号,然后根据系统开机顺序,顺次打开冷却塔、冷水机组的电动蝶阀,打开冷却水泵、冷冻水泵或热水循环泵,最后打开冷水机组或换热器。系统运行后自动进入自动调节状态,始终根据前端冷/热量控制冷水

34、机组/换热器的开启台数,提供大楼实际所需的冷/热量,使能量真正的达到“供需平衡”的状态,避免不必要的能量损失。提高制冷机组的效率建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数,硒,是指单位功耗所能获得的冷量。根据卡诺循环理论,制冷系数/?。 .式中,为低温热源温度,即蒸发温度;为高温热源温度,即冷凝温度。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高,否则制冷系数就会较低,产生单位冷量所需消耗的功率多,耗电量高,增加建筑的能耗。水泵变频控制为了更大的达到节能的目的,可以对冷冻水泵和冷却水泵分别进行变频控制。由于空调机组、新风机组均采用两通阀调节

35、,故冷冻水变频控制应该采用恒压差控制。减少水系统泵机的电耗空调系统中的水泵耗电量也非常大。空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的%,占空调系统耗电量的%,所以水泵节能非常重要,节能潜力也比较大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手:减小阀门、过滤网阻力阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。在空调系统的运行管理过程中,要定期清洗过滤器,如果过滤器被沉淀物堵塞,空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。阀门是调节管路阻力特性的主要部件,不同支路阻力不平衡时,主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡,以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗,所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法

36、。提高水泵效率水泵效率是指由电动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同在零到最大效率一般%左右之间变化。在输送流体的要求相同的情况下,如果水泵的效率较低,那么就需要较大的输入功率,水泵的能耗就会较大。因此,空调系统设计要选择型号规格合适的水泵,使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时,也要注意让水泵工作在高效率状态点。设定合适的空调系统水流量空调系统的水流量是由空调冷负荷和空调水供回水温差决定的,空调水供回水温差越大,空调水流量越小,从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少,流经制冷机的蒸发器时流速就会降低,从而引起换热系数降低,需要的换热面积增大,金属耗量也会

37、增加。所以经过技术经济比较,空调冷冻水的供回水温差较经济合理,大多数空调系统都按照的冷冻冷却供回水温差工况设计。第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究 堕空调循环水泵的耗电量跟流量的次方成正比,实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有,如果将供回水温差提高到,水流量将减少到原来的%左右。所以如果水流量减少%,水泵耗电量就会减少.%,节能效果是非常明显的。控制系统性能要点当各机组及设备有不正常的状态时,在中央监控电脑会显示并打印报警,并指出报警时间,机组的报警包括:冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风扇故障报警;热水循环泵故障报警;膨胀水箱超高、超低限液位报警;黄锈过滤器、综合水处理器压差过高

38、报警;设备累计运行时间超过设定要求提示报警。图.空调冷热源监控系统界面建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究旁秀; 一 一一黪一熬;戮羹幽意”睡露?豁五嘲:蝴童黧一粪?一圜?一奎二瑟誓;裂.妒 二善 :芦彬砌”一” 伊;厂:引瓜零一 .。一“砌厂; 垒剿如亭 八囊厂哥隔洲厂一丌鲁:耳鼬黼“”甲叫产”呵?”甲 燃;。嘴。?川七七驴: 。 ?铲 酣;“;碥凰半:一;赫溢一厂?半一奇 七一:; ; 一“硐草鱼基岂 崩拱蛾懈辨脚冷冻站、换热站自控系统图新风阀开闭控制;初效过滤器堵塞报警;控制要点.新风机组监控?第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究 旦送风温度监控;表冷器电动调节阀开度控制;防冻开关状

39、态监测;风机运行状态、故障监测;风机手/自动状态;风机远程启/停控制;防火阀报警状态反馈;显示新风机组运行及故障报警;按时间顺序含夜间及节日程序控制风机启/停;调节冷/热水调节阀开度,控制送风温度;冷冻水调节阀与风机联动,盘管水阀的控制。系统控制方案对送风温度进行监控,通过采集送风温度值与控制器温度设定值进行比较,控制器经过运算控制冷/热水阀的开度,使送风温度稳定在设定范围内,通过对冷/热水流量的自动调节,使冷/热水流量能够根据季节的变化和大楼内所需能耗的变化而变化,避免不必要的损失和浪费,进而达到节省能耗的目的。控制系统性能要点当机组有不正常的状态时,中央监控电脑会显示及打印报警,并指出报警

40、时间,新风机组的报警包括:过滤器堵塞报警;防火阀动作火灾报警:防冻报警,并保护机组;机组累计运行时间超过规定限制提示报警;送风机故障报警。坚 建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究图.新风机组监控界面.空调机组监控系统控制要点新风阀开闭控制;初效过滤器堵塞报警;回风温度监控;表冷器电动调节阀开度控制:防冻开关状态监测;风机运行状态、故障监测;风机手/自动状态;风机远程启/停控制;风机变频控制;防火阀报警状态反馈;显示新风机组运行及故障报警;按时间顺序含夜间及节日程序控制风机启/停;调节冷/热水调节阀开度,控制送风温度;冷冻水调节阀与风机联动,盘管水阀的控制。系统控制原理系统对回风温度进行监控,

41、通过采集回风温度值与控制器温度设定值进行比第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究较,从而控制器经过运算控制冷/热水阀的开度,使回风温度稳定在设定范围内,通过对冷/热水流量的自动调节,使冷/热水流量能够根据季节的变化和大楼内所需能耗的变化而变化,进而达到节省能耗的目的。系统节能原理根据回风温度控制电动调节阀这是衡量空调机组及新风机组是否节能的标准,如果空调机组和新风机组不根据前端实际需要而一味的将冷/热水盘管的阀门开到一定角度,始终全流量的供应冷水/热水,这将造成两个结果,要么室内温度非常高,要么非常低,会使人感觉不舒适,人们便会打开窗户以使室内温度保持舒适,从而造成能量不必要的损失或浪费,所以

42、根据温度来自动控制冷/热水盘管内的水流量,从而控制室内的温度就成为节能的关键。改变设定温度以最大限度节能根据不同季节改变回风温度或送风温度新风设定值以节约冷热水消耗。在全自动多工况方案中,被控目标状态在其范围约定后,便能在此范围内自动寻优,以到达节能的最佳状态,各空气处理设备便会以此为目标进行相应的调节。改变新风量以最大限度节能对不同季节及根据白天/夜晚温差改变新风量以节约冷热源消耗。对空调机组以及新风机组的新风量调整以实现节能。对风机电机的功率进行控制以最大限度节能空调系统中风机包括空调风机、送风机以及排风机,这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的,风机节能的潜力也就最大,风机的节能也

43、应引起最大的重视。其措施包括:使用节能电机在达到同样送风量的情况下,使用节能电机可使其电机功率减少一个档次,如在同样实现万送风量的情况下,将普通千瓦电机改为千瓦节能电机,则此台机组的常年运行功率就会减少千瓦。此方法较适用于新建项目。采用双速电机当采用双速风机时,一旦控制值接近目标设定值,如设定控制温度,实际测量温度达到.,自控系统便会自动将风机运行由高速改为低速,只要温差不大于规定值,比如,则空调将始终在低速状态运行。此方法节能效果显著,以万风量组合空调为例,如高速运行时风机功率为千瓦,低速时则只需千瓦,且基本不增加投资。此方法也较适用于新上项目,但只适用于使用者对风量变化要求不高的场合。采用

44、变频调速使用变频风机将定风量控制改为变风量控制,从而降低送风的风速,减小噪建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究垫音。末端风机改为变风量控制系统,可根据空调负荷的变化及室内要求参数的改变,自动调节空调送风量达到最小送风量时调节送风温度,最大限度的减少风机动力以节约能量。室内如无过冷过热现象,由此可减少空调负荷%。控制系统性能要点当空调机组有不正常的状态时,在中央监控电脑会显示及打印报警,并指出报警时间,空调机组的报警包括:过滤器堵塞报警:防冻报警,并保护;防火阀动作火灾报警;机组累计运行时间超过规定限制提示报警;送风机故障报警。图.空调机组监控界面.送排风系统监控系统控制要点监测风机运行状态;

45、监测风机故障报警;监测风机手自动状态;监测地下室空气质量;控制风机启/停。第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究 型系统节能控制原理根据室内空气品质控制风机启停本次设计的实验实训装置通过监测实训室内的和浓度,自动控制排风机及补风机的运行。根据实际空气质量来控制送排风机的启停,当空气质量达到规定要求时,将自动关闭送排风设备,以最大限度的节省电能耗。根据时问表定时启动风机按照中央控制主机设定好的每日的运行时间表,可以自动控制风机在规定的时间段打开风机,平时则处于关闭状态,以节省电能。控制系统性能要点当机组有不正常的状态时,在中央监控电脑会显示及打印报警,并指出报警时间,送崩风机组的报警包括:风机故

46、障报警;风机运行时间累计过高报警提示。强飚翥浆。;誊穰糕黼蘸誓誓溪藜;鬻鋈攀黼麟 蒸翕眨誊参戮髟叠剿麓勰藤渊霸一爱囊戮黧圈鳜鬟缀建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究一送虮排矶一掣一上。涮始鞭 牟乏;。 .,四¨厂、田±.、,/叫国蝴潲黻旷圃一一”九卜哑 砼 吣榭”蝴;舢:【】 】耵姗枷撇蜘 】 钉础强求己 四黼喘: 阱鼠 目 触戢脯目 ,图.空调机组、送排风系统图.给排水系统监控系统控制要点生活热水给水系统:第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究 望生活热水循环泵运行状态:生活热水循环泵故障报警:生活热水循环泵手/自动状态;生活热水循环泵启/停控制:生活热水循环泵的变频控

47、制;生活热水给水压力监控;热水回水管道压力监测;生活热水水箱的补水控制;生活热水水箱的水位及温度监测;楼顶太阳能集热水箱的补水控制;太阳能集热水箱的泄水控制;太阳能集热水箱的温度及高低液位监测。排污系统:污水坑高、低水位状态监测报警;污水泵运行状态监测;污水泵故障报警监测。系统控制方案生活热水给水系统:根据各个区域生活热水的供水管道压力控制水泵变频,使压力恒定在一定范围内,可以节省大部分电能;通过太阳能集热水箱的水位控制补水电动阀,水位低时打开补水阀为太阳能集热器进行补水;实时太阳能集热水箱的温度;实时监测生活热水箱的水位;实时监测生活热水循环泵的运行状态以及故障报警状态。排水系统:实时监测潜

48、水泵的运行状态以及故障报警状态;实时监测污水坑的高低液位,当液位过高时报警提示。系统节能原理根据供水管道压力变频控制给水泵本次自控系统通过监测供水管道压力来控制水泵的频率亦即转速,以使供水压力满足使用需要的同时,以最大的限度节省能量。当用户端无人使用热水时,系统将水泵频率转速降至最低,刚好能够维持水系统供水压力,当水泵频率降低时,其功率必然以次方根的比例降低,这样,与普通定频设备相比,则大建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究丝大的节省了能耗,降低了成本。太阳能蓄热装置的自动控制应用控制系统性能要点当设备有不正常的状态时,在中央监控电脑会显示及打印报警,并指出报警时间,监控设备的报警包括:水泵

49、故障报警;水箱/污水坑高水位报警;水箱低水位报警;水泵运行时间累计过高报警提示。图.给排水系统监控界面第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究图.给排水自控系统图.照明系统监控系统控制要点:监测照明回路的开闭状态;监测控制回路的手动/自动控制状态;建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究控制照明回路的开/闭;系统节能控制原理根据时间表定时关闭和打开照明。本次楼宇自控系统照明设备实现按程序自动控制启停,可有效的减少照明能耗,减少运行费用。该系统可在一天小时的时间内任意设置多个时段的自动启停控制时间。图.公共照明系统监测界面.电梯监测系统系统控制要点监测电梯的运行状态包括上升、下降、停止;监测电梯的故

50、障报警状态;监测电梯的维修状态。控制系统性能要点当电梯系统有不正常的状态时,在中央监控电脑会显示报警电梯位置或打印报警,并指出报警时间。对各电梯设备的运行时间进行累计,对运行时间超过设定值的电梯设备以窗口形式提示管理员,以维护设备。系统可以统计各电梯的工作情况,电梯设备运行时间并打印成报表,以供管理部门统计、管理利用。第二章楼宇自控系统教学实训装置设计研究望图.照明自控系统图.变配电系统通过变配电系统安装的综合电量测控仪将变配电系统的三相电流、电压、有功功率、功率因数、变压器油温、高压侧电压等等各项参数集成到中央管理站,使系统能够监测变配电系统的各项运行状态,并合理的统计整个建筑的设备用电情况

51、。本次中央控制系统通过对变配电系统的监测/控制系统进行集成,使变配电系统的各项运行指标集成在本次楼宇自控系统内。垄 建筑设备与智能建筑教学实训设备设计研究图.变配电监测系统界面.楼宇白控教学实训装置的样例此次设计的样例是集教学功能演示、学生接线编程调试实训、故障设置排查及上微机控制功能于一体,采用操作柜的结构,配置有控制器、真实的前端设备、模拟的被控对象及计算机。控制器和控制对象均采用模块化结构,可根据实际使用需要灵活变换,学生借助操作台上所配置的设备完全可进行控制器的编程训练和上位机画面的组态训练。控制器与被控子系统模块的连接完全由学生根据自己的设计进行接线,各被控子系统模块结构清晰,画面图文并茂,各测控点状态直观。计算机内安装有控制器的编程软件和上位机画面组态软件,编好的控制器程序通过通讯线可方便的下载到控制器中。第二章楼