浅谈楼宇自动化系统在制冷空调领域的应用资料

1、浅谈楼宇自动化系统及制冷空调(kn dio)领域的应用共四十页1 .引言(ynyn)随着计算机技术和信息技术的高速发展，人们对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求越来越高，要求提供一个合理、高效、节能、舒适的工作环境。楼宇自动化系统(Building Automation System，简称BAS)正是符合这一特点，顺应国际上普遍对节能的要求，目前已成为各国综合经济实力的具体表征。它是智能化大楼“5A”(BA：楼宇自动化；CA：通讯自动化; OA：办公自动化; MA：管理自动化; SA：保安自动化)中的重点。它利用分布式计算机控制系统，对大楼内的大量而分散的电力、照明、采暖、通风、

2、空调、给排水、电梯等机电设备进行科学合理地控制与管理。通过这种方式不仅可以使大楼的功能档次得到提高，以适应现代社会发展的需求，而且可以达到高效节能的效果。它可以创造更适合于人们生活和生产的环境，节约能源，精简物管人员，保证整个建筑设备都能高效、精确、安全、可*地运行。现代化大厦(dsh)就空调系统而言，是一栋大楼的耗能大户，也是节能潜力最大的设备。从统计数据来看，中央空调系统占整个大楼能耗的60以上，中央空调是BAS的主要控制对象。因此，本文主要论述BAS对制冷空调系统的控制与运作共四十页2 .楼宇自动化系统(xtng)（BAS）的优点BAS的建立，对大厦机电设备的正常运行并达到最佳状态以及大

3、厦的防火与保安都提供了有力的保证。同时，依*强大软件支持下的计算机进行信息处理、数据分析、逻辑判断和图形处理，对整个系统做出集中监测和控制；通过计算机系统及时启停各有关设备，避免(bmin)设备不必要的运行，又可以节省系统运行能耗。具体地说，BAS主要有以下几个特点。共四十页2.1 延长(ynchng)设备使用寿命在电脑的统一管理下，设备能够始终处于最佳运行状态，及时报告设备的故障情况并进行处理；按照设备的运行状况打印维护、保养报告，避免超前或延误维护，延长(ynchng)了设备使用寿命，相应也等于节省了资金。共四十页2.2 有效(yuxio)加强人员管理在不采用楼宇自动化的建筑中，操作人员是

4、否(sh fu)及时处理设备故障及维护保养，管理者很难掌握；但楼宇自动化系统由电脑统一管理设备，电脑不会隐瞒、欺骗任何人，使管理者及时掌握第一手资料，避免人员管理的各种问题。共四十页2.3 保障设备与人身(rnshn)的安全BAS系统对各设备的运行(ynxng)进行电脑监测，出现故障，能够及时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态，保障设备与人身的安全。共四十页2.4 充分(chngfn)满足用户需求BAS系统可根据用户的需求，适时地调整设备，充分保证用户环境。如果采用人工调节，一则监测手段(shudun)滞后，二则调节结果滞后，不可能充分满足用户需求。而BAS系统采用电脑管理设备，监

5、测手段丰富灵活，反应时间快，可以充分满足用户需求。共四十页2.5 节省(jishng)系统运行能耗从统计数据来看，装有BAS的大楼，可节省(jishng)能耗约25，节省人力约50。共四十页3. 虽然(surn)楼宇自动化系统的问题虽然BAS系统具有以上优点，但是由于(yuy)它在国内兴起的时间不长，人们对它的认识不尽完善，目前已竣工的工程，暴漏出如下两个问题：共四十页3.1 系统(xtng)的开通率较低BAS系统(xtng)是在八十年代末九十年代初在国内兴起的，到目前为止，已竣工的采用BAS系统的建筑数以百计，但开通率相当低，据业内人士估计，不超过20。共四十页3.2 已开通的BAS系统(x

6、tng)节能效果不尽理想目前已开通的BAS系统，多数只实现了建筑设备的自动启停和监测，其节能也主要表现在一些设备的定时启闭，而作为建筑耗能的重点空调系统，如何优化运行，如何根据(gnj)实际系统尽可能进行节能经济运行则远未能实现共四十页4 问题(wnt)分析产生以上情况的原因虽然很多，且不同的楼宇又有不同的具体原因，但综合分析，仍可以找到它们(t men)的共性：共四十页4.1 BAS系统(xtng)的本身原因所致目前市场上的BAS系统，无论是哪一家系统供应商提供的系统，都很难实现与其他任何建筑设备(shbi)供应商提供的设备(shbi)进行数据通讯，这一定程度上妨碍了系统的开通和系统对建筑设

7、备(shbi)的优化管理。ASHRAE在97年推出了BACnet协议，该协议适用于中央站之间经由以太网或ARCNET两类管理网的通信和文件传递，也适用于分站级控制网络中的各种设备间的通信，目前是美国建筑物自动化系统的国家标准。该协议也符合我国国标JGJT1692（民用建筑电气设计规范)的规定，圾可能成为该行业的世界标准。这使得减少BAS系统本身的缺陷成为可能，相信不久以后符合该标准的BAS系统将在市场占主流。共四十页4.2 设计与施工管理等因素(yn s)所致BAS系统涉及的知识面相对较广，系统相对复杂，对设计工程师的要求也高一些。多数(dush)控制公司的作法是由设备专业的工程师提出工艺参数

8、要求，而由控制专业的工程师设计系统。这样的作法能满足一般的要求，但由于各工种之间难以进行较深的交流，设备的优化运行则较难实现，结果系统的节能效果不尽理想；此外，各工种各司其职，不同系统间的接口也容易被忽略，从而影响系统的开通率；在施工过程中，由于施工管理人员对系统的理解不够及其他一些因素，不同系统间的接口也容易被忽略，同样也影响系统的开通。共四十页4.3 空调(kn dio)工程师参与不够所致空调系统是BAS系统控制的主要系统之一，空调耗能则是建筑耗能的最大用户，空调系统的节能性能直接导致BAS系统节能性能，而很多空调工程师都认为BAS系统是弱电工程师的事情，对它的积极性不高，这同样(tngy

9、ng)也导致BAS系统节能效果不尽理想。共四十页设计中几个(j )注意的问题51BAS系统与建筑设备之间的接口 52传感器、执行器的信号(xnho)类型与控制模块的信号(xnho)类型一致共四十页5.1 BAS系统(xtng)与建筑设备之间的接口BAS系统与建筑设备之间的接口是BA系统设计时首先要注意的问题，它关系到DDC的指令能否直接、有效地作用于各建筑设备，直接影响系统能否顺利开通。系统设计工程师在设计之初就应向发展商或建筑设备电气控制箱的供应商提出接口要求，如电气控制箱应提供手自动转换、开关指令、开关状态(zhungti)、故障状态(zhungti)等接点及对这些接点的要求，或建议发展商

10、选购遵循哪一些协议的建筑设备；设备到货时，设计工程师和其他相关工程师按照设计要求进行验货，避免DDC的指令不能直接、有效地作用于各建筑设备，影响系统的顺利开通。共四十页5.2 传感器、执行器的信号(xnho)类型与控制模块的信号(xnho)类型一致传感器、执行器的输入、输出信号类型与控制模块的输入、输出信号类型一致与否，直接关系到BA系统(xtng)能否顺利开通，设计时应该予以重视。一般应注意两点：共四十页5.2.1 两者类型(lixng)是否一致随着传感器、执行器技术的发展，其输入、输出信号类型也在发生变化。如温度传感器的信号类型一般为模拟输入(AI)，而采用占空比技术的温度传感器的信号类型

11、则为数字输入(DI)；电动调节阀的信号类型一般为模拟输出(AO)，而采用浮点控制技术的电动调节阀的信号类型则为数字输出(DO)，所以只凭经验(jngyn)想当然认为温度传感器为AI信号，电动调节阀为DO信号是不行的。共四十页5.2.2 两者类型一致时，还应注意(zh y)是否匹配两者类型一致时，也同样存在是否匹配的问题。如AI信号有210V和420mA的区别，DI信号则有频率大小区别。420mA的AI信号要经过处理才能接到210V的AI模块版上，而脉冲间隔为ms级的DI信号接到s级的DI模块版上后，可能(knng)就产生误报等问题。共四十页5.3 传感器的安装(nzhung)位置与方法传感器是

12、BAS系统的“眼睛”，其工作状况如何，直接影响BA系统对被控对象(duxing)的控制效果。有关文献介绍，传感器故障占系统故障的60以上，可见传感器在系统中的地位。一般传感器对安装位置和方法都有一定的要求，设计时如果不予以重视，则会产生如下影响：共四十页5.3.1 传感器无法正常工作(gngzu)，系统无法调通一些传感器，如空气流量传感器、水流量传感器、水流开关等对风速和水流速有一定要求，如果将它们安装在死角(sjio)或死区，它们可能无法正常工作；又如水流开关要求不能遭水击，如果将它安装在阀的下游，则可能会由于水锤现象的发生而损坏它，它也无法正常工作；同样，传感器的安装方法不正确也会有类似的

13、结果。共四十页5.3.2 传感器正常工作(gngzu)，但没有正确反映被控区域的参数目前的工程中，在对空气处理机组进行控制时，许多控制厂商都是通过对回风的参数监测来控制被控区域的温度。检测回风参数的温湿度传感器常安装在机房的回风管道上。很多工程中都是吊顶回风，只是在机房内设置一段回风管。由于热空气上升，冷空气下降的原因吊顶中空气的温度比被控区域的温度高出几度，已不能代表被控区域的温度，此时，无论控制程序如何完善，都起不到良好的节能(ji nn)效果。共四十页5.4 冷源系统(xtng)的群控问题冷源系统包括冷水机组、冷却塔、冷冻水泵及冷却水泵等，彼此相互影响，相互作用，构成空调系统的水系统，是

14、空调耗能的关键。其中，某些(mu xi)设备也配有自己的微电脑控制系统，但这只能保证该设备最佳运行，不能保证其他设备最佳运行，更不能保证整个冷源系统最优化运行。利用BAS系统各DDC之间良好的通讯功能和中央电脑强大的计算功能，在监控各设备的同时，综合考虑整个系统，给出冷源系统的数学模型，依据模型优化运行设备，是提高BAS系统节能性能，挖掘其潜力的有效手段。共四十页5.5 空气(kngq)处理机组的优化控制如前所述，利用BAS系统各DDC之间良好的通讯功能和中央电脑强大的计算功能，在确保被控区域舒适性的前提下，尽可能利用自然供冷，减少机械制冷的时间，实现空气处理(chl)机组的多工况分区运行，也

15、是提高BAS系统节能性能，挖掘其潜力的有效手段。共四十页6 BAS对制冷空调系统(xtng)实现的功能BAS建立在微电脑技术上，利用先进的现代通讯技术，采用分散式直接数字控制（DDC）与中央监控相结合的控制方式，对空调设备按时间程序进行自动控制或手动遥控，并可以多用户同时工作。整个控制系统的功能主要表现在以下(yxi)几个方面：共四十页6.1 了解空调(kn dio)系统的运行状况由于现场处理机可以提供(tgng)几十个测量及控制回路，因此可以充分利用这些回路对空气处理过程中的各种参数，设备进行数量及状态检测，并通过终端将其显示在计算机屏幕上，使运行管理人员能及时了解整个空调系统的运行情况。共

16、四十页6.2 保证空调系统的运行(ynxng)参数由于计算机能够进行复杂的数学运算(yn sun)和逻辑推理，因此它可以实现常规仪表控制难以实现的复杂规律控制、最优控制，这就使得BAS能够达到常规仪表装置达不到的速度和精度，更好地保证空调系统的运行参数。共四十页6.3 节省空调系统(xtng)的运行费用计算机的记忆和判断功能能够使其在控制过程中综合各方面的情况，在环境或生产参数变化(binhu)时做出判断，选择最合理的方案。以在不影响舒适度的前提下减少水、电等能耗，降低运行成本，即通过有效地将设备运行和实际需求结合，使能源消耗减少到最低程度，并最大限度地延长设备使用寿命和降低维修费用。共四十页

17、6.4 更好地进行空调系统设备的维护(wih)及管理BAS在运行过程中能够判断空调系统各种设备的故障状态，操作终端还可以根据这些信息建立设备运行维护档案，预先制定计划并周期做出报告，这样就能很容易地得到(d do)最适合的运行程序和维护方案，从而大大提高了空调系统的运行管理水平。 共四十页7 BAS如何实现(shxin)节能制冷空调设备(shbi)运行的自动控制对于节约能量、合理使用设备(shbi)具有非常重要的意义。从全年来看，室外空气参数等于设计计算参数的时间是很少的，绝大部分时间是随季节的变化而变化的。即使是天之内室外空气的参数也是在不断变化的。同时室内的余热余湿量也在不断变化，引起建筑

18、物总的冷、热负荷的不断变化。如果不对空调运行设备，尤其是中央制冷系统进行相应的调节，那么将会影响整个空调系统的调节品质，浪费能源和费用，并且这些设备也不能在最佳工作状态下运行。共四十页7.1 常见的节能(ji nn)方法随着空调系统节能技术的不断(bdun)发展，空调系统中各种设备都有了相当成熟的节能技术在应用。以冷水机组为例，其节能的一般做法都是进行变频改造，通过变频调速控制，以达到节能目的。共四十页7.2 通过(tnggu)BAS节能BAS是一种效果更好、更节能的方法。仍以冷水机组为例，在多台冷水机组并列运行的情况下，在楼宇自控系统和冷水机组的各功能模块之间加装软接口并通过翻译软件和应用软

19、件进行(jnxng)通讯。根据外部所需冷负荷，各冷水机组控制箱(UCP)向楼宇自控系统(BAS)提供现时主机的运行电流和负载率等参数，楼宇自控系统(BAS)通过应用软件进行分析、比较、计算后将给定的各冷水机组的新的负载率等指令发至各冷水机组的功能模块，使冷水机组运行在低能耗区，始终以最节能的方式运行。该系统只需增加：1）软件接口ASMIG21010及A5MIG2020各1个；2）翻译软件及应用软件各1套。合计投资约34万元。由此可见该节能技术投资小，效果明显，特别适应多台机组的空调系统。共四十页8 BAS在应用(yngyng)中存在的问题及解决途径8.1 存在的问题8.2 解决(jiju)途径的探讨共四十页8.1 存在(cnzi)的问题 据了解，我国目前安装BAS系统的大楼已逾千座，主要分布于北京、上海、广东、江苏、浙江等省市。然而，调查表明，这些BAS系统中，存在不同程度问题的约占70左右，其中还包括了一些系统根本(gnbn)没开通的，或开通后不久即崩溃瘫痪的。BAS系统的成功率问题已引起了业内外人士的广泛关注。在制冷空调系统中出现问题的原因主要有以下几点：共四十页8.1.1 技术(jsh)问题BAS设计人员专业一般是电子(dinz)电气类