楼宇自控设计参考手册

楼宇自控系统一、智能建筑概述二、楼宇自控的发展史三、楼宇自控系统四、楼宇自控子系统五、系统组成六、通信协议七、系统设计八、空调DDC设计1楼宇自控系统一、智能建筑概述1.定义2.发展3.结构2楼宇自控系统二、楼宇自控的发展史楼宇自控的发展史是一个从监控到管理的发展过程。a、数十年前b、80年代c、90年代3楼宇自控系统三、楼宇自控系统1、对于一座现代化大楼，在没有安装BAS的时候，使用这些设备往往存在以下问题：控制问题管理问题维护问题能耗问题4楼宇自控系统2、楼宇自控系统就是将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水、消防、保安等众多分散设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能管理实行集中监视、管理和分散控制的建筑物管理与控制系统，称为BAS（BuildingAutomationSystem）。5楼宇自控系统3、BAS系统的监控范围和参数内容空调机组：新风空调机组、新/回风空调机组、变风量空调机冷/热源系统：冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、热交换器、热水一次水泵、热泵机组6楼宇自控系统给排水系统：各类水泵、各类水箱电力系统：照明控制、高/低压信号测量、备用发电机组电梯保安门锁、巡更等7楼宇自控系统4、BAS系统所能够产生的实际效果室内恒温控制便于大楼内的所有设备的保养和维修便于大楼管理人员对设备进行操作并监视设备运行情况，提高整体管理水平8楼宇自控系统良好的管理将延长大楼设备的使用寿命，使设备更换的周期延长，节省大楼的设备开支及时发出设备故障及各类报警信号，便于将损失降到最低点，便于操作人员处理故障节省运行费用，节省能量9楼宇自控系统四、BAS子系统a、供热、通风及空调系统为建筑物内提供了一个舒适的环境，是BAS中的一个重要子系统。系统为建筑物内的机电设备（如：冷却塔、冷水机组、空气处理机、气控设备等）提供一个最优化的控制。

10楼宇自控系统其基本控制功能包包括：设备控制、、循环控制、最佳佳起/停控制、数学功能能、逻辑功能、趋趋势运行记录、报报警管理等。11b、给排水系统主要是是对于饮用水的提提供，以及对于污污水的排放。楼宇自控系统12楼宇自控系统c、变配电系统是通过过BAS的管理中心提供对对于建筑物内的高低配配电房及所有变配配电设备的监视报警和管理及程序序控制，提供对于于重要电气设备的控制程序、时间间程序和相应的联联动程序。13楼宇自控系统d、电梯控制系统是通通过BAS系统对于建筑物内的多台电梯，实实行集中的控制和和管理程序，同时配合BAS系统的部分子系统统，执行联动程序序。14楼宇自控系统五、BAS系统的组成调节对象检测元件各种种传感器执行调节机构分站DDC传输通道中央处理机人机接口外围设设备中央控制室现场部分15楼宇自控系统中央控制室（数数据中心）：包包括中央处理机机（一台微型计计算机、存储器器、磁带机和接接口装置）、外外围设备（显示示终端、键盘、、打印机）和不不间断电源三部部分。16楼宇自控系统传感器及执行调调节机构：传感感器是指装设在在各监视现场和和各种敏感元件件、变送器、触触点和限位开关关、用来检测现现场设备的各种种参数（如温度度、湿度、压差差、液位等），，并发出信号送送到调节控制器器（分站、数据据中心等），如如铂电阻温度检检测器、复合湿湿度检测器、风风道静压变送器器、差压变送器器；17楼宇自控系统执行调节机构是是指装设在各监监控现场接受分分站调节控制器器的输出指令信信号，并调节控控制现场运行设设备的机构，如如电动阀、电磁磁阀、调节阀等等，包括执行机机构（如电动阀阀上的电机）和和调节机构（电电动阀的阀门））18楼宇自控系统分站控制器：是是以微处理机为为基础的可编程程直接数字控制制器（DDC），它接收传感器输输出的信号，进进行数字运算，，逻辑分析判断断处理后自动输输出控制信号，，动作执行调节节机构。19楼宇自控系统分站控制器是整整个控制系统的的核心，采用直直接数字控制器器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四种输入/输出接口。方便便灵活地与现场场的传感器、执执行调节机构直直接相连接，对对各种物理量进进行测量，以及及实现对被控系系统的调节与控控制。20楼宇自控系统其中：AI-模拟量输入接口口，可用作仪表表的检测输入，，如温度、压力力等，一般为1-10V或4-20mA的直流信号。AO-模拟量输出接口口，用于操作控控制阀、执行器器等，如电动阀阀、三通阀、风风门执行器等，，不需要外部电电源，输出为0-10V的直流信号。21楼宇自控系统DI-数字量输入接口口，即触点、液液位开关、限位位开关的闭合与与断开，一般用用作检测设备状状态、报警接点点、脉冲计数等等。DO-数字量输出接口口，用于控制风风机，水泵等运运行，亦可作为为输出信号与动动作增减量型执执行机构。22楼宇自控系统数据传输线路：：是联系系统各各部分的纽带，，从各个监控点点到分站控制器器的线路是逐点点连接（放射式式），数据中心心与各分站通过过总线型或环形形网络结构进行行组网，各分站站直接用一回路路双芯导线连接接到总线上就可可以实现分站与与分站之间，分分站与中央站之之间的通信。23楼宇自控系统打印机电脑通信接口分站分站分站…总线总线型网络结构构24楼宇自控系统环形网络结构打印机电脑分站分站分站总线通信接口分站分站分站25楼宇自控系统星形网络结构电脑分站分站分站分站分站分站分站打印机26楼宇自控系统六、通信控制协协议楼宇自控系统中中基本采用的是是集散控制方式式和分布控制方方式，是通过某某种控制网络实实现的，这就要要求控制设备以以及建筑设备都都要遵循一定的的通信协议。目前，国际上采采用较多的是BACnet和LonMark。27楼宇自控系统1、BACnet是指美国国家标标准协会的ANSI/ASHARE135-1995标准。BACnet是由一个建筑管管理、系统用户户、系统集成商商组成的联合体体提出的，正式式的、非专有的的开放协议通信信标准。28楼宇自控系统BACnet详细地描述了系系统是如何工作作的。它定义了了系统各部分共共享数据的所有有规则，如何实实现数据共享，，可以什么通信信介质，哪个功功能可用，信息息如何解释等。。总之，它为各各种系统之间进进行信息交流建建立了一个基本本规则。29楼宇自控系统2、LonTalk协议LonWorks技术所使用的通通信协议。LonTalk协议遵循由国际际标准化组织（（ISO）定义的开放系统统互连（OSI）参考模型所定义义的全部七层服服务。它适用于于任何一种传输输媒介。30楼宇自控系统3、LonMark与BACnetBACnet是个综合性的规规范，它准许纵纵多的实施方案案，并提供一套套强有力的服务务功能。但是，，这个协议在小小型终端控制设设备里实施，不不能取得最大的的成本/性能比。LonMark是个强大的专门门为设备而优化化的协议；从传传感器、调节器器到区域控制器器，样样都行。。它带有一个紧紧凑型的协议架架，很容易和廉廉价设备相适应应。但其通信速速率较低，只能能适用于工作层层。31楼宇自控系统因而，在工作层层采用LonMark来连接控制器、、感应器和调节节器等设备；LAN层面的控制采用用了BACnet连接各个系统；；两个协议互为为补充，建立一一个完整的建筑筑结构，得到最最佳的性能和成成本。32楼宇自控系统七、BAS系统的设计BAS系统的设计具有有很大的灵活性性，应根据建筑筑物的整体功能能需求和物业管管理方式控制水水平，根据建筑物内内不同区域的要要求和被控系统统的各个特点，，选择技术先进进、成熟、可靠靠、经济合理的的控制系统方案案和设备，避免免投资的盲目性性。33楼宇自控系统1、楼宇自动化系系统设计依据JGJ/T16-92“民用建筑电气设设计规范”GBJ116-88“火灾自动报警系系统设计规范””GB4718-84“火灾报警设备专专业名词术语””GBJ19-87“采暖通风与空调调调节设计规范范”GBJ115-87“工业电视系统工工程设计规范””GBJ93-86“工业自动化仪表表工程施工及验验收规范”34楼宇自控系统2、设计步骤：确定BAS规模，根据冷冻冻、空调、变配配电、热力、给排水等相相关专业提供的的设计条件（资资料）及投资情况，功功能内容，确定定需要监控的设设备种类、数量、分布布情况及标准；；35楼宇自控系统确定各子系统组组成方案、功能能及技术要求；；确定各子系统之之间的关联方式式；确定BAS中各子系统与大大厦其它部分间间的接口36楼宇自控系统根据各专业的控控制要求和控制制内容确定并画画出设备监控系系统原理图统计监控系统的的监控点（AI、AO、DI、DO）的数量，分布情情况并列表根据监控点数和和分布情况确定定分站的监控区区域、分站设置的位位置，统计整个个大楼所需分站站的数量、类型型及分布情况37楼宇自控系统选择现场设备的的传感器和执行行机构确定楼宇监控的的系统网络及中中心站设备的选选择实施布线38BAS设计方法流程图图设计任务开始了解业主需求和和未来物业管理理方式了解机电专业控控制需求确定控制范围和和内容与机电专业探讨讨控制方案研究建筑功能确定控制范围和和内容与机电专业探讨讨控制方案39BAS设计方法流程图图确定BAS控制水平和方式式根据系统集成要要求确定BAS网络结构节能与经济分析析和土建专业结合合确定：控制室室位置、面积、、竖井的数量和和位置及面积、、布线方式、标标高40BAS设计方法流程图图画出大楼BAS系统网络图配合电气专业完完成配电设备二二次回路的设计计仪表量程计算、、选择调节阀计算确定BAS现场设备的规格格尺寸及安装方方式41画出各子系统控控制系统图画出各层管线敷敷设平面图开列BAS设备、材料表写出设计施工要要点说明BAS设计方法流程图图42各专业图纸会签签施工图交底及施施工配合BAS设计方法流程图图设计任务完成43楼宇自控系统3、现场控制器DDC的设置原则及布布线方式DDC的设置，应主要要考虑系统管理理方式，安装调调试维护方便和和经济性，一般般按机电系统的的平面布置进行行划分，如布置置在：冷冻站、、热交换站、空空调机房、新风风机房等控制参参数较为集中之之处，也可根据据要求布置在弱弱电竖井中，箱箱体一般挂墙明明装；44楼宇自控系统每台DDC的输入输出接口口数量与种类应应与所控制的设设备要求相适应应，并留有10%-15%的余量；45楼宇自控系统4、BAS中央控制室要求求BAS中控室的位置，，应尽量靠近控控制负荷中心，，注意远离变配配电室等电磁干干扰源，并注意意防潮、防震。。BAS中控室可与消防防中心，保安监监控中心等合并并组成楼宇控制制中心，此时位位置应满足消防防中心的要求46楼宇自控系统BAS中央控制室室内内设备布置时应应满足以下要求求：a、控制台前应留大大于3m的操作距离，控控制台离墙布置置时台后应留有有大于1m的检修距离，并并注意避免阳光光直射b、当控制台横向排排列总长度大于于7m时应在两端各留留有足够的安装装和观察面积c、当BAS系统单独设置不不间断电源，并并采用集中供电电方式时，应考考虑放置电源设设备的面积和位位置d、应适当考虑工作作人员值班，维维修及休息所需需的面积47楼宇自控系统BAS中央控制室其它它要求：a、控制室内宜采用用抗静电活动地地板b、当控制制室内内长度度大于于7m时，宜宜设两两个外外开门门的出出口，，门宽宽不小小于1mc、控制室室内土土建及及装修修等要要求参参见有有关计计算机机房设设计标标准48楼宇自自控系系统5、BAS系统的的电源源要求求a、应由变变配电电所引引出专专用回回路向向中央央控制制室供供电，，供电电回路路应采采用保保安电电源供供电；；b、中央操作站站供电应设设不间断电电源（UPS）装置，其容容量应包括括系统内用用电设备的的总和并考考虑预计的的扩展容量量，UPS供电时间不不低于20分钟；49楼宇自控系系统c、DDC的电源宜采采用中央控控制室集中中供电方式式，以放射射式供给各各DDC，如采用就地地供电方式式，可由由就近的的保安电源源供给；50楼宇自控系系统6、BAS系统的接地地要求一般采用建建筑物总体体接地方式式，要求总总体接地电电阻不大于于1，如BAS系统单独设设置接地极极，应采用用一点接地地方式，要要求接地电电阻不大于于4，并与建筑筑物防雷接接地系统接接地极间距距离不小于于20m51楼宇自控系系统BAS系统设计中中采用的仪仪表量程选选择、调节节阀计算方方法等，见有关自自控设计手手册；现场场仪表安装装方法参见见有关自动动化仪表标标准安装图图册及设备备生产厂家家的安装使使用说明书书。52楼宇自控系系统八、空调DDC系统的监控控设计(一)空调DDC系统的定义义及组成DDC系统是BAS的技术形式式。DDC是英文DIRECTDIGITALCONTROL的缩写，译译为“直接接数字控制制”。53楼宇自控系系统空调DDC系统，即利利用计算机机控制技术术，将空调调系统中各各种信号（（温度、压压力、流量量、状态等等），通过过输入装置置输入计算算机，经相相应程序运运算处理，，将处理后后的信号经经输出装置置输出，进进而控制相相应的执行行机构。如如图所示。。54楼宇自控系系统传感器A/D转换器微处理器D/A转换器执行器变送器图155楼宇自控系系统(二)DDC系统信号种种类信号按其输输出输入能能否直接被被微机或执执行器接受受分为数字字量输入（（DI）、数字量输出出（DO）、模拟量输入入（AI）和模拟量输输出（（AO）四种信号。。56楼宇自控系系统模拟量信号号所对应的的是一定量量的电压或或电流值，，它与传感感器输出信信号的特性性有关。空调自控系系统中常见见的模拟量量输入信号号：温度、、湿度、压压力流量、、压差等；；模拟量输输出信号：：需控制的的电动风阀阀及电动水水阀。57楼宇自控系系统数字量输入入信号包括括：风机、、水泵、冷冷却塔风扇扇、电机的的运行状态态、过滤器器淤塞状态态报警、压压差开关、、液位开关关、开关信信号，防冻冻保护等。。数字量输出出信号包括括：电磁阀阀的控制、、二位电动动水阀的控控制、水泵泵、风机、、冷却塔等等设备的启启停控制。。58楼宇自控系系统(三)空调DDC监控系统的的主要功能能空调DDC系统能实现现楼宇中空空调系统各各种控制功功能，同时时具备各种种管理功能能。59楼宇自控控系统（1）能量控制制及管理理功能。。即根据据建筑物物实际冷冷、热负负荷，对对空调系系统中的的风系统统和水系系统进行行控制，，自动控控制冷热热设备运运行状态态及运行行参数，，使整个个空调系系统达到到最佳节节能状态态。（2）对空调系系统及其其冷、热热源系统统的相关关参数进进行调节节控制及及监测，，对空调调设备运运行进行行监测。。（3）空调设备备如冷水水机组、、泵、风风机等在在规定时时间的启启停控制制，以达达到节能能目的。。60楼宇自控控系统（4）自动累积积空调设设备的运运行时间间，维修修期限报报警，以以便更换换或维修修相关设设备，延延长设备备使用寿寿命，提提高设备备的运行行质量。。（5）根据空调调设备运运行时间间，自动动切换工工作及备备用设备备，保持持设备良良好的工工作状态态。（6）对空调系系统的能能量消耗耗进行计计量，记记费。（7）各种物业业管理文文本的自自动生成成、打印印及查询询。61楼宇自控控系统(四)空调DDC系统的组组成1）时钟：用用来对各各种输入入、输出出数据，，各种运运算时间间进行调调整及控控制。2）程序存储储器：存存储各种种应用程程序，即即用户为为控制各各种空调调系统所所编制的的控制程程序。3）工作存储储器：用用来进行行读写，，随机存存取和临临时存取取数据。。62楼宇自控控系统4）多路输入入、输出出控制器器：多路路输入控控制器可可将输入入信号送送入A/D转换器中中，将模模拟量转转换成数数字量，，输入微微处理器器进行运运算。运运算结果果输入D/A转换器，，再经输输出控制制器至变变送器及及执行机机构。5）DDC控制系统统的相关关软件：：包括操操作软件件及应用用软件。。63楼宇自控控系统时钟微处理器器程序存储储器传感器和和变送器多路输入入控制器D/A转换器A/D转换器通讯接口口多路输出出控制器变送器和和执行器工作存储储器图264楼宇自控控系统五）空调调DDC控制举例例空调DDC控制含空空调风系系统控制制及空调调水系统统控制，，下面分分别举例例加以说说明。65楼宇自控控系统5.1空调风系系统：（（以新风风机组控控制为例例）新风机组组是空气气——水系统空空调形式式的主要要设备之之一，其其控制状状况的好好坏直接接影响到到整个空空调系统统的工作作质量，，新风机机组一般般由新风风段、过过滤段、、盘管段段（复合合盘管对对应二管管制，四四管制为为表冷器器和加热热器）、、加湿段段、送风风机段及及相应的的检修段段组成，，有的还还配有能能量回收收装置，，控制说说明如图图所示。。66楼宇自控控系统1）对新风机机组进行行启停控控制。2）新风机组组风机启启动后，，新风阀阀联锁开开启。3）根据温度度T1控制冷、、热盘管管电动阀阀MD1的开关。。冬/夏工作转转换后，，冬季根根据湿度度H控制加湿湿器电磁磁MD2的开、关关。4）温度T1低至防冻冻报警温温度时，，自动切切断风机机电源。。联锁关关闭新风风阀VD，全开电动动水阀MD1，并发出报报警信号号。67楼宇自控控系统5）过滤器器积尘达达到一定定程度后后，压差差开关发发出淤塞塞报警信信号。6）停机时，，新风阀阀VD联锁关闭闭，电动动阀MD1全关，关关闭电磁磁阀MD2。7）监测送风风机运行行状态。。68楼宇自控控系统69楼宇自控控系统5．2空调水系系统此系统为为一级泵泵变流量量系统