楼宇自动控制系统讲座

关于楼宇自动控制系统讲座第1页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

一、设计基本知识

第2页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三1.建筑设备监控系统基本概念

定义：将建筑设备采用传感器、执行器、控制器、人机界面、数据库、管线和辅助设施等连接起来，并配有软件进行监视和控制的综合系统。

《建筑设备监控系统工程技术规范JGJ/T334-2014》

控制范围：监控系统的监控范围应根据项目建设目标确定，并宜包括供暖通风与空气调节、给水排水、供配电、照明、电梯和自动扶梯等设备。当被监控设备自带控制单元时，可采用标准电气接口或数字通信接口的方式互联，并宜采用数字通信接口方式。

第3页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.建筑设备监控系统涉及的范围

（1）

暖通专业（空调通风系统）

（2）给排水专业（给水排水系统）

（3）电气专业（动力照明配电系统）

第4页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1暖通专业

1.空调系统

2.通风排风系统

3.消防送风排烟系统

4.人防通风系统

第5页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.1空调系统

（1）中央空调系统

（2）VRF系统

（3）分机空调系统

第6页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.1.1中央空调系统

组成：冷热源、水系统、末端风机

1.冷热源系统

冷源：冷水机组、蓄冰系统等

热源：锅炉（电热锅炉、蒸汽锅炉、城市热力管网等）

冷热源：热泵机组（风冷热泵、水环热泵、地源热泵等）

第7页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三8水冷冷水机组包括：水冷离心式冷水机组（大型建筑中常用）水冷螺杆式冷水机组（大中型建筑中常用）水冷活塞式冷水机组（中小型建筑中使用）水冷涡旋式冷水机组（中小型建筑中使用）使用能源：电（一般为380V，大型离心机组可以采用高压型，如10KV）配套：冷却塔（一般放置在裙房或主楼屋顶）产出：7℃冷冻水第8页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三9冷冻机房照片第9页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三空调冷热源设计：空调热源适用性10锅炉：常用能源：燃气、轻油（重油）（一般为天然气或轻油）配套：燃气表间、日用油箱间、室外直埋油罐产出：60℃热水（高压蒸汽是经过换热得到）第10页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三11热泵机组（风冷热泵、水环热泵、地源热泵等）使用能源：电（一般为380V）换热方式不同，分为风冷热泵、水环热泵、地源热泵第11页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三空调系统的组成

空调设计是一项系统工程。其组成包括以下内容：12第12页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.1.1中央空调系统

2.水系统

（1）水系统（冷冻水系统）：两管制、四管制

两管制：冷水、热水合用水管

四管制：冷水、热水分设水管

（2）冷却水系统

第13页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.1.1中央空调系统

3.末端风机系统

（1）空调机组

A.定风量、变风量B.两管制、四管制

C.一次回风、二次回风D.单风机、双风机

E.其他各种类型

（2）新风机组

（3）风机盘管第14页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三空调机组

第15页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三162.1.1.2VRF机组（变冷媒流量空调系统）包括：变频的VRF系统（适用于中小型建筑、如大金的VRV）

变容积的VRF系统（适用于中小型建筑、如三星的数码涡旋）能源： 电（一般室外机380V，室内机220V）配套： 室外机逐层放置或放置在屋顶上（风冷、水冷）产出： 高压低温氟里昂蒸汽2.1.1.3分体空调第16页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

2.1.2通风排风系统

2.1.3消防送风排烟系统

2.1.4人防通风系统

第17页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2给排水专业（给水排水系统）

1.生活给水系统

2.排水系统

3.空调冷却水系统

4.热水系统（太阳能、空气源热泵、电热）

5.消防水系统（消火栓系统、喷淋系统）

第18页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.1生活给水系统

（1）城市管网直供系统

（2）生活水池+生活水泵+屋顶生活水箱系统

（3）生活水池+变频生活水泵系统

第19页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.2排水系统

（1）雨水排水系统

（2）生活废水、污水等排水系统

（3）地下室排水系统

第20页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.3空调冷却水系统

第21页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.4热水系统

（1）太阳能（2）空气源热泵（3）电热

第22页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.5消防水系统

（1）消火栓系统

（2）喷淋系统）

第23页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3电气专业

1.高低压配电系统

2.动力配电系统

3.照明配电系统

4.消防报警联动系统

5.防雷接地系统

第24页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.1高低压配电系统

高压配电系统图

第25页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.1高低压配电系统

低压配电系统图

第26页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.1高低压配电系统

高低压配电图片

第27页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.2动力配电系统

动力配电干线系统图

第28页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.2动力配电系统

动力配电系统图

第29页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.3照明配电系统

照明配电系统图

第30页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.4消防报警联动系统

第31页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.4消防报警联动系统

第32页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.5防雷接地系统

第33页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三3.机电设备监控系统的几种典型类型

（1）简单的单层独立系统（控制器）

（2）中型的两层结构系统（总线、以太网）

（3）大型的三层结构系统（多个中型组成）

第34页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

3.1简单的单层独立系统（控制器）

控制器传感器执行器第35页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三3.2中型的两层结构系统（总线、以太网）

第36页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三3.3大型的三层结构系统

第37页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

二、设计基本要点

第38页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1空调系统

（1）新风机组

（2）空调机组

※定风量、变风量

※两管制、四管制

（3）空调冷热源

（4）送风排风机第39页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.1新风机组

控制原理图第40页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.2空调机组

①一次定风量系统控制原理图第41页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三②变风量系统风系统示意图第42页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三变风量空调机组控制原理图第43页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三变风量末端（即VAV）控制原理图第44页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三③四管制变风量系统控制原理图第45页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.3中央空调系统（冷水机组）第46页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三冷水机组流程图

冷水机组循环水泵分水器集水器旁通阀压差TFT冷水机组循环水泵第47页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三空调水系统的类型48一级泵、二级泵、多级泵水系统阻力分级控制：一级泵：采用一级水泵克服全部水系统阻力；二级泵：一般一级泵克服冷热源阻力，二级泵克服末端及管网阻力一次泵：系统较小或各环路负荷特性或压力损失相差不大时，宜采用一次泵系统二次泵:系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时（差额大于50kPa），应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式；第48页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三冷热源系统控制原理图第49页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三风冷热泵控制原理图第50页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.4送风、排风机

控制原理图第51页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.4送风、排风机

控制原理图第52页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.1.4送风、排风机

控制原理图第53页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2给排水系统

1.生活给水系统

2.排水系统

3.空调冷却水系统

4.热水系统（太阳能、空气源热泵、电热）

5.消防水系统（消火栓系统、喷淋系统）第54页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.1生活给水系统

控制原理图

（1）液位控制第55页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.1生活给水系统

控制原理图

（2）水管网压力控制第56页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.1集水泵

控制原理图

第57页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2.1集水泵

控制原理图

第58页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3电气系统

1.高低压配电系统

2.动力配电系统

3.照明配电系统

4.消防报警联动系统

5.防雷接地系统

第59页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3.1照明控制原理图

第60页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2控制系统接线原理图

（1）排风机

第61页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三排风机DDC接线原理图

第62页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2、电控箱的二次接线图

第63页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.2控制系统接线原理图

（2）照明配电箱

第64页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三照明控制原理图

第65页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三2.3空调焓湿图

第66页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

四管制变风量空调机组控制原理图第67页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

空调机组：在不同季节条件下的运行模式进行分析：（1）在夏季，早、中、晚温度都很高的情

况下，新风及回风焓值如下图所示

第68页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

第69页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

空调机组：在该情况下，新风焓值一直大于夏天回风焓值，则系统始终运行在最小新风状态，新风阀处于最小阀位，回风阀处在最大阀位，以节约冷能源。空气处理过程如图3所示，室外新风与室内回风混合后，混合风的工况点为H，经表冷段的降温除湿处理后，将工况点变到送风点S点。当房间热负荷减小后，运行工况为ε1线，若风机频率不变，则回风与送风的焓差△i=热负荷Q/风量L，由于Q减小，而L不变，故实际回风工况点将在A点[3]。房间温度传感器感应温度太低，则控制风机的频率下降，使送风量L下降，从而使焓差△i加大，直至工况点位于B点，此时温度与设定值正好相同，风机频率不再变化。由图中我们看出，实际工况点的焓值偏离设计值，也就是说，有可能出现实际工况点的湿度偏离允许的湿度范围，这种情况仅靠风系统调节是无法解决的，除非同时采用水系统调节的手段（这个问题将在后面详细分析）。

第70页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

空调机组：(2)、在冬季，早、中、晚温度都很凉的情况

下，新风及回风焓值如下图所示：

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第72页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

空调机组：在该情况下，新风焓值一直小于冬天回风焓值。按照设计工况确定的送风点S其相对应的露点L，其焓值设为i2；当最小新风阀位与最大回风阀位混合后的混合风其焓值等于i2时，其室外新风的焓值设为i1；另外回风点的焓值设为i3。如果室外新风焓值小于i1，则运行在最小新风状态；当室外新风焓值大于i1但小于i2，则运行在变新风量状态；室外新风焓值大于i2但小于i3时，则运行在全新风状态[1]，以实现节能。空气处理过程如图5所示，室外新风与室内回风混合后，混合风的工况点有三种情况：①当室外新风焓值小于i1时，运行在最小新风状态，混合风的绝对湿度小于L点的湿度，且其焓值也小于L点的焓值，如图中H点，则先经加热段的预热到P点后，再加湿处理到L点，通过再加热，将工况点直接变到送风点S点[1]；②当室外新风焓值在i1与i2之间时，采用变新风的运行状态，新风阀开度的控制原则是：保持新风与回风在混合后的混合风焓值等于L点的焓值i2，如图中的Y点。这样只需加湿就可以到达L点，再经加热到达送风工况点S点[4]。③室外新风焓值大于i2但小于i3时，则运行在全新风状态，此时又有两种情况：i.新风的绝对湿度小于L点的湿度，如图中H’点，则经表冷段的降温到Q点，再加湿处理，将工况点变到L点，通过加热直接变到送风点S点；ii.新风的绝对湿度大于L点的湿度，如图中H”点，则经表冷段降温除湿后，将工况点变为L点，再通过加热直接变到送风点S点。当房间热负荷减小后，运行工况为ε1线，通过控制风机的频率，使其下降，使送风量L下降，直至工况点位于B点，此时温度与设定值正好相同，风机频率不再变化。。

第73页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

空调机组：（3）、在春、秋天，早、晚温度都很凉，而中午又很热的情况下，新风及回风焓值如下图所示：

第74页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三

第75页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三空调水系统的类型76一级泵、二级泵、多级泵水系统阻力分级控制：一级泵：采用一级水泵克服全部水系统阻力；二级泵：一般一级泵克服冷热源阻力，二级泵克服末端及管网阻力一次泵：系统较小或各环路负荷特性或压力损失相差不大时，宜采用一次泵系统二次泵:系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时（差额大于50kPa），应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式；第76页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三空调末端：空气在焓湿图里的变化77一次回风过程二次回风过程再热过程风机盘管+新风的过程第77页，讲稿共94页，2023年5月2日，星期三空调末端：