淺談樓宇自動化系統(tǒng)在制冷空調領域的應用資料

1、淺談樓宇自動化系統(tǒng)及制冷空調(kn dio)領域的應用共四十頁1 .引言(ynyn)隨著計算機技術和信息技術的高速發(fā)展，人們對建筑物的結構、系統(tǒng)、服務及管理的最優(yōu)化組合的要求越來越高，要求提供一個合理、高效、節(jié)能、舒適的工作環(huán)境。樓宇自動化系統(tǒng)(Building Automation System，簡稱BAS)正是符合這一特點，順應國際上普遍對節(jié)能的要求，目前已成為各國綜合經(jīng)濟實力的具體表征。它是智能化大樓“5A”(BA：樓宇自動化；CA：通訊自動化; OA：辦公自動化; MA：管理自動化; SA：保安自動化)中的重點。它利用分布式計算機控制系統(tǒng)，對大樓內的大量而分散的電力、照明、采暖、通風、

2、空調、給排水、電梯等機電設備進行科學合理地控制與管理。通過這種方式不僅可以使大樓的功能檔次得到提高，以適應現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，而且可以達到高效節(jié)能的效果。它可以創(chuàng)造更適合于人們生活和生產(chǎn)的環(huán)境，節(jié)約能源，精簡物管人員，保證整個建筑設備都能高效、精確、安全、可*地運行?，F(xiàn)代化大廈(dsh)就空調系統(tǒng)而言，是一棟大樓的耗能大戶，也是節(jié)能潛力最大的設備。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，中央空調系統(tǒng)占整個大樓能耗的60以上，中央空調是BAS的主要控制對象。因此，本文主要論述BAS對制冷空調系統(tǒng)的控制與運作共四十頁2 .樓宇自動化系統(tǒng)(xtng)（BAS）的優(yōu)點BAS的建立，對大廈機電設備的正常運行并達到最佳狀態(tài)以及大

3、廈的防火與保安都提供了有力的保證。同時，依*強大軟件支持下的計算機進行信息處理、數(shù)據(jù)分析、邏輯判斷和圖形處理，對整個系統(tǒng)做出集中監(jiān)測和控制；通過計算機系統(tǒng)及時啟停各有關設備，避免(bmin)設備不必要的運行，又可以節(jié)省系統(tǒng)運行能耗。具體地說，BAS主要有以下幾個特點。共四十頁2.1 延長(ynchng)設備使用壽命在電腦的統(tǒng)一管理下，設備能夠始終處于最佳運行狀態(tài)，及時報告設備的故障情況并進行處理；按照設備的運行狀況打印維護、保養(yǎng)報告，避免超前或延誤維護，延長(ynchng)了設備使用壽命，相應也等于節(jié)省了資金。共四十頁2.2 有效(yuxio)加強人員管理在不采用樓宇自動化的建筑中，操作人員是

4、否(sh fu)及時處理設備故障及維護保養(yǎng)，管理者很難掌握；但樓宇自動化系統(tǒng)由電腦統(tǒng)一管理設備，電腦不會隱瞞、欺騙任何人，使管理者及時掌握第一手資料，避免人員管理的各種問題。共四十頁2.3 保障設備與人身(rnshn)的安全BAS系統(tǒng)對各設備的運行(ynxng)進行電腦監(jiān)測，出現(xiàn)故障，能夠及時知道何時何地出現(xiàn)何種故障，使事故消除在萌芽狀態(tài)，保障設備與人身的安全。共四十頁2.4 充分(chngfn)滿足用戶需求BAS系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求，適時地調整設備，充分保證用戶環(huán)境。如果采用人工調節(jié)，一則監(jiān)測手段(shudun)滯后，二則調節(jié)結果滯后，不可能充分滿足用戶需求。而BAS系統(tǒng)采用電腦管理設備，監(jiān)

5、測手段豐富靈活，反應時間快，可以充分滿足用戶需求。共四十頁2.5 節(jié)省(jishng)系統(tǒng)運行能耗從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，裝有BAS的大樓，可節(jié)省(jishng)能耗約25，節(jié)省人力約50。共四十頁3. 雖然(surn)樓宇自動化系統(tǒng)的問題雖然BAS系統(tǒng)具有以上優(yōu)點，但是由于(yuy)它在國內興起的時間不長，人們對它的認識不盡完善，目前已竣工的工程，暴漏出如下兩個問題：共四十頁3.1 系統(tǒng)(xtng)的開通率較低BAS系統(tǒng)(xtng)是在八十年代末九十年代初在國內興起的，到目前為止，已竣工的采用BAS系統(tǒng)的建筑數(shù)以百計，但開通率相當?shù)?，?jù)業(yè)內人士估計，不超過20。共四十頁3.2 已開通的BAS系統(tǒng)(x

6、tng)節(jié)能效果不盡理想目前已開通的BAS系統(tǒng)，多數(shù)只實現(xiàn)了建筑設備的自動啟停和監(jiān)測，其節(jié)能也主要表現(xiàn)在一些設備的定時啟閉，而作為建筑耗能的重點空調系統(tǒng)，如何優(yōu)化運行，如何根據(jù)(gnj)實際系統(tǒng)盡可能進行節(jié)能經(jīng)濟運行則遠未能實現(xiàn)共四十頁4 問題(wnt)分析產(chǎn)生以上情況的原因雖然很多，且不同的樓宇又有不同的具體原因，但綜合分析，仍可以找到它們(t men)的共性：共四十頁4.1 BAS系統(tǒng)(xtng)的本身原因所致目前市場上的BAS系統(tǒng)，無論是哪一家系統(tǒng)供應商提供的系統(tǒng)，都很難實現(xiàn)與其他任何建筑設備(shbi)供應商提供的設備(shbi)進行數(shù)據(jù)通訊，這一定程度上妨礙了系統(tǒng)的開通和系統(tǒng)對建筑設

7、備(shbi)的優(yōu)化管理。ASHRAE在97年推出了BACnet協(xié)議，該協(xié)議適用于中央站之間經(jīng)由以太網(wǎng)或ARCNET兩類管理網(wǎng)的通信和文件傳遞，也適用于分站級控制網(wǎng)絡中的各種設備間的通信，目前是美國建筑物自動化系統(tǒng)的國家標準。該協(xié)議也符合我國國標JGJT1692（民用建筑電氣設計規(guī)范)的規(guī)定，圾可能成為該行業(yè)的世界標準。這使得減少BAS系統(tǒng)本身的缺陷成為可能，相信不久以后符合該標準的BAS系統(tǒng)將在市場占主流。共四十頁4.2 設計與施工管理等因素(yn s)所致BAS系統(tǒng)涉及的知識面相對較廣，系統(tǒng)相對復雜，對設計工程師的要求也高一些。多數(shù)(dush)控制公司的作法是由設備專業(yè)的工程師提出工藝參數(shù)

8、要求，而由控制專業(yè)的工程師設計系統(tǒng)。這樣的作法能滿足一般的要求，但由于各工種之間難以進行較深的交流，設備的優(yōu)化運行則較難實現(xiàn)，結果系統(tǒng)的節(jié)能效果不盡理想；此外，各工種各司其職，不同系統(tǒng)間的接口也容易被忽略，從而影響系統(tǒng)的開通率；在施工過程中，由于施工管理人員對系統(tǒng)的理解不夠及其他一些因素，不同系統(tǒng)間的接口也容易被忽略，同樣也影響系統(tǒng)的開通。共四十頁4.3 空調(kn dio)工程師參與不夠所致空調系統(tǒng)是BAS系統(tǒng)控制的主要系統(tǒng)之一，空調耗能則是建筑耗能的最大用戶，空調系統(tǒng)的節(jié)能性能直接導致BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，而很多空調工程師都認為BAS系統(tǒng)是弱電工程師的事情，對它的積極性不高，這同樣(tngy

9、ng)也導致BAS系統(tǒng)節(jié)能效果不盡理想。共四十頁設計中幾個(j )注意的問題51BAS系統(tǒng)與建筑設備之間的接口 52傳感器、執(zhí)行器的信號(xnho)類型與控制模塊的信號(xnho)類型一致共四十頁5.1 BAS系統(tǒng)(xtng)與建筑設備之間的接口BAS系統(tǒng)與建筑設備之間的接口是BA系統(tǒng)設計時首先要注意的問題，它關系到DDC的指令能否直接、有效地作用于各建筑設備，直接影響系統(tǒng)能否順利開通。系統(tǒng)設計工程師在設計之初就應向發(fā)展商或建筑設備電氣控制箱的供應商提出接口要求，如電氣控制箱應提供手自動轉換、開關指令、開關狀態(tài)(zhungti)、故障狀態(tài)(zhungti)等接點及對這些接點的要求，或建議發(fā)展商

10、選購遵循哪一些協(xié)議的建筑設備；設備到貨時，設計工程師和其他相關工程師按照設計要求進行驗貨，避免DDC的指令不能直接、有效地作用于各建筑設備，影響系統(tǒng)的順利開通。共四十頁5.2 傳感器、執(zhí)行器的信號(xnho)類型與控制模塊的信號(xnho)類型一致傳感器、執(zhí)行器的輸入、輸出信號類型與控制模塊的輸入、輸出信號類型一致與否，直接關系到BA系統(tǒng)(xtng)能否順利開通，設計時應該予以重視。一般應注意兩點：共四十頁5.2.1 兩者類型(lixng)是否一致隨著傳感器、執(zhí)行器技術的發(fā)展，其輸入、輸出信號類型也在發(fā)生變化。如溫度傳感器的信號類型一般為模擬輸入(AI)，而采用占空比技術的溫度傳感器的信號類型

11、則為數(shù)字輸入(DI)；電動調節(jié)閥的信號類型一般為模擬輸出(AO)，而采用浮點控制技術的電動調節(jié)閥的信號類型則為數(shù)字輸出(DO)，所以只憑經(jīng)驗(jngyn)想當然認為溫度傳感器為AI信號，電動調節(jié)閥為DO信號是不行的。共四十頁5.2.2 兩者類型一致時，還應注意(zh y)是否匹配兩者類型一致時，也同樣存在是否匹配的問題。如AI信號有210V和420mA的區(qū)別，DI信號則有頻率大小區(qū)別。420mA的AI信號要經(jīng)過處理才能接到210V的AI模塊版上，而脈沖間隔為ms級的DI信號接到s級的DI模塊版上后，可能(knng)就產(chǎn)生誤報等問題。共四十頁5.3 傳感器的安裝(nzhung)位置與方法傳感器是

12、BAS系統(tǒng)的“眼睛”，其工作狀況如何，直接影響B(tài)A系統(tǒng)對被控對象(duxing)的控制效果。有關文獻介紹，傳感器故障占系統(tǒng)故障的60以上，可見傳感器在系統(tǒng)中的地位。一般傳感器對安裝位置和方法都有一定的要求，設計時如果不予以重視，則會產(chǎn)生如下影響：共四十頁5.3.1 傳感器無法正常工作(gngzu)，系統(tǒng)無法調通一些傳感器，如空氣流量傳感器、水流量傳感器、水流開關等對風速和水流速有一定要求，如果將它們安裝在死角(sjio)或死區(qū)，它們可能無法正常工作；又如水流開關要求不能遭水擊，如果將它安裝在閥的下游，則可能會由于水錘現(xiàn)象的發(fā)生而損壞它，它也無法正常工作；同樣，傳感器的安裝方法不正確也會有類似的

13、結果。共四十頁5.3.2 傳感器正常工作(gngzu)，但沒有正確反映被控區(qū)域的參數(shù)目前的工程中，在對空氣處理機組進行控制時，許多控制廠商都是通過對回風的參數(shù)監(jiān)測來控制被控區(qū)域的溫度。檢測回風參數(shù)的溫濕度傳感器常安裝在機房的回風管道上。很多工程中都是吊頂回風，只是在機房內設置一段回風管。由于熱空氣上升，冷空氣下降的原因吊頂中空氣的溫度比被控區(qū)域的溫度高出幾度，已不能代表被控區(qū)域的溫度，此時，無論控制程序如何完善，都起不到良好的節(jié)能(ji nn)效果。共四十頁5.4 冷源系統(tǒng)(xtng)的群控問題冷源系統(tǒng)包括冷水機組、冷卻塔、冷凍水泵及冷卻水泵等，彼此相互影響，相互作用，構成空調系統(tǒng)的水系統(tǒng)，是

14、空調耗能的關鍵。其中，某些(mu xi)設備也配有自己的微電腦控制系統(tǒng)，但這只能保證該設備最佳運行，不能保證其他設備最佳運行，更不能保證整個冷源系統(tǒng)最優(yōu)化運行。利用BAS系統(tǒng)各DDC之間良好的通訊功能和中央電腦強大的計算功能，在監(jiān)控各設備的同時，綜合考慮整個系統(tǒng)，給出冷源系統(tǒng)的數(shù)學模型，依據(jù)模型優(yōu)化運行設備，是提高BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，挖掘其潛力的有效手段。共四十頁5.5 空氣(kngq)處理機組的優(yōu)化控制如前所述，利用BAS系統(tǒng)各DDC之間良好的通訊功能和中央電腦強大的計算功能，在確保被控區(qū)域舒適性的前提下，盡可能利用自然供冷，減少機械制冷的時間，實現(xiàn)空氣處理(chl)機組的多工況分區(qū)運行，也

15、是提高BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，挖掘其潛力的有效手段。共四十頁6 BAS對制冷空調系統(tǒng)(xtng)實現(xiàn)的功能BAS建立在微電腦技術上，利用先進的現(xiàn)代通訊技術，采用分散式直接數(shù)字控制（DDC）與中央監(jiān)控相結合的控制方式，對空調設備按時間程序進行自動控制或手動遙控，并可以多用戶同時工作。整個控制系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)在以下(yxi)幾個方面：共四十頁6.1 了解空調(kn dio)系統(tǒng)的運行狀況由于現(xiàn)場處理機可以提供(tgng)幾十個測量及控制回路，因此可以充分利用這些回路對空氣處理過程中的各種參數(shù)，設備進行數(shù)量及狀態(tài)檢測，并通過終端將其顯示在計算機屏幕上，使運行管理人員能及時了解整個空調系統(tǒng)的運行情況。共

16、四十頁6.2 保證空調系統(tǒng)的運行(ynxng)參數(shù)由于計算機能夠進行復雜的數(shù)學運算(yn sun)和邏輯推理，因此它可以實現(xiàn)常規(guī)儀表控制難以實現(xiàn)的復雜規(guī)律控制、最優(yōu)控制，這就使得BAS能夠達到常規(guī)儀表裝置達不到的速度和精度，更好地保證空調系統(tǒng)的運行參數(shù)。共四十頁6.3 節(jié)省空調系統(tǒng)(xtng)的運行費用計算機的記憶和判斷功能能夠使其在控制過程中綜合各方面的情況，在環(huán)境或生產(chǎn)參數(shù)變化(binhu)時做出判斷，選擇最合理的方案。以在不影響舒適度的前提下減少水、電等能耗，降低運行成本，即通過有效地將設備運行和實際需求結合，使能源消耗減少到最低程度，并最大限度地延長設備使用壽命和降低維修費用。共四十頁

17、6.4 更好地進行空調系統(tǒng)設備的維護(wih)及管理BAS在運行過程中能夠判斷空調系統(tǒng)各種設備的故障狀態(tài)，操作終端還可以根據(jù)這些信息建立設備運行維護檔案，預先制定計劃并周期做出報告，這樣就能很容易地得到(d do)最適合的運行程序和維護方案，從而大大提高了空調系統(tǒng)的運行管理水平。 共四十頁7 BAS如何實現(xiàn)(shxin)節(jié)能制冷空調設備(shbi)運行的自動控制對于節(jié)約能量、合理使用設備(shbi)具有非常重要的意義。從全年來看，室外空氣參數(shù)等于設計計算參數(shù)的時間是很少的，絕大部分時間是隨季節(jié)的變化而變化的。即使是天之內室外空氣的參數(shù)也是在不斷變化的。同時室內的余熱余濕量也在不斷變化，引起建筑

18、物總的冷、熱負荷的不斷變化。如果不對空調運行設備，尤其是中央制冷系統(tǒng)進行相應的調節(jié)，那么將會影響整個空調系統(tǒng)的調節(jié)品質，浪費能源和費用，并且這些設備也不能在最佳工作狀態(tài)下運行。共四十頁7.1 常見的節(jié)能(ji nn)方法隨著空調系統(tǒng)節(jié)能技術的不斷(bdun)發(fā)展，空調系統(tǒng)中各種設備都有了相當成熟的節(jié)能技術在應用。以冷水機組為例，其節(jié)能的一般做法都是進行變頻改造，通過變頻調速控制，以達到節(jié)能目的。共四十頁7.2 通過(tnggu)BAS節(jié)能BAS是一種效果更好、更節(jié)能的方法。仍以冷水機組為例，在多臺冷水機組并列運行的情況下，在樓宇自控系統(tǒng)和冷水機組的各功能模塊之間加裝軟接口并通過翻譯軟件和應用軟

19、件進行(jnxng)通訊。根據(jù)外部所需冷負荷，各冷水機組控制箱(UCP)向樓宇自控系統(tǒng)(BAS)提供現(xiàn)時主機的運行電流和負載率等參數(shù)，樓宇自控系統(tǒng)(BAS)通過應用軟件進行分析、比較、計算后將給定的各冷水機組的新的負載率等指令發(fā)至各冷水機組的功能模塊，使冷水機組運行在低能耗區(qū)，始終以最節(jié)能的方式運行。該系統(tǒng)只需增加：1）軟件接口ASMIG21010及A5MIG2020各1個；2）翻譯軟件及應用軟件各1套。合計投資約34萬元。由此可見該節(jié)能技術投資小，效果明顯，特別適應多臺機組的空調系統(tǒng)。共四十頁8 BAS在應用(yngyng)中存在的問題及解決途徑8.1 存在的問題8.2 解決(jiju)途徑的探討共四十頁8.1 存在(cnzi)的問題 據(jù)了解，我國目前安裝BAS系統(tǒng)的大樓已逾千座，主要分布于北京、上海、廣東、江蘇、浙江等省市。然而，調查表明，這些BAS系統(tǒng)中，存在不同程度問題的約占70左右，其中還包括了一些系統(tǒng)根本(gnbn)沒開通的，或開通后不久即崩潰癱瘓的。BAS系統(tǒng)的成功率問題已引起了業(yè)內外人士的廣泛關注。在制冷空調系統(tǒng)中出現(xiàn)問題的原因主要有以下幾點：共四十頁8.1.1 技術(jsh)問題BAS設計人員專業(yè)一般是電子(dinz)電氣類