樓宇自動控制系統(tǒng)講座

關(guān)于樓宇自動控制系統(tǒng)講座

一、設(shè)計基本知識

第2頁,共94頁，2024年2月25日，星期天1.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)基本概念

定義：將建筑設(shè)備采用傳感器、執(zhí)行器、控制器、人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫、管線和輔助設(shè)施等連接起來，并配有軟件進(jìn)行監(jiān)視和控制的綜合系統(tǒng)。

《建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范JGJ/T334-2014》

控制范圍：監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍應(yīng)根據(jù)項目建設(shè)目標(biāo)確定，并宜包括供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、給水排水、供配電、照明、電梯和自動扶梯等設(shè)備。當(dāng)被監(jiān)控設(shè)備自帶控制單元時，可采用標(biāo)準(zhǔn)電氣接口或數(shù)字通信接口的方式互聯(lián)，并宜采用數(shù)字通信接口方式。

第3頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)涉及的范圍

（1）

暖通專業(yè)（空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)）

（2）給排水專業(yè)（給水排水系統(tǒng)）

（3）電氣專業(yè)（動力照明配電系統(tǒng)）

第4頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1暖通專業(yè)

1.空調(diào)系統(tǒng)

2.通風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)

3.消防送風(fēng)排煙系統(tǒng)

4.人防通風(fēng)系統(tǒng)

第5頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.1空調(diào)系統(tǒng)

（1）中央空調(diào)系統(tǒng)

（2）VRF系統(tǒng)

（3）分機(jī)空調(diào)系統(tǒng)

第6頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.1.1中央空調(diào)系統(tǒng)

組成：冷熱源、水系統(tǒng)、末端風(fēng)機(jī)

1.冷熱源系統(tǒng)

冷源：冷水機(jī)組、蓄冰系統(tǒng)等

熱源：鍋爐（電熱鍋爐、蒸汽鍋爐、城市熱力管網(wǎng)等）

冷熱源：熱泵機(jī)組（風(fēng)冷熱泵、水環(huán)熱泵、地源熱泵等）

第7頁,共94頁，2024年2月25日，星期天8水冷冷水機(jī)組包括：水冷離心式冷水機(jī)組（大型建筑中常用）水冷螺桿式冷水機(jī)組（大中型建筑中常用）水冷活塞式冷水機(jī)組（中小型建筑中使用）水冷渦旋式冷水機(jī)組（中小型建筑中使用）使用能源：電（一般為380V，大型離心機(jī)組可以采用高壓型，如10KV）配套：冷卻塔（一般放置在裙房或主樓屋頂）產(chǎn)出：7℃冷凍水第8頁,共94頁，2024年2月25日，星期天9冷凍機(jī)房照片第9頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)冷熱源設(shè)計：空調(diào)熱源適用性10鍋爐：常用能源：燃?xì)?、輕油（重油）（一般為天然氣或輕油）配套：燃?xì)獗黹g、日用油箱間、室外直埋油罐產(chǎn)出：60℃熱水（高壓蒸汽是經(jīng)過換熱得到）第10頁,共94頁，2024年2月25日，星期天11熱泵機(jī)組（風(fēng)冷熱泵、水環(huán)熱泵、地源熱泵等）使用能源：電（一般為380V）換熱方式不同，分為風(fēng)冷熱泵、水環(huán)熱泵、地源熱泵第11頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)系統(tǒng)的組成

空調(diào)設(shè)計是一項系統(tǒng)工程。其組成包括以下內(nèi)容：12第12頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.1.1中央空調(diào)系統(tǒng)

2.水系統(tǒng)

（1）水系統(tǒng)（冷凍水系統(tǒng)）：兩管制、四管制

兩管制：冷水、熱水合用水管

四管制：冷水、熱水分設(shè)水管

（2）冷卻水系統(tǒng)

第13頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.1.1中央空調(diào)系統(tǒng)

3.末端風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

（1）空調(diào)機(jī)組

A.定風(fēng)量、變風(fēng)量B.兩管制、四管制

C.一次回風(fēng)、二次回風(fēng)D.單風(fēng)機(jī)、雙風(fēng)機(jī)

E.其他各種類型

（2）新風(fēng)機(jī)組

（3）風(fēng)機(jī)盤管第14頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)機(jī)組

第15頁,共94頁，2024年2月25日，星期天162.1.1.2VRF機(jī)組（變冷媒流量空調(diào)系統(tǒng)）包括：變頻的VRF系統(tǒng)（適用于中小型建筑、如大金的VRV）

變?nèi)莘e的VRF系統(tǒng)（適用于中小型建筑、如三星的數(shù)碼渦旋）能源： 電（一般室外機(jī)380V，室內(nèi)機(jī)220V）配套： 室外機(jī)逐層放置或放置在屋頂上（風(fēng)冷、水冷）產(chǎn)出： 高壓低溫氟里昂蒸汽2.1.1.3分體空調(diào)第16頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

2.1.2通風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)

2.1.3消防送風(fēng)排煙系統(tǒng)

2.1.4人防通風(fēng)系統(tǒng)

第17頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2給排水專業(yè)（給水排水系統(tǒng)）

1.生活給水系統(tǒng)

2.排水系統(tǒng)

3.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)

4.熱水系統(tǒng)（太陽能、空氣源熱泵、電熱）

5.消防水系統(tǒng)（消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)）

第18頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.1生活給水系統(tǒng)

（1）城市管網(wǎng)直供系統(tǒng)

（2）生活水池+生活水泵+屋頂生活水箱系統(tǒng)

（3）生活水池+變頻生活水泵系統(tǒng)

第19頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.2排水系統(tǒng)

（1）雨水排水系統(tǒng)

（2）生活廢水、污水等排水系統(tǒng)

（3）地下室排水系統(tǒng)

第20頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.3空調(diào)冷卻水系統(tǒng)

第21頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.4熱水系統(tǒng)

（1）太陽能（2）空氣源熱泵（3）電熱

第22頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.5消防水系統(tǒng)

（1）消火栓系統(tǒng)

（2）噴淋系統(tǒng)）

第23頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3電氣專業(yè)

1.高低壓配電系統(tǒng)

2.動力配電系統(tǒng)

3.照明配電系統(tǒng)

4.消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

5.防雷接地系統(tǒng)

第24頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.1高低壓配電系統(tǒng)

高壓配電系統(tǒng)圖

第25頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.1高低壓配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)圖

第26頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.1高低壓配電系統(tǒng)

高低壓配電圖片

第27頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.2動力配電系統(tǒng)

動力配電干線系統(tǒng)圖

第28頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.2動力配電系統(tǒng)

動力配電系統(tǒng)圖

第29頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.3照明配電系統(tǒng)

照明配電系統(tǒng)圖

第30頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.4消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

第31頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.4消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

第32頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.5防雷接地系統(tǒng)

第33頁,共94頁，2024年2月25日，星期天3.機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的幾種典型類型

（1）簡單的單層獨(dú)立系統(tǒng)（控制器）

（2）中型的兩層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（總線、以太網(wǎng)）

（3）大型的三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（多個中型組成）

第34頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

3.1簡單的單層獨(dú)立系統(tǒng)（控制器）

控制器傳感器執(zhí)行器第35頁,共94頁，2024年2月25日，星期天3.2中型的兩層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（總線、以太網(wǎng)）

第36頁,共94頁，2024年2月25日，星期天3.3大型的三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

第37頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

二、設(shè)計基本要點

第38頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1空調(diào)系統(tǒng)

（1）新風(fēng)機(jī)組

（2）空調(diào)機(jī)組

※定風(fēng)量、變風(fēng)量

※兩管制、四管制

（3）空調(diào)冷熱源

（4）送風(fēng)排風(fēng)機(jī)第39頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.1新風(fēng)機(jī)組

控制原理圖第40頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.2空調(diào)機(jī)組

①一次定風(fēng)量系統(tǒng)控制原理圖第41頁,共94頁，2024年2月25日，星期天②變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)系統(tǒng)示意圖第42頁,共94頁，2024年2月25日，星期天變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制原理圖第43頁,共94頁，2024年2月25日，星期天變風(fēng)量末端（即VAV）控制原理圖第44頁,共94頁，2024年2月25日，星期天③四管制變風(fēng)量系統(tǒng)控制原理圖第45頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.3中央空調(diào)系統(tǒng)（冷水機(jī)組）第46頁,共94頁，2024年2月25日，星期天冷水機(jī)組流程圖

冷水機(jī)組循環(huán)水泵分水器集水器旁通閥壓差TFT冷水機(jī)組循環(huán)水泵第47頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)水系統(tǒng)的類型48一級泵、二級泵、多級泵水系統(tǒng)阻力分級控制：一級泵：采用一級水泵克服全部水系統(tǒng)阻力；二級泵：一般一級泵克服冷熱源阻力，二級泵克服末端及管網(wǎng)阻力一次泵：系統(tǒng)較小或各環(huán)路負(fù)荷特性或壓力損失相差不大時，宜采用一次泵系統(tǒng)二次泵:系統(tǒng)較大、阻力較高、各環(huán)路負(fù)荷特性或壓力損失相差懸殊時（差額大于50kPa），應(yīng)采用二次泵系統(tǒng)；二次泵宜根據(jù)流量需求的變化采用變速變流量調(diào)節(jié)方式；第48頁,共94頁，2024年2月25日，星期天冷熱源系統(tǒng)控制原理圖第49頁,共94頁，2024年2月25日，星期天風(fēng)冷熱泵控制原理圖第50頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.4送風(fēng)、排風(fēng)機(jī)

控制原理圖第51頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.4送風(fēng)、排風(fēng)機(jī)

控制原理圖第52頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.1.4送風(fēng)、排風(fēng)機(jī)

控制原理圖第53頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2給排水系統(tǒng)

1.生活給水系統(tǒng)

2.排水系統(tǒng)

3.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)

4.熱水系統(tǒng)（太陽能、空氣源熱泵、電熱）

5.消防水系統(tǒng)（消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)）第54頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.1生活給水系統(tǒng)

控制原理圖

（1）液位控制第55頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.1生活給水系統(tǒng)

控制原理圖

（2）水管網(wǎng)壓力控制第56頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.1集水泵

控制原理圖

第57頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2.1集水泵

控制原理圖

第58頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3電氣系統(tǒng)

1.高低壓配電系統(tǒng)

2.動力配電系統(tǒng)

3.照明配電系統(tǒng)

4.消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

5.防雷接地系統(tǒng)

第59頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3.1照明控制原理圖

第60頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2控制系統(tǒng)接線原理圖

（1）排風(fēng)機(jī)

第61頁,共94頁，2024年2月25日，星期天排風(fēng)機(jī)DDC接線原理圖

第62頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2、電控箱的二次接線圖

第63頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.2控制系統(tǒng)接線原理圖

（2）照明配電箱

第64頁,共94頁，2024年2月25日，星期天照明控制原理圖

第65頁,共94頁，2024年2月25日，星期天2.3空調(diào)焓濕圖

第66頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

四管制變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制原理圖第67頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

空調(diào)機(jī)組：在不同季節(jié)條件下的運(yùn)行模式進(jìn)行分析：（1）在夏季，早、中、晚溫度都很高的情

況下，新風(fēng)及回風(fēng)焓值如下圖所示

第68頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

第69頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

空調(diào)機(jī)組：在該情況下，新風(fēng)焓值一直大于夏天回風(fēng)焓值，則系統(tǒng)始終運(yùn)行在最小新風(fēng)狀態(tài)，新風(fēng)閥處于最小閥位，回風(fēng)閥處在最大閥位，以節(jié)約冷能源?？諝馓幚磉^程如圖3所示，室外新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)混合后，混合風(fēng)的工況點為H，經(jīng)表冷段的降溫除濕處理后，將工況點變到送風(fēng)點S點。當(dāng)房間熱負(fù)荷減小后，運(yùn)行工況為ε1線，若風(fēng)機(jī)頻率不變，則回風(fēng)與送風(fēng)的焓差△i=熱負(fù)荷Q/風(fēng)量L，由于Q減小，而L不變，故實際回風(fēng)工況點將在A點[3]。房間溫度傳感器感應(yīng)溫度太低，則控制風(fēng)機(jī)的頻率下降，使送風(fēng)量L下降，從而使焓差△i加大，直至工況點位于B點，此時溫度與設(shè)定值正好相同，風(fēng)機(jī)頻率不再變化。由圖中我們看出，實際工況點的焓值偏離設(shè)計值，也就是說，有可能出現(xiàn)實際工況點的濕度偏離允許的濕度范圍，這種情況僅靠風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)是無法解決的，除非同時采用水系統(tǒng)調(diào)節(jié)的手段（這個問題將在后面詳細(xì)分析）。

第70頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

空調(diào)機(jī)組：(2)、在冬季，早、中、晚溫度都很涼的情況

下，新風(fēng)及回風(fēng)焓值如下圖所示：

第71頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

第72頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

空調(diào)機(jī)組：在該情況下，新風(fēng)焓值一直小于冬天回風(fēng)焓值。按照設(shè)計工況確定的送風(fēng)點S其相對應(yīng)的露點L，其焓值設(shè)為i2；當(dāng)最小新風(fēng)閥位與最大回風(fēng)閥位混合后的混合風(fēng)其焓值等于i2時，其室外新風(fēng)的焓值設(shè)為i1；另外回風(fēng)點的焓值設(shè)為i3。如果室外新風(fēng)焓值小于i1，則運(yùn)行在最小新風(fēng)狀態(tài)；當(dāng)室外新風(fēng)焓值大于i1但小于i2，則運(yùn)行在變新風(fēng)量狀態(tài)；室外新風(fēng)焓值大于i2但小于i3時，則運(yùn)行在全新風(fēng)狀態(tài)[1]，以實現(xiàn)節(jié)能?？諝馓幚磉^程如圖5所示，室外新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)混合后，混合風(fēng)的工況點有三種情況：①當(dāng)室外新風(fēng)焓值小于i1時，運(yùn)行在最小新風(fēng)狀態(tài)，混合風(fēng)的絕對濕度小于L點的濕度，且其焓值也小于L點的焓值，如圖中H點，則先經(jīng)加熱段的預(yù)熱到P點后，再加濕處理到L點，通過再加熱，將工況點直接變到送風(fēng)點S點[1]；②當(dāng)室外新風(fēng)焓值在i1與i2之間時，采用變新風(fēng)的運(yùn)行狀態(tài)，新風(fēng)閥開度的控制原則是：保持新風(fēng)與回風(fēng)在混合后的混合風(fēng)焓值等于L點的焓值i2，如圖中的Y點。這樣只需加濕就可以到達(dá)L點，再經(jīng)加熱到達(dá)送風(fēng)工況點S點[4]。③室外新風(fēng)焓值大于i2但小于i3時，則運(yùn)行在全新風(fēng)狀態(tài)，此時又有兩種情況：i.新風(fēng)的絕對濕度小于L點的濕度，如圖中H’點，則經(jīng)表冷段的降溫到Q點，再加濕處理，將工況點變到L點，通過加熱直接變到送風(fēng)點S點；ii.新風(fēng)的絕對濕度大于L點的濕度，如圖中H”點，則經(jīng)表冷段降溫除濕后，將工況點變?yōu)長點，再通過加熱直接變到送風(fēng)點S點。當(dāng)房間熱負(fù)荷減小后，運(yùn)行工況為ε1線，通過控制風(fēng)機(jī)的頻率，使其下降，使送風(fēng)量L下降，直至工況點位于B點，此時溫度與設(shè)定值正好相同，風(fēng)機(jī)頻率不再變化。。

第73頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

空調(diào)機(jī)組：（3）、在春、秋天，早、晚溫度都很涼，而中午又很熱的情況下，新風(fēng)及回風(fēng)焓值如下圖所示：

第74頁,共94頁，2024年2月25日，星期天

第75頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)水系統(tǒng)的類型76一級泵、二級泵、多級泵水系統(tǒng)阻力分級控制：一級泵：采用一級水泵克服全部水系統(tǒng)阻力；二級泵：一般一級泵克服冷熱源阻力，二級泵克服末端及管網(wǎng)阻力一次泵：系統(tǒng)較小或各環(huán)路負(fù)荷特性或壓力損失相差不大時，宜采用一次泵系統(tǒng)二次泵:系統(tǒng)較大、阻力較高、各環(huán)路負(fù)荷特性或壓力損失相差懸殊時（差額大于50kPa），應(yīng)采用二次泵系統(tǒng)；二次泵宜根據(jù)流量需求的變化采用變速變流量調(diào)節(jié)方式；第76頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)末端：空氣在焓濕圖里的變化77一次回風(fēng)過程二次回風(fēng)過程再熱過程風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)的過程第77頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)末端：構(gòu)造78第78頁,共94頁，2024年2月25日，星期天空調(diào)末端：構(gòu)造79第79頁,共94頁，2024年2月25日，星