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1、,第二章 建筑设备自动化工程,第一节 供配电系统,第二节 照明系统,第三节 空调系统,第四节 给排水系统,教学基本要求： 掌握供配电、照明系统、电梯及其监控的相关内容； 理解空调、给排水、冷热源等系统的监控控制。,自动化系统的功能,自动监测与控制各种机电设备的启停和运行；（电机、风机、水泵、电动阀门等） 自动监测与显示各种设备的运行参数：温度、风压、湿度、流量、电压、电流等；记录变化趋势和历史数据，以便于自动调节和节能控制。 能源管理和设备统一调度，协调控制，实现气、水、电的自动计量与收费，能源管理自动化。,自动化系统的监控范围,电力系统变压器、各级高低压开关、继电保护、备用电源等的监测； 照
2、明系统公共通道，办公室，工作环境等，能耗仅次于空调通风系统，到处存在的各种照明设备的控制与管理； 空调与冷热源系统设备的启停控制，空调的节能控制，设备的最优效率的使用等； 给排水系统各处的供水系统和排水通道的监控,自动化系统的监控范围,电梯系统多台机器时尤其突出的问题是运行管理与节能效率，电源状态，供电电压，功率因素等需要实时监测与控制； 停车场管理系统读卡方式、收费模式、车辆检测与识别、出入口的控制和故障监测，等。,系统组成与结构,广义三层结构： 上层管理系统联网各分中心，实施预测和指挥； 分中心控制室，（安全防范系统，消防控制中心，机电设备控制中心，车辆管理中心） 现场控制室，负责具体设备
3、的监控与运行，如：机电设备控制中心下控变/配电系统、照明系统、空调系统、供排水系统、电梯系统等。,(三)用电负荷的分类,三级负荷：凡不属一级和二级负荷者,二级负荷：中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、 公共场所秩序混乱。,一级负荷：中断供电将造成人员伤亡、重大政治影响者、 重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。,在智能楼宇用电设备中，属于一级负荷的设备有：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、阀门等消防用电设备；保安设备；主要业务用的计算机及外设、管理用的计算机及外设；通信设备；重要场所的应急照明。属于二级
4、负荷的设备有：客梯、生活供水泵房等。空调、照明等属于三级负荷。,第二节 照明系统,电气照明系统是建筑物的重要组成部分。照明设计的优劣除了影响建筑物的功能外，还影响建筑艺术的效果。室内照明系统由照明装置及其电气部分组成。照明装置主要是灯具，照明装置的电气部分包括照明开关、照明线路及照明配电盘等。照明的基本功能是创造一个良好的人工视觉环境。在一般情况下是以“明视条件”为主的功能性照明，在那些突出建筑艺术的厅堂内，照明的装饰作用需要加强，成为以装饰为主的艺术性照明。,二、照明的分类,1、按照明范围分类(按照明范围大小来区别),(1)一般照明 在整个场所或场所的某个特定区域照度基本上均匀的照明。对于工
5、作位置密度很大而对光照方向又无特殊要求，或工艺上不适宜装设局部照明装置的场所，宜单独使用一般照明。例如办公室、体育馆及教室等。,(2)局部照明 局限于工作部位的特殊要求的固定的或移动的照明。这些部位对高照度和照射方向有一定要求。对于局部地点需要高照度并对照射方向有要求时，宜采用局部照明，但在整个场所不应只设局部照明而无一般照明。,(3)混合照明 一般照明与局部照明共同组成的照明。对于工作面需要较高照度并对照射方向有特殊要求的场所，宜采用混合照明。此时，一般照明照度宜按不低于混合照明总照度的510选取，且最低不低于20lx。例如金属机械加工机床、精密电子电工器件加工安装工作桌及办公室的办公桌等。
6、,2、按照明功能分类,(1)工作照明 正常工作时使用的室内外照明。它一般可单独使用，也可与事故照明、值班照明同时使用，但控制线路必须分开。,(2)应急照明 正常照明因故障熄灭后，供事故情况下继续工作或安全通行的照明。在由于工作中断或误操作容易引起爆炸、火灾以及人身事故并会造成严重政治后果和经济损失的场所，应设置应急照明。应急照明宜布置在可能引起事故的设备、材料周围以及主要通道和出入口，并在灯的明显部位涂以红色，以示区别。应急照明通常采用白炽灯(或卤钨灯)。应急照明若兼作为工作照明的一部分则需经常点亮。,(3)值班照明 在非生产时间内供值班人员使用的照明。例如对于三班制生产的重要车间、有重要设备
7、的车间及重要仓库，通常宜设置值班照明。可利用常用照明中能单独控制的一部分，或利用事故照明的一部分或全部作为值班照明。,(4)警卫照明 用于警卫地区周边附近的照明。,2、照明负荷计算,照明负荷计算就是确定供电量。在根据照度计算确定布灯设计，算出电气照明电光源所需的功率后，进行照明负荷计算和设计，选择配电导线、控制设备与配电箱的型号、数量及位置等。,四、照明控制,正确的控制方式是实现舒适照明的有效手段，也是节能的有效措施。目前设计中常用的控制方式有跷板开关控制方式、断路器控制方式、定时控制方式、光电感应开关控制方式、智能控制器控制方式等，下面对各种控制方式逐一加以介绍。,该方式就是以跷板开关控制一
8、套或几套灯具的控制方式，这是采用得最多的控制方式，它可以配合设计者的要求随意布置，同一房间不同的出入口均需设置开关，单控开关用于在一处启闭照明。双控及多程开关用于楼梯及过道等场所，在上层下层或两端多处启闭照明。其接线图如图所示。该控制方式线路繁琐、维护量大、线路损耗多，很难实现舒适照明。,(一)跷板开关控制方式,(二)断路器控制方式 该方式是以断路器控制一组灯具的控制方式。此方式控制简单，投资小，但由于控制的灯具较多，造成大量灯具同时开关，在节能方面效果很差，又很难满足特定环境下的照明要求，因此在智能楼宇中应谨慎采用该方式，尽可能避免使用。,(三)定时控制方式 该方式是以定时控制灯具的控制方式
9、。该方式可利用BAS的接口，通过控制中心来实现，但该方式太机械，遇到天气变化或临时更改作息时间，就比较难以适应，一定要通过改变设定值才能实现，显得非常麻烦。 还有一类延时开关，特别适合用在一些短暂使用照明或人们易忘记关灯的场所，使照明点燃后经过预定的延时时间后自动熄灭。,(四)光电感应开关控制 光电感应开关通过测定工作面的照度与设定值比较，来控制照明开关，这样可以最大限度地利用自然光，达到更节能的目的。也可提供一个较不受季节与外部气候影响的相对稳定的视觉环境。特别适合一些采光条件好的场所，当检测的照度低于设定值的极限值时开灯，高于极限值时关灯。,(五)智能控制方式 在智能楼宇中照明控制系统将对
10、整个楼宇的照明系统进行集中控制和管理，主要完成以下功能：,1照明设备组的时间程序控制 将楼宇内的照明设备分为若干组别，通过时间区域程序设置菜单，来设定这些照明设备的启闭程序。如营业厅在早晨和晚上定时开启关闭；装饰照明晚上定时开启关闭。这样，每天照明系统按计算机预先编制好的时间程序，自动地控制各楼层的办公室照明、走廊照明、广告霓虹灯等，并可自动生成文件存档，或打印数据报表。,2照明设备的联动功能 当楼宇内有事件发生时，需要照明各组做出相应的联动配合。当有火警时，联动正常照明系统关闭，事故照明打开；当有保安报警时，联动相应区域的照明等开启。,照明区域控制系统功能框图如图所示。照明区域控制系统的核心
11、是DCS分站，一个DDC分站所控制的规模可能是一个楼层的照明或是整座楼宇的装饰照明，区域可以按照地域来划分，也可以按照功能来划分。各照明区域控制系统通过通信系统联成一个整体，成为BAS的一个子系统。,第三节 空调系统,智能楼宇系统是智能建筑集成系统的重要组成部分，智能建筑空调自控设备又是智能楼宇系统的核心设备。空调设备本身是智能楼宇系统的耗能耗电的大户，而且由于智能建筑中大量电子设备的应用使得智能建筑的空调负荷远远大于传统建筑。,良好的工作环境，要求室内温度适意，湿度恰当，空气洁净。楼宇空气环境是一个极复杂的系统，其中有来自于人、设备散热和气候等原因的干扰，调节过程和执行器固有的非线性和滞后各
12、参量和调节过程的动态性，楼宇内人员活动的随机性等诸多因素的影响。对这样一个复杂的系统，为了节约和高效，必须进行全面管理而实施监控。空调监控系统如图所示。,1、新风、回风机组的监控,新风机组中空气/水换热器,夏季通入冷水对新风降温除湿,冬季通入热水对空气加热，水蒸汽加湿器用于冬季对新风加湿。回风是为了充分利用能源，冬季利用剩余热量，夏季利用剩余冷气。对新风、回风机组进行监控的要求如下：,(1)检测功能：监视风机电机的运行/停止状态；风机出口空气温、湿度参数；过滤器两侧压差,以了解过滤器是否需要更换；风机阀门打开/关闭状态。,(2)控制功能：控制风机的启动/停止；空气/气换热器两侧调节阀，使风机出
13、口温度达到设定值；水蒸汽加湿器阀门,使冬季风机出口空气湿度达到设定值。,(3)保护功能：冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停供时，应停止风机，并关闭风机阀门，以防止组内温度过低冻裂空气/水换热器；当热水恢复正常供热时，应能启动风机，打开风机阀门，恢复机组正常工作。,(4)集中管理功能：智能大楼各机组附近的DDC(直接数字控制器)控制装置通过现场总线与相应的中央管理机相联，可以显示各机组启/停状态，送风温度、湿度，各阀门状态值；发出任一机组的启/停控制信号，修改送风参数设定值；任一风机机组工作出现异常时，发出报警信号。,2、空调机组的监控,空调机组的调节对象是相应区域的温度、湿度，因此送入装置
14、的输入信号还包括被调区域内的温湿度信号。当被调区域较大时，应安装几组温湿度检测点，以各点测量信号的平均值或主要位置的测量值作为反馈信号；若被调区域与空调机组DDC (直接数字控制器)装置安装现场距离较远时，可专设一台智能化的数据采集装置，装于被调区域，将测量信息处理后通过现场总线将测量信号送至空调DDC装置。在控制方式上一般采用串级调节形式，以防止室内外的热干扰、空调区域的热惯性以及各种调节阀门的非线性等因素的影响。对于带有回风的空调机组而言，除了保证经过处理的空气参数满足舒适性要求外，还要考虑节能问题。由于存在回风，需增加新/回风空气参数检测点。但回风通道存在较大的惯性，使得回风空气状态不完
15、全等同于室内空气状态，因此室内空气参数信号必须由设在空调区域的传感器取得。另外，新风、回风混合后，空气流通混乱，温度也很不均匀，很难得到混合后的平均空气参数。因此，不测量混合空气的状态，也不用该状态作为DDC控制的任何依据。,3、变风量系统的监控,变风量系统(VAV)是一种新型的空调方式，在智能大楼的空调中被越来越多地采用。带有VAV装置的空调系统各环节需要协调控制，其内容主要体现在以下几个方面：,(1)由于送入各房间风量是变化的，空调机组的风量将随之变化，因此应采用调速装置对送风机转速进行调节，使之与变化风量相适应。,(2)送风机速度调节时，需引入送风压力检测信号参与控制，从而不使各房间内压
16、力出现大的变化，保证装置正常工作。,(3)对于VAV系统，需要检测各房间风量、温度及风阀位置等信号并经过统一的分析处理后才能给出送风温度设定值。,(4)在进行送风量调节的同时，还应调节新/回风阀，以使各房间有足够的新风。,4、暖通系统的监控,暖通系统主要包括热水锅炉房、换热站及供热网。供暖锅炉房的监控对象可分为燃烧系统和水系统两大部分，其监控系统可以由若干台DDC及一台中央管理机组成。各DDC装置分别对燃烧系统、水系统进行检测控制，根据供热状况控制锅炉及各循环泵的开启台数，设定供水温度及循环流量，协调各台DDC完成监控管理功能。, 锅炉燃烧系统的监控,热水锅炉燃烧过程的监控任务，主要是根据对产
17、热量的要求控制送煤链条速度及进煤挡板高度，根据炉内燃烧情况，排烟含氧量及炉内负压控制鼓风、引风机的风量。为此检测的参数有：排烟温度；炉膛出口、省煤器及空气预热器出口温度；供水温度；炉膛、对流受热面进出口、省煤器、空气预热器、除尘器出口烟气压力；一次风、二次风压力；空气预热器前后压差；排烟含氧量信号；挡煤板高度位置信号。燃烧系统需要控制的参数有炉排速度，鼓风机、引风机风量及挡煤板高度。, 锅炉水系统的监控,锅炉水系统的监控的主要任务有以下3个方面：,(1)保证系统安全运行：主要保证主循环泵的正常工作及补水泵的及时补水，使锅炉中循环水不致中断，也不会由于欠压缺水而放空。,(2)计量和统计：确定供回
18、水温度、循环水量和补水流量，从而获得实际供热量和累计补水量等统计信息。,(3)运行工况调整：根据要求改变循环水泵运行台数或改变循环水泵转速，调整循环水量，以适应供暖负荷的变化，节省电能。,5、冷热源及其水系统的监控,智能化大厦中的冷热源主要包括冷却水、冷冻水及热水制备系统，其监控特点如下：, 冷却水系统的监控,冷却水系统的主要作用是通过冷却塔和冷却水泵及管道系统向制冷机提供冷水，监控的目的主要是保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行；确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过；根据室外气候情况及冷负荷调整冷却水运行工况，使冷却水温度在要求的设定范围内。, 冷冻水系统的监控,冷冻水系统由冷冻水循环泵通过管道
19、系统连接冷冻机蒸发器及用户各种冷水设备(如空调机和风机盘管)组成。对其进行监控的目的主要是保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作；向冷冻水用户提供足够的水量以满足使用要求；在满足使用要求的前提下尽可能减少水泵耗电，实现节能运行。, 热水制备系统的监控,热水制备系统以热交换器为主要设备，其作用是产生生活、空调机供暖用热水。对这一系统进行监控的主要目的是监测水力工况以保证热水系统的正常循环，控制热交换过程以保证要求的供热水参数。,第四节 给排水系统,给排水系统包括生活用水系统、热水系统、空调冷却水系统、消防用水系统、排水系统，智能大厦需要监控的内容如下：,(1)水泵的编号、工况、水箱水位
20、、水压,系统监控水箱的最低水位和最高水位，来决定进水水泵的启动和停止；系统实时监控水压，来决定出水水泵开启的个数，控制变频调速电机的频率，保证恒定的水压。当工作出现故障时，备用泵自动投入使用。,(2)变频调速电机的频率，工作压力。,(3)热交换器的状态，水温。,(4)消防泵及报警器的状态。,为了保证消防安全，设置两级消防水箱，除了低位水箱外，还必须有楼顶消防水箱，如图所示。消防水箱和用户水箱分开，一是为了安全，还可防止消防用水对用户用水的污染。消防水泵平时处于停止状态，一定时期才换水一次。,(5)用户水表的读数。,(6)水泵的启停。,楼宇给排水系统的基本组成,生活给水系统控制原理图,第五节 楼宇给排水自动控制系统,楼宇给排水系统的基本组成,排水系统控制原理图,第五节 楼宇给排水自动控制系统,楼宇给排水系统的基本流程,智能楼宇临时高压消火栓和湿式自动喷水 灭火系统增压设施电气控制合理动作程序,第五节 楼宇给排水自动控制系统,思考题,P66 1、3、6、7,