建筑智能化系统第2版第7章(1)

第7章建筑基本设备及其控制特性建筑智能化系统(第2版)第7章建筑基本设备及其控制特性许锦标广东工业大学自动化学院第7章建筑基本设备及其控制特性第7章授课重点（6学时）内容涉及：本章重点对供配电系统、照明系统、空调及冷热源系统、给排水系统的设备运行规律和控制特性进行了阐述。重点和难点：这些系统设备种类很多，涉及多个学科和应用领域，要全面掌握所学需要有宽广的知识面基础。第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统(1)典型建筑供配电系统(2)应急发电系统(3)供配电设备监控第7章建筑基本设备及其控制特性智能化的供配电系统功能•应用计算机网络测控技术,对所有变配电设备的运行状态和参数集中进行监控•达到对变配电系统的遥测、遥调、遥控和遥信，实现变配电所无人值守。•同时还具有故障的自动应急处理能力,能更加可靠地保障供电。7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性典型供配电系统方案10kV母线S1S2市电1市电2400V母线10kV/400V变压器自备发电机应急母线采用两路lOkV独立电源,再加自备发电机供电，变压器低压侧采取单母线分段的方案7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性某医院外科综合楼供电系统方案2TM1600KVA1TM1600KVA1段220/380V2段220/380V应急段220/380V柴油发电机400kW/380VATS自总变电所10kV2段自总变电所10kV1段市电与发电机之间的切换设自动联锁控制，由自动转换开关ATS完成第7章建筑基本设备及其控制特性低压配电方案...低压配电屏.........低压配电屏.........低压配电屏......(a)放射式配电系统(b)树干式配电系统(C)混合式配电系统(a)(b)(c)7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性应急电源系统3S10S5min10min市电发电机发电机主开关市电消失市电恢复自启动停车主开关自动断闸自备发电机容量:第一类负荷必须考虑在内，第二类负荷应视城市电网情况及大楼的功能而定:第一类保安型负荷，即保证大楼人身安全及大楼内智能化设备安全，可靠运行的负荷，有消防水泵、消防电梯、防排烟设备、应急照明及大楼设备的管理计算机监控系统设备、通讯系统设备、从事业务用的计算机及相关设备等。第二类保障型负荷，即保障大楼运行的基本设备负荷，也是大楼运行的基本条件，主要有工作区域的照明、部分电梯、通道照明等。为了确保智能化大楼供电的可靠、安全，设置自备发电机作为应急电源系统7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性供配电设备监控•1）供配电系统的中压开关与主要低压开关的状态监视及故障报警；•2）中压与低压主母排的电压监测；•3）电流及功率因数测量；•4）电能计量；•5）变压器温度监测及超温报警；•6）备用及应急电源的手动／自动状态、电压、电流及频率监测；•7）主回路及重要回路的谐波监测与记录；•8）电力系统计算机辅助监控系统应留有通信接口。7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性供配电设备监控系统的构成供配电设备监控系统一般采用集散系统结构，可分为三层：现场I/O、控制层和管理层。BACnet工业以太网管理层数据库监控计算机供配电设备（开关柜）现场I/O现场总线（MODBUS）控制层（PLC/工控PC/DDC/通信控制器）供配电设备（开关柜）现场I/O现场总线（MODBUS）控制层（PLC/工控PC/DDC/通信控制器）供配电设备（开关柜）现场I/O现场总线（MODBUS）控制层（PLC/工控PC/DDC/通信控制器）7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性现场I/O综合电力测控仪远程数据采集模块智能型断路器现场I/O可以是智能型断路器、远程数据采集模块、RTU和综合电力测控仪等。7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性小型供配电监控系统的结构监控计算机现场I/O现场总线（MODBUS）通信控制器RS-232RS-485现场I／O与控制层之间应用现场总线技术（常用的是MODBUS-RTU现场总线协议）构建通信网7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性某综合电力测控仪的测量参数表序号项目内容显示（最大）精度1相电压Ua、Ub、Uc9999.9kV±0.2％2线电压Uab、Ubc、Uac9999.9kV±0.2％3电流Ia、Ib、Ic99.999kA±0.2％4功率因数cosφa、cosφb、cosφc、cosφ总1.000±0.5％5频率Hz65.00Hz或55.00Hz1级6有功功率Wa、Wb、Wc、W总99999MW±0.5％7无功功率vara、varb、varc、var总99999Mvar±0.5％8视在功率VAa、VAb、Vac、VA总99999MVA±0.5％9有功电度kWh99999999MWh1级IEC103610无功电度kvarh99999999Mvarh2级IEC12687.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性基于现场总线的供配电监控系统7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.1供配电系统第7章建筑基本设备及其控制特性7.2照明系统(1)楼宇照明设计(2)照明设备(电光源和灯具)(3)智能照明控制方式第7章建筑基本设备及其控制特性智能化照明控制方向发展照明的节能:目前我国照明用电量约占全社会总用电量的12%，照明的节能对实现我国节能减排的目标具有重要意义。智能照明技术:除了大力推广使用新型节能光源及高性能照明灯具措施之外，应用信息化技术改造传统照明系统的粗放式能源使用方式，精细利用能源，是另一照明的节能技术，即所谓的智能照明技术。7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性常用的光度量(1)光通量，光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使人眼产生光感的能量，称为光通量，用符号Φ表示，单位为流明(lm)。(2)发光强度(光强)，光源在空间某一方向上单位立方体角内发射的光通量称为光源在这一方向上的发光强度，简称为光强，以符号I表示，单位为坎德拉,符号为cd。(3)照度，照度用来表示被照面上被光源照射的强弱程度，以被照面上单位面积所接受的光通量来表示。照度以E表示,单位是勒克斯,符号为Lx。(4)发光效率，发光效率是描述光源的质量和经济效益的光学量，它反映了光源在消耗单位能量的同时辐射出光通量的多少，单位是流明每瓦(lm/W)。(5)光源色温，某一种光源的色度与某一温度下的绝对黑体的色度相同时绝对黑体的温度。(6)光源的显色指数，将人工待测光源下的颜色同在日光下的颜色相比较,其显示同色能力的强弱定义为该人工光源的显色性。7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性天然光源和常见人工光源的色温天然光源色温常见人工光源色温光源色温/K光源色温/K晴天室外光13000蜡烛1900～1950全阴天室外光6500高压钠灯2000白天直射日光5550白炽灯(40W)270045°斜射日光4800荧光灯3000～7500昼光色6500碳弧灯3700～3800月光4100氙灯5600炭精灯5500～65007.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性部分电光源的色温及显色指数光源色温/K显色指数高压钠灯200020～25白炽灯290095～100荧光灯660070～80荧光高压汞灯550030～40镝灯430085～957.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性电光源分类气体放电发光光源其它发光光源辉光放电灯霓虹灯场致发光灯LED发光二极管热辐射发光光源卤钨灯白炽灯荧光灯弧光放电灯低压气灯高压气灯低压钠灯高压氙灯高压汞灯金属卤化物灯高压钠灯氖灯电光源7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性LED白光技术LED白光通常采用两种方法形成第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光（蓝色光+黄色光）；第二种是多种单色光混合方法（蓝色光+绿色光+红色光）。这两种方法都已能成功产生白光器件第7章建筑基本设备及其控制特性LED白光技术(1)发光效率高LED发光效率达到80～200lm/W,LED灯亮度是白炽灯的近十倍,是节能灯的两倍以上。(2)节能LED耗电量是白炽灯泡的十分之一，荧光灯管的二分之一。(3)使用寿命长LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。使用寿命可达5～10年。(4)安全环保LED是由无毒环保的材料制成，不含汞、钠元素等可能危害健康的物质，LED光色柔和，无眩光。第7章建筑基本设备及其控制特性LED灯内部结构LED灯珠方型LED吸顶灯内部结构园型LED吸顶灯内部结构AC-DC电源AC-DC电源散热底板散热底板工作电流工作电压Vf在2～4V之间在20mA～2000mA串联方式并联方式混合方式第7章建筑基本设备及其控制特性数字可寻址照明接口（DALI）数字调光电子整流器数字调光电子整流器数字调光电子整流器数字调光电子整流器控制操作面板传感器无线遥控器DALI总线通信转换RS-232网关BACnet1200bps,双向串行通信，双绞线介质DALI（DigitalAddressahleLightingInterface）“数字可寻址照明接口”，是IEC颁布的技术标准（标准号IEC60929）7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性照明智能控制方式开关控制模块调光控制模块人体感应器智能面板通信转换器监控计算机各类灯负载现场总线（DALI,EIB,C-BUS...）可选部分智能面板RS-232智能控制方式是将计算机网络控制技术应用到照明工程的控制方式,能实现场景预设、亮度调节，软启动软关断等复杂的照明控制功能。智能控制方式不仅能营造室内舒适的视觉环境，更能节约大量能源。第7章建筑基本设备及其控制特性照明监控计算机开关控制模块调光控制模块人体感应器智能面板网关各类灯负载现场总线（DALI,EIB,C-BUS...）开关控制模块调光控制模块人体感应器智能面板网关各类灯负载开关控制模块调光控制模块人体感应器智能面板网关各类灯负载OPCserver以太网TCP/IPTCP/IPTCP/IP现场总线（DALI,EIB,C-BUS...）现场总线（DALI,EIB,C-BUS...）大型智能照明控制系统结构7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性典型智能照明系统产品奇胜公司的C-BUS系统ABB公司的i-BUS系统、邦奇公司的Dynalite系统国际标准DALI系统等7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性C-BUS智能照明控制系统C-Bus系统由澳大利亚奇胜电器公司在1994年初开发，其产品设计和制造工艺满足澳大利亚及欧洲电气安全和电磁兼容性标准。C-Bus系统是一个二线制的智能控制系统，主要用于对照明系统的控制。除此之外还可以与其它如背景音乐、消防、安保等系统联动。7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性C-BUS智能照明控制系统结构图C-BUS场景控制开关开关面板红外探头触摸屏光感头多路继电器RS-232C-BUS转换器以太网C-BUS转换器DALIC-BUS转换器多路调光器灯负载灯负载多路调光器灯负载多路继电器灯负载DALI数字调光控制系统BACnetC-BUSRS-2327.2照明系统第7章建筑基本设备及其控制特性i-bus智能照明控制系统i-bus采用EIB(ElectricalInstallationBus，电气安装总线)标准，ABB公司是i-bus的创立者和倡导者。ABBi-busEIB系统属于现场总线的范畴，目前全球有300余家制造厂商生产5000余种EIB标准的产品，现已被广泛应用于智能建筑、现代住宅中的灯光、窗帘、空调、电器、安防等设备的控制。7.2照明系统第7章建筑基本设备及其控