学习情境3 智能建筑设备自动化系统概要

LOUYUZHINENGHUAJISHU1楼宇智能化技术学习情境3智能建筑设备自动化控制系统2任务1智能建筑设备自动化的组成1任务2给排水设备监控系统2学习情境3智能建筑设备自动化控制系统任务3暖通空调监控系统3任务4建筑供配电监控系统43任务5照明监控系统5任务6电梯监控系统6任务5智能建筑设备自动化系统工程实例7学习情境3智能建筑设备自动化控制系统4智能建筑设备自动化系统BAS（BuildingAutomationSystem）是智能建筑不可缺少的重要组成部分，其任务是对建筑物内部的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制与管理，以提供一个既安全可靠、节约能源而又舒适宜人的工作或居住环境。【能力目标】▲初步了解智能建筑设备自动化系统的组成；▲掌握智能建筑设备自动化系统的监控功能；▲掌握智能建筑设备自动化系统各子系统的监控原理及功能；▲掌握智能建筑设备自动化系统的设备选型；▲能够识读智能建筑设备自动化系统的施工图。学习情境3智能建筑设备自动化控制系统5任务描述本学习情境的任务是：初步了解智能建筑设备自动化系统的组成，掌握智能建筑设备自动化系统各子系统的监控原理及功能，增强对智能建筑设备自动化系统的工程实践能力（识图、设计和现场施工）。任务分析从介绍智能建筑设备自动化系统各子系统的结构和工作原理入手，逐步介绍智能建筑设备自动化系统各子系统的监控原理及功能，最后介绍智能建筑设备自动化系统的案例。学习情境3智能建筑设备自动化控制系统6楼宇设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国的行业标准,BAS又可分为设备运行管理与监控子系统及消防与安全防范子系统，如图3.1所示。一般情况下，这两个子系统宜一同纳入BAS考虑，如将消防与安全防范系统独立设置，应与监控中心建立通信联系，以便灾情发生时能够按照约定实现操作转移，进行一体化的协调控制。3.1.1楼宇设备自动化系统的组成任务1智能建筑设备自动化系统7图3.1智能建筑设备自动化系统的组成任务1智能建筑设备自动化系统8（1）自动监视并控制各种机电设备的启/停，显示或打印当前运行状态。（2）自动检测、显示、打印各种设备的运行参数及其变化趋势或历史数据，当参数超过正常范围时，自动实现越限报警。（3）根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行在最佳状态。（4）监测并及时处理各种意外、突发事件。3.1.2楼宇设备自动化系统的监控功能任务1智能建筑设备自动化系统9（5）实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。（6）能源管理。对水、电、燃气等自动进行计量与收费，实现能源管理自动化。（7）设备管理。包括设备档案管理、设备运行报表和设备维修管理等。任务1智能建筑设备自动化系统backbackbackback10任务描述明确建筑给排水系统的结构和工作原理，掌握建筑给排水监控系统的监控功能和监控原理图。任务分析从建筑给排水系统的结构入手，分析智能建筑给排水监控系统的监控对象和监控功能，最后阐述智能建筑给排水系统的监控原理。任务2给排水设备监控系统11高层建筑物的高度大，一般城市管网中的水压力不能满足用水要求，除了最下几层可由城市管网供水外，其余各层均需加压供水。由于供水高度增大，直接供水时低层的水压将过大，过高的水压对日常使用、材料设备、维修管理均不利，为此必须进行合理竖向分区供水。根据建筑物给水要求、高度和分区压力等情况进行合理分区，然后布置给水系统。给水系统的形式有多种，各有其优缺点，但基本上可划分为两大类，即高位水箱给水系统和气压给水或水泵直接给水系统。3.2.1给排水系统的工作原理任务2给排水设备监控系统121高位水箱给水系统这种系统的特点是以水泵将水提升到最高处水箱中，以重力向给水管网配水，如图3.2所示。对楼顶水池（箱）水位进行监测及高/低水位超限时报警，根据水池（箱）的高/低水控制水泵的启/停，监测给水泵的工作状态和故障，当工作水泵出现故障时，备用泵需自动投入工作。高位水箱给水系统用水是由水箱直接供应，供水压力比较稳定，且有水箱储水，供水较为安全。但水箱重量很大，增加建筑物的负荷，且占用楼层的建筑面积任务2给排水设备监控系统13图3.2高位水箱给水系统框图任务2给排水设备监控系统142气压给水系统考虑到重力给水系统的种种缺点，为此可考虑气压供水系统，如不在楼层中或到顶上设置水箱，仅在地下室或某些空余之处设置水泵机组、气压水箱（罐）等设备，利用气压来满足建筑物的供水需要。水泵-气压水箱（罐）给水系统是以气压水箱（罐）代替高位水箱，而气压水箱可以集中于地下室水泵房内，这样可以避免在楼房中设置水箱的缺点，如图3.3所示。目前大多采用密封式弹性隔膜气压水箱（罐），可以不用空气压缩机补气，既可节省电能又可防止空气污染水质，有利于优质供水。任务2给排水设备监控系统15图3.3气压装置供水系统任务2给排水设备监控系统163水泵直接给水系统无论是用高位水箱，还是用气压水箱，均为设有水箱装置的系统。设有水箱的优点是预储一定水量，供水直接可靠，尤其对消防系统是必要的，但存在着前述很多缺点。无水箱的水泵直接供水系统可以采用自动控制的多台水泵并联运行，根据用水量的变化，开/停不同水泵来满足用水的要求，以利节能，如采用计算机控制更为理想。水泵直接供水，较节能的方法是采用调整水泵供水系统，即根据水泵的出水量与转速成正比关系的特性调整水泵的转速而满足用水量的变化。无水箱的水泵直接给水系统最好用于水量变化不太大的建筑物中，因为水泵必须长时间不停地运行。即便在夜间用水量很小时，也将消耗动力，且水泵机组投资较高，需要进行技术经济比较后确定。任务2给排水设备监控系统173.2.2.1给水监控系统1生活泵启/停控制建筑物中的生活给水系统可以由高位（屋顶）水箱、生活给水泵和低位（或地下）蓄水池等构成。生活给水系统监控原理如图3.4所示。生活泵启/停由水箱和蓄水池水位自动控制。生活水箱设有4个水位，即溢流水位、最低报警水位、生活泵停泵水位和生活泵启泵水位。DDC根据水位开关送入信号来控制生活泵的启/停：当高位水箱液面低于启泵水位时，DDC送出信号自动启动生活泵投入运行；当高位水箱液面高于停泵水位或蓄水池液面达到停泵水位时，DDC送出信号自动停止生活泵。当工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行。自动显示水泵启/停状态。3.2.2给排水系统的监控功能任务2给排水设备监控系统18图3.4生活给水系统监控原理图任务2给排水设备监控系统192检测及报警当高位水箱（或蓄水池）液面高于溢流水位时，自动报警；当液面低于最低报警水位时，自动报警。但蓄水池的最低报警水位并不意味着蓄水池无水。为了保障消防用水，蓄水池必须留有一定的消防用水量。发生火灾时，消防泵启动。如果蓄水池液面达到消防泵停泵水位，将发生报警。水泵发生故障时自动报警。3设备运行时间累计、用电量累计累计运行时间将为定时维修提供依据，并根据每台泵的运行时间自动确定作为工作泵或是备用泵。对于超高层建筑，由于水泵扬程限制，则需采用接力泵及转水箱。任务2给排水设备监控系统203.2.2.2排水监控系统建筑物排水监控系统的监控对象为集水坑（池）和排水泵。排水监控系统的监控功能有：（1）污水集水坑（池）和废水集水坑（池）水位监测及超限报警。（2）根据污水集水坑（池）与废水集水坑（池）的水位，控制排水泵的启/停。（3）排水泵运行状态的检测以及发生故障时报警。（4）累计运行时间，为定时维修提供依据，并根据每台泵的运行时间自动确定作为工作泵或是备用泵。建筑物排水监控系统通常由水位开关和直接数字控制器（DDC）组成，如图3.5所示。任务2给排水设备监控系统21图3.5生活排水监控系统原理图任务2给排水设备监控系统22水泵调速可有下列几种方法：1用水泵电动机可调速的联轴器（力矩耦合器）电动机的转速不可调，在用水量变化时，通过调节可调速水泵电动机的联轴器，以此改变水泵的转速，以达到调节水量的目的。联轴器类似汽车的变速箱。2用调速电动机由用水量的变化来控制电动机的转速，从而使水泵的水量得到调节。这种方法设备简单，节省动力，国内已有使用，效果较好。调速水泵给水系统如图3.6所示。3.2.3水泵的节能运行任务2给排水设备监控系统23图3.6调速水泵给水系统任务2给排水设备监控系统backbackbackback24任务3暖通空调监控系统任务描述明确暖通空调系统的结构和工作原理，掌握暖通空调系统的监控功能和监控原理图。任务分析从建筑暖通空调系统的结构入手，分析智能建筑暖通空调监控系统的监控对象和监控功能，最后阐述智能建筑暖通空调监控系统的监控原理。任务3暖通空调监控系统253.3.1.1空调系统的基本概念影响室内空气环境参数变化的因素有两个：一是外部原因，如太阳辐射和外界气候条件的变化；另一方面是内部原因，如室内设备和人员的散热量、散湿量等。当室内空气参数偏离设定值时，就需要采取相应的空气调节措施和方法，使其恢复到规定值。3.3.1暖通空调系统工作原理任务3暖通空调监控系统261空调系统的组成空调系统一般包括以下几部分：（1）进风根据人对空气新鲜度的生理要求，空调系统必须有一部分空气取自室外，常称新风。空调的进风口和风管等组成了进风部分。（2）空气过滤由进风部分引入的新风必须先经过一次预过滤，以除去颗粒较大的尘埃。一般空调系统都装有预过滤器和主过滤器两级过滤装置。根据过滤的效率不同，大致可以分为初（粗）效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。任务3暖通空调监控系统27（3）空气的热湿处理将空气加热、冷却、加湿和减湿等不同的处理过程组合在一起统称为空调系统的热湿处理部分。热湿处理设备主要有直接接触式和表面式两大类型。直接接触式：与空气进行热湿交换的介质直接和被处理的空气接触，通常是将其喷淋到被处理的空气中。喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及使用固体吸湿剂的设备均属于这一类。表面式：与空气进行热湿交换的介质不和空气直接接触，热湿交换是通过处理设备的表面进行的。表面式换热器属于这一类。任务3暖通空调监控系统28（4）空气的输送和分配将调节好的空气均匀地输入和分配到空调房间内，以保证其合适的温度场和速度场。这是空调系统空气输送和分配部分的任务，它由风机和不同形式的管道组成。根据用途和要求不同，有的系统只采用一台送风机，称为单风机系统；有的系统采用一台送风机和一台回风机，称为双风机系统。管道截面通常为矩形和圆形两种，一般低速风道多采用矩形，而高速风道多采用圆形。（5）冷热源部分为了保证空调系统具有加温和冷却能力，必须具备冷源和热源两部分。冷源有自然冷源和人工冷源两种。热源有自然热源和人工热源两种。自然热源热量为地热和太阳能；人工热源是指用煤、石油或煤气作燃料的锅炉所产生的蒸汽和热水，目前应用得最为广泛。任务3暖通空调监控系统292空气调节方式按照空气处理设备的设置情况，空气调节系统可分为集中系统、半集中系统和分散系统。（1）局部式空调在半集中空调系统中，除了集中空调机房外，还设有分散在被调节房间的二次设备（又称末端装置）。变风量系统、诱导空调系统以及风机盘管系统均属于半集中空调系统。分散系统也称局部空调机组。这种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备（风机）集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。它不需要集中的机房，安装方便，使用灵活，可以直接将此机组放在需要空调的房间内，也可以放在相邻的房间用很短的风道与该房间相连。任务3暖通空调监控系统30（2）集中式空调集中式系统的所有空气处理设备（包括风机、冷却器、加热器、加湿器和过滤器等）都设在一个集中的空调机房内（如图3.7所示），经集中设备处理的空气用风道分送到各空调房间，因而，系统便于集中管理和维护。在建筑物中，一般采用集中式空调系统，通常称之为中央空调系统。对空气的处理集中在专用的机房里，对处理空气用的冷源和热源也有专门的冷冻站和锅炉房。图3.7典型的集中式空调系统任务3暖通空调监控系统31按照所处理空气的来源，集中式空调系统可分为循环系统、直流式系统和混合式系统。循环式系统的新风量