概述
智能建筑(Inteiligent Buildings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会与经济国际化的需要。智能建筑主要有楼宇自动化控制系统( BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。本章主要是对楼宇自动化控制系统( BAS)作有关的论述。智能建筑往往是从楼宇自动化控制系统开始。智能建筑内部有大量的电气设备,如:环境舒适所需要的空调设备、照明设备及绘排水系统的设备等,这些设备多而散:多,即数量多被控制、监视、测量的对象多,多达上百到上万点;散,即这些设备分散在各层和角落。如果采用分散管理,就地控制,监视和测量难以想象。为了合理利用设备,节省能源,节省人力,确保设备的安全运行,自地提出了如何加强设备的管理问题。
在90年代的今天,随着计算机技术和信息技术突飞猛进的发展。对大楼内的各种设备的状态监视和测量不再是随线式,而是采用扫描测量。系统控制的方式由过去的中央集中监控,转而由高处理能力的现场控制器所取代的集—散型控制系统,中央机以提供报表和应变处理为主,现场控制器以相关参数自动控制相关设备,来达到控制目的。对建筑设备用计算机管理系统来代替操作人员,或作其补充措施,是一种自然发展。自动控制技术经过简单的机械控制器控制、常规仪表控制,进入一个崭新的阶段——计算机控制。
楼宇自动化控制系统的构成
近年来国内高层建筑不断兴建,它的特点是高度高、层数多、体量大。面积可达几万平方米到几十万平方米。这些建筑都是一个个庞然大物,高高的耸立在地面上,这是它的外观,而随之带来的内部的建筑设备也是大量的。为了提高设备利用率,合理地使用能源,加强对建筑设备状态的监视等,自然地就提出了楼宇自动化控制系统。
楼宇自动化控制系统能够自动控制建筑物内的机电设备。通过软件,系统地管理相互关联的设备,发挥设备整体的优势和潜力,提高设备利用率,优化设备的运行状态和时间(但并不影响设备的工效),从而可延长设备的服役寿命,降低能源消耗,减低维护人员的劳动强度和工时数量。最终,降低了设备的运行成本。
(1)管理的目的
自动控制、监视、测量是建筑设备管理的三大要素,其目的是正确掌握建筑设备的运转状态、事故状态、能耗、负荷的变动等。尤其在使用电子计算机之后既可大力节省人力,又可节省能源。一般认为可节约能源25%。
根据日本电气学会技术报告说:使用电子计算机的管理系统的效果与不使用的效果相比,维修保养人员可减少约30%。这里讲的节能是在必要能源的最高利用率上所采用的节能方法。此运转控制所采用的方法主要有:机械的有效运转;变更室内温湿度的条件;控制照度;把设备运转时间控制在最小限度;减少室外空气的取人量等。在一幢大楼内电气的消耗率占整个能源消耗的70%~90%,所以节能首先应从电气方面着手,降低电能的消耗。
(2) 管理对象
建筑设备的管理对象主要是电气设备;空调设备;卫生设备。
l)电气设备:管理电气设备主要监视机械的动作状态、测量点及保护装置。管理的主要对象是对各配电系统的断路器、变压器、接触器、保险丝,电容器等的状态监视。测量主要是对电力系统的电流、电压、有功功率、无功功率和功率因数的测量。
2)空调设备:管理空调设备要监视冷冻机、空调器、水泵等的状态;温湿度的测量,以及对空调系统所需的冷热源的温度、流量的调节。
3)卫生设备
三、楼宇自动化控制系统的控制功能
大楼的建筑设备自动控制是以空调控制为中心的。空调系统的自动控制是属于一般热力学过程的自动调节。空调系统的自动调节有下列几个好处:
a) 对生产性建筑可以提高温湿度的控制精度,提高产品质量;对居住和商业性建筑主要是提高人的舒适感。
b) 可以根据被调量变动的情况,给系统增减能量(热或冷),因此可以降低能耗,节省能源。
c) 可以减轻劳动强度。
I空调机组的自动调节
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装设在送风管内的湿度传感器所检测的湿度送往 DDC控制器与设定点湿度比较,用比例积分控制,输出相应的电压信号,控制电动蒸汽阀的动作,使送风湿度保持在所需要的范围。
装设在回风管及新风管的温度及湿度传感器所检测的温/湿度送往DDC控制器进行回风及新风焓值计算,按回风及新风焓值的比例,输出相应的电压信号,控制回风风门及新风风门的比例开度,使系统节能。
系统中所有检测数据,均可以在显示屏上显示出来,如:
—新风、回风、送风之温湿度
—过滤器淤塞报警
—风机开停状态
2)通过 DDC控制器内预先编写的逻辑程序,系统可执行下列连锁功能。—装设在新风入口处的风门与风机连锁。当风机停止后,新风风门全关。—电动调节阀与风机启动连锁。当风机停止后,电动调节阀亦同时关闭。—风机启停状态是用差压开关检测的。当风机启动后,风机两侧的差压超过其设定值时,差压开关内的常开触点闭合,信号送往 DDC控制器,系统的控制程序立即投入运行。
3) 通过手提检测器可现场提取及修改 DDC数字控制器内的任何数据,如
—传感器检测范围
—控制程序参数,包括输入端到输出端等。
4) 通过 DDC上串行接口与网络控制器连接,成为中央监控系统的最基本监控单元。
II冷站控制
由装于冷冻机房内的网络控制器及数字式控制器, DDC分站按内部预先编写的软件程序来控制冷水机组台数的启停及各设备的连锁启停。
—测量冷冻水供、回水温度及回水流量,从而计算空调实际的冷负荷。
—根据实际的冷负荷来决定冷水机组开启台数,使达到最佳节能状态。
—冷却水温度控制冷却塔风扇启停。
—各设备的程序联动开/停:
(a)启动:冷却塔风机i冷却水泵、冷冻水泵、冷水机组。
(b)停止:冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵—)冷却塔风机。
(c)当其中一台冷冻水泵/冷却水泵出现故障时,备用水泵会自动投人工作。
—测量冷冻水系统供回水总管的压差控制其旁通阀的开度,使维持压差。
冷水机组控制
由中央控制系统进行监视供/回水温度。按程序启/停冷水机组。根据系统的供/回水温度通过就地控制器(DDC)对温度重新设定及负荷的限制等。
冷却塔风机控制
由中央控制系统进行监视冷却塔的出水温度及控制水泵的启停。
(3) 冷却水泵/冷冻水泵的控制
根据冷冻站的控制程序启/停水泵过载报警,对水流量的记录。
III中央站监控功能
以WindowsNT为操作平台,采用工业标准的应用软件、集散控制系统、二级网络结构,全中文化的图形化操作界面监视整系统的运行状态,提供现场图片、工艺流程图(如空调控制系统图)、实时曲线图、监控点表、绘制平面布置图,以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。绘制平面图或流程图并嵌以动态数据,显示图中各监控点状态,提供修改参数或发出指令的操作指示。
，楼宇自控系统简介