建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深度思考

1、建筑智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深度思考1 建筑設(shè)備控制系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)的若干細(xì)則(1 )樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)智能建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB 5 0 3 3 92003第6章建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳感器、執(zhí)行器的驗(yàn)收規(guī)定；自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB 5 0 0 9 3 2 0 0 2和采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 5 0 0 19 2003有關(guān)溫度、壓力、流量、物位等自動(dòng)化儀表的相關(guān)規(guī)定。建筑設(shè)備控制系統(tǒng)可以視為采用數(shù)字技術(shù)、 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的具有綜合控制 能力的儀表控制系統(tǒng)， 它包括儀表設(shè)備、 儀表管線、 儀表動(dòng)力和輔助設(shè)施等硬件以及相關(guān)軟 件；其中，現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備包括傳感器、變送

2、器、執(zhí)行器、控制閥、調(diào)節(jié)閥、變送器、變頻器 以及輸入 / 輸出模塊。樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)應(yīng)有統(tǒng)一的通訊接口約定， 使自動(dòng)控制與手動(dòng)控制能很好地配合； 樓宇設(shè) 備一般耗能較多， 控制節(jié)能在樓宇設(shè)備自控設(shè)計(jì)開始時(shí)就應(yīng)該給以足夠的重視， 應(yīng)留有充裕 的能耗計(jì)量手段。(2)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是檢測(cè)建筑環(huán)境和設(shè)備的各種物理參數(shù)。樓宇設(shè)備自控應(yīng)給出優(yōu)化指標(biāo)， 避免集成商的不作為，造成諸如控制精度過低、閥門反復(fù)振蕩、控制過 渡、過程時(shí)間過長(zhǎng)等弊端。主要傳感器應(yīng)具有高于工藝要求的測(cè)量精度。例如流量傳感器量程應(yīng)為系統(tǒng)最大流量的1.21.3倍，具有瞬態(tài)值輸出；液位傳感器應(yīng)使正常液位處于儀表滿量程的50%左右

3、。空氣成份分析傳感器量程：CO為0200 X 1 0 - 6;CO2為04000 X 106；壓力(壓差)傳感器應(yīng)大于該點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大壓力(壓差)的1.5倍，量程應(yīng) 為該點(diǎn)正常變化范圍的1.21.3倍；在同一建筑層的同一水系統(tǒng)的壓力(壓差)傳感 器，應(yīng)處于同一標(biāo)高；相對(duì)濕度傳感器(RH)應(yīng)安裝在附近沒有熱源和水滴且空氣流通、能反映被測(cè)房間或風(fēng)道內(nèi)空氣狀態(tài)的位置，其較高精度可以達(dá)到±2%(RH40%60%)或土 3%(RH 1 0%90%)，通?？蛇x ±5%(RH10%9 0%)。3 )樓宇自控系統(tǒng)傳感器的類型、量程選擇要適當(dāng)，出廠要有標(biāo)定值，其中，半導(dǎo)體溫度 傳感器必須具

4、備制造廠的整定數(shù)據(jù)才能使用； 另外， 樓宇自控系統(tǒng)中普遍存在選擇儀表量程 過大，導(dǎo)致儀表的檢測(cè)精度下降的問題。 一般應(yīng)當(dāng)使傳感器檢測(cè)的最大可能值位于所選的量程讀數(shù)的2 / 3處。溫度傳感器(見圖 1)的主要技術(shù)參數(shù)為： 量程應(yīng)為測(cè)點(diǎn)范圍的1 .21.5倍，應(yīng)具有高于工藝要求的測(cè)量精度； 壁掛式溫度傳感器應(yīng)安裝在空氣流通反映被測(cè)房間空氣狀態(tài)的位置，風(fēng)道內(nèi)溫度傳感器應(yīng)保證插入深度，插入式水管溫度傳感器應(yīng)使測(cè)頭在水流的主流區(qū)域范圍內(nèi)； 機(jī)器露點(diǎn)溫度傳感器應(yīng)安裝在擋水板后有代表性的位置，應(yīng)避免輻射熱、 振動(dòng)、水滴及二次回風(fēng)的影響； 當(dāng)采用鉑熱電阻Pt 1 0 0(0C時(shí)為100 Q)作為溫度傳感器時(shí)，

5、應(yīng)采用3線制或4線制連接，Pt 5 0 0、Pt 1 0 0 0可以采用2線制連接； 鉑熱電阻精度可以分為IEC751£級(jí)±( 0.3 + 0.0 0 5 0|t|)C、IEC-751 人級(jí)±( 0.15 + 0.0020|t|)C，以及極高精度1/ 3 1EC751B 級(jí) ±(0.1 + 0.0017|t|)C，式中 t 為測(cè)量溫度。這里應(yīng)注意的是空間溫度是一個(gè)場(chǎng)的概念， 即使同一高度仍存在相當(dāng)大的溫度梯度。 測(cè)試表 明，在一個(gè)3 0 0 m2的辦公室1.5 m高度的溫度，大約相差4C左右。對(duì)于體育場(chǎng)館、 藝術(shù)館、 機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓和會(huì)展中心等大空間建筑，

6、溫度梯度的問題會(huì)非常嚴(yán)重， 設(shè)計(jì)和安裝不 當(dāng)會(huì)造成監(jiān)測(cè)參數(shù)根本不是需要監(jiān)控處的溫度。這個(gè)情況需要引起高度的重視。(4)變送器是指標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)的傳感器。其中，冷、熱量變送器是由一臺(tái)流量傳感器和一對(duì) 溫度傳感器組成的復(fù)合式變送器， 流量與送水、 回水溫度差經(jīng)誤差應(yīng)小于0. 5的計(jì)算后， 測(cè)出在熱交換環(huán)路中間作為熱量載體的液體所能吸收或釋放的熱能，作為向用戶收取能量消耗費(fèi)用的依據(jù)。變送器（見圖2）的安裝要考慮的主要參數(shù)為：流量傳感器額定流量（m3/ h）、前后最大壓差、最大流量（m3 / h）、最小流量（L/ h,即升/小時(shí)）、流量測(cè)量范圍、測(cè)量精度、 工作壓力等級(jí)、流量傳感器接口方式、溫度傳感器精度

7、、液體最低溫度、液體最高溫度、變 送器總體測(cè)量精度等。以圖2為例：分戶或樓層計(jì)量的冷、 熱量變送器的額定流量通常分別是0.6 / 1. 0 / 1. 5/ 2.5 / 3.5 / 6 / 1 0 / 1 5 / 25 / 4 0 / 6 0 m3 /h;額定流量時(shí)，流量傳感器前后壓 差（消耗的水泵壓力）應(yīng)小于或等于3 0kPa,流量測(cè)量精度3%; 最大流量最小宜為額定流量的1倍，最小流量最大宜為額定流量的1/1 0 0,單位通常以L/ h （升/小時(shí)）表示；額定流量與最小流量之比為流量測(cè)量范圍, 即最小流量測(cè)量范圍宜為1： 100; 流量變送 器工作壓力等級(jí)通常有PN 1 0 （1 .0MPa

8、）、PN 1 6（1. 6MPa ）和PN25 （2.5 MPa）3類，PN 1 0、PN16等級(jí)的變送器可以采用螺紋連接接口方式，PN25等 級(jí)的變送器通常使用法蘭連接接口方式。應(yīng)使用一對(duì)選配的鉑熱電阻（Pt1 00、Pt50 0或Pt 1 000）作為送水、回水溫度傳感器; 為了提高測(cè)量精度, 可以選擇3線或4線制連接方式, 溫度測(cè)量精度可以根據(jù)需 要選擇。在測(cè)量冷量時(shí)，當(dāng)供回水的溫差小于6C,溫差測(cè)量的誤差應(yīng)小于或等于0 .1C ;熱量載 體液體最低溫度為2C, 最高溫度可達(dá)130C; 冷、熱量變送器的總體測(cè)量精度在最小流 量時(shí)應(yīng)高于或等于4%（歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1 4 3 4熱量表2級(jí)精度，

9、相當(dāng)于國(guó)際法制計(jì)量組織OIML R75規(guī)定的4級(jí)精度）；冷、熱量變送器應(yīng)具有以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線（宜為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1 4 3 4 3儀表總線MeterBus ）等通信接口。（5）考慮到智能建筑的節(jié)能要求,空調(diào)系統(tǒng)宜采用變流量的新風(fēng)入口靜壓控制法?！靶嘛L(fēng)入口靜壓控制法 ”需要解決的問題是建立新風(fēng)入口靜壓和新風(fēng)流量之間的函數(shù)關(guān)系。依據(jù)新風(fēng)百頁(yè)窗內(nèi)測(cè)點(diǎn)截面和室外測(cè)點(diǎn)截面列伯努利方程得：整理式（1）得：式（ 1 ）、（ 2）中，zl、z2 分別代表百頁(yè)窗內(nèi)和室外兩點(diǎn)的比位能；Y氣體密度；pl、p2 分別代表百頁(yè)窗內(nèi)和室外兩測(cè)點(diǎn)的靜壓；g 重力加速度；vl、v2 分別代表兩測(cè)點(diǎn)的氣體流速；hwl-2 &#

10、39;斷面l到斷面2的壓頭損失 .由于p2 = 0,所以pl-p2即為新風(fēng)入口靜壓值；再分析式（2）,顯然丫（z2zl）和Yhwl2 '為常數(shù)，考慮到是在北京地區(qū)，該實(shí)驗(yàn)室新風(fēng)入口朝向東以及建筑物遮擋等因素，v2近似為零，那么式（2）可以演變?yōu)椋菏剑?3 ）中,c2為常數(shù)；由式（3）可以看到，新風(fēng)靜壓與新風(fēng)風(fēng)速的平方成正比，控制了新風(fēng)入口的靜壓也就控制了新風(fēng)入口氣流的流速,即新風(fēng)流量,所以新風(fēng)入口靜壓法在理論上可行。（6 ）對(duì)于一個(gè)變流量系統(tǒng),宜采用一次變頻泵,在集水器與分水器間設(shè)旁通管,根據(jù)供回 水壓差或回水流量調(diào)節(jié)旁通管閥門,保持冷水機(jī)組內(nèi)介質(zhì)流量大于或等于其最小允許流量, 當(dāng)所有

11、末端設(shè)備要求總介質(zhì)流量大于冷水機(jī)組最小允許流量時(shí),該旁通管內(nèi)流量在保證水泵揚(yáng)程的前提下最小化。管道與閥門的特性如圖 3 所示。測(cè)量?jī)x表的選型必須符合要求, 其中, 選擇合適的流量計(jì)難度最大。 在智能建筑樓宇自控市 場(chǎng)上目前常用的電磁流量計(jì)有插入型和管段型。 值得注意的是插入型電磁流量計(jì)實(shí)際上是電 磁流速計(jì)。 它的電磁線圈和電極組成桿狀,從待測(cè)管道中開孔插入, 測(cè)出的流速與轉(zhuǎn)換器預(yù)置的管道面積等系數(shù)相乘演算而求取流量。該類型儀表適用于大型管道, 因?yàn)槭菧y(cè)量局部流速來計(jì)算整體流量, 其測(cè)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于管段型 （選擇不合適會(huì)出現(xiàn)計(jì)算流量不準(zhǔn), 甚至?xí)霈F(xiàn)關(guān)閉泵后還有較大讀數(shù)的問題）。樓宇自控系統(tǒng)常用

12、流量計(jì)類型如圖4 所示。（7）現(xiàn)場(chǎng)傳感器的安裝技術(shù)要求也很重要。如電磁流量計(jì)的安裝技術(shù)要求就是保證測(cè)量精 度的關(guān)鍵。 首先它的兩只電極的軸線必須在大致的水平方向上, 否則, 當(dāng)出現(xiàn)非滿管或氣泡 積聚的現(xiàn)象時(shí)， 會(huì)影響測(cè)量精度；傳感器上箭頭所指方向?yàn)榱鲃?dòng)的正方向， 不能搞錯(cuò)； 管道 如有震動(dòng)，還應(yīng)在傳感器兩側(cè)加支撐；注意傳感器的上下游直管段應(yīng)大于或等于管徑的5 10倍，以消除流體漩渦，改善流速場(chǎng)的分布，提高流量測(cè)控精度。（8 ）執(zhí)行器（包括調(diào)節(jié)閥、控制閥、PLC及變頻器）是在建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中通過其機(jī) 構(gòu)動(dòng)作直接改變被控變量的裝置。直行程執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）主要參數(shù)有最大沖程（mm）、推力（N）、全

13、程時(shí)間（s）;角行程執(zhí)行器主要參數(shù)有最大沖角（°、扭矩（N • m）、全程時(shí)間（s）。執(zhí)行器輸出的力或力矩應(yīng)能使調(diào)節(jié)閥門或風(fēng)閥在最大流體流通壓力時(shí)能可靠開啟和閉合關(guān)閉時(shí) 閥門前后最大壓差（kPa）和風(fēng)閥面積（m2），是選擇執(zhí)行器時(shí)的主要依據(jù)。一般會(huì)選 用電動(dòng)執(zhí)行器，如有特殊要求（防爆或需要極大推力 / 扭矩）及有氣源時(shí)，可選用氣動(dòng)執(zhí)行 器。電磁鐵執(zhí)行器可與開關(guān)式閥門制作成一體，稱為電磁閥，用于流體通斷控制， 如蒸汽加濕閥， 電磁閥的進(jìn)出口方位應(yīng)安裝正確。 電動(dòng)機(jī)執(zhí)行器可與開關(guān)式閥門制作成一體， 稱為電 動(dòng)控制閥，用于流體通斷控制， 如風(fēng)機(jī)盤機(jī)組FCU的電動(dòng)控制閥。

14、空調(diào)系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖 5 所示。變頻器主要參數(shù)是額定容量、輸出頻率范圍（恒U/ f控制，可用于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載的風(fēng)機(jī)、水泵等轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）。 變頻器用于風(fēng)機(jī)、水泵變速控制；通常風(fēng)機(jī)最低頻率大于或等于25H z,最高頻率小于或等于4 9Hz。水泵通常最低頻率大于或等于30Hz,最高頻率小于或等于4 9Hz。外接給定控制信號(hào)應(yīng)包括電壓信號(hào)和電流信號(hào)，電壓信號(hào)為DC010V,電流信號(hào)為DC420mA。（9 ）液體流量控制閥門主要參數(shù)是口徑（mm）、流量系數(shù)（Kv）、流量特性（指介質(zhì) 流過調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥相對(duì)開度之間的關(guān)系） 。流量特性有兩種, 包括前后壓差固 定時(shí)的流量特性, 也稱為理想流量特性

15、, 由閥芯形狀決定； 閥門前后壓差隨流量變化時(shí)的特 性，也稱為工作流量特性，與閥門權(quán)度系數(shù)（s）有關(guān)，當(dāng)s=1時(shí)，理想流量特性與工作流量特性一致，系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)最好。最大閥體流體密封壓力（kPa），配置一定推力或扭 矩的執(zhí)行器時(shí)閥門關(guān)斷最大的流體壓力（kPa）、流體溫度（C）。流經(jīng)閥門的流體主要有蒸汽、水、乙二醇水溶液。 按在系統(tǒng)中使用功能閥門可分為調(diào)節(jié)閥、 開關(guān)閥； 閥門按流體流動(dòng)的方向可分為二通閥、 分流三通閥（AB-A,AB-B）、合流三通閥（A-AB,B-AB）,工程中主要使用 合流三通閥；按閥體結(jié)構(gòu)閥門可分為直行程閥（以下簡(jiǎn)稱調(diào)節(jié)閥）、角行程閥（以下簡(jiǎn)稱蝶閥，090°。二通調(diào)

16、節(jié)閥和三通調(diào)節(jié)閥流量特性主要有等百分比流量特性和線性流量特性兩種類型；蝶閥在3 0°-7 0 °開度時(shí)，具有近似的線性流量特性。合流三通閥應(yīng)具有合流后總流量不變的流量特性，通常主口 A-AB是等百分比流量特性，B-AB線性流量特性； 分流三通閥應(yīng)具有分流后總流量不變的流量特性，通常AB-A是等百分比流量特性，AB-B是線性流量特性。 二通蒸汽調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用線性流量特性閥門（相關(guān)GB規(guī)定，當(dāng)二通蒸汽閥壓力損失比大于或等于6 0%時(shí)，宜選用線性流量特性； 小于60時(shí)，宜選用等百分比流量特性）。樓宇自控系統(tǒng)控制閥門如圖6 所示。（10 ）氣體流量控制閥門主要參數(shù)是面積（m2）、流量

17、特性和額定壓力。流量特性指空 氣流過風(fēng)閥的相對(duì)流量與風(fēng)閥相對(duì)開度之間的關(guān)系。 流量特性有兩種， 包括前后壓差固定時(shí) 的流量特性，又稱為理想流量特性，由風(fēng)閥結(jié)構(gòu)決定；閥門前后壓差隨流量變化時(shí)的特性， 又稱為工作流量特性， 與風(fēng)閥權(quán)度系數(shù)S有關(guān)， 當(dāng)S=1時(shí)，理想流量特性與工作流量特性 一致， 系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)最好。 額定壓力指當(dāng)風(fēng)閥葉片關(guān)閉時(shí)， 風(fēng)閥前后可以承受的空氣調(diào)節(jié)系 統(tǒng)形成的最大靜壓差，單位為kPa ;標(biāo)準(zhǔn)型為0 .75kPa，高溫低泄漏型為1 .5kPa。風(fēng)閥按葉片數(shù)量可分為單葉風(fēng)閥和多葉風(fēng)閥。單葉風(fēng)閥按結(jié)構(gòu)可分為蝶式風(fēng)閥和菱形風(fēng)閥； 多葉風(fēng)閥按葉片繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向可分為平行式風(fēng)閥 （所有葉片

18、相對(duì)于氣流的角度相同） 、對(duì)開 式風(fēng)閥（相鄰葉片動(dòng)作方向相反）和自動(dòng)控制常用矩形多葉片風(fēng)閥，葉片可繞本身軸90°旋轉(zhuǎn)。 選擇風(fēng)閥執(zhí)行器， 其扭矩應(yīng)能可靠關(guān)閉風(fēng)閥。風(fēng)閥面積過大時(shí)， 可選多臺(tái)執(zhí)行器并聯(lián)工作。2 弱電防雷施工圖設(shè)計(jì)的若干細(xì)則（ 1 ）防雷、接地要能夠保證系統(tǒng)和人身安全，以及數(shù)據(jù)安全。一般會(huì)采用在配電房設(shè)置總 等電位聯(lián)結(jié)端子箱和接地干線等措施。在各個(gè)豎井設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)端子箱。高層建筑應(yīng)注意防側(cè)擊雷和均壓措施。建筑物外部防雷措施，包括接閃器（針、網(wǎng)、帶）、引下線、接地裝置和屏蔽裝置等；建筑物內(nèi)部防雷措施，包括屏蔽隔離、等電位聯(lián)結(jié)、安全 距離等。（2 ）在賓館飯店的總電源處

19、，安裝（三相五線）的浪涌防護(hù)器，以抑制經(jīng)總電源而進(jìn)入賓館飯店的浪涌電流； 對(duì)弱電機(jī)房的UPS前端，也應(yīng)加裝雷電浪涌保護(hù)器，以保證UPS供電系統(tǒng)不受外線雷擊干擾和內(nèi)部空調(diào)啟停設(shè)備故障引起的浪涌沖擊。某賓館IT 系統(tǒng)防雷電浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)方案如圖 7 所示。（3）在有重要設(shè)備控制室的樓層配電盤上安裝第二級(jí)過壓保護(hù)。 一般會(huì)在有消防控制中心、 設(shè)備監(jiān)控室、 程控交換機(jī)室、 安保監(jiān)控室等樓層的配電盤或進(jìn)入監(jiān)控室的配電柜上安裝浪涌防護(hù)器。低壓電源保護(hù)用 SPD 電壓關(guān)系如圖 8 所示。（4）通信線路雷電浪涌保護(hù)器的選擇要考慮通流量、限制電壓、傳輸速度、插入損耗和接 頭形式等具體問題。 在交換機(jī)中繼線入口加裝線