淺談樓宇自動化系統(tǒng)在制冷空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用資料

1、淺談樓宇自動化系統(tǒng)及制冷空調(diào)(kn dio)領(lǐng)域的應(yīng)用共四十頁1 .引言(ynyn)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們對建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)及管理的最優(yōu)化組合的要求越來越高，要求提供一個(gè)合理、高效、節(jié)能、舒適的工作環(huán)境。樓宇自動化系統(tǒng)(Building Automation System，簡稱BAS)正是符合這一特點(diǎn)，順應(yīng)國際上普遍對節(jié)能的要求，目前已成為各國綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力的具體表征。它是智能化大樓“5A”(BA：樓宇自動化；CA：通訊自動化; OA：辦公自動化; MA：管理自動化; SA：保安自動化)中的重點(diǎn)。它利用分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對大樓內(nèi)的大量而分散的電力、照明、采暖、通風(fēng)、

2、空調(diào)、給排水、電梯等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理地控制與管理。通過這種方式不僅可以使大樓的功能檔次得到提高，以適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，而且可以達(dá)到高效節(jié)能的效果。它可以創(chuàng)造更適合于人們生活和生產(chǎn)的環(huán)境，節(jié)約能源，精簡物管人員，保證整個(gè)建筑設(shè)備都能高效、精確、安全、可*地運(yùn)行?，F(xiàn)代化大廈(dsh)就空調(diào)系統(tǒng)而言，是一棟大樓的耗能大戶，也是節(jié)能潛力最大的設(shè)備。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，中央空調(diào)系統(tǒng)占整個(gè)大樓能耗的60以上，中央空調(diào)是BAS的主要控制對象。因此，本文主要論述BAS對制冷空調(diào)系統(tǒng)的控制與運(yùn)作共四十頁2 .樓宇自動化系統(tǒng)(xtng)（BAS）的優(yōu)點(diǎn)BAS的建立，對大廈機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行并達(dá)到最佳狀態(tài)以及大

3、廈的防火與保安都提供了有力的保證。同時(shí)，依*強(qiáng)大軟件支持下的計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理、數(shù)據(jù)分析、邏輯判斷和圖形處理，對整個(gè)系統(tǒng)做出集中監(jiān)測和控制；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及時(shí)啟停各有關(guān)設(shè)備，避免(bmin)設(shè)備不必要的運(yùn)行，又可以節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行能耗。具體地說，BAS主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。共四十頁2.1 延長(ynchng)設(shè)備使用壽命在電腦的統(tǒng)一管理下，設(shè)備能夠始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)報(bào)告設(shè)備的故障情況并進(jìn)行處理；按照設(shè)備的運(yùn)行狀況打印維護(hù)、保養(yǎng)報(bào)告，避免超前或延誤維護(hù)，延長(ynchng)了設(shè)備使用壽命，相應(yīng)也等于節(jié)省了資金。共四十頁2.2 有效(yuxio)加強(qiáng)人員管理在不采用樓宇自動化的建筑中，操作人員是

4、否(sh fu)及時(shí)處理設(shè)備故障及維護(hù)保養(yǎng)，管理者很難掌握；但樓宇自動化系統(tǒng)由電腦統(tǒng)一管理設(shè)備，電腦不會隱瞞、欺騙任何人，使管理者及時(shí)掌握第一手資料，避免人員管理的各種問題。共四十頁2.3 保障設(shè)備與人身(rnshn)的安全BAS系統(tǒng)對各設(shè)備的運(yùn)行(ynxng)進(jìn)行電腦監(jiān)測，出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)知道何時(shí)何地出現(xiàn)何種故障，使事故消除在萌芽狀態(tài)，保障設(shè)備與人身的安全。共四十頁2.4 充分(chngfn)滿足用戶需求BAS系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求，適時(shí)地調(diào)整設(shè)備，充分保證用戶環(huán)境。如果采用人工調(diào)節(jié)，一則監(jiān)測手段(shudun)滯后，二則調(diào)節(jié)結(jié)果滯后，不可能充分滿足用戶需求。而BAS系統(tǒng)采用電腦管理設(shè)備，監(jiān)

5、測手段豐富靈活，反應(yīng)時(shí)間快，可以充分滿足用戶需求。共四十頁2.5 節(jié)省(jishng)系統(tǒng)運(yùn)行能耗從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，裝有BAS的大樓，可節(jié)省(jishng)能耗約25，節(jié)省人力約50。共四十頁3. 雖然(surn)樓宇自動化系統(tǒng)的問題雖然BAS系統(tǒng)具有以上優(yōu)點(diǎn)，但是由于(yuy)它在國內(nèi)興起的時(shí)間不長，人們對它的認(rèn)識不盡完善，目前已竣工的工程，暴漏出如下兩個(gè)問題：共四十頁3.1 系統(tǒng)(xtng)的開通率較低BAS系統(tǒng)(xtng)是在八十年代末九十年代初在國內(nèi)興起的，到目前為止，已竣工的采用BAS系統(tǒng)的建筑數(shù)以百計(jì)，但開通率相當(dāng)?shù)?，?jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，不超過20。共四十頁3.2 已開通的BAS系統(tǒng)(x

6、tng)節(jié)能效果不盡理想目前已開通的BAS系統(tǒng)，多數(shù)只實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)備的自動啟停和監(jiān)測，其節(jié)能也主要表現(xiàn)在一些設(shè)備的定時(shí)啟閉，而作為建筑耗能的重點(diǎn)空調(diào)系統(tǒng)，如何優(yōu)化運(yùn)行，如何根據(jù)(gnj)實(shí)際系統(tǒng)盡可能進(jìn)行節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行則遠(yuǎn)未能實(shí)現(xiàn)共四十頁4 問題(wnt)分析產(chǎn)生以上情況的原因雖然很多，且不同的樓宇又有不同的具體原因，但綜合分析，仍可以找到它們(t men)的共性：共四十頁4.1 BAS系統(tǒng)(xtng)的本身原因所致目前市場上的BAS系統(tǒng)，無論是哪一家系統(tǒng)供應(yīng)商提供的系統(tǒng)，都很難實(shí)現(xiàn)與其他任何建筑設(shè)備(shbi)供應(yīng)商提供的設(shè)備(shbi)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，這一定程度上妨礙了系統(tǒng)的開通和系統(tǒng)對建筑設(shè)

7、備(shbi)的優(yōu)化管理。ASHRAE在97年推出了BACnet協(xié)議，該協(xié)議適用于中央站之間經(jīng)由以太網(wǎng)或ARCNET兩類管理網(wǎng)的通信和文件傳遞，也適用于分站級控制網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備間的通信，目前是美國建筑物自動化系統(tǒng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。該協(xié)議也符合我國國標(biāo)JGJT1692（民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范)的規(guī)定，圾可能成為該行業(yè)的世界標(biāo)準(zhǔn)。這使得減少BAS系統(tǒng)本身的缺陷成為可能，相信不久以后符合該標(biāo)準(zhǔn)的BAS系統(tǒng)將在市場占主流。共四十頁4.2 設(shè)計(jì)與施工管理等因素(yn s)所致BAS系統(tǒng)涉及的知識面相對較廣，系統(tǒng)相對復(fù)雜，對設(shè)計(jì)工程師的要求也高一些。多數(shù)(dush)控制公司的作法是由設(shè)備專業(yè)的工程師提出工藝參數(shù)

8、要求，而由控制專業(yè)的工程師設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這樣的作法能滿足一般的要求，但由于各工種之間難以進(jìn)行較深的交流，設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行則較難實(shí)現(xiàn)，結(jié)果系統(tǒng)的節(jié)能效果不盡理想；此外，各工種各司其職，不同系統(tǒng)間的接口也容易被忽略，從而影響系統(tǒng)的開通率；在施工過程中，由于施工管理人員對系統(tǒng)的理解不夠及其他一些因素，不同系統(tǒng)間的接口也容易被忽略，同樣也影響系統(tǒng)的開通。共四十頁4.3 空調(diào)(kn dio)工程師參與不夠所致空調(diào)系統(tǒng)是BAS系統(tǒng)控制的主要系統(tǒng)之一，空調(diào)耗能則是建筑耗能的最大用戶，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性能直接導(dǎo)致BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，而很多空調(diào)工程師都認(rèn)為BAS系統(tǒng)是弱電工程師的事情，對它的積極性不高，這同樣(tngy

9、ng)也導(dǎo)致BAS系統(tǒng)節(jié)能效果不盡理想。共四十頁設(shè)計(jì)中幾個(gè)(j )注意的問題51BAS系統(tǒng)與建筑設(shè)備之間的接口 52傳感器、執(zhí)行器的信號(xnho)類型與控制模塊的信號(xnho)類型一致共四十頁5.1 BAS系統(tǒng)(xtng)與建筑設(shè)備之間的接口BAS系統(tǒng)與建筑設(shè)備之間的接口是BA系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先要注意的問題，它關(guān)系到DDC的指令能否直接、有效地作用于各建筑設(shè)備，直接影響系統(tǒng)能否順利開通。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)向發(fā)展商或建筑設(shè)備電氣控制箱的供應(yīng)商提出接口要求，如電氣控制箱應(yīng)提供手自動轉(zhuǎn)換、開關(guān)指令、開關(guān)狀態(tài)(zhungti)、故障狀態(tài)(zhungti)等接點(diǎn)及對這些接點(diǎn)的要求，或建議發(fā)展商

10、選購遵循哪一些協(xié)議的建筑設(shè)備；設(shè)備到貨時(shí)，設(shè)計(jì)工程師和其他相關(guān)工程師按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)貨，避免DDC的指令不能直接、有效地作用于各建筑設(shè)備，影響系統(tǒng)的順利開通。共四十頁5.2 傳感器、執(zhí)行器的信號(xnho)類型與控制模塊的信號(xnho)類型一致傳感器、執(zhí)行器的輸入、輸出信號類型與控制模塊的輸入、輸出信號類型一致與否，直接關(guān)系到BA系統(tǒng)(xtng)能否順利開通，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該予以重視。一般應(yīng)注意兩點(diǎn)：共四十頁5.2.1 兩者類型(lixng)是否一致隨著傳感器、執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，其輸入、輸出信號類型也在發(fā)生變化。如溫度傳感器的信號類型一般為模擬輸入(AI)，而采用占空比技術(shù)的溫度傳感器的信號類型

11、則為數(shù)字輸入(DI)；電動調(diào)節(jié)閥的信號類型一般為模擬輸出(AO)，而采用浮點(diǎn)控制技術(shù)的電動調(diào)節(jié)閥的信號類型則為數(shù)字輸出(DO)，所以只憑經(jīng)驗(yàn)(jngyn)想當(dāng)然認(rèn)為溫度傳感器為AI信號，電動調(diào)節(jié)閥為DO信號是不行的。共四十頁5.2.2 兩者類型一致時(shí)，還應(yīng)注意(zh y)是否匹配兩者類型一致時(shí)，也同樣存在是否匹配的問題。如AI信號有210V和420mA的區(qū)別，DI信號則有頻率大小區(qū)別。420mA的AI信號要經(jīng)過處理才能接到210V的AI模塊版上，而脈沖間隔為ms級的DI信號接到s級的DI模塊版上后，可能(knng)就產(chǎn)生誤報(bào)等問題。共四十頁5.3 傳感器的安裝(nzhung)位置與方法傳感器是

12、BAS系統(tǒng)的“眼睛”，其工作狀況如何，直接影響B(tài)A系統(tǒng)對被控對象(duxing)的控制效果。有關(guān)文獻(xiàn)介紹，傳感器故障占系統(tǒng)故障的60以上，可見傳感器在系統(tǒng)中的地位。一般傳感器對安裝位置和方法都有一定的要求，設(shè)計(jì)時(shí)如果不予以重視，則會產(chǎn)生如下影響：共四十頁5.3.1 傳感器無法正常工作(gngzu)，系統(tǒng)無法調(diào)通一些傳感器，如空氣流量傳感器、水流量傳感器、水流開關(guān)等對風(fēng)速和水流速有一定要求，如果將它們安裝在死角(sjio)或死區(qū)，它們可能無法正常工作；又如水流開關(guān)要求不能遭水擊，如果將它安裝在閥的下游，則可能會由于水錘現(xiàn)象的發(fā)生而損壞它，它也無法正常工作；同樣，傳感器的安裝方法不正確也會有類似的

13、結(jié)果。共四十頁5.3.2 傳感器正常工作(gngzu)，但沒有正確反映被控區(qū)域的參數(shù)目前的工程中，在對空氣處理機(jī)組進(jìn)行控制時(shí)，許多控制廠商都是通過對回風(fēng)的參數(shù)監(jiān)測來控制被控區(qū)域的溫度。檢測回風(fēng)參數(shù)的溫濕度傳感器常安裝在機(jī)房的回風(fēng)管道上。很多工程中都是吊頂回風(fēng)，只是在機(jī)房內(nèi)設(shè)置一段回風(fēng)管。由于熱空氣上升，冷空氣下降的原因吊頂中空氣的溫度比被控區(qū)域的溫度高出幾度，已不能代表被控區(qū)域的溫度，此時(shí)，無論控制程序如何完善，都起不到良好的節(jié)能(ji nn)效果。共四十頁5.4 冷源系統(tǒng)(xtng)的群控問題冷源系統(tǒng)包括冷水機(jī)組、冷卻塔、冷凍水泵及冷卻水泵等，彼此相互影響，相互作用，構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)的水系統(tǒng)，是

14、空調(diào)耗能的關(guān)鍵。其中，某些(mu xi)設(shè)備也配有自己的微電腦控制系統(tǒng)，但這只能保證該設(shè)備最佳運(yùn)行，不能保證其他設(shè)備最佳運(yùn)行，更不能保證整個(gè)冷源系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行。利用BAS系統(tǒng)各DDC之間良好的通訊功能和中央電腦強(qiáng)大的計(jì)算功能，在監(jiān)控各設(shè)備的同時(shí)，綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)，給出冷源系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)模型優(yōu)化運(yùn)行設(shè)備，是提高BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，挖掘其潛力的有效手段。共四十頁5.5 空氣(kngq)處理機(jī)組的優(yōu)化控制如前所述，利用BAS系統(tǒng)各DDC之間良好的通訊功能和中央電腦強(qiáng)大的計(jì)算功能，在確保被控區(qū)域舒適性的前提下，盡可能利用自然供冷，減少機(jī)械制冷的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)空氣處理(chl)機(jī)組的多工況分區(qū)運(yùn)行，也

15、是提高BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，挖掘其潛力的有效手段。共四十頁6 BAS對制冷空調(diào)系統(tǒng)(xtng)實(shí)現(xiàn)的功能BAS建立在微電腦技術(shù)上，利用先進(jìn)的現(xiàn)代通訊技術(shù)，采用分散式直接數(shù)字控制（DDC）與中央監(jiān)控相結(jié)合的控制方式，對空調(diào)設(shè)備按時(shí)間程序進(jìn)行自動控制或手動遙控，并可以多用戶同時(shí)工作。整個(gè)控制系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)在以下(yxi)幾個(gè)方面：共四十頁6.1 了解空調(diào)(kn dio)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況由于現(xiàn)場處理機(jī)可以提供(tgng)幾十個(gè)測量及控制回路，因此可以充分利用這些回路對空氣處理過程中的各種參數(shù)，設(shè)備進(jìn)行數(shù)量及狀態(tài)檢測，并通過終端將其顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，使運(yùn)行管理人員能及時(shí)了解整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。共

16、四十頁6.2 保證空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行(ynxng)參數(shù)由于計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算(yn sun)和邏輯推理，因此它可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)儀表控制難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜規(guī)律控制、最優(yōu)控制，這就使得BAS能夠達(dá)到常規(guī)儀表裝置達(dá)不到的速度和精度，更好地保證空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。共四十頁6.3 節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)(xtng)的運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算機(jī)的記憶和判斷功能能夠使其在控制過程中綜合各方面的情況，在環(huán)境或生產(chǎn)參數(shù)變化(binhu)時(shí)做出判斷，選擇最合理的方案。以在不影響舒適度的前提下減少水、電等能耗，降低運(yùn)行成本，即通過有效地將設(shè)備運(yùn)行和實(shí)際需求結(jié)合，使能源消耗減少到最低程度，并最大限度地延長設(shè)備使用壽命和降低維修費(fèi)用。共四十頁

17、6.4 更好地進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)(wih)及管理BAS在運(yùn)行過程中能夠判斷空調(diào)系統(tǒng)各種設(shè)備的故障狀態(tài)，操作終端還可以根據(jù)這些信息建立設(shè)備運(yùn)行維護(hù)檔案，預(yù)先制定計(jì)劃并周期做出報(bào)告，這樣就能很容易地得到(d do)最適合的運(yùn)行程序和維護(hù)方案，從而大大提高了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平。 共四十頁7 BAS如何實(shí)現(xiàn)(shxin)節(jié)能制冷空調(diào)設(shè)備(shbi)運(yùn)行的自動控制對于節(jié)約能量、合理使用設(shè)備(shbi)具有非常重要的意義。從全年來看，室外空氣參數(shù)等于設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的時(shí)間是很少的，絕大部分時(shí)間是隨季節(jié)的變化而變化的。即使是天之內(nèi)室外空氣的參數(shù)也是在不斷變化的。同時(shí)室內(nèi)的余熱余濕量也在不斷變化，引起建筑

18、物總的冷、熱負(fù)荷的不斷變化。如果不對空調(diào)運(yùn)行設(shè)備，尤其是中央制冷系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，那么將會影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，浪費(fèi)能源和費(fèi)用，并且這些設(shè)備也不能在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行。共四十頁7.1 常見的節(jié)能(ji nn)方法隨著空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的不斷(bdun)發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)中各種設(shè)備都有了相當(dāng)成熟的節(jié)能技術(shù)在應(yīng)用。以冷水機(jī)組為例，其節(jié)能的一般做法都是進(jìn)行變頻改造，通過變頻調(diào)速控制，以達(dá)到節(jié)能目的。共四十頁7.2 通過(tnggu)BAS節(jié)能BAS是一種效果更好、更節(jié)能的方法。仍以冷水機(jī)組為例，在多臺冷水機(jī)組并列運(yùn)行的情況下，在樓宇自控系統(tǒng)和冷水機(jī)組的各功能模塊之間加裝軟接口并通過翻譯軟件和應(yīng)用軟

19、件進(jìn)行(jnxng)通訊。根據(jù)外部所需冷負(fù)荷，各冷水機(jī)組控制箱(UCP)向樓宇自控系統(tǒng)(BAS)提供現(xiàn)時(shí)主機(jī)的運(yùn)行電流和負(fù)載率等參數(shù)，樓宇自控系統(tǒng)(BAS)通過應(yīng)用軟件進(jìn)行分析、比較、計(jì)算后將給定的各冷水機(jī)組的新的負(fù)載率等指令發(fā)至各冷水機(jī)組的功能模塊，使冷水機(jī)組運(yùn)行在低能耗區(qū)，始終以最節(jié)能的方式運(yùn)行。該系統(tǒng)只需增加：1）軟件接口ASMIG21010及A5MIG2020各1個(gè)；2）翻譯軟件及應(yīng)用軟件各1套。合計(jì)投資約34萬元。由此可見該節(jié)能技術(shù)投資小，效果明顯，特別適應(yīng)多臺機(jī)組的空調(diào)系統(tǒng)。共四十頁8 BAS在應(yīng)用(yngyng)中存在的問題及解決途徑8.1 存在的問題8.2 解決(jiju)途徑的探討共四十頁8.1 存在(cnzi)的問題 據(jù)了解，我國目前安裝BAS系統(tǒng)的大樓已逾千座，主要分布于北京、上海、廣東、江蘇、浙江等省市。然而，調(diào)查表明，這些BAS系統(tǒng)中，存在不同程度問題的約占70左右，其中還包括了一些系統(tǒng)根本(gnbn)沒開通的，或開通后不久即崩潰癱瘓的。BAS系統(tǒng)的成功率問題已引起了業(yè)內(nèi)外人士的廣泛關(guān)注。在制冷空調(diào)系統(tǒng)中出現(xiàn)問題的原因主要有以下幾點(diǎn)：共四十頁8.1.1 技術(shù)(jsh)問題BAS設(shè)計(jì)人員專業(yè)一般是電子(dinz)電氣類