樓宇自動控制系統(tǒng)講座

關(guān)于樓宇自動控制系統(tǒng)講座第一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

一、設(shè)計基本知識

第二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二1.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)基本概念

定義：將建筑設(shè)備采用傳感器、執(zhí)行器、控制器、人機界面、數(shù)據(jù)庫、管線和輔助設(shè)施等連接起來，并配有軟件進行監(jiān)視和控制的綜合系統(tǒng)。

《建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范JGJ/T334-2014》

控制范圍：監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍應根據(jù)項目建設(shè)目標確定，并宜包括供暖通風與空氣調(diào)節(jié)、給水排水、供配電、照明、電梯和自動扶梯等設(shè)備。當被監(jiān)控設(shè)備自帶控制單元時，可采用標準電氣接口或數(shù)字通信接口的方式互聯(lián)，并宜采用數(shù)字通信接口方式。

第三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)涉及的范圍

（1）

暖通專業(yè)（空調(diào)通風系統(tǒng)）

（2）給排水專業(yè)（給水排水系統(tǒng)）

（3）電氣專業(yè)（動力照明配電系統(tǒng)）

第四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1暖通專業(yè)

1.空調(diào)系統(tǒng)

2.通風排風系統(tǒng)

3.消防送風排煙系統(tǒng)

4.人防通風系統(tǒng)

第五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.1空調(diào)系統(tǒng)

（1）中央空調(diào)系統(tǒng)

（2）VRF系統(tǒng)

（3）分機空調(diào)系統(tǒng)

第六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.1.1中央空調(diào)系統(tǒng)

組成：冷熱源、水系統(tǒng)、末端風機

1.冷熱源系統(tǒng)

冷源：冷水機組、蓄冰系統(tǒng)等

熱源：鍋爐（電熱鍋爐、蒸汽鍋爐、城市熱力管網(wǎng)等）

冷熱源：熱泵機組（風冷熱泵、水環(huán)熱泵、地源熱泵等）

第七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二8水冷冷水機組包括：水冷離心式冷水機組（大型建筑中常用）水冷螺桿式冷水機組（大中型建筑中常用）水冷活塞式冷水機組（中小型建筑中使用）水冷渦旋式冷水機組（中小型建筑中使用）使用能源：電（一般為380V，大型離心機組可以采用高壓型，如10KV）配套：冷卻塔（一般放置在裙房或主樓屋頂）產(chǎn)出：7℃冷凍水第八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二9冷凍機房照片第九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二空調(diào)冷熱源設(shè)計：空調(diào)熱源適用性10鍋爐：常用能源：燃氣、輕油（重油）（一般為天然氣或輕油）配套：燃氣表間、日用油箱間、室外直埋油罐產(chǎn)出：60℃熱水（高壓蒸汽是經(jīng)過換熱得到）第十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二11熱泵機組（風冷熱泵、水環(huán)熱泵、地源熱泵等）使用能源：電（一般為380V）換熱方式不同，分為風冷熱泵、水環(huán)熱泵、地源熱泵第十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二空調(diào)系統(tǒng)的組成

空調(diào)設(shè)計是一項系統(tǒng)工程。其組成包括以下內(nèi)容：12第十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.1.1中央空調(diào)系統(tǒng)

2.水系統(tǒng)

（1）水系統(tǒng)（冷凍水系統(tǒng)）：兩管制、四管制

兩管制：冷水、熱水合用水管

四管制：冷水、熱水分設(shè)水管

（2）冷卻水系統(tǒng)

第十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.1.1中央空調(diào)系統(tǒng)

3.末端風機系統(tǒng)

（1）空調(diào)機組

A.定風量、變風量B.兩管制、四管制

C.一次回風、二次回風D.單風機、雙風機

E.其他各種類型

（2）新風機組

（3）風機盤管第十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二空調(diào)機組

第十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二162.1.1.2VRF機組（變冷媒流量空調(diào)系統(tǒng)）包括：變頻的VRF系統(tǒng)（適用于中小型建筑、如大金的VRV）

變?nèi)莘e的VRF系統(tǒng)（適用于中小型建筑、如三星的數(shù)碼渦旋）能源： 電（一般室外機380V，室內(nèi)機220V）配套： 室外機逐層放置或放置在屋頂上（風冷、水冷）產(chǎn)出： 高壓低溫氟里昂蒸汽2.1.1.3分體空調(diào)第十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

2.1.2通風排風系統(tǒng)

2.1.3消防送風排煙系統(tǒng)

2.1.4人防通風系統(tǒng)

第十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2給排水專業(yè)（給水排水系統(tǒng)）

1.生活給水系統(tǒng)

2.排水系統(tǒng)

3.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)

4.熱水系統(tǒng)（太陽能、空氣源熱泵、電熱）

5.消防水系統(tǒng)（消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)）

第十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.1生活給水系統(tǒng)

（1）城市管網(wǎng)直供系統(tǒng)

（2）生活水池+生活水泵+屋頂生活水箱系統(tǒng)

（3）生活水池+變頻生活水泵系統(tǒng)

第十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.2排水系統(tǒng)

（1）雨水排水系統(tǒng)

（2）生活廢水、污水等排水系統(tǒng)

（3）地下室排水系統(tǒng)

第二十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.3空調(diào)冷卻水系統(tǒng)

第二十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.4熱水系統(tǒng)

（1）太陽能（2）空氣源熱泵（3）電熱

第二十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.5消防水系統(tǒng)

（1）消火栓系統(tǒng)

（2）噴淋系統(tǒng)）

第二十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3電氣專業(yè)

1.高低壓配電系統(tǒng)

2.動力配電系統(tǒng)

3.照明配電系統(tǒng)

4.消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

5.防雷接地系統(tǒng)

第二十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.1高低壓配電系統(tǒng)

高壓配電系統(tǒng)圖

第二十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.1高低壓配電系統(tǒng)

低壓配電系統(tǒng)圖

第二十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.1高低壓配電系統(tǒng)

高低壓配電圖片

第二十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.2動力配電系統(tǒng)

動力配電干線系統(tǒng)圖

第二十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.2動力配電系統(tǒng)

動力配電系統(tǒng)圖

第二十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.3照明配電系統(tǒng)

照明配電系統(tǒng)圖

第三十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.4消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

第三十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.4消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

第三十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.5防雷接地系統(tǒng)

第三十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二3.機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的幾種典型類型

（1）簡單的單層獨立系統(tǒng)（控制器）

（2）中型的兩層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（總線、以太網(wǎng)）

（3）大型的三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（多個中型組成）

第三十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

3.1簡單的單層獨立系統(tǒng)（控制器）

控制器傳感器執(zhí)行器第三十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二3.2中型的兩層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（總線、以太網(wǎng)）

第三十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二3.3大型的三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

第三十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

二、設(shè)計基本要點

第三十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1空調(diào)系統(tǒng)

（1）新風機組

（2）空調(diào)機組

※定風量、變風量

※兩管制、四管制

（3）空調(diào)冷熱源

（4）送風排風機第三十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.1新風機組

控制原理圖第四十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.2空調(diào)機組

①一次定風量系統(tǒng)控制原理圖第四十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二②變風量系統(tǒng)風系統(tǒng)示意圖第四十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二變風量空調(diào)機組控制原理圖第四十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二變風量末端（即VAV）控制原理圖第四十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二③四管制變風量系統(tǒng)控制原理圖第四十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.3中央空調(diào)系統(tǒng)（冷水機組）第四十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二冷水機組流程圖

冷水機組循環(huán)水泵分水器集水器旁通閥壓差TFT冷水機組循環(huán)水泵第四十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二空調(diào)水系統(tǒng)的類型48一級泵、二級泵、多級泵水系統(tǒng)阻力分級控制：一級泵：采用一級水泵克服全部水系統(tǒng)阻力；二級泵：一般一級泵克服冷熱源阻力，二級泵克服末端及管網(wǎng)阻力一次泵：系統(tǒng)較小或各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差不大時，宜采用一次泵系統(tǒng)二次泵:系統(tǒng)較大、阻力較高、各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差懸殊時（差額大于50kPa），應采用二次泵系統(tǒng)；二次泵宜根據(jù)流量需求的變化采用變速變流量調(diào)節(jié)方式；第四十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二冷熱源系統(tǒng)控制原理圖第四十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二風冷熱泵控制原理圖第五十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.4送風、排風機

控制原理圖第五十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.4送風、排風機

控制原理圖第五十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.1.4送風、排風機

控制原理圖第五十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2給排水系統(tǒng)

1.生活給水系統(tǒng)

2.排水系統(tǒng)

3.空調(diào)冷卻水系統(tǒng)

4.熱水系統(tǒng)（太陽能、空氣源熱泵、電熱）

5.消防水系統(tǒng)（消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)）第五十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.1生活給水系統(tǒng)

控制原理圖

（1）液位控制第五十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.1生活給水系統(tǒng)

控制原理圖

（2）水管網(wǎng)壓力控制第五十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.1集水泵

控制原理圖

第五十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2.1集水泵

控制原理圖

第五十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3電氣系統(tǒng)

1.高低壓配電系統(tǒng)

2.動力配電系統(tǒng)

3.照明配電系統(tǒng)

4.消防報警聯(lián)動系統(tǒng)

5.防雷接地系統(tǒng)

第五十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3.1照明控制原理圖

第六十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2控制系統(tǒng)接線原理圖

（1）排風機

第六十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二排風機DDC接線原理圖

第六十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2、電控箱的二次接線圖

第六十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.2控制系統(tǒng)接線原理圖

（2）照明配電箱

第六十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二照明控制原理圖

第六十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二2.3空調(diào)焓濕圖

第六十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

四管制變風量空調(diào)機組控制原理圖第六十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

空調(diào)機組：在不同季節(jié)條件下的運行模式進行分析：（1）在夏季，早、中、晚溫度都很高的情

況下，新風及回風焓值如下圖所示

第六十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

第六十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

空調(diào)機組：在該情況下，新風焓值一直大于夏天回風焓值，則系統(tǒng)始終運行在最小新風狀態(tài)，新風閥處于最小閥位，回風閥處在最大閥位，以節(jié)約冷能源?？諝馓幚磉^程如圖3所示，室外新風與室內(nèi)回風混合后，混合風的工況點為H，經(jīng)表冷段的降溫除濕處理后，將工況點變到送風點S點。當房間熱負荷減小后，運行工況為ε1線，若風機頻率不變，則回風與送風的焓差△i=熱負荷Q/風量L，由于Q減小，而L不變，故實際回風工況點將在A點[3]。房間溫度傳感器感應溫度太低，則控制風機的頻率下降，使送風量L下降，從而使焓差△i加大，直至工況點位于B點，此時溫度與設(shè)定值正好相同，風機頻率不再變化。由圖中我們看出，實際工況點的焓值偏離設(shè)計值，也就是說，有可能出現(xiàn)實際工況點的濕度偏離允許的濕度范圍，這種情況僅靠風系統(tǒng)調(diào)節(jié)是無法解決的，除非同時采用水系統(tǒng)調(diào)節(jié)的手段（這個問題將在后面詳細分析）。

第七十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

空調(diào)機組：(2)、在冬季，早、中、晚溫度都很涼的情況

下，新風及回風焓值如下圖所示：

第七十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

第七十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

空調(diào)機組：在該情況下，新風焓值一直小于冬天回風焓值。按照設(shè)計工況確定的送風點S其相對應的露點L，其焓值設(shè)為i2；當最小新風閥位與最大回風閥位混合后的混合風其焓值等于i2時，其室外新風的焓值設(shè)為i1；另外回風點的焓值設(shè)為i3。如果室外新風焓值小于i1，則運行在最小新風狀態(tài)；當室外新風焓值大于i1但小于i2，則運行在變新風量狀態(tài)；室外新風焓值大于i2但小于i3時，則運行在全新風狀態(tài)[1]，以實現(xiàn)節(jié)能?？諝馓幚磉^程如圖5所示，室外新風與室內(nèi)回風混合后，混合風的工況點有三種情況：①當室外新風焓值小于i1時，運行在最小新風狀態(tài)，混合風的絕對濕度小于L點的濕度，且其焓值也小于L點的焓值，如圖中H點，則先經(jīng)加熱段的預熱到P點后，再加濕處理到L點，通過再加熱，將工況點直接變到送風點S點[1]；②當室外新風焓值在i1與i2之間時，采用變新風的運行狀態(tài)，新風閥開度的控制原則是：保持新風與回風在混合后的混合風焓值等于L點的焓值i2，如圖中的Y點。這樣只需加濕就可以到達L點，再經(jīng)加熱到達送風工況點S點[4]。③室外新風焓值大于i2但小于i3時，則運行在全新風狀態(tài)，此時又有兩種情況：i.新風的絕對濕度小于L點的濕度，如圖中H’點，則經(jīng)表冷段的降溫到Q點，再加濕處理，將工況點變到L點，通過加熱直接變到送風點S點；ii.新風的絕對濕度大于L點的濕度，如圖中H”點，則經(jīng)表冷段降溫除濕后，將工況點變?yōu)長點，再通過加熱直接變到送風點S點。當房間熱負荷減小后，運行工況為ε1線，通過控制風機的頻率，使其下降，使送風量L下降，直至工況點位于B點，此時溫度與設(shè)定值正好相同，風機頻率不再變化。。

第七十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

空調(diào)機組：（3）、在春、秋天，早、晚溫度都很涼，而中午又很熱的情況下，新風及回風焓值如下圖所示：

第七十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二

第七十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二空調(diào)水系統(tǒng)的類型76一級泵、二級泵、多級泵水系統(tǒng)阻力分級控制：一級泵：采用一級水泵克服全部水系統(tǒng)阻力；二級泵：一般一級泵克服冷熱源阻力，二級泵克服末端及管網(wǎng)阻力一次泵：系統(tǒng)較小或各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差不大時，宜采用一次泵系統(tǒng)二次泵:系統(tǒng)較大、阻力較高、各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差懸殊時（差額大于50kPa），應采用二次泵系統(tǒng)；二次泵宜根據(jù)流量需求的變化采用變速變流量調(diào)節(jié)方式；第七十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二空調(diào)末端：空氣在焓濕圖里的變化77一次回風過程二次回風過程再熱過程風機盤管+新風的過程第七十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期二