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DDC控制器在楼宇自控系统空调设计_百度文库
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DDC控制器在楼宇自控系统空调设计
D​D​C​控​制​器​在​楼​宇​自​控​系​统​空​调​设​计​ ​ ​完​整​ ​ ​详​细​ ​和​大​家​分​享​下​。
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DDC温度系统的设计与实现
D​D​C​温​度​系​统​的​设​计​与​实​现
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中华人民共和国行业标准
民用建筑电气设计规范
建筑设备监控系统
18.1一般规定
18.1.1本章适用于建筑物(群)所属建筑设备监控系统(BAS)的设计。BAS可对下列子系统进行设备运行和建筑节能的监测与控制:
1冷冻水及冷却水系统;2热交换系统;3采暖通风及空气调节系统;4给水与排水系统;5供配电系统;
6公共照明系统;7电梯和自动扶梯系统。
18.1.2建筑设备监控系统设计应符合下列规定:
1建筑设备监控系统应支持开放式系统技术,宜建立分布式控制网络;
2应选择先进、成熟和实用的技术和设备,符合技术发展的方向,并容易扩展、维护和升级;
3选择的第三方子系统或产品应具备开放性和互操作性;
4应从硬件和软件两方面充分确定系统的可集成性;
5应采取必要的防范措施,确保系统和信息的安全性;
6应根据建筑的功能、重要性等确定采取冗余、容错等技术。
18.1.3设计建筑设备监控系统时,应根据监控功能需求设置监控点。监控系统的服务功能应与管理模式相适应。
18.1.4建筑设备监控系统规模,可按实时数据库的硬件点和软件点点数区分,宜符合表18.1.4的规定。
表18.1.4建筑设备监控系统规模
实时数据库点数
3000及以上
18.1.5建筑设备监控系统,应具备系统自诊断和故障报警功能。
18.1.6当工程有智能建筑集成要求,且主管部门允许时,BAS应提供与火灾自动报警系统(FAS)及安全防范系统(SAS)的通信接口,构成建筑设备管理系统(BMS)。
18.2建筑设备监控系统网络结构
18.2.1建筑设备监控系统,宜采用分布式系统和多层次的网络结构。并应根据系统的规模、功能要求及选用产品的特点,采用单层、两层或三层的网络结构,但不同网络结构均应满足分布式系统集中监视操作和分散采集控制(分散危险)的原则。
大型系统宜采用由管理、控制、现场设备三个网络层构成的三层网络结构,其网络结构应符合图18.2.1的规定。
中型系统宜采用两层或三层的网络结构,其中两层网络结构宜由管理层和现场设备层构成。
小型系统宜采用以现场设备层为骨干构成的单层网络结构或两层网络结构。各网络层应符合下列规定:
1管理网络层应完成系统集中监控和各种系统的集成;
2控制网络层应完成建筑设备的自动控制;
3现场设备网络层应完成末端设备控制和现场仪表设备的信息采集和处理。
18.2.2用于网络互联的通信接口设备,应根据各层不同情况,以ISO/OSI开放式系统互联模型为参照体系,合理选择中继器、网桥、路由器、网关等互联通信接口设备。
图18.2.1建筑设备监控系统三层网络系统结构
18.3管理网络层(中央管理工作站)
18.3.1管理网络层应具有下列功能:
1监控系统的运行参数;
2检测可控的子系统对控制命令的响应隋况;
3显示和记录各种测量数据、运行状态、故障报警等信息;
4数据报表和打印。
18.3.2管理网络层设计应符合下列规定:
1服务器与工作站之间宜采用客户机/服务器(Client/Server)或浏览器/服务器(Browser/Server)的体系结构。当需要远程监控时,客户机/)R务器的体系结构应支持Web服务器。
2应采用符合IEEE802.3的以太网。
3宜采用TCP/IP通信协议。
4服务器应为客户机(操作站)提供数据库访问,并宜采集控制器、微控制器、传感器、执行器、阀门、风阀、变频器数椐,采集过程历史数据,提供服务器配置数据,存储用户定义数据的应角信息结构,生成报警和事件记录、趋势图、报表,提供系统状态信息。
5实时数据库的监控点数(包括软件点),应留有余量,不宜少于10%。
6客户机(操作站)软件根据需要可安装在多台PC机上,宜建立多台客户机(操作站)并行工作的局域网系统。
7客户机(操作站)软件可以和服务器安装在一台PC机上。
8管理网络层应具有与互联网(Interned联网能力,提供互联网用户通信接口技术,用户可通过Web浏览器,查看建筑设备监控系统的各种数据或进行远程操作。
9当管理网络层的服务器和(或)操作站故障或停止工作时,不应影响控制器、微控制器和现场仪表设备运行,控制网络层、现场网络层通信也不应因此而中断。
18.3.3当不同地理位置上分布有多组相同种类的建筑设备监控系统时,宜采用DSA(Distributed&Server&Architecture)分布式服务器结构。每个建筑设备监控系统服务器管理的数据库应互相透明,从不同的建筑设备监控系统的客户机(操作站)均可访问其他建筑设备监控系统的服务器,与该系统的数据库进行数据交换,使这些独立的服务器连接成为逻辑上的一个整体系统。
18.3.4管理网络层的配置应符合下列规定:
1宜采用10BASE-T/100BASE-T方式,选用双绞线作为传输介质;
2服务器与客户机(操作站)之间的连接宜选用交换式集线器;
3管理网络层的服务器和至少一个客户机(操作站)应位于监控中心内;
4在管理体制允许,建筑设备监控系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)和安全防范系统(SAS)共用一个控制中心或各控制中心相距不远的情况下,BAS、SAS、FAS可共用同一个管理网络层,构成建筑管理系统(BMS),但应使三者其余部分的网络各自保持相对独立。
18.4控制网络层(分站)
18.4.1控制网络层应完成对主控项目的开环控制和闭环控制、监控点逻辑开关表控制和监控点时间表控制。
18.4.2控制网络层应由通信总线和控制器组成。通信总线的通信协议宜采用TCP/IP、BACnet、LonTalk、MeterBus和ModBus等国际标准。
18.4.3控制网络层的控制器(分站)宜采用直接数字控制器(DDC)、可编程逻辑控制器(PLC)或兼有DDC、PLC特性的混合型控制器HC(HybridController)。
18.4.4在民用建筑中,除有特殊要求外,应选用DDC控制器。
18.4.5控制器(分站)的技术要求,应符合下列规定:
1CPU不宜低于16位;
2MM不宜低于128kB;
3EPROM和(或)Flash—EPROM不宜低于512kB;4MM数据应有72h断电保护;
5操作系统软件、应用程序软件应存储在EPROM或Flash_EPROM中;
6硬件和软件宜采用模块化结构;
7可提供使用现场总线技术的分布式智能输入、输出模块,
构成开放式系统;分布式智能输入、输出模块应安装在现场网络层上;
8应提供至少一个RS232通信接口与计算机在现场连接;
9应提供与控制网络层通信总线的通信接口,便于控制器与通信总线连接和与其他控制器通信;
10宜提供与现场网络层通信总线的通信接口,便于控制器与现场网络通信总线连接并与现场设备通信;
ll控制器(分站)宜提供数字量和模拟量输入输出以及高速计数脉冲输入,并应满足控制任务优先级别管理和实时性要求;
12控制器(分站)规模以监控点(硬件点)数量区分,每台不宜超过256点;
13控制器(分站)宜通过图形化编程工程软件进行配置和选择控制应用;
14控制器宜选用挂墙的箱式结构或小型落地柜式结构;分布式智能输入、输出模块宜采用可直接安装在建筑设备的控制柜中的导轨式模块结构;
15应提供控制器典型配置时的平均无故障工作时间(MTBF);
16每个控制器(分站)在管理网络层故障时应能继续独立工作。
18.4.6每台控制器(分站)的监控点数(硬件点),应留有余量,不宜小于10%。
18.4.7控制网络层的配置应符合下列规定:
1宜采用总线拓扑结构,也可采用环形、星形拓扑结构;用双绞线作为传输介质;
2控制网络层可包括并行工作的多条通信总线,每条通信总线可通过网络通信接口与管理网络层(中央管理工作站)连接,也可通过管理网络层服务器的RS232通信接口或内置通信网卡直接与服务器连接;
3当控制器(分站)采用以太网通信接口而与管理网络层处于同一通信级别时,可采用交换式集线器连接,与中央管理工作站进行通信;
4控制器(分站)之间通信,应为对等式(peertopeer)直接数据通信;
5控制器(分站)可与现场网络层的智能现场仪表和分布式智能输入、输出模块进行通信;
6当控制器(分站)采用分布式智能输入、输出模块时,可以用软件配置的方法,把各个输入、输出点分配到不同的控制器(分站)中进行监控。
18.5现场网络层
18.5.1中型及以上系统的现场网络层,宜由通信总线连接微控制器、分布式智能输入输出模块和传感器、电量变送器、照度变送器、执行器、阀门、风阀、变频器等智能现场仪表组成。也可使用常规现场仪表和一对一连线。
18.5.2现场网络层宜采用TCP/IP、BACnet、LonTalk、Me—terBus和ModBus等国际标准通信总线。
18.5.3微控制器应具有对末端设备进行控制的功能,并能独立于控制器(分站)和中央管理工作站完成控制操作。
18·5·4微控制器按专业功能可分为下列几类:
1空调系统的变风量箱微控制器、风机盘管微控制器、吊顶空调微控制器、热泵微控制器等;
2给水排水系统的给水泵微控制器、中水泵微控制器、排水泵微控制器等;
3变配电微控制器、照明微控制器等。
18.5.5微控制器宜直接安装在被控设备的控制柜(箱)里,成为控制设备的一部分。
18.5.6作为控制器的组成部分的分布式智能输入输出模块,应通过通信总线与控制器计算机模块连接。
18.5.7智能现场仪表应通过通信总线与控制器、微控制器进行通信。
18.5.8控制器、微控制器和分布式智能输入输出模块,应与常规现场仪表进行一对一的配线连接。
18.5.9现场网络层的配置应符合下列规定:
1微控制器、分布式智能输入输出模块、智能现场仪表之间,应为对等式直接数据通信;
2现场网络层可包括并行工作的多条通信总线,每条通信总线可视为一个现场网络;
3每个现场网络可通过网络通信接VI与管理网络层(中央管理工作站)连接,也可通过网络管理层服务器RS232通信接口或内置通信网卡直接与服务器连接;
4当微控制器和(或)分布式智能输入输出模块,采用以太网通信接口而与管理网络层处于同一通信级别时,可采用交换式集线器连接,与中央管理工作站进行通信;
5智能现场仪表可通过网络通信接口与控制网络层控制器(分站)进行通信;
6智能现场仪表宜采用分布式连接,用软件配置的方法,
可把各种现场设备信息分配到不同的控制器、微控制器中进行处理;
7现场网络层的配置除应符合本条规定外,尚应符合本规范第18.4.7条1~2款的规定。
18.6建筑设备监控系统的软件
18.6.1建筑设备监控系统的三个网络层,应具有下列不同的软件:
1管理网络层的客户机和服务器软件;
2控制网络层的控制器软件;
3现场网络层的微控制器软件。
18.6.2管理网络层(中央管理工作站)应配置服务器软件、客户机软件、用户工具软件和可选择的其他软件,并应符合下列规定:
1管理网络层软件应符合下列要求:
1)应支持客户机和服务器体系结构;
2)应支持互联网连接;
3)应支持开放系统;
4)应支持建筑管理系统(BMS)的集成。
2服务器软件应符合下列要求:
1)宜采用Windows2003以上操作系统;
2)应采用TCP/IP通信协议;
3)应采用InternetExplorer6.0SPl以上浏览器软件;
4)实时数据库冗余配置时应为两套;
5)关系数据库冗余配置时应为两套;
6)不同种类的控制器、微控制器应有不同种类的通信接口软件;
7)应具有监控点时间表程序、事件存档程序、报警管理程序、历史数据采集程序、趋势图程序、标准报告生成程序及全局时间表程序;
8)宜有不少于100幅标准画面。
3客户机软件应符合下列要求:
1)应采用WindowsXPSPl以上操作系统;
2)应采用TCP/IP通信协议;
3)应采用InternetExplorer6.0SPl以上浏览器软件;
4)应有操作站软件;
5)应采用Web网页技术;
6)应有系统密码保护和操作员操作级别设置软件。
4用户工具软件应符合下列要求:
1)应有建立建筑设备监控系统网络和组建数据库软件;
2)应有生成操作站显示图形软件。
5工程应用软件应符合下列要求:
1)应有控制器自动配置软件;
2)应有建筑设备监控系统调试软件。
6当监控系统需要时,可选择下列软件:
1)DSA分布式服务器系统软件;
2)开放式系统接口软件;
3)火灾自动报警系统接口软件;
4)安全防范系统接口软件;
5)企业资源管理系统接口软件(包括物业管理系统接El软件)。
18.6.3控制网络层(控制器)软件应符合下列规定:
1控制网络层软件应符合下列要求:
1)控制器应接受传感器或控制网络、现场网络变化的输入参数(状态或数值),通过执行预定的控制算法,把结果输出到执行器、变频器或控制网络、管理网络;
2)控制器应设定和调整受控设备的相关参数;
3)控制器与控制器之问应进行对等式通信,实现数据共享;
4)控制器应通过网络上传中央管理工作站所要求的数据;
5)控制器应独立完成对所辖设备的全部控制,无需中央管理工作站的协助;
6)控制器应具有处理优先级别设置功能;
7)控制器应能通过网络下载或现场编程输入更新的程序或改变配置参数。
2控制器操作系统软件应符合下列要求:
1)应能控制控制器硬件;
2)应为操作员提供控制环境与接口;
3)应执行操作员命令或程序指令;
4)应提供输入输出、内存和存储器、文件和目录管理,包括历史数据存储;
5)应提供对网络资源访问;
6)应使控制网络层、现场网络层节点之间能够通信;
7)应响应管理网络层、控制网络层上的应用程序或操作员的请求;
8)可以采用计算机操作系统开发控制器操作平台;
9)可以嵌入Web服务器,支持因特网连接,实现浏贤器直接访问控制器。
3控制器编程软件应符合下列要求:
1)应有数据点描述软件,具有数值、状态、限定值、默认值设置,用户可调用和修改数据点内的信息;
2)应有时间程序软件,可在任何时间对任何数据点赋予设定值或状态,包括每日程序、每周程序、每年程序、特殊日列表程序、今日功能程序等;
3)应有事件触发程序软件;
4)应有报警处理程序软件,导致报警信息生成的事件包括超出限定值、维护工作到期、累加器读数、数据]点状态改变;
5)应有利用图形化或文本格式编程工具,或使用预先编好的应用程序样板,创建任何功能的控制程序应用程序软件和专用节能管理软件;
6)应有趋势图软件;
7)应有控制器密码保护和操作员级别设置软件。
4应提供独立运行的控制器仿真调试软件,检查控制器模块、监控点配置是否正确,检验控制策略、开关逻辑表、时间程序表等各项内容设计是否满足控制要求。
18.6.4现场网络层软件应符合下列规定:
1现场层网络通信协议,宜符合由国家或国际行业协会制定的某种可互操作性规范,以实现设备互操作。
2现场网络层嵌入式系统设备功能,宜符合由国家或国际行业协会制定的行业规范文件的功能规定并符合下列要求:
1)微控制器功能宜符合某种末端设备控制器行业规范功能文件的规定,成为该类末端设备的专用控制器,并可以和符合同一行业规范功能文件的第三方厂商生产的微控制器实现互操作;
2)分布式智能输入输出模块宜符合某种分布式智能输入输出模块(数字输入模块DI、数字输出模块DO、
模拟输入模块AI、模拟输出模块AO)行业规范功能文件的规定,成为该类模块的规范化的分布式智能输人输出模块;并可以和符合同一行业规范功能文件的第三方厂商生产的同类分布式智能输入输出模块实现互换;
3)智能仪表宜符合温度、湿度、流量、压力、物位、成分、电量、热能、照度、执行器、变频器等仪表的行业规范功能文件的规定,成为该类仪表的规范化智能仪表,并可以和任何符合同一行业规范仪表功能文件的第三方厂商生产的智能仪表实现互换。
3每种嵌入式系统均应安装该种嵌入式系统设备的专用软件,用于完成该种专用功能。
4嵌入式系统的操作系统软件应具有系统内核小、内存空间需求少、实时陛强的特点。
5嵌入式系统设备编程软件,应符合国家或国际行业协会行业标准中的《应用层可互操作性准则》的规定,并宜使用已成为计算机编程标准的《面向对象编程》方法进行编程。
18.7现场仪表的选择
18.7.1传感器的选择应符合下列规定:
1传感器的精度和量程,应满足系统控制及参数测量的要求;
2温度传感器量程应为测点温度的1.2~1.5倍,管道内温度传感器热响应时间不应大于25s,当在室内或室外安装时,热响应时间不应大于150s;
3仅用于一般温度测量的温度传感器,宜采用分度号为Ptl000的B级精度(二线制);当参数参与自动控制和经济核算时,宜采用分度号为Ptl00的A级精度(三线制);
4湿度传感器应安装在附近没有热源、水滴且空气流通,能反映被测房间或风道空气状态的位置,其响应时间不应大于150s;
5压力(压差)传感器的工作压力(压差),应大于测点可能出现的最大压力(iN差)的1.5倍,量程应为测点压力(压差)的1.2~1.3倍;
6流量传感器量程应为系统最大流量的1.2~1.3倍,且应耐受管道介质最大压力,并具有瞬态输出;流量传感器的安装部位,应满足上游10D(管径)、下游5D的直管段要求,当采用电磁流量计、涡轮流量计时,其精度宜为1.5%;
7液位传感器宜使正常液位处于仪表满量程的50%;
8成分传感器的量程应按检测气体、浓度进行选择,一氧化碳气体宜按0~300ppm或0~500ppm;二氧化碳气体宜按0~2000ppm或0~10000ppm(ppm=10—6);
9风量传感器宜采用皮托管风量测量装置,其测量的风速范围不宜小于2~16m/s,测量精度不应小于5%;
10智能传感器应有以太网或现场总线通信接口。
18.7.2调节阀和风阀的选择应符合下列规定:
1水管道的两通阀宜选择等百分比流量特性;
2蒸汽两通阀,当压力损失比大于或等于0.6时,宜选用线性流量特性;小于0.6时,宜选用等百分比流量特性;
3合流三通阀应具有合流后总流量不变的流量特性,其A-AB口宜采用等百分比流量特性,B-AB口宜采用线性流量特性;
分流三通阀应具有分流后总流量不变的流量特性,其AB-A口宜采用等百分比流量特性,AB-B口宜采用线性流量特性;
4调节阀的LI径应通过计算阀门流通能力确定;
5空调系统宜选择多叶对开型风阀,风阀面积由风管尺寸决定,并应根据风阀面积选择风阀执行器,执行器扭矩应能可靠关闭风阀;风阀面积过大时,可选多台执行器并联工作。
18.7.3执行器宜选用电动执行器,其输出的力或扭矩应使阀门或风阀在最大流体流通压力时可靠开启和闭合。
18.7.4水泵、风机变频器输出频率范围应为1~55Hz,变频器过载能力不应小于120%额定电流,变频器外接给定控制信号应包括电压信号和电流信号,电压信号为直流0~10V,电流信号为直流4~20mA。
18.7.5现场一次测量仪表、电动执行器及调节阀的选择除符合本节规定外,尚应符合本规范第24章的相关规定。
18.8冷冻水及冷却水系统
18.8.1压缩式制冷系统的监控应符合下列规定:
1冷水机的电机、压缩机、蒸发器、冷凝器等内部设备的自动控制和安全保护均由机组自带的控制系统监控,宜由供应商提供数据总线通信接口,直接与建筑设备监控系统交换数据。冷冻水及冷却水系统的外部水路的参数监测与控制,应由建筑设备监控系统控制器(分站)完成。
2建筑设备监控系统应具有下列控制功能:
1)制冷系统启、停的顺序控制;
2)冷冻水供水压差恒定闭环控制;
3)备用泵投切、冷却塔风机启停和冷水机低流量保护的开关量控制;
4)根据冷量需求确定冷水机运行台数的节能控制;
5)宜对冷水机组出水温度进行优化设定;
6)冷却水最低水温控制;
7)冷却塔风机台数控制或风机调速控制。
中小型工程冷冻水宜采用一次泵系统,系统较大、阻力较高且各环路负荷特性或阻力相差悬殊时,宜采用二次泵系统;二次泵宜选用变频调速控制。
3冷冻水及冷却水系统参数监测应符合下列要求:
1)冷冻水供水、回水温度测量应设置自动显示、超限报警、历史数据记录、打印及趋势图;
2)冷冻水供水流量测量应设置瞬时值显示、流量积算、超限报警、历史数据记录、打印及趋势图;
3)应根据冷冻水供回水温差及流量瞬时值计算冷量和累计冷量消耗;
4)当系统有冷冻水过滤器时,应设置堵塞报警;
5)进、出冷水机的冷却水水温测量应设置自动显示、极限值报警、历史数据记录、打印;
6)冷却塔风机联动控制,应根据设定的冷却水温度上、下限启停风机;
7)闭式空调水系统宜设高位膨胀水箱或气体定压罐定压;膨胀水箱内水位开关的高低水位或气体定压罐内高低压力越限时,应报警、历史数据记录和打印;
8)系统内的水泵、风机、冷水机组应设置运行时间记录。
18·8·2溴化锂吸收式制冷系统的监控应符合下列规定:
1冷水机组的高压发生器、低压发生器、溶液泵、蒸发器、吸收器(冷凝器)、直燃型的燃烧器等内部设备宜由机组自带的控制器监控,并宜由供应商提供数据总线通信接口,直接与建筑设备监控系统交换数据。冷冻水及冷却水系统的外部水路的参数监测与控制及各设备顺序控制,应由建筑设备监控系统控制器完成。
2建筑设备监控系统的控制功能及工艺参数的监测应符合本规范第18.8.1条2、3款的规定。
3溴化锂吸收式制冷系统不宜提供低温冷冻水,冷冻水出口温度应大于3℃。同时应设置冷却水温度低于24℃时的防溴化锂结晶报警及连锁控制。
18.8.3冰蓄冷系统的监控应符合下列规定:
1宜选用PLC可编程逻辑控制器或HC混合型控制器(PLC-+-DCS)。
2应选用可流通Z--醇水溶液的蝶阀和调节阀,阀门工作温度应满足工艺要求。
3蓄冰槽进出口乙二醇溶液温度应设置自动显示、极限报警、历史数据记录、打印及趋势图。
4蓄冰槽液位测量应设置自动显示、极限报警、历史数据记录、打印及趋势图。宜选用超声波液位变送器,精度1.5%。
5冰蓄冷系统交换器二次冷冻水及冷却水系统的监控与压缩式制冷系统相同,除符合本规范第18.8.1条3款的规定外,尚应增加下列控制:
1)换热器二次冷媒侧应设置防冻开关保护控制;
2)控制器(分站)应有主机蓄冷、主机供冷、融冰供冷、主机和蓄冷设备同时供冷运行模式参数设置;
同时应具有主机优先、融冰优先、固定比例供冷运行模式的自动切换,并应根据数据库的负荷预测数据进行综合优化控制。
18.8.4水源热泵系统的监控应符合下列规定:
1水源热泵机组均由设备本身自带的控制盘监控,宜由供应商提供数据通信总线接口。建筑设备监控系统应完成风机、冷却塔、水泵启停和循环水温度控制。
2水源热泵机组控制应符合下列要求:
1)小型机组由回风或室内温度直接控制压缩机启停;
2)大、中型机组宜采用多台压缩机分级控制方式;
3)压缩机宜采用变频调速控制。
3循环水温度控制应符合下列要求:
1)当循环水温度Tx大于或等于30℃时,应自动切换为夏季工况,冷却水系统供电准备投入工作;
2)当循环水温度Tx小于30℃,大于20℃时,为过渡季节,冷却水系统及辅助热源系统自动切除;
3)当循环水温度Tx小于或等于20℃时,自动切换为冬季工况,辅助热源系统投入工作。
4循环水温度可直接控制封闭式冷却塔运行台数和冷却塔风机的转速。
5循环水泵可采用变速控制,控制循环水温度在设定值范围。
6循环水泵温度低于7℃应报警,低于4℃热泵应停止工作。
7冷却塔宜设防冻保护。
8循环水泵系统宜设置水流开关,监测系统运行状态。循环水泵进出口宜设置压差开关,当检测到系统水流量减小时,应自动投入备用水泵,若水流量不能恢复,热泵应停止工作。
18.9热交换系统
18.9.1热交换系统的监控应符合下列规定:
1热交换系统应设置启、停顺序控制;
2自动调节系统应根据二次供水温度设定值控制一次侧温度调节阀开度,使二次侧热水温度保持在设定范围;
3热交换系统宜设置二次供回水恒定压差控制;根据设在二次供回水管道上的差压变送器测量值,调节旁通阀开度或调节热水泵变频器的频率以改变水泵转速,保持供回水压差在设定值范围。
18.9.2热交换系统的参数监测应符合下列规定:
1汽一水交换器应监测蒸汽温度、二次供回水温度、供回水压力,并应监测热水循环泵运行状态;当温度、压力超限及热水循环泵故障时报警;
2水一水交换器应监测一次供回水温度、压力、二次供回水温度、压力,并应监测热水循环泵运行状态;当温度、压力超限及热水循环泵故障时报警;
3二次水流量测量宜设置瞬时值显示、流量积算、历史数据记录、打印;
4当需要经济核算时,应根据二次供回水温差及流量瞬时值计算热量和累计热量消耗。
18.10采暖通风及空气调节系统
18.10.1新风机组的监控应符合下列规定:
1新风机与新风阀应设连锁控制;
2新风机启停控制应设置自动控制和手动控制;
3当发生火灾时,应接受消防联动控制信号连锁停机;
4在寒冷地区,新风机组应设置防冻开关报警和连锁控制;
5新风机组应设置送风温度自动调节系统;
6新风机组宜设置送风湿度自动调节系统;
7新风机组可设置由室内CO2浓度控制送风量的自动调节系统。
18.10.2新风机组的参数监测应符合下列规定:
1新风机组应设置送风温度、湿度显示;
2应设置新风过滤器两侧压差监测、压差超限报警;
3应设置机组启停状态及阀门状态显示;
4宜设置室外温、湿度监测。
18.10.3空调机组的监控应符合下列规定:
1空调机组应设置风机、新风阀、回风阀连锁控制;
2空调机组启停,应设置自动控制和手动控制;
3当发生火灾时,应接受消防联动控制信号连锁停机;
4在寒冷地区,空调机组应设置防冻开关报警和连锁控制;
5在定风量空调系统中,应根据回风或室内温度设定值,比侧、积分连续调节冷水阀或热水阀开度,保持回风或室内温度不变;
6在定风量空调系统中,应根据回风或室内湿度设定值,开关量控制或连续调节加湿除湿过程,保持回风或室内湿度不变;
7在定风量系统中,宜设置根据回风或室内C02浓度控制新风量的自动调节系统;
8当采用单回路调节不能满足系统控制要求时,宜采用串级调节系统;
9在变风量空调机组中,送风量的控制宜采用定静压法、变静压法或总风量法,并应符合下列要求:
1)当采用定静压法时,应根据送风静压设定值控制变速风机转速;
2)当采用变静压法时,为使送风管道静压值处于最小状态,宜使变风量箱风阀均处于85%~99%的开度;
3)当采用总风量法时,应以所有变风量末端装置实时风量之和,控制风机转速以改变送风量。
18.10.4空调机组的参数监测应符合下列规定:
1空调机组应设置送、回风温度显示和趋势图;当有湿度控制要求时,应设置送、回风湿度显示;
2空气过滤器应设置两侧压差的监测、超限报警;
3当有二氧化碳浓度控制要求时,应设置CO2浓度监测,并显示其瞬时值。
18·10·5风机盘管是与新风机组配套使用的空调末端设备,其监控应符合下列规定:
1风机盘管宜由开关式温度控制器自动控制电动水阀通断,手动三速开关控制风机高、中、低三种风速转换;
2风机启停应与电动水阀连锁,两管制冬夏均运行的风机盘管宜设手动控制冬夏季切换开关;
3控制要求高的场所,宜由专用的风机盘管微控制器控制;
微控制器应提供四管制的热水阀、冷冻水阀连续调节和风机三速控制,冬夏季自动切换两管制系统;
4微控制器应提供以太网或现场总线通信接口,构成开放
式现场网络层。
18.10.6变风量空调系统末端装置(箱)的选择,应符合下列规定:
1当选用压力有关型变风量箱时,采用室内温度传感器、
微控制器及电动风阀构成单回路闭环调节系统,其控制器宜选择一体化微控制器,温度控制器与风阀电动执行器制成一体,可直接安装在变风量箱上;
2当选用压力无关型变风量箱时,采用室内温度作为主调节参数,变风量箱风阀入口风量或风阀开度作为副调节参数,构成串级调节系统,其控制器宜选择一体化微控制器,串级控制器与风阀电动执行器制成一体,可直接安装在变风量箱上。
18.11生活给水、中水与排水系统
18.11.1生活给水系统的监控应符合下列规定:
1当建筑物顶部设有生活水箱时,应设置液位计测量水箱液位,其高、低工值宜用作控制给水泵,高、低Ⅱ值用于报警;
2当建筑物采用变频调速给水系统时,应设置压力变送器测量给水管压力,用于调节给水泵转速以稳定供水压力;
3应设置给水泵运行状态显示、故障报警;
4当生活给水泵故障时,备用泵应自动投入运行;
5宜设置主、备用泵自动轮换工作方式;
6给水系统控制器宜有手动、自动工况转换。
18.11.2中水系统的监控应符合下列规定:
1中水箱应设置液位计测量水箱液位,其上限信号用于停中水泵,下限信号用于启动中水泵;
2主泵故障时,备用泵应自动投入运行;
3宜设置主、备用泵自动轮换工作方式;
4中水系统控制器宜有手动、自动工况转换。
18.11.3排水系统的监控应符合下列规定:
1当建筑物内设有污水池时,应设置液位计测量水池水位,其上限信号用于启动排污泵,下限信号用于停泵;
2应设置污水泵运行状态显示、故障报警;
3当污水泵故障时,备用泵应能自动投入;
4排水系统的控制器应设置手动、自动工况转换。
18.12供配电系统
18.12.1建筑设备监控系统应对供配电系统下列电气参数进行监测:
1、10(6)kV进线断路器、馈线断路器和联络断路器,应设置分、合闸状态显示及故障跳闸报警;
2、10(6)kV进线回路及配出回路,应设置有功功率、无功功率、功率因数、频率显示及历史数据记录;
3、10(6)kV进出线回路宜设置电流、电压显示及趋势图和历史数据记录;
4、0.4kV进线开关及重要的配出开关应设置分、合闸状态显示及故障跳闸报警;
5、0.4kV进出线回路宜设置电流、电压显示、趋势图及历史数据记录;
6、宜设置0.4kV零序电流显示及历史数据记录;
7、宜设置功率因数补偿电流显示及历史数据记录;
8、当有经济核算要求时,应设置用电量累计;
9、上宜设置变压器线圈温度显示、超温报警、运行时间累计及强制风冷风机运行状态显示。
18.12.2柴油发电机组宜设置下列监测功能:
1柴油发电机工作状态显示及故障报警;
2日用油箱油位显示及超高、超低报警;
3蓄电池组电压显示及充电器故障报警。
18.13公共照明系统
18.13.1公共照明系统的监控应符合下列规定:
1室内照明系统宜采用分布式控制器,当采用第三方专用控制系统时,该系统应有与建筑设备监控系统网络连接的通信接口;
2室内照明系统的控制器应有自动控制和手动控制等功能;
正常工作时,宜采用自动控制,检修或故障时,宜采用手动控制;
3室内照明宜按分区时间表程序开关控制,室外照明可按时间表程序开关控制,也可采用室外照度传感器进行控制,室外照度传感器应考虑设备防雨防尘的防护等级;
4照明控制箱应由分布式控制器与配电箱两部分组成,可选择一体的,也可选择分体的;控制器与其配用的照度传感器宜选用现场总线连接方式。
18.13.2照明系统节能设计应符合本规范第18.13.1条3款及第18.15.5、18.15.6条的规定。
18.14电梯和自动扶梯系统
18.14.1电梯和自动扶梯运行参数的监测宜符合下列规定:
1宜设置电梯、自动扶梯运行状态显示及故障报警;
2当监控电梯群组运行时,电梯群宜分组、分时段控制;
3宜对每台电梯的运行时间进行累计。
18.14.2建筑设备监控系统与火灾信号应设有连锁控制。当系统接收火灾信号后,应将全部客梯迫降至首层。
18.15建筑设备监控系统节能设计
18.15.1建筑设备监控系统节能设计,应在保证分布式系统实现分散控制、集中管理的前提下,利用先进的控制技术和信息集成的优势,最大限度地节省能源。
18.15.2当冷冻水、冷却水、采暖通风及空气调节等系统的负荷变化较大或调节阀(风门)阻力损失较大时,各系统的水泵和风机宜采用变频调速控制。
18.15.3冷冻水及冷却水系统的监控宜采用下列节能措施:
1当根据冷量控制冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔运行台数时,水泵及冷却塔风机宜采用调速控制;
2根据制冷机组对冷却水温度的要求,监控系统应按与制冷机适配的冷却水温度自动调节冷却塔风机转速。
18.15.4空调系统的监控宜采用下列节能措施:
l在不影响舒适度的情况下,温度设定值宜根据昼夜、作息时间、室外温度等条件自动再设定;
2根据室内外空气焓值条件,自动调节新风量的节能运行;
3空调设备的最佳启、停时间控制;
4在建筑物预冷或预热期间,按照预先设定的自动控制程序停止新风供应。
18.15.5建筑物内照明系统的监控宜采用下列节能措施:
1工作时段设置与工作状态自动转换;
2工作分区设置与工作状态自动转换;
3在人员活动有规律的场所,采用时间控制和分区控制二种组合控制方式;
4在可利用自然光的场所,采用光电传感器的调光控制方式。
18.15.6室外照明系统的监控宜采用下列节能措施:
1道路照明、庭院照明宜采用分区、分时段时间表程序开关控制和光电传感器控制二种组合控制方式;
2建筑物的景观照明宜采用分时段时间表程序开关控制方式。
18.15.7给水排水系统宜按预置程序在用电低谷时将水箱灌满,污水池排空。
18.15.8在保证供配电系统安全运行情况下,宜根据用电负荷的大小控制变压器运行台数。
18.16监控表
18.16.1为建筑设备监控系统编制的监控表,应符合下列规定:
1编制监控表应在各工种设备选择之后,根据控制系统结构图,由建筑设备监控系统(BAS)的设计人与各工种设计人共同编制,同时核定对监控点实施监控的可行性。
2编制的监控点一览表宜符合下列要求:
1)为划分分站、确定分站I/O模块选型提供依据;
2)为确定系统硬件和应用软件设置提供依据;
3)为规划通信信道提供依据;
4)为系统能以简洁的键盘操作命令进行访问和调用具有标准格式的显示报告与记录文件创造前提。
18.16.2为建筑设备监控系统控制器(DDC)编制的监控表应符合本规范附录J的规定。
18.16.3为建筑设备监控系统(BAS)编制的监控表应符合本规范附录K的规定。
18.17机房工程及防雷与接地
18.17.1机房工程设计应符合本规范第23章的规定。
18.17.2防雷与接地设计应符合本规范第11、12、23章的有关规定。
18建筑设备监控系统
18.1一般规定
18.1.1通常认为,智能建筑包含三大基本组成要素:即建筑设备自动化系统BAS(building&automation&system)、通信网络系统CNS(communicationnetwork&system)和信息网络系统INS(in&for&mationnetwork&system)。
建筑设备自动化系统的含义是将建筑物或建筑群内的空调、电力、照明、给水排水、运输、防灾、保安等设备以集中监视和管理为目的,构成一个综合系统。一般是一个分布控制系统,即分散控制与集中监视、管理的计算机控制网络。在国外早期(20世纪70年代末)一般称之为“buildingautomationsystem”,简称“BAS”或“BA系统”,国内早期一般译为建筑物自动化系统或楼宇自动化系统,现在称为建筑设备自动化系统。
BA系统按工作范围有两种定义方法,即广义的BAS和狭义的BAS。广义的BAS即建筑设备自动化系统,它包括建筑设备监控系统、火灾自动报警系统和安全防范系统;狭义的BAS即建筑设备监控系统,它不包括火灾自动报警系统和安全防范系统。从使用方便的角度,可将狭义二字去掉,简称建筑设备监控系统为“BAS”。
18.1.2建筑设备监控系统的控制对象涉及面很广,很难有一个厂家的相关产品都是性价比最高的。因此,系统由多家产品组成时就存在一个产品开放性的问题。
18.1.4在确定建筑设备监控系统网络结构、通信方式及控制问题时,系统规模的大小是需要考虑的主要因素之一。因此,不同厂家的集散型计算机控制系统产品说明或综述介绍中,大多数都涉及规模划分问题,其共同点是以监控点的数量作为划分的依据。但是各厂家都是根据各自产品的应用条件来描述规模大小的,有关大小的数量规定差异很大。由上述情况可以看出,表18.1.4的意义在于给出一个明确的量化标准,为后续条款的相关规定提供前提,而不在于其具体的量化值。
18.2建筑设备监控系统网络结构
18·2·1目前,BAS的系统结构仍以集散型计算机控制系统DCS结构为主。DCS的通信网络为多层结构,其中分为三层,即管理网络层、控制网络层、现场设备层,并与Web商业活动结合在一起的系统,预计在今后若干年仍将占主导地位。
分布控制系统的主旨是监督、管理和操作集中,控制分散(即危险分散)。由此看来,控制网络层并非必不可少的。目前很多厂家(特别是一些国内厂家)的产品已经只包括管理网络层和现场设备层,网络结构层次的减少可降低造价并简化设计、安装和管理。
18·2·2如前所述,DCS的通信网络通常采用多层次的结构。
各个层次网络之间,甚至同层次网络之间,往往在地域上比较分散且可能不是同构的,因此需要用网络接VI设备把它们互联起来。网络接口设备通常包括四种:中继器、网桥、路由器和网关。
网络互联从通信模型的角度也可分为几个层次,在不同的协议层互联就必须选择不同层次的互联设备:中继器通过复制位信号延伸网段长度,中继器仅在网络的物理层起作用,通过中继器连接在一起的两个网段实际上是一个网段;网桥是存储转发设备,用来在数据链路层次上连接同一类型的局域网,可在局域网之间存储或转发数据帧;路由器工作在物理层、数据链路层和网络层,在网络层使用路由器在不同网络问存储转发分组信号;在传输层及传输层以上,使用网关进行协议转换,提供更高层次的接口,用以实现不同通信协议的网络之间、包括使用不同网络操作系统的网络之间的互联。
18.3管理网络层(中央管理工作站)
18.3.2现在许多新型系统的操作站主机就是普通PC机,采用WindowsNT或Windows2003操作系统,以太网卡插在PC内。
在这种情况下,如果操作站的台数比较多,采用客户机/服务器的方式比较合适,一台或多台计算机作为服务器使用,为网络提供资源,其他计算机是客户机(操作站),使用服务器提供的资源。通常服务器和客户机之间可以采用ARCNet、EtherNet连接,但是用以太网连接的比较多。ARCNet、EtherNet所使用的电缆不能互换。EtherNet有较多的网络适配器、网络交换机可供选择,更为重要的是价格便宜。
管理网络层采用EtherNet与TCP/IP通信协议结合的Internet互联方式,也为构成建筑管理系统(BMS)与建筑集成管理系统(IBMS)提供了便利条件。BAS也可在Internet互联的基础上组建一个BACnet网络,从而将各厂商的楼宇自控设备集成为一个高效、统一和具有竞争力的控制网络系统。浏览器/Web服务器也可以在Internet互联的基础上登录、监控现场的实时数据及报警信息,从而实现远程的监视与控制。
18.3.3当多个建筑设备监控系统采用DSA分布服务器结构时,整个系统成为一个统一的网络,每个建筑设备监控系统的操作站均可以监控整个网络。但是每个建筑设备监控系统服务器的总监控点数不应超过该服务器最大的监控点数。
18.3.4交换式集线器也称为以太网交换器,以其为核心设备连接站点或者网段。10BASE-T/100BASE-T系统的网络拓扑结构原来要求为共享型以太网及以100BASE-T集线器为中心的星形以太网,10BASE-T/100BASE-T系统使用以太网交换器后,就构成了交换型以太网。在交换型以太网中,交换器的各端El之间同时可以形成多个数据通道,端VI之问帧的输入和输出已不再受到媒体访问控制协议CSMA/CD的约束。在交换器上存在的若干数据通道,可以同时存在于站与站、站与网段或者网段与网段之间。既然已不受CSMA/CD的约束,在交换器内又可同时存在多条通道,那么系统总带宽就不再是只有10Mbps(IOBASE-T环境)或lOOMbps(100BASE-T环境),而是与交换器所具有的端VI数有关。可以认为,若每个端VI为10Mbps,则整个系统带宽可达10nMbps,其中n为端口数。
交换型以太网与共享型以太网比较有以下优点:
1每个端口上可以连接站点,也可以连接一个网段,均独占lOMbps(或100Mbps);
2系统最大带宽可以达到端VI带宽的咒倍,其中n为端口数;
3交换器连接了多个网段,网段上运作都是独立的,被隔离的;
4被交换器隔离的独立网段上数据流信息不会在其他端口上广播,具有一定的数据安全性;
5若端口支持全双工传输方式,则端I:I上媒体的长度不受CSMA/CD制约,可以延伸距离;
6交换器工作时,实际上允许多组端口间的通道同时工作,它的功能就不仅仅包括一个网桥的功能,而是可以认为具有多个网桥的功能。
18.4控制网络层(分站)
18·4.2简单地说,网终是由自主实体(节点)和它们之间相互连接的方式所组成。其中,自主实体(节点)是指能够在网络环境之外独立活动的实体,而网络互联方式决定了自主实体间功能协调的紧密程度。互操作是高等级的网络互联方式,体现了自主实体间控制功能层次上协调动作的紧密性。
在自动控制网络中,自主实体的互操作主要体现在自主实体对交换信息中用户数据语义进行解释,并产生相应的行为和动作。因此,要实现完全自主实体进行的互操作,自控网络的通信协议不仅要定义与信息网络通信协议有关的内容,还要定义自主实体通信功能之外的互操作内容。
基本计算机的楼宇设备功能可以分为通信功能和楼宇功能两部分。通信功能是指楼宇设备在楼宇自控网络上的收发信息功能,只与通信过程有关。楼宇功能是指楼宇设备对建筑及其环境所起作用的功能,这是楼宇设备的本质功能。BACnet是专用于楼宇自控领域的数据通信协议,其目标是将不同厂商、不同功能的产品集成在一个系统中,并实现各厂商设备的互操作,而BACnet就可以看作是实现楼宇设备通信功能和楼宇功能互操作的一个系列规划或规程,为所有楼宇设备提供互操作的通用接口或“语言”。
BACnet标准“借用”了5种性能/价格比不同的通信网络作为通信工具以实现其通信功能。BACnet标准之所以借用已有的通信网络,一方面可以避免重新开发新通信网络的技术风险,另一方面利用已有的通信网络可以使之更好的应用和扩展,不同的选择可以使BACnet网络具有合理的投资,从而降低成本。
18.4.4DDC控制器和PLC控制器虽然都能完成控制功能,但两者还是有一些差别。DDC控制器比较适用于以模拟量为主的过程控制,PLC控制器比较适用于以开关量控制为主的工厂自动化控制。由于民用建筑的环境控制(冷热源系统、暖通空调系统等)主要是过程控制,所以除有特殊要求外,建议采用DDC控制器。
18.4.7控制网络层可由多条并行工作的通信总线组成,其中每条通信总线与管理网络通信的监控点数(硬件点)一般不小于500点,每条通信总线长度(不加中继器)不小于500m,控制器(分站)可与中央管理工作站进行通信,且每条通信总线连接的控制器数量不超过64台,加中继器后,不超过127台。
18.5现场网络层
18.5.2MeterBus主要用于冷量、热量、电量、燃气、自来水等的消耗计量。能耗数据纳入建筑设备监控系统,是建筑物节能管理的重要手段。
Modbus最初由Modicon公司开发,协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。Modbus协议可以方便地在各种网络体系结构内进行通信,各种设备(PLC、控制面板、变频器、I/O设备)都能使用Modbus协议来启动远程操作,同样的通信能够在串行链路和TCP/IP以太网络上进行,而网关则能够实现各种使用Modbus协议的总线或网络之间的通信。
18·5·3与控制器(分站)一般为模块化结构不同,微控制器、智能现场仪表、分布式智能输入输出模块均为嵌入式系统网络化现场设备。
18·5·6当分站为模块化结构的控制器时,其输入输出模块可分为两类,一类是集中式,即控制器各输入输出模块和CPU模块等安装在同一箱体中,另外一类是分布式,把这些输入输出模块分布在不同的地方,使用现场总线连接在一起以后,与控制器
CPU模块连通工作。可以把两类模块混合在一个分站中组成应用,也可分别单独应用。
18.6建筑设备监控系统的软件
18·6·2不同的两个应用软件之间的数据交换目前有几种不同的方法,它们分别是:
1应用编程接VI(API)——通过访问DLL(Dynamic&nnklnglibrary)或ActiveX,以语言中的变量形式交换数据;
2开放数据库连接(ODBC)——适用于与关系数据库交换数据,它是用SQL语言来编写的,对其他场合不适用;
3微软的动态数据交换(DDE)——应用比较方便,但这是针对交换的数据比较少的场合;
4OPC——它采用COM、DCOM的技术,是目前DCS的人机界面数据交换的主要手段。下面介绍这种方法:
OPC是一套基于Windows操作平台的应用程序之间提供高效的信息集成和交互功能的接口标准,采用客户/服务器模式。
OPC服务器是数据的供应方,负责为OPC客户提供所需的数据;OPC客户是数据的使用方,处理OPC服务器提供的数据。
在OPC之前,不同的厂商已经提供了大量独立的硬件和与之配套的客户端软件。为了达到不同硬件和软件之间的兼容,通常的做法是针对不同的硬件开发不同的驱动程序,但由于客户端使用的协议不同,想要开发一个兼容所有客户软件的高效的驱动程序是不可能的。这导致了以下问题:
1重复开发:必须针对不同的硬件重复开发驱动程序;
2设备不可互换:由于不同硬件的驱动程序与客户端的接口协议不同;
3无互操作性:一个控制系统只能操作某个厂商的硬件设备;
4升级困难:硬件的升级有可能导致某些驱动程序产生错误。
为解决以上问题,让控制系统和人机界面软件能充分运用PC机的各种资源,完成控制现场与计算机之间的信息传递,需要在它们之间建立通道,而OPC正是基于这种目的而开发的一种接口标准,如图18—1所示。使用OPC可以比较方便地把由不同制造商提供的驱动或服务程序与应用程序集成在一起。软硬件制造商、用户都可以从OPC的解决方案中获得益处。OPC的作用就是在控制软件中,为不同类型的服务器与不同类型的客户搭
图18—1OPC接口集成不同制造商的部件
建一座“桥梁”,通过这座桥梁,各客户/服务器间形成即插即用的简单规范的链接关系,不同的客户软件能够访问任意的数据源。从而,开发商可以将开发驱动服务程序的大量人力与资金集中到对单一OPC接El的开发。同时,用户也不再需要讨论关于集成不同部件的接口问题,把精力集中到解决有关自动化功能的实现上。OPC技术的完善与推广,为实现智能建筑整个弱电系统的面集成创造了良好的软件环境。
18·6·3不通过中央主站,从一台设备到其他设备的通信方式称为对等式(peertopeer)通信。即使中央站出现故障,采用对等式通信的控制器仍能独立完成对所辖设备的控制。
18·6·4智能传感器与智能执行器可直接双向传送数字信号,它们都内嵌有PID控制、逻辑运算、算术运算、积算等软件功能模块,用户可通过组态软件对这些功能模块进行任意调用,以实现过程参数的现场控制。使用智能仪表,回路控制功能能够不依赖控制器直接在现场完成,实现了真正的分散控制。而且智能仪表都安装在现场设备附近,这使得信号传输的距离大大缩短,回路的不稳定性降低,还可以节省控制室的空间。
18.7现场仪表的选择
18.7.1为满足控制过程的要求,传感器的选择本应同时考虑静态参数和动态参数。但考虑到建筑设备监控系统处理的控制过程响应时间通常比传感器响应时间大得多,本条中只提出影响最大的两项静态参数指标:精度和量程。测量(或传感器)精度必须高于要求的过程控制精度1个等级已为大家熟知,而测量精度同时取决于传感器精度和合适的量程这一点,却容易被忽略。
18.7.2调节阀理想流量特性的选择是基于改善调节系统品质而确定的,即以调节阀的流量特性去补偿狭义控制过程的非线性特性,从而使广义控制过程近似为线性特性。
18.7.3为使阀位定位准确和工作稳定,设计时注意选取的电动执行器应带信号反馈。
18.8冷冻水及冷却水系统
18.8.1由于冷水机组内部设备(电机、压缩机、蒸发器、冷凝器等)自动保护与控制均由机组自带的控制系统实现,本条主要着眼于冷冻水及冷却水系统的外部水路的参数监测与控制。
18.8.3冰蓄冷是一种降低空调系统电费支出的技术,它并不一定节电,而是要合理利用峰谷电价差。冰蓄冷技术起源于欧美,主要为了平衡电网的昼夜峰谷差,在夜间电力低谷时段蓄冰设备蓄得冷量,在日间电力高峰时段释放其蓄得的冷量,减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗。由于电力部门实行电力峰谷差价,
使得用户可以节省一定的运行费用,也是电力网“削峰填谷”的最佳途径。我国从20世纪90年代开始推广这项技术,目前已有一些建成的工程项目。
18.8.4热泵与制冷机均采用热机循环的逆循环(制冷循环),
因而工作原理相同,但用途不同。制冷机从低温热源吸热,克服热负荷干扰,实现低温热源的制冷目的;热泵从低温热源吸热,并将该热量与制冷机作功产生的热量一起传给高温热源,实现高温热源的供热目的。由于热泵从低温热源传送给高温热源的能量大于作为热泵动力的输入能量,因此热泵具有节能意义。热泵的效率与低温热源和高温热源之问的温差有关,温差越小,热泵的效率越高。
水源热泵以水为低温热源,如地下水、地热水、江河湖水、工业废水等,其能效转化比可达到4:1,即消耗lkW的电能可以得到4kW的热量。与空气源热泵相比,水源热泵具有明显的优势。由于水源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,比空气源热泵高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50%~60%。因此,近年来,水源热泵空调系统在北美及中、北欧等国家取得了较快的发展,中国的水源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
18.10采暖通风及空气调节系统
18.10.3串级调节在空调中适用于调节对象纯滞后大、时间常数大或局部扰量大的场合。在单回路控制系统中,所有干扰量统统包含在调节回路中,其影响都反映在室温对给定值的偏差上。
但对于纯滞后比较大的系统,单回路PID控制的微分作用对克服扰量影响是无能为力的。这是因为在纯滞后的时间里,参数的变化速度等于零,微分单元没有输出变化,只有等室内给定值偏差出现后才能进行调节,结果使调节品质变坏。如果设一个副控制回路将空调系统的干扰源如室外温度的变化、新风量的变化、冷热水温度的变化等都纳入副控制回路,由于副控制回路对于这些干扰源有较快速的反应,通过主副回路的配合,将会获得较好的控制质量。其次,对调节对象时间常数大的系统,采用单回路的配合,将会获得较好的控制质量。其次,对调节对象时间常数大的系统,采用单回路系统不仅超调量大,而且过渡时间长,同样,合理的组成副回路可使超调量减小,过渡时间缩短。此外,如果系统中有变化剧烈,幅度较大的局部干扰时,系统就不易稳定,如果将这一局部干扰纳入副回路,则可大大增强系统的抗干扰能力。
串级调节系统主回路以回风温度作为主参数构成主环,副回路以送风温度作为副参数构成副环,以回风温度重调送风温度设定值,提高控制系统调节品质,满足精密空调的要求。
定风量系统(ConstantAirVolume,简称CAV)。定风量系统为空调机吹出的风量一定,以提供空调区域所需要的冷(暖)气。当空调区域负荷变动时,则以改变送风温度应付室内负荷,并达到维持室内温度于舒适区的要求。常用的中央空调系统为AHU(空调机)与冷水管系统(FCU系统)。这两者一般均以定风量(CAV)来供应空调区,为了应付室内部分负荷的变动,在AHU定风量系统以空调机的变温送风来处理,在一般FCU系统则以冷水阀ON/OFF控制来调节送风温度。
变风量系统(VariableAirVolume,简称VAV),即是空调机(AHU或FCU)可以调变风量。定风量系统为了应付室内部分负荷的变动,其AHU系统以空调机的变温送风来处理,其FCU系统则以冷水阀ON/OFF控制来调节送风温度。然而这两者在送风系统上浪费了大量能源。因为在长期低负荷时送风机亦均执行全风量运转而耗电,这不但不易维持稳定的室内温湿条件,也浪费大量的能源。变风量系统就是针对上述缺点而采取的节能对策。变风量系统可分为两种:一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统(AHU—VAV系统);一种为FCU系统中的室内风机变风量系统(FCU—VAV系统)。AHU—VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定,而以调节送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。FCU—VAV系统则是将冷水供应量固定,而在室内FCU加装无段变功率控制器改变送风量,亦即改变FCU的热交换率来调节室内负荷变动。这两种方式透过风量的调整来减少送风机的耗电量,同时也可增加热源机器的运转效率而节约热源耗电,因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。
18.12供配电系统
目前在国内,根据电力部门的要求,建筑设备监控系统对供配电系统,以系统和设备的运行监测为主,并辅以相应的事故、故障报警和开/关控制。
18.13公共照明系统
公共照明系统的控制目前有两种方式。一种是由建筑设备监控系统对照明系统进行监控,监控系统中的DDC控制器对照明系统相关回路按时间程序进行开、关控制。系统中央站可显示照明系统运行状态,打印报警报告、系统运行报表等。
另一种方式是采用智能照明控制系统对建筑物内的各类照明进行控制和管理,并将智能照明系统与建筑设备监测系统进行联网,实现统一管理。智能照明控制系统具有多功能控制、节能、延长灯具寿命、简化布线、便于功能修改和提高管理水平等优点。
18.15建筑设备监控系统节能设计
18.15.2暖通空调系统能耗占现代建筑物总能耗的比重很大,而冷热源设备及其水系统的能耗又是暖通空调系统能耗的最主要部分。提高冷热源设备及其水系统的效率,对建筑节能的重要性不言而喻。在控制冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔运行台数时,如果能配合这些设备的转速调节,节能效果会更好。当然,这会使系统设备投资增加,应在系统设计阶段作全面的评估与选择。
18.15.4焓值控制是指在空调系统中利用新风和回风的焓值比较来控制新风量,以最大限度地节约能量。它是通过测量元件测得新风和回风的温度和湿度,在焓值比较器内进行比较,以确定新风的焓值大于还是小于回风的焓值,并结合新风的干球温度高于还是低于回风的干球温度,确定采用全部新风、最小新风或改变新风回风量的比例。
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