楼宇设备自动化技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.,楼宇设备自动化技术,3.1,楼宇智能化技术的基本概念,1.4.1.,楼宇智能化的定义（含义）：,通过对建筑物的结构、系统、服务和管理方面的功能以及其内在的联系，以最优化的设计，提供一个投资合理又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。,智能楼宇能够帮助建筑的主人提高其工作效率；财产的管理者、和拥有者能够为此而在日常管理开支、生活舒适性、便利性以及安全等方面获得最大的利益回报。,楼宇自动化系统基础知识,智能楼宇应当具备的基本功能：,智能建筑通过其结构、系统、服务和管理的组合提供一个高功效、低消耗的环境；,在上述环境中，智能建筑能够为管理者以最小的 代价获得最有效的资源管理；,智能建筑能够帮助其业主、管理者或者用户实现造价、舒适、方便、安全以及市场效应多方面的目标。,楼宇自动化系统基础知识,早期的智能建筑,在,80,年代建成第一批“智能化”建筑,美国的“都市办公大楼”（康涅狄格州）和日本的青山大楼等,都是商用建筑。,共同特点：,先进便捷的生活设施（包括空调、照明、安防、电梯等生活设备）；,发达的信息网络，实现办公自动化；,管理自动化系统；,环境和资源的充分利用,中国的概念性建筑中较少考虑环保问题。,楼宇自动化系统基础知识,按照,IBI,（,IntelligentBuildingInstitute,）机构的定义，智能建筑是通过优化四个基本元素：,结构、系统、服务和管理来提供有效和舒适的环境。,智能建筑帮助业主和用户达到在费用、舒适度、便利、安全等方面的目标。,如今，美国有智能大厦几万幢，日本新建的建筑中,80,以上将智能化。,楼宇自动化系统基础知识,智能建筑的功能实现，主要依赖于,3C,技术：,计算机技术；,自动控制技术；,通信技术。,以上每种技术都是一个复杂的技术体系，在智能建筑这个行业领域，一般不用涉及到这些技术的理论部分，重点在于各种应用技术的综合。,楼宇自动化系统基础知识,智能建筑应当达到的目标：,1.,提供安全、舒适快捷的优质服务,安防系统应当包括：防盗报警、门禁控制、闭路监控、寻更管理、紧急广播和呼叫系统以及停车场管理系统等；,生活服务系统包括：空调和供热、照明和供电控制、卫星及共用天线电视系统、背景音乐及多媒体音像系统等；,管理及信息自动化系统应当包括：结构化综合布线、信息传输、通信网络、办公自动化和物业管理系统。,楼宇自动化系统基础知识,智能建筑应当达到的目标：,2.,科学的综合管理机制,一幢建筑能不能达到“智能化”的要求，除去硬件的先进性之外，还应当特别注意配套软件的功能，以及使用人员的素质与培训。,这个道理是显而易见的，再先进的工具，再前卫的概念，没有良好的管理体制和熟练的操作人员，都不会发挥出其应有的效能。,楼宇自动化系统基础知识,智能建筑应当达到的目标：,3.,节省能耗和降低人力成本,技术的进步使我们能够获得越来越高的投入产出比率，在智能建筑比传统建筑优越的地方在于我们在获得更加舒适便利的居住、工作环境的同时能够节省能耗，自动化的运营管理模式能够最大限度的降低人力成本。,楼宇自动化系统基础知识,智能建筑的主要特征,作为新近发展起来的边缘技术，智能建筑并不具备严格的定义和准确的技术分类，但是总的来说，包括以下几部分的内容：,BAS,建筑设备自动化系统；,OAS,办公自动化系统；,CAS,通信自动化系统。,正是这几大技术构成了智能建筑的主体，也有人将智能建筑称为,3A,大厦。,3A,和,5A,在,BAS,系统中，还可以分出,安全自动化（,SAS,）；,防火自动化（,FAS,）；,所以在现在许多广告宣传中，将比较全面应用楼宇自控技术的建筑称为 “,5A ”,建筑。,楼宇自动化系统,(BAS),设计,基于一个完整的智能大厦系统组成,智能大厦与非智能大厦的区别在于,:,完备的通讯与计算机网络设施,;,自动化的物业安防系统,;,节能设备和控制装置,(,包括电源装置,);,弹性,(,或柔性,),工作区和各种环境控制系统。,其技术一般认为由建筑自动化技术与信息技术两大部分组成,由此从管理上可分为设备管理和通信管理两大部分。,楼宇自控系统组成部分：,建筑设备运行管理的监控,包括,(1),暖通空调系统的监控,(HVAC);,(2),给排水系统监控,;,(3),供配电与照明系统监控,火灾报警与消防联动控制、电梯运行管制,楼宇自动化系统的功能：,制定系统的管理、调度、操作和控制的策略；,存取有关数据与控制的参数；,管理、调度、监视与控制系统的运行；,显示系统运行的数据、图象和曲线；,打印各类报表；,进行系统运行的历史记录及趋势分析；,统计设备的运行时间、进行设备维护、保养管理等；,空调系统,空调系统控制需要对温湿度精确稳定控制、节约能源。,控制范围为冷水机组、空调机组、送排风系统、变风量末端、热力站。,冷冻站系统控制控制设备由冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔组成,协调设备之间的连锁控制关系进行自动启停，同时根据供回水温度、流量、压力等参数计算系统冷量，控制机组运行以达到节能目的。,空调机组系统控制,通过空调机组向特定区域提供经过处理的空气以保证特定区域的环境保持舒适性。,通过监测温、湿度参数，根据设定值，经计算控制水阀开度、设备启停达到保持舒适性环境和节能目的。,监测各设备状态报警及时对设备进行检修维护。,空调系统,送排风系统控制,送排风系统根据各区域新风、室内二氧化碳含量来设定送排风的定时启停，以达到保证新风量同时又节能的目的。,热源站控制,其系统包括热源（城市热网或锅炉）、换热器、热水循环泵，主要依据送回水湿度控制换热器两侧阀门和热水循环泵的运行以达到节约热能目的，同时监测各设备状态以便及时检修。,空调系统,末端控制，包括变风量和定风量两种：,定风量末端大多采用温控器加三速开关控制电磁阀方式调节。,变风量末端一般自身带有控制设备，监测其参数及运行状态以达到控制要求。,变风量空调系统（,VRV,）,变风量空调系统于,60,年代在美国诞生，其基本原理是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷。在当今特别提倡节能和舒适性的条件下，变风量空调系统正在逐渐被人们接收并得到应用。,变风量系统有很强的动态特性，加之空调系统固有的非线性，使问题的解决变得非常困难。,变风量空调系统优点：,变风量空调系统通过改变送入房间的风量来适应负荷的变化，系统大部分时间在中低负荷下运行，风量的减少带来了风机能耗的降低。,系统中不同朝向房间的空调负荷峰值出现时间不同，故变风量空调器的容量不必按全部冷负荷峰值叠加来确定。变风量空调器的冷却能力及风量可比定风量系统减少,10-20%,变风量空调系统属于全空气系统，冷冻水管与冷凝水管不进入建筑吊顶空间，因而免除了盘管凝水和霉变问题。,变风量空调系统优点：,系统的灵活性较好，易于改、扩建，尤其适用于格局多变的建筑。,变风量空调系统是通过改变进入房间的风量来满足室内变化的负荷，当房间低于设计额定负荷时，系统随之减少送风量，亦即降低了风机的能耗。,变风量空调系统,变风量系统比较适合多房间且负荷有一定变化的场合，如办公、会议、展厅等；对于象大堂公共空间、影剧院等负荷变化较小的场合，采用变风量系统的意义不大。,一般在以变风量空调为主的大厦中。其大堂等公共空间还是以定风量空调系统为好。,由于其场合一般都是高大空间。如果采用变风量空调系统，当其变风量变小时，会改变气流组织，影响空调系统的舒适性效果。,变风量末端,变速风机,VAV-TRAV,空调系统,传统,VAV,管道静压恒定，调节出口风阀改变风量；,VAV-TRAV,终端直接控制风机，改变风道压力以调节风量。,后者控制方式较为复杂，在相同的流量下，,TRAV,系统所要求的风机功率要低得多，更为节能。,TRAV“,集成控制”、和“动态控制” ：,（,1,） “动态控制”，是指有预测的、随时间而变化的控制,就房间的热状态来说，它不要求时时热平衡从而保持房间状态于某一“点”，而是充分考虑各种热因素的相互作用从而保持房间在某一个舒适范围；,这种控制方式在保证用户体验的同时综合考虑了系统控制难度和能耗，降低系统复杂性以节约成本。,TRAV“,集成控制”、和“动态控制”,（,2,） “集成控制”，是指：设定点的计算和控制决定被安排在控制级以上进行，控制器只是简单地用于保持当前的设定值。,这样可以集中、统一地考虑与,HVAC,系统有关的各种因素，避免各分立模块独立运行可能导致的相互冲突，而且有可能最大限度地利用自由冷源（热源）和建筑物本身的蓄热放热作用。,集成控制使系统更稳定，而且更舒适、更节能。这种控制方式对参数采集及控制策略要求较高。,照明系统,智能建筑的最大特点便是节能，而照明系统在整个大厦用电量占有很大的比例。作为一个大型高级建筑， 它的灯光系统的控制水平的高低直接反映了大楼的水平。,户外 户外的灯光主要作为装饰用，如彩灯、霓虹灯、广告灯、喷泉灯、顶灯等。控制功能如下：,-,程序控制灯光的图案,-,程序控制灯光开启时间,-,用电量过大时自动切换,-,监视回路状态,-,根据日期自动确定日光灯系统开始运行和关闭的时间。,照明系统,室内室内的灯光主要为大厅、过廊、楼梯、停车场、会议室等。功能如下：,-,人流高峰时打开全部灯光,-,晚间打开部分灯光,-,夜间打开少量灯光,-,紧急情况下打开报警灯光,-,根据日期自动确定日光灯开始运行和关闭的时间。,-,地下室灯光长期运行。,在紧急情况下，由备用蓄电池和自备发电机电源保证系统不间断供电。,备用供电设备将保证紧急照明用电、消防和安防设备用电，以及租户的计算机设备用电和特定区域的空调用电等。,楼宇的所有照明都能通过能源管理系统进行控制,照明系统,照明系统的三种基本自动照明控制方式：定时控制、灯光调节和光线传感器控制可使楼宇照明用电节省,30%-50%,。,照明系统控制程序,所有电力配电箱及照明配电箱均按编定的时间控制程序开。时间程序可以编定,52,个星期，每日不少于,4,次，分隔时间可按季节、 天气情况自由设定和选择。,照明系统控制程序,外筒照明和内路,2/3,的照明灯的控制按上下班时间程序。内筒的,1/3,照明平时作一般照明，火灾时作为事故保证照明，并兼作楼内 常明安全灯，独立于时间程序之外，并能报警和自动切换到备用电源上去。,节日彩灯、立面照明灯，按节日时间程序控制；,广告行灯、航标灯按定时开、早晨定时关的时间程序控制，航标灯故障时报警送中控室显示并打印记录。,变配电系统,智能建筑中的变配电系统，直接关系整个大厦的正常工作。对于不允许停电的重要场所，要求有两个独立电源供电，并配有自备发电机，以保 障其正常的工作秩序。,由于智能建筑一般为高层建筑，在变配电室位置选择时，应遵循以下原则：,接近负荷中心； 高压电线和低压出线方便； 变配电所不能设置在厕所、浴室和其他经常有积水的场所下面（福建省“龙王”国境后大面积停电主因,配电室进水）； 变压器、高,/,低压开关柜运输方便。,变配电系统,根据北京市供电局规定，楼控系统对整个变配电系统采取只监不控的方式,因为变配电系统有其特殊性，一旦发生误动作，能造成的危害不可 估量。,在楼宇自控系统中，对变配电系统的各种故障进行的操作一是人为确认动作；二是故障开关柜自行动作。,变配电系统,电源进线保护的要求应符合当地供电部门的规定，一般楼控系统对变配电系统所作的监测状态如下：,高压系统：进线开关柜和出线开关柜的位置状态，小车位置、速断保护状态、过流保护和零序状态保护。母线联络柜设有位置状态、小车位置、电流、速断、零序保护状态，变压器设有温度保护及故障报警。,变配电系统,低压系统：进线与中间联络断路器状态监测、电压、电流、功率、因数、重要输出支路断路器状态、故障情况显示、报警。,发电机系统：发电机启动、供电、主断路器状态、电压、电流、频率转速、油箱油位高低水温等显示、故障报警。,电梯和自动扶梯,在智能大厦内，电梯和自动扶梯的作用是举足轻重的。对于智能建筑楼控系统来说，对电梯的管理显得尤为重要。,监视功能：,-,电梯及自动扶梯的运行状态,-,电梯紧急情况状态报警,管理功能：,-,管理电梯在高、低峰时间的运行,-,积累电梯的运行时间，以此来进行维护。,电梯和自动扶梯,控制功能：当发生火警时，在备用电源自动切换投入运行后,5,分钟内，将客梯分几次全部降落到底层。除消防梯外，其他电梯电源自动切换。,综合控制计算机对楼宇的交通运输进行规划以便优化大楼服务，防止交通阻塞、并节约能源，扩大楼宇的有效使用空间。,电梯控制系统预测交通需求和交通阻塞形式，优化电梯的控制程序，比如早晨上班时间电梯上升和晚上下班时间电梯下降的高峰。,电视监控系统,电视监控系统属公共安全管理系统范畴，在人们无法或不宜直接观察的场合，实时、形象、真实地反映被监 视控制对象的画面。,电视监控系统的功能模式,一般摄像机采用定焦距、定方向的固定安装方式，在光照度变化大的场所应选用自动光圈镜头并配置防护罩，大范围监控区 域宜选用带有转动云台和变焦镜头的摄像机。,传输到中心控制室的图像信号应能长时间录像。,视频报警系统应具备画面定格和多路报警显示，应能设定视频警戒区。,摄像机灵敏度应能适应防护目标日夜光照度的变化。,电视监控系统的功能控制,电动变焦镜头的控制变焦镜头是在固定成象面的情况下能够连续调整焦距的镜头，它与电动旋转云台组合可以对相当广阔的范围进行监视，而且还可以对该 范围内任意部分进行特写。对镜头的控制有变焦，聚焦和光圈,3,种功能，每种有长短，远近和开闭控制。,云台的控制电动旋转云台需要左右和上下功能控制，有些云台还有自动巡视功能。,切换设备的控制切换的控制一般要求和云台，镜头的控制同步，即切换到哪一路图象，就控制那一路的设备。,带自动变焦镜头的摄像机,硬盘录像机,防盗报警系统,防盗报警系统属公共安全管理系统范畴。,防盗报警系统采用红外、微波,等探测器，在一些无人值守的部位，根据不同部位的重要程度和风 险等级要求以及现场条件进行周界或定方位保护。,防盗报警系统,高灵敏度的探测器获得侵入物的信号，以有线或无线的方式传送到中心控制值班室，同时报警信号以声或光的形式在建筑模拟 图形屏上显示，使值班人员能及时形象地获得发生事故的信息。,报警系统采用了探测器双重检测的设置及计算机信息重复确认处 理，能达到报警信号的及时可靠并准确无误的要求，是大楼的保安技防的重要技术措施。,防盗报警系统,探测器,探测器系统在其防范区域内，当入侵发生时不应发生漏报警。,在防护区域内，入侵探测器盲区边缘与防护目标的距离不得小于,5m,。,复合入侵探测器，只能视为是一种原理的探测装置。,应设置与探测同步的照明系统，以使探测器启动摄象机的同时开启相应照明系统。,防盗报警系统,紧急报警装置,紧急报警装置可采用有线或无线方式。,紧急报警装置应具有以下主要特点： * 防误触发措施； * 触发报警后，能自锁； * 复位需采用人工再操作方式； * 无线报警装置的发射机应能在整个防范区域内达到触发报警的要求。,室外周界报警防护系统,室外周界报警防护系统可采用以下方式： 栅栏和振动传感器组成的周界报警防护系统； 砖墙上加栅栏结构，配置振动、冲击传感器组成的周界报警防护系统； 以主动红外入侵探测器、阻挡式微波探测器或地音探测装置组成的周界报警防护系统； 用隔离墙、防盗门、窗及振动冲击传感器组成的周界报警防护系统； 其他周界报警防护系统，例如：脉冲电网，电网。,入侵时，报警信号显示应满足：,计算机显示模拟地形图，以声、光显示报警位置，可进行局部地形放大；,控制装置在模拟地图板上以声、光显示报警位置；,在控制设备上以灯光或其他方式显示周界报警方位。,应给出室外周界报警装置及系统适应室外工作环境的具体指标（其内容包括对风、雨、雷、雾、温度的适应程度），并说明抗雷电干扰的具体措施 和安装方法。,一般情况下应联动相关的摄象机。,周界报警探测器形成的警戒线应连续无间断。,火灾报警系统,火灾报警系统属于楼宇自控系统的一个子系统，可在完全脱离其他系统或网络的情况下独立运行和操作，完成防灾和灭火的功能，具有绝对的优先权。,火灾报警系 统的结构、组成、功能都应符合我国现行的规范。,火灾报警系统的结构,先进的火灾报警系统（,FAS,）采用模块化结构的控制主机，采用最新智能探测器，烟温复合探测器等，具有大容量软地址设定功能，采用智能数据总线技术提供报警的精确性和准确性，报警系统应具有系统联网的能力。,火灾报警系统（,FAS,）的组成,火灾报警系统（,FAS,）按照我国现行的规范要求，应成一个独立的系统。,由独立的消防控制室、控制主机、 探测器、控制模块等组成。,火灾报警系统,火灾报警系统具有自己的网络系统和布线系统，保证任何情况下，系统都可以独立运行、操作和管理。,随着计算机技术和网络技术的发展，火灾报警系统可以与楼宇监控管理系统联网，实现火灾报警系统的二次监视和信息共享；并通过综合 保安管理系统（,SMS,）、楼宇设备自控系统（,BAS,）、广播系统（,PA,）以及有线,/,无线通讯系统等相应的联动功能，来提高防范火患和降低火灾损失的能力。,现代火灾报警系统应具有联网和提供通讯接口界面的能力。,火灾报警系统,火灾报警联动控制功能,火灾报警系统（,FAS,）通常具有火灾报警功能、 自动喷淋灭火功能、气体灭火、报警联动功能等。,对消防广播的切换、警铃开启、楼层非消防电源及空调风机电源切除及打开楼层送风阀，关闭防火卷帘门，电梯控制， 开启送风及排烟机，以及气体和泡沫自动灭火设备、消防泵等采用总线联动集中控制。,采用此种联动方式，具有集中、直接、高效、稳定、无误动作联动控制等特点。,火灾喷淋系统,火灾喷淋系统,水喷淋装置与平常消防用的软管的喷嘴差不多，它可以将水流均匀的喷洒出来。不过只有在发生火灾后，室内的温度升高到一定的程度，水喷淋系统才会喷水。,系统内有一个金属片封住了水流,.,系统的适当位置安上了结实的玻璃灯泡或者金属熔丝，但是当火灾发生后，温度升高到一定程度，设备就会自动熔断。,火灾喷淋系统,上插图演示了当屋内的废纸篓着火后,带有玻璃灯泡的水喷淋系统的工作原理。火空消耗了周围空气中的氧。燃烧会产生一定量的烟雾和高温气体（例如，二氧化碳和未燃尽的一氧化碳气体），热空气会不断上升。当它到达天花板的时候，气体会沿着天花板的墙壁向周围扩散。当气体接触到最近的水喷淋系统，会加热可熔的控制部件，当部件受热后就会自动断开，水喷淋系统就会喷出水来。,由于喷出的水很快冷却了热空气，其它水喷淋系统由于没有足够的热量熔断控制部件而不会喷出水来。,给排水系统,给排水系统的监控和管理由现场监控站和管理中心来实现。其最终目的是实现管网的合理调度：,无论用户水量怎样变化， 管网中各个水泵都能及时改变其运行方式，实现泵房的最佳运行。,为此，监控系统需随时监视大楼给排水系统，并自动储水及排水；当系统出现 异常情况或需要维护时，电脑将产生讯号，通知管理人员处理。,给排水系统,给排水系统的监控主要包括,水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量与调节；,使用水量、排水量的测量；污水处理设备运转的监视、 控制；水质检测；,节水程序控制；故障及异常状况的记录等。,现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求，即根据水箱 和水池的高,/,低水位信号来控制水泵的启,/,停及进水控制阀的开关，并且进行溢水和枯水的预警等。当水泵故障时，备用水泵自动投入工作， 同时发出报警。,水泵,水压表,