1、樓宇自控系統樓宇自控系統一、智能建筑概述二、樓宇自控的發展史三、樓宇自控系統四、樓宇自控子系統五、系統組成六、通信協議七、系統設計八、空調DDC設計樓宇自控系統樓宇自控系統一、智能建筑概述 1. 定義 2. 發展 3. 結構樓宇自控系統樓宇自控系統 二、樓宇自控的發展史 樓宇自控的發展史是一個從監控到管理的發展過程。 a、數十年前 b、80年代 c、90年代 樓宇自控系統樓宇自控系統 三、樓宇自控系統 1、 對于一座現代化大樓，在沒有安裝BAS的時候，使用這些設備往往存在以下問題：w 控制問題w 管理問題w 維護問題w 能耗問題樓宇自控系統樓宇自控系統 2、樓宇自控系統就是將建筑物或建筑群內的

2、變配電、照明、電梯、空調、供熱、給排水、消防、保安等眾多分散設備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節能管理實行集中監視、管理和分散控制的建筑物管理與控制系統，稱為BAS（Building Automation System）。樓宇自控系統樓宇自控系統3、BAS系統的監控范圍和參數內容F空調機組：新風空調機組、新/回風空調機組、變風量空調機u冷/熱源系統：冷凍機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、熱交換器、熱水一次水泵、熱泵機組樓宇自控系統樓宇自控系統w 給排水系統：各類水泵、各類水箱w 電力系統：照明控制、高/低壓信號測量、備用發電機組w 電梯w 保安門鎖、巡更等樓宇自控系統樓宇自控系統4、BAS系

3、統所能夠產生的實際效果w 室內恒溫控制w 便于大樓內的所有設備的保養和維修w 便于大樓管理人員對設備進行操作并監視設備運行情況，提高整體管理水平樓宇自控系統樓宇自控系統w 良好的管理將延長大樓設備的使用壽命，使設備更換的周期延長，節省大樓的設備開支w 及時發出設備故障及各類報警信號，便于將損失降到最低點，便于操作人員處理故障w 節省運行費用，節省能量 樓宇自控系統樓宇自控系統四、BAS子系統 a、供熱、通風及空調系統為建筑物內提供了一個舒適的環境，是BAS中的一個重要子系統。系統為建筑物內的機電設備（如：冷卻塔、冷水機組、空氣處理機、氣控設備等）提供一個最優化的控制。 樓宇自控系統樓宇自控系統

4、 其基本控制功能包括：設備控制、循環控制、最佳起/停控制、數學功能、邏輯功能、趨勢運行記錄、報警管理等。b、給排水系統主要是對于飲用水的提供，以及對于污水的排放。 樓宇自控系統樓宇自控系統樓宇自控系統樓宇自控系統 c、變配電系統是通過BAS的管理中心提供對于建筑物內的高低配電房及所有變配電設備的監視報警和管理及程序控制，提供對于重要電氣設備的控制程序、時間程序和相應的聯動程序。樓宇自控系統樓宇自控系統 d、電梯控制系統是通過BAS系統對于建筑物內的多臺電梯，實行集中的控制和管理程序，同時配合BAS系統的部分子系統，執行聯動程序。樓宇自控系統樓宇自控系統五、BAS系統的組成調節對象 檢測元件 各

5、種傳感器執行調節機構分站DDC 傳輸通道 中央 處理機人機接 口外圍 設備中央控制室現場部分樓宇自控系統樓宇自控系統w 中央控制室（數據中心）：包括中央處理機（一臺微型計算機、存儲器、磁帶機和接口裝置）、外圍設備（顯示終端、鍵盤、打印機）和不間斷電源三部分。樓宇自控系統樓宇自控系統w 傳感器及執行調節機構：傳感器是指裝設在各監視現場和各種敏感元件、變送器、觸點和限位開關、用來檢測現場設備的各種參數（如溫度、濕度、壓差、液位等），并發出信號送到調節控制器（分站、數據中心等），如鉑電阻溫度檢測器、復合濕度檢測器、風道靜壓變送器、差壓變送器；樓宇自控系統樓宇自控系統 執行調節機構是指裝設在各監控現場

6、接受分站調節控制器的輸出指令信號，并調節控制現場運行設備的機構，如電動閥、電磁閥、調節閥等，包括執行機構（如電動閥上的電機）和調節機構（電動閥的閥門）樓宇自控系統樓宇自控系統w 分站控制器：是以微處理機為基礎的可編程直接數字控制器（DDC），它接收傳感器輸出的信號，進行數字運算，邏輯分析判斷處理后自動輸出控制信號，動作執行調節機構。樓宇自控系統樓宇自控系統 分站控制器是整個控制系統的核心，采用直接數字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四種輸入/輸出接口。方便靈活地與現場的傳感器、執行調節機構直接相連接，對各種物理量進行測量，以及實現對被控系統的調節與控制。樓宇自控系統樓宇自控系統其中

7、： AI-模擬量輸入接口，可用作儀表的檢測輸入，如溫度、壓力等，一般為1-10V或4-20mA的直流信號。 AO-模擬量輸出接口，用于操作控制閥、執行器等，如電動閥、三通閥、風門執行器等，不需要外部電源，輸出為0-10V的直流信號。 樓宇自控系統樓宇自控系統 DI-數字量輸入接口，即觸點、液位開關、限位開關的閉合與斷開，一般用作檢測設備狀態、報警接點、脈沖計數等。 DO-數字量輸出接口，用于控制風機，水泵等運行，亦可作為輸出信號與動作增減量型執行機構。樓宇自控系統樓宇自控系統w 數據傳輸線路：是聯系系統各部分的紐帶，從各個監控點到分站控制器的線路是逐點連接（放射式），數據中心與各分站通過總線型

8、或環形網絡結構進行組網，各分站直接用一回路雙芯導線連接到總線上就可以實現分站與分站之間，分站與中央站之間的通信。樓宇自控系統樓宇自控系統打印機電腦通信接口分站分站分站總 線總線型網絡結構樓宇自控系統樓宇自控系統 環形網絡結構打印機電腦分站分站分站總 線通信接口分站分站分站樓宇自控系統樓宇自控系統 星形網絡結構電 腦分站分站分站分站分站分站分站打印機樓宇自控系統樓宇自控系統六、通信控制協議 樓宇自控系統中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通過某種控制網絡實現的，這就要求控制設備以及建筑設備都要遵循一定的通信協議。 目前，國際上采用較多的是BACnet和LonMark。樓宇自控系統樓宇自控

9、系統1、BACnet是指美國國家標準協會的ANSI/ASHARE135-1995標準。 BACnet是由一個建筑管理、系統用戶、系統集成商組成的聯合體提出的，正式的、非專有的開放協議通信標準。 樓宇自控系統樓宇自控系統 BACnet詳細地描述了系統是如何工作的。它定義了系統各部分共享數據的所有規則，如何實現數據共享，可以什么通信介質，哪個功能可用，信息如何解釋等。總之，它為各種系統之間進行信息交流建立了一個基本規則。樓宇自控系統樓宇自控系統2、LonTalk協議LonWorks技術所使用的通信協議。LonTalk協議遵循由國際標準化組織（ISO）定義的開放系統互連（OSI）參考模型所定義的全部

10、七層服務。它適用于任何一種傳輸媒介。樓宇自控系統樓宇自控系統3、LonMark與BACnetBACnet是個綜合性的規范，它準許縱多的實施方案，并提供一套強有力的服務功能。但是，這個協議在小型終端控制設備里實施，不能取得最大的成本/性能比。LonMark是個強大的專門為設備而優化的協議；從傳感器、調節器到區域控制器，樣樣都行。它帶有一個緊湊型的協議架，很容易和廉價設備相適應。但其通信速率較低，只能適用于工作層。樓宇自控系統樓宇自控系統 因而，在工作層采用LonMark來連接控制器、感應器和調節器等設備；LAN層面的控制采用了BACnet連接各個系統；兩個協議互為補充，建立一個完整的建筑結構，得

11、到最佳的性能和成本。樓宇自控系統樓宇自控系統七、BAS系統的設計 BAS系統的設計具有很大的靈活性，應根據建筑物的整體功能需求和物業管理方式控制水平，根據建筑物內不同區域的要求和被控系統的各個特點，選擇技術先進、成熟、可靠、經濟合理的控制系統方案和設備，避免投資的盲目性。樓宇自控系統樓宇自控系統 1、樓宇自動化系統設計依據w JGJ/T16-92“民用建筑電氣設計規范”w GBJ116-88“火災自動報警系統設計規范”w GB4718-84“火災報警設備專業名詞術語”w GBJ19-87“采暖通風與空調調節設計規范”w GBJ115-87“工業電視系統工程設計規范”w GBJ93-86“工業自

12、動化儀表工程施工及驗收規范”樓宇自控系統樓宇自控系統2、設計步驟：w 確定BAS規模，根據冷凍、空調、變配電、熱力、給排水等相關專業提供的設計條件（資料）及投資情況，功能內容，確定需要監控的設備種類、數量、分布情況及標準；樓宇自控系統樓宇自控系統w 確定各子系統組成方案、功能及技術要求；w 確定各子系統之間的關聯方式；w 確定BAS中各子系統與大廈其它部分間的接口樓宇自控系統樓宇自控系統w 根據各專業的控制要求和控制內容確定并畫出設備監控系統原理圖w 統計監控系統的監控點（AI、AO、DI、DO）的數量，分布情況并列表w 根據監控點數和分布情況確定分站的監控區域、分站設置的位置，統計整個大樓所

13、需分站的數量、類型及分布情況樓宇自控系統樓宇自控系統w 選擇現場設備的傳感器和執行機構w 確定樓宇監控的系統網絡及中心站設備的選擇w 實施布線BAS設計方法流程圖設計方法流程圖 設計任務開始 了解業主需求和未來物業管理方式 了解機電專業控制需求 確定控制范圍和內容 與機電專業探討控制方案 研究建筑功能確定控制范圍和內容與機電專業探討控制方案BAS設計方法流程圖設計方法流程圖確定BAS控制水平和方式根據系統集成要求確定BAS網絡結構 節能與經濟分析和土建專業結合確定：控制室位置、面積、豎井的數量和位置及面積、布線方式、標高BAS設計方法流程圖設計方法流程圖畫出大樓BAS系統網絡圖配合電氣專業完成

14、配電設備二次回路的設計儀表量程計算、選擇調節閥計算確定BAS現場設備的規格尺寸及安裝方式畫出各子系統控制系統圖畫出各層管線敷設平面圖開列BAS設備、材料表寫出設計施工要點說明BAS設計方法流程圖各專業圖紙會簽施工圖交底及施工配合BAS設計方法流程圖設計任務完成樓宇自控系統樓宇自控系統 3、現場控制器DDC的設置原則及布線方式w DDC的設置，應主要考慮系統管理方式，安裝調試維護方便和經濟性，一般按機電系統的平面布置進行劃分，如布置在：冷凍站、熱交換站、空調機房、新風機房等控制參數較為集中之處，也可根據要求布置在弱電豎井中，箱體一般掛墻明裝；樓宇自控系統樓宇自控系統w 每臺DDC的輸入輸出接口數

15、量與種類應與所控制的設備要求相適應，并留有10%-15%的余量；樓宇自控系統樓宇自控系統4、BAS中央控制室要求w BAS中控室的位置，應盡量靠近控制負荷中心，注意遠離變配電室等電磁干擾源，并注意防潮、防震。BAS中控室可與消防中心，保安監控中心等合并組成樓宇控制中心，此時位置應滿足消防中心的要求樓宇自控系統樓宇自控系統w BAS中央控制室室內設備布置時應滿足以下要求：a、控制臺前應留大于3m的操作距離，控制臺離墻布置時臺后應留有大于1m的檢修距離，并注意避免陽光直射 b、當控制臺橫向排列總長度大于7m時應在兩端各留有足夠的安裝和觀察面積 c、當BAS系統單獨設置不間斷電源，并采用集中供電方式

16、時，應考慮放置電源設備的面積和位置 d、應適當考慮工作人員值班，維修及休息所需的面積樓宇自控系統樓宇自控系統w BAS中央控制室其它要求： a、控制室內宜采用抗靜電活動地板 b、當控制室內長度大于7m時，宜設兩個外開門的出口，門寬不小于1m c、控制室內土建及裝修等要求參見有關計算機房設計標準樓宇自控系統樓宇自控系統w 5、BAS系統的電源要求 a、應由變配電所引出專用回路向中央控制室供電，供電回路應采用保安電源供電 ； b、中央操作站供電應設不間斷電源（UPS）裝置，其容量應包括系統內用電設備的總和并考慮預計的擴展容量，UPS供電時間不低于20分鐘；樓宇自控系統樓宇自控系統w c、DDC的電

17、源宜采用中央控制室集中供電方式，以放射式供給各DDC，如采用就地供電方式，可 由就近的保安電源供給；樓宇自控系統樓宇自控系統w 6、BAS系統的接地要求 一般采用建筑物總體接地方式，要求總體接地電阻不大于1，如BAS系統單獨設置接地極，應采用一點接地方式，要求接地電阻不大于4，并與建筑物防雷接地系統接地極間距離不小于20m樓宇自控系統樓宇自控系統w BAS系統設計中采用的儀表量程選擇、調節閥計算方法等，見有關自控設計手冊；現場儀表安裝方法參見有關自動化儀表標準安裝圖冊及設備生產廠家的安裝使用說明書。樓宇自控系統樓宇自控系統八八、空調空調DDC系統的監控設計系統的監控設計 (一一) 空調空調DD

18、C系統的定義及組成系統的定義及組成 DDC系統是BAS的技術形式。DDC是英文DIRECT DIGITAL CONTROL的縮寫，譯為“直接數字控制”。 樓宇自控系統樓宇自控系統 空調DDC系統，即利用計算機控制技術，將空調系統中各種信號（溫度、壓力、流量、狀態等），通過輸入裝置輸入計算機，經相應程序運算處理，將處理后的信號經輸出裝置輸出，進而控制相應的執行機構。如圖所示。樓宇自控系統樓宇自控系統傳感器A/D轉換器微處理器D/A轉換器執行器變送器圖 1樓宇自控系統樓宇自控系統(二二) DDC系統信號種類系統信號種類 信號按其輸出輸入能否直接被微機或執行器接受分為數字量輸入（DI）、數字量輸出（

19、DO）、模擬量輸入（AI）和模擬量輸出 （AO）四種信號。樓宇自控系統樓宇自控系統 模擬量信號所對應的是一定量的電壓或電流值，它與傳感器輸出信號的特性有關。 空調自控系統中常見的模擬量輸入信號：溫度、濕度、壓力流量、壓差等；模擬量輸出信號：需控制的電動風閥及電動水閥。 樓宇自控系統樓宇自控系統 數字量輸入信號包括：風機、水泵、冷卻塔風扇、電機的運行狀態、過濾器淤塞狀態報警、壓差開關、液位開關、開關信號，防凍保護等。 數字量輸出信號包括：電磁閥的控制、二位電動水閥的控制、水泵、風機、冷卻塔等設備的啟停控制。樓宇自控系統樓宇自控系統(三三) 空調空調DDC監控系統的主要功能監控系統的主要功能 空調

20、DDC系統能實現樓宇中空調系統各種控制功能，同時具備各種管理功能。樓宇自控系統樓宇自控系統（1）能量控制及管理功能。即根據建筑物實際冷、熱負荷，對空調系統中的風系統和水系統進行控制，自動控制冷熱設備運行狀態及運行參數，使整個空調系統達到最佳節能狀態。（2）對空調系統及其冷、熱源系統的相關參數進行調節控制及監測，對空調設備運行進行監測。（3）空調設備如冷水機組、泵、風機等在規定時間的啟停控制，以達到節能目的。樓宇自控系統樓宇自控系統（4）自動累積空調設備的運行時間，維修期限報警，以便更換或維修相關設備，延長設備使用壽命，提高設備的運行質量。（5）根據空調設備運行時間，自動切換工作及備用設備，保持

21、設備良好的工作狀態。（6）對空調系統的能量消耗進行計量，記費。（7）各種物業管理文本的自動生成、打印及查詢。樓宇自控系統樓宇自控系統(四) 空調DDC系統的組成1）時鐘：用來對各種輸入、輸出數據，各種運算時間進行調整及控制。2）程序存儲器：存儲各種應用程序，即用戶為控制各種空調系統所編制的控制程序。3）工作存儲器：用來進行讀寫，隨機存取和臨時存取數據。樓宇自控系統樓宇自控系統4）多路輸入、輸出控制器：多路輸入控制器可將輸入信號送入A/D轉換器中，將模擬量轉換成數字量，輸入微處理器進行運算。運算結果輸入D/A轉換器，再經輸出控制器至變送器及執行機構。5）DDC控制系統的相關軟件：包括操作軟件及應

22、用軟件。樓宇自控系統樓宇自控系統時 鐘微處理器程序存儲器傳感器和變送器多路輸入控制器D/A轉換器A/D轉換器通訊接口多路輸出控制器變送器和執行器工作存儲器圖 2樓宇自控系統樓宇自控系統五）空調DDC控制舉例 空調DDC控制含空調風系統控制及空調水系統控制，下面分別舉例加以說明。樓宇自控系統樓宇自控系統5.1空調風系統：（以新風機組控制為例） 新風機組是空氣水系統空調形式的主要設備之一，其控制狀況的好壞直接影響到整個空調系統的工作質量，新風機組一般由新風段、過濾段、盤管段（復合盤管對應二管制，四管制為表冷器和加熱器）、加濕段、送風機段及相應的檢修段組成，有的還配有能量回收裝置，控制說明如圖所示。樓宇自控系統樓宇自控系統1）對新風機組進行啟停控制。2）新風機組風機啟動后，新風閥聯鎖開啟。3）根據溫度T1控制冷、熱盤管電動閥MD1的開關。冬/夏工作轉換后，冬季根據濕度H控制加濕器電磁MD2的開、關。4）溫度T1低至防凍報警溫度時，自動切斷風機電源。聯鎖關閉新風閥VD，全開電動水閥MD1，并發出報警信號。樓宇自控系統樓宇自控系統5）過濾器積塵達到一定程