1、共118頁第1頁共118頁第2頁第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制 樓宇設備自動化系統的網絡方案樓宇設備自動化系統的網絡方案 共118頁第3頁樓宇設備自動化系統子系統控制方案樓宇設備自動化系統子系統控制方案 TCP/IP以太網管理機瀏覽器1瀏覽器n空調子系統給排水子系統供配電子系統照明子系統電梯子系統第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第4頁 空調系統的監視與控制空調系統的監視與控制 變配電系統的監視與控制變配電系統的監視與控制 照明系統的監控照明系統的監控 電梯自動控制電梯自動控制 給、排水監控系統給、排水監控系統第一節第一節

2、樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第5頁樓宇供配電系統的特點 樓宇變電站（所）供電的特點樓宇變電站（所）供電的特點 供電區域化，供電半徑小；供電區域化，供電半徑小； 電壓等級低，屬配電系統；電壓等級低，屬配電系統； 結構、功能和控制系統簡單；結構、功能和控制系統簡單； 供電可靠性要求較高；供電可靠性要求較高； 供電設備無人值守；供電設備無人值守； 具有時控功能，要根據季節的變化自動調節時控設備的啟具有時控功能，要根據季節的變化自動調節時控設備的啟停時間；停時間； 負荷峰谷差異大；負荷峰谷差異大；第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第6

3、頁樓宇供配電系統的特點樓宇變電站一次系統圖樓宇變電站一次系統圖 常見的樓宇變電站（所）一次系統如圖所示。常見的樓宇變電站（所）一次系統如圖所示。包括高壓部分、變壓器部分、低壓配電部分、直包括高壓部分、變壓器部分、低壓配電部分、直流電池組部分、應急發電機部分。流電池組部分、應急發電機部分。第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第7頁綜合自動化系統的基本結構 變電站綜合自動化應具備以下幾個部分變電站綜合自動化應具備以下幾個部分 智能化的一次設備智能化的一次設備 數字化的二次設備數字化的二次設備 計算機化的運行管理方案計算機化的運行管理方案第一節第一節 樓宇供配電系

4、統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第8頁變電站綜合自動化的結構 變電站綜合自動化系統的結構在物理上可變電站綜合自動化系統的結構在物理上可分為兩類，即智能化的一次設備和數字化分為兩類，即智能化的一次設備和數字化的二次設備。的二次設備。 在邏輯結構上分為三個層次：在邏輯結構上分為三個層次：“過程層過程層”、“間隔層間隔層”、“站控層站控層” 。 三個層次的功能。三個層次的功能。第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第9頁變電站綜合自動化的結構數字化變電站自動化系統邏輯結構數字化變電站自動化系統邏輯結構 站控層間隔層過程層高壓一次設備第一節第一節 樓宇供

5、配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第10頁變電站綜合自動化的結構 常見的樓宇變電站綜合自動化系統結構常見的樓宇變電站綜合自動化系統結構 樓宇變電站綜合自動化系統分成兩種樓宇變電站綜合自動化系統分成兩種結構：分層分布式系統和集中式系統。結構：分層分布式系統和集中式系統。第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第11頁變電站綜合自動化的結構集中式系統框圖集中式系統框圖 CRT當地監控主站光隔離驅動鍵盤鼠標打印機MODEM至控制中心至調度成套微機保護裝置通訊控制機操作控制處理信號采集處理接口板出口繼電器接口板出口繼電器接口板出口繼電器脈沖電度輸入開關

6、量輸入交流采樣直流采樣溫度采樣第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第12頁變電站綜合自動化的結構分層分布式系統框圖分層分布式系統框圖 主站1間隔1一次設備1間隔2一次設備2主站n間隔n一次設備n變電站層間隔層開關層監控總線網第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第13頁變電站綜合自動化的結構 具有多媒體的樓宇變電站綜合自動化系統具有多媒體的樓宇變電站綜合自動化系統 該系統的一些特點該系統的一些特點 樓宇變電站多媒體自動化系統結構樓宇變電站多媒體自動化系統結構 下圖中所有的站控層設備，間隔層保護、下圖中所有的站控層設備，間隔層

7、保護、測量、控制設備以及多媒體信息采集站等測量、控制設備以及多媒體信息采集站等都通過站內通信網連接在一起。都通過站內通信網連接在一起。第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第14頁變電站綜合自動化的結構變電站多媒體自動化系統結構變電站多媒體自動化系統結構 維護工作站通訊工作站間隔層設備間隔層設備多媒體采集站多媒體采集站報警控制器輸出控制器視頻矩陣攝像機攝像機路由器光纖網絡或EI信道站內IP通信網RS485某視頻區域第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第15頁變電站綜合自動化的結構間隔層設備與站內通信網連接實例間隔層設備與站內

8、通信網連接實例 間隔層設備間隔層設備通信服務器TCP/IP 站內通信網RS232C第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第16頁樓宇變電站綜合自動化系統的幾個關鍵技術 采樣技術采樣技術 根據采樣信號的不同，可分為直流采樣根據采樣信號的不同，可分為直流采樣和交流采樣兩種。和交流采樣兩種。 交流采樣原理交流采樣原理第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第17頁樓宇變電站綜合自動化系統的幾個關鍵技術 雙雙CPU技術技術 用雙用雙CPU處理單元，一個用于信號監測處理單元，一個用于信號監測控制，被稱作監控控制，被稱作監控CPU；另一個用

9、于保護；另一個用于保護控制，叫作保護控制，叫作保護CPU。 采用雙采用雙CPU技術的主要原因。技術的主要原因。 第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第18頁樓宇變電站綜合自動化系統的幾個關鍵技術計算機處理單元示意圖計算機處理單元示意圖 監控CPU保護CPU測量信號鍵盤輸入通訊接口保護控制信號第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第19頁樓宇變電站綜合自動化中的智能控制方法 智能控制的思想智能控制的思想 它主要承擔兩個任務：一是當調度端有遙控它主要承擔兩個任務：一是當調度端有遙控或遙調命令下達時，它可以校核命令的有效性，或遙調

10、命令下達時，它可以校核命令的有效性，即該命令是否允許執行。即該命令是否允許執行。 第二個任務是當變電站內某個電器設備需要檢第二個任務是當變電站內某個電器設備需要檢修時，操作人員要在現場就地操作，此時操作人修時，操作人員要在現場就地操作，此時操作人員在變電站內主機上利用操作票專家系統開出倒員在變電站內主機上利用操作票專家系統開出倒閘操作票。閘操作票。第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第20頁樓宇變電站綜合自動化中的智能控制方法433012KG典型間隔典型間隔 第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第21頁樓宇變電站綜合自動化

11、中的智能控制方法 智能控制軟件功能智能控制軟件功能 智能控制邏輯校核、智能操作專家系統、智能控制邏輯校核、智能操作專家系統、智能模擬盤功能、智能防誤系統連接功能智能模擬盤功能、智能防誤系統連接功能第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第22頁樓宇變電站綜合自動化中的智能控制方法電腦鑰匙防誤操作方案電腦鑰匙防誤操作方案 電腦鑰匙刀閘類編碼鎖閉鎖刀閘操作機構網門類編碼鎖閉鎖間隔網門RS232數據采集、保護、控制裝置工業控制計算機斷路器類編碼鎖斷路器手動操作回路第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第23頁樓宇變電站綜合自動化中的智

12、能控制方法全狀態控制式防誤操作方案全狀態控制式防誤操作方案 節點1打印機工業控制計算機線路間隔1及電磁鎖節點2線路間隔2及電磁鎖節點n線路間隔n及電磁鎖節點0斷路器狀態工業現場局域網第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第24頁樓宇變電站綜合自動化中的智能控制方法變電站綜合自動化高層軟件結構圖變電站綜合自動化高層軟件結構圖 實時數據庫畫面顯示及表報打印軟件智能操作專家系統防誤操作系統連接軟件連接遠動系統軟件操作邏輯校核軟件實時數據采集軟件智能模擬盤軟件智能控制軟件第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第25頁樓宇變電站綜合自動

13、化中的智能控制方法智能操作專家系統軟件組成智能操作專家系統軟件組成 推理機數據庫一次設備庫二次設備庫規則庫操作邏輯出口執行操作生成操作票產生防誤鎖邏輯發出告警信息實時數據操作命令或任務合理命令不合理命令第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第26頁樓宇變電站綜合自動化通信模式 變電站內的數據有三個流向變電站內的數據有三個流向 系統的結構決定了系統的數據流可分為三系統的結構決定了系統的數據流可分為三類：類：第一類第一類是站控層機之間的數據交換是站控層機之間的數據交換(包包括同一計算機內部不同應用程序之間的數括同一計算機內部不同應用程序之間的數據交換據交換)；第二

14、類第二類為站控層與間隔層之間的為站控層與間隔層之間的數據交換；數據交換；第三類第三類是站控層與遠方控制中是站控層與遠方控制中心，調度之間的通信。心，調度之間的通信。第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第27頁樓宇變電站綜合自動化通信模式數據流圖數據流圖 應用程序1數據應用程序n數據請求或命令軟件服務器數據庫管理程序規約轉換實時數據請求故障信息查詢采集設備控制設備數據流智能式通信卡實時數據命令反校未經規約轉換的請求、命令、組態信息第一節第一節 樓宇供配電系統的自動控制樓宇供配電系統的自動控制共118頁第28頁第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統

15、智能照明控制系統的優點智能照明控制系統的優點 1.良好的節能效果良好的節能效果 1.00.80.60.20.40未使用控制系統的耗電量使用控制系統的平均耗電量使用控制系統的最佳耗電量7.00:19.00智能照明控制系統節能曲線圖智能照明控制系統節能曲線圖 第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統在實現自動能源管理功在實現自動能源管理功能以后，可以節約能以后，可以節約20-20-50%50%的能源，從而減輕的能源，從而減輕供電壓力，降低用戶電供電壓力，降低用戶電費支出。延長光源壽命費支出。延長光源壽命不僅可以節省大量資金，不僅可以節省大量資金，而且可以大大減少更換而且可以大大減少更換燈

16、管的工作量。燈管的工作量。共118頁第29頁智能照明控制系統的優點2.延長光源的壽命延長光源的壽命 140120100608040燈具壽命比（）200400350300250200150100500工作電壓與額定電壓比（）白熾燈壽命與工作電壓的關系白熾燈壽命與工作電壓的關系 第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統-電源電壓的升高使得燈的壽命成倍下降。電源電壓的升高使得燈的壽命成倍下降。電源電壓過高，燈管電流變大，電極過熱電源電壓過高，燈管電流變大，電極過熱促使燈管兩端早期發黑，壽命縮短。因此，促使燈管兩端早期發黑，壽命縮短。因此，適當降低燈具的工作電壓是延長燈管壽命適當降低燈具的工

17、作電壓是延長燈管壽命的有效途徑。的有效途徑。盡管在變配電設計時已經合理分配了電力盡管在變配電設計時已經合理分配了電力負荷，保證電源波動能在一個很小的范圍，負荷，保證電源波動能在一個很小的范圍，可燈管的工作電壓仍然會隨時間等因素變可燈管的工作電壓仍然會隨時間等因素變化。智能照明控制系統能成功地抑制電網化。智能照明控制系統能成功地抑制電網的浪涌電壓，還具備電壓限定和扼流濾波的浪涌電壓，還具備電壓限定和扼流濾波等功能，避免過電壓和欠電壓對光源的損等功能，避免過電壓和欠電壓對光源的損害。采用軟啟動和軟關斷技術，避免了沖害。采用軟啟動和軟關斷技術，避免了沖擊電流對光源的損害。通過上述方法，光擊電流對光源

18、的損害。通過上述方法，光源的壽命通常可以延長源的壽命通常可以延長2-4倍。倍。共118頁第30頁智能照明控制系統的優點 3.改善工作環境，提高工作效率改善工作環境，提高工作效率 4.照度一致性照度一致性光照度（Lx）時間（年）400700兩次裝修間隔35年傳統照明系統的光照度智能照明系統的光照度傳統照明系統呈鋸齒狀能源浪費照度一致性曲線圖照度一致性曲線圖 第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統隨著時間的推移，燈具效率和房隨著時間的推移，燈具效率和房間墻面反射率會不斷衰減。因此，間墻面反射率會不斷衰減。因此，一般照明設計中，初始照度都設一般照明設計中，初始照度都設置得較高，這種設計不

19、僅造成建置得較高，這種設計不僅造成建筑物使用期內的照度不一致，還筑物使用期內的照度不一致，還會由于照度偏高造成不必要的損會由于照度偏高造成不必要的損失。采用智能照明后，雖然照度失。采用智能照明后，雖然照度還是偏高設計，但由于可智能調還是偏高設計，但由于可智能調光，系統將按照預先設置的標準光，系統將按照預先設置的標準亮度使照明區域照度恒定，不受亮度使照明區域照度恒定，不受燈具效率降低和墻面反射衰減的燈具效率降低和墻面反射衰減的影響。影響。共118頁第31頁智能照明控制系統的優點 5.實現多種照明效實現多種照明效果果 7.智能控制，管理智能控制，管理維護方便維護方便第二節第二節 數字化智能照明系統

20、數字化智能照明系統一個工作日結束后，系統可自動進一個工作日結束后，系統可自動進入晚間工作狀態，極其緩慢地調暗入晚間工作狀態，極其緩慢地調暗各區域的燈光，同時系統探測功能各區域的燈光，同時系統探測功能自動生效，會把無人區域的燈自動自動生效，會把無人區域的燈自動關掉，并將有人區域的燈光調至最關掉，并將有人區域的燈光調至最合適的亮度。合適的亮度。系統還能通過樓層管理器使辦公區、系統還能通過樓層管理器使辦公區、樓梯間等公共區域的燈協調工作。樓梯間等公共區域的燈協調工作。當辦公區有人工作時，樓梯間及走當辦公區有人工作時，樓梯間及走道等公共區域的燈就會保持基本亮道等公共區域的燈就會保持基本亮度，只有當所有

21、辦公區域內的人走度，只有當所有辦公區域內的人走完后，才將等調到安全狀態關掉。完后，才將等調到安全狀態關掉。共118頁第32頁智能照明控制系統的功能 基本結構基本結構智能照明控制系統室外照明室內照明走道，電梯廳等公共部分照明門廳，中庭等照明展廳照明報告廳等多功能廳照明會議中心等照明計算機中心等重要機房照明大廳照明總體照明建筑立面照明控制走道，電梯廳等公共部分照明控制門廳，中庭等照明控制展廳照明控制報告廳等多功能廳照明控制電話電視會議室等照明控制計算機中心等重要機房照明控制大廳藝術照明控制總體道路照明控制建筑立面照明獨立系統控制系統中心智能照明系統結構框圖智能照明系統結構框圖 第二節第二節 數字化

22、智能照明系統數字化智能照明系統共118頁第33頁智能照明控制系統的功能 照明控制系統的性能照明控制系統的性能 照明控制系統的主要控制內容照明控制系統的主要控制內容 時鐘控制、照度自動調節控制、區域時鐘控制、照度自動調節控制、區域場景控制、動靜探測控制、應急狀態減量場景控制、動靜探測控制、應急狀態減量控制、手動遙控器、應急照明的控制控制、手動遙控器、應急照明的控制第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統共118頁第34頁智能照明控制系統的基本結構 智能照明控制系統包智能照明控制系統包括：分組控制的多組燈單括：分組控制的多組燈單元，它們都具有各自的控元，它們都具有各自的控制裝置，根據照度

23、調節相制裝置，根據照度調節相關亮度，實現對所有燈具關亮度，實現對所有燈具的自動控制。采用總線形的自動控制。采用總線形式實現計算機與燈單元之式實現計算機與燈單元之間的通信聯絡，協調控制間的通信聯絡，協調控制系統與燈單元之間信息交系統與燈單元之間信息交流流 。第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統智能照明控制系統可以提供各種照明效果，智能照明控制系統可以提供各種照明效果，這是普通固定照明裝置無法實現的。照明這是普通固定照明裝置無法實現的。照明系統的運轉受上位機的控制，上位機經由系統的運轉受上位機的控制，上位機經由數據傳輸與每一組燈單元相連接。每一組數據傳輸與每一組燈單元相連接。每一組燈

24、單元都具有獨特的尋址方式，使上位機燈單元都具有獨特的尋址方式，使上位機與燈單元中的每一支都可以單獨進行通信與燈單元中的每一支都可以單獨進行通信聯系。數據傳輸卡與每一支燈相連接。固聯系。數據傳輸卡與每一支燈相連接。固定位置的燈的亮度受上位機所發出指令的定位置的燈的亮度受上位機所發出指令的控制，可改變等的亮度和光束的大小。上控制，可改變等的亮度和光束的大小。上位機為控制照明發布一系列指令，每一個位機為控制照明發布一系列指令，每一個燈單元單獨響應每一個指令要求。為了獲燈單元單獨響應每一個指令要求。為了獲得照明效果，上位機需要發布幾百上千個得照明效果，上位機需要發布幾百上千個指令，這取決于燈點亮的個數

25、和所要求的指令，這取決于燈點亮的個數和所要求的照明效果。照明效果。共118頁第35頁智能照明控制系統的基本結構智能照明控制系統框圖智能照明控制系統框圖 第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統圖中，數據傳輸包括雙向傳圖中，數據傳輸包括雙向傳輸線路，一路負責從上位機輸線路，一路負責從上位機到每一組燈單元之間的數據到每一組燈單元之間的數據通信聯系，另一路負責從每通信聯系，另一路負責從每一個燈單元到上位機的反饋一個燈單元到上位機的反饋數據聯系。為了保持數據傳數據聯系。為了保持數據傳輸系統傳遞指令的整體一致輸系統傳遞指令的整體一致性，智能照明控制系統中設性，智能照明控制系統中設置了一組中繼轉

26、發器，用來置了一組中繼轉發器，用來放大和隔離數據傳輸系統傳放大和隔離數據傳輸系統傳遞的數據。上位機不僅能控遞的數據。上位機不僅能控制自動燈單元，還能控制通制自動燈單元，還能控制通常的調光器。常的調光器。共118頁第36頁智能照明控制系統的基本結構中央控制系統的電子系統中央控制系統的電子系統 第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統中央控制單元的全部中央控制單元的全部控制功能是由控制功能是由CPU執執行的。行的。CPU通過擴展，通過擴展，將將Lonworks芯片或芯片或CAN芯片相連接。中芯片相連接。中央控制單元有隨機存央控制單元有隨機存儲器和只讀存儲器。儲器和只讀存儲器。這兩種存儲器

27、都與內這兩種存儲器都與內部數據傳送總線和尋部數據傳送總線和尋址總線相連接。址總線相連接。CPU和其他控制要素都可和其他控制要素都可以由存儲器寫入或讀以由存儲器寫入或讀出。出。共118頁第37頁智能照明控制系統的基本結構燈處理器系統的電子線路框圖燈處理器系統的電子線路框圖 解碼器燈單元識別器接口和計時電路電源中斷編碼器/應答器CPURAMEPROM存儲器矢量發生器多協議通信控制器編碼器/解碼器解碼器緩沖器緩沖器緩沖器TXRX數據傳輸線第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統共118頁第38頁智能型應急照明 應急照明系統主要由中央監測型應急照明系統主要由中央監測型應急燈、信號轉換裝置和中

28、央監測儀組成。應急燈、信號轉換裝置和中央監測儀組成。 該系統應用微處理器和總線技術把在樓宇內各自分散獨立運行的應急照明該系統應用微處理器和總線技術把在樓宇內各自分散獨立運行的應急照明燈具組成了一個實時、高效、分布式的控制系統。燈具組成了一個實時、高效、分布式的控制系統。信息轉換器應急燈應急燈應急燈1264信息轉換器應急燈應急燈應急燈1264信息轉換器應急燈應急燈應急燈126412161264中央監測器AC220VCN1CN2CN3至擴展主機至消防系統主機至樓宇自動化系統主機中央監測型應急照明系統框圖中央監測型應急照明系統框圖 第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統系統中每盞中央監測

29、系統中每盞中央監測型應急燈都內置高能型應急燈都內置高能蓄電池和微處理器，蓄電池和微處理器，并通過數據總線經信并通過數據總線經信號轉換器與中央監測號轉換器與中央監測儀相連接。儀相連接。共118頁第39頁智能型應急照明中央監測器利用其應急測試功能，并通過其內部的微處理器中央監測器利用其應急測試功能，并通過其內部的微處理器經由數據總線與各個應急燈內的微處理器逐一以經由數據總線與各個應急燈內的微處理器逐一以“詢問詢問-回答回答”的方式進行對話，并由中央監測儀將應急燈內微處的方式進行對話，并由中央監測儀將應急燈內微處理器回應的數據進行分析并得出結論，由中央監測儀顯示理器回應的數據進行分析并得出結論，由中

30、央監測儀顯示屏顯示或由其內置打印機打印出來。屏顯示或由其內置打印機打印出來。通過逐一的巡回監測對話，中央監測儀可以監控整個應急照通過逐一的巡回監測對話，中央監測儀可以監控整個應急照明系統，不僅能夠判別應急燈的各種故障，還可以監視電明系統，不僅能夠判別應急燈的各種故障，還可以監視電源和數據總線的工作情況，若有故障，中央監測儀都會及源和數據總線的工作情況，若有故障，中央監測儀都會及時得到報告。同時每盞中央監測型應急燈都設有時得到報告。同時每盞中央監測型應急燈都設有LED指示指示燈，可隨時做出應急燈的如下工作狀態指示：燈，可隨時做出應急燈的如下工作狀態指示：1.燈具工作燈具工作狀態指示。狀態指示。2

31、.光源工作狀態指示。光源工作狀態指示。3.電池工作狀態指示。電池工作狀態指示。4.燈具或安裝故障指示。燈具或安裝故障指示。5.線路工作狀態指示。線路工作狀態指示。第二節第二節 數字化智能照明系統數字化智能照明系統共118頁第40頁第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制 在智能樓宇中采用微機控制的優點在智能樓宇中采用微機控制的優點5 50 0 % %1 17 7 % %3 33 3 % %建造物能耗其他照明空調空調系統能耗輸送系統冷熱源4 40 0 % %6 60 0 % %智能樓宇能量消耗分布圖智能樓宇能量消耗分布圖 智能建筑空調自控設備又是智能樓宇系統的智能建筑空調自控設

32、備又是智能樓宇系統的核心核心設備。空調設備本身是智能設備。空調設備本身是智能樓宇系統的耗能耗電的大戶，而且由于智能建筑中大量電子設備的應用使得智樓宇系統的耗能耗電的大戶，而且由于智能建筑中大量電子設備的應用使得智能建筑的空調負荷遠遠大于傳統建筑。在先進國家里，用于空氣調節的電能約能建筑的空調負荷遠遠大于傳統建筑。在先進國家里，用于空氣調節的電能約占電能消耗的占電能消耗的30-50%。 共118頁第41頁控制對象的特點與空調系統的幾種節能控制方式 對象的特點對象的特點 空調的耗電量空調的耗電量W W可簡化認為與室內外的溫度差可簡化認為與室內外的溫度差 成正比，即：成正比，即： )()(0ttkk

33、W式中，式中， 為室外溫度，為室外溫度， 為室內溫度為室內溫度)(0t)(t第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第42頁控制對象的特點與空調系統的幾種節能控制方式空調系統運行過程的溫度控制空調系統運行過程的溫度控制 將室溫維持在20度和25度相比，耗電量相差可達50%左右。而控制精度對節能的效果也有影響，據資料報道，精度每相差1攝氏度，能耗就相差5-10%舒適溫度區間18oC28oC時間t1234 室外氣溫樓宇使用時間第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制建筑設備工程建筑設備工程 T1H1MFV1PdMTV1冬冬季季熱熱水水夏夏季季冷冷水水M

34、TV2蒸蒸氣氣MFV2T2H2新風新風 回風回風 送送風風機機過過濾濾網網水水管管加加濕濕器器送送風風機機至用戶至用戶DDC現場總線現場總線T溫度傳感器溫度傳感器H濕度傳感器濕度傳感器FV調速電機調速電機TV電磁閥電磁閥Pd壓差開關壓差開關空調系統的組成空調系統的組成建筑設備工程建筑設備工程 空調系統的分類空調系統的分類1.集中式空調系統集中式空調系統 所有的空氣處理設備都安裝在一個集中的空調機房內，所有的空氣處理設備都安裝在一個集中的空調機房內，包括風機、冷卻器、加熱器、加濕器、過濾器等。它把包括風機、冷卻器、加熱器、加濕器、過濾器等。它把處理后的空氣，用風道統一分送到各房間。優點：便于處理

35、后的空氣，用風道統一分送到各房間。優點：便于管理、維護，空氣處理質量高管理、維護，空氣處理質量高高標準。高標準。建筑設備工程建筑設備工程 2.半集中式空調系統半集中式空調系統 除了集中空調房以外，還有分散于各空調房間的二次設備，除了集中空調房以外，還有分散于各空調房間的二次設備，即末端設備。變風量系統、風機盤管系統等都屬于半集中即末端設備。變風量系統、風機盤管系統等都屬于半集中式空調系統。式空調系統。3.全分散空調系統全分散空調系統 也稱局部空調機組。它是將冷熱源、空氣處理設備、輸也稱局部空調機組。它是將冷熱源、空氣處理設備、輸送設備集中安裝在一個箱體中，窗式空調、柜式、壁掛式送設備集中安裝在

36、一個箱體中，窗式空調、柜式、壁掛式空調均屬于這一類。優點：可以滿足不同房間的不同送風空調均屬于這一類。優點：可以滿足不同房間的不同送風要求，使用靈活、移動方便，但設備功率大。要求，使用靈活、移動方便，但設備功率大。在現代化的大型建筑中通常都采用集中式空調系統，在現代化的大型建筑中通常都采用集中式空調系統，即中央空調系統。即中央空調系統。 空調系統的分類空調系統的分類共118頁第46頁控制對象的特點與空調系統的幾種節能控制方式 空調系統的幾種節能控制方式空調系統的幾種節能控制方式1改變室內溫度設定值控制和按設定區控制改變室內溫度設定值控制和按設定區控制252423222120oC室內溫度控制區浮

37、動區控制區1001000加熱冷卻定設定值冬季設定值夏季設定值變設定值控制或按設定區控制變設定值控制或按設定區控制 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第47頁控制對象的特點與空調系統的幾種節能控制方式 2.變新風量節能控制變新風量節能控制 按新風溫度的變新風量節能控制按新風溫度的變新風量節能控制 20100-10-20-30新風百分數100025507530oC室外空氣溫度低限超馳切換溫度回風溫度t1t2t3t4第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制對于室內溫度不需要全年固對于室內溫度不需要全年固定不變的對象，可采用變設定不變的對象，可采用變

38、設定值控制或按設定去溫度浮定值控制或按設定去溫度浮動控制。動控制。當室溫在當室溫在20-21度時，調節度時，調節器按冬季設定值比例控制；器按冬季設定值比例控制；室溫在室溫在24-25度時，按夏季度時，按夏季設定值比例控制；室溫在設定值比例控制；室溫在21-24度時，調節器設定值浮動，度時，調節器設定值浮動，系統既不加熱，也不冷卻，系統既不加熱，也不冷卻，室溫處于浮動狀態。室溫處于浮動狀態。可見，可見，21-24度區間里，設度區間里，設定值控制仍然要消耗能量。定值控制仍然要消耗能量。設定區間越大，按設定區控設定區間越大，按設定區控制的節能效果也越大。制的節能效果也越大。共118頁第48頁控制對象

39、的特點與空調系統的幾種節能控制方式 按新、回風焓值比較的變新風量節能控制按新、回風焓值比較的變新風量節能控制INbcatNt1ih新風調節焓值圖新風調節焓值圖 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制 對于室內溫度不需要全年固定不對于室內溫度不需要全年固定不變的對象，可采用變設定值控制或變的對象，可采用變設定值控制或按設定去溫度浮動控制。按設定去溫度浮動控制。 當室溫在當室溫在20-21度時，調節器按度時，調節器按冬季設定值比例控制；室溫在冬季設定值比例控制；室溫在24-25度時，按夏季設定值比例控制；室度時，按夏季設定值比例控制；室溫在溫在21-24度時，調節器設定值浮動，

40、度時，調節器設定值浮動，系統既不加熱，也不冷卻，室溫處系統既不加熱，也不冷卻，室溫處于浮動狀態。于浮動狀態。 可見，可見，21-24度區間里，設定值控度區間里，設定值控制仍然要消耗能量。設定區間越大，制仍然要消耗能量。設定區間越大，按設定區控制的節能效果也越大。按設定區控制的節能效果也越大。共118頁第49頁控制對象的特點與空調系統的幾種節能控制方式 3動力設備的啟停節能控制動力設備的啟停節能控制 間歇循環控制間歇循環控制 最優啟停控制最優啟停控制 4空氣處理節能工藝的控制空氣處理節能工藝的控制第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第50頁空調控制調節方法 基本方

41、法基本方法 二位或三位開關控制；單回路連續二位或三位開關控制；單回路連續/離散離散控制；單變量串級控制；多變量獨立多回路控制；單變量串級控制；多變量獨立多回路控制；多變量多回路協調控制控制；多變量多回路協調控制第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第51頁空調控制調節方法圖圖4-29 具有制冷具有制冷/供暖供暖/除濕除濕/加濕功能的加濕功能的標準再循環組合空調機組標準再循環組合空調機組 新風DIDO-AOBAABDI2AI空調對象送風回風送風機段表冷段初/中效過濾段手動新風風門壓差開關+AOBAAB2AIDO2AI加熱段蒸汽加濕段T RHTRHDDMTRH排風第三

42、節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制常見于我常見于我國熱帶沿國熱帶沿海一帶地海一帶地區，或用區，或用于采用其于采用其他方式供他方式供暖而只要暖而只要求制冷。求制冷。除濕的場除濕的場合。合。共118頁第52頁空調控制調節方法 控制結構控制結構被控溫度控制器閥門執行器控制冷水流量表冷器換熱風機對流空調對象溫度測量傳感器溫度設定負荷擾動-圖圖4-324-32 對應圖對應圖4-294-29的溫度控制結構圖的溫度控制結構圖 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第53頁空調控制調節方法 執行裝置執行裝置 對于采用集中制冷對于采用集中制冷(供熱供熱)和區域性

43、空調和區域性空調機組系統方案的大型空調系統，通常采用機組系統方案的大型空調系統，通常采用水或蒸汽作為冷熱能量交換的工作介質水或蒸汽作為冷熱能量交換的工作介質第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第54頁空調控制調節方法 系統結構與運行特點系統結構與運行特點 1應用特點應用特點DIDO-+AOBAABDI空調對象送風送風機段表冷段初始過濾段手動新風風門新風壓差開關2AIT RH回風排風D圖圖4-30 4-30 具有制冷具有制冷/ /除濕功能的簡單再循環組合空調機組除濕功能的簡單再循環組合空調機組 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制與與4-29

44、同樣配置較高，同樣配置較高，分別具有供冷和供熱分別具有供冷和供熱功能。功能。共118頁第55頁空調控制調節方法圖圖4-31 具有制冷具有制冷/供暖供暖/除濕除濕/加濕功能的加濕功能的全新風排氣式組合空調機組全新風排氣式組合空調機組 2AI空調對象DIDO-AOBAABDI2AI回風送風機段表冷段初效過濾段排風風門新風壓差開關DO2AI加熱段蒸汽加濕段2AIAOAOAO排風回風風門新風風門+AOBAABDI中效過濾段AO消聲段送風風門DO消聲段DIAO回風風門回風機段DDDDDT RHT RHTRHDDMTRH第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第56頁空調控制調

45、節方法圖圖4-33 采用智能型數字控制器的空氣參數控制系統采用智能型數字控制器的空氣參數控制系統將溫度濕度控制結構綜合在一起，一方面反映了空調過程溫濕度的相關性，將溫度濕度控制結構綜合在一起，一方面反映了空調過程溫濕度的相關性，另一方面也表現出空調設備選擇和控制方法的多樣性。另一方面也表現出空調設備選擇和控制方法的多樣性。 主控制器全日預置整定曲線2AI2AI制冷/露點控制器冷凍水閥門開度調節加熱/再熱控制器熱水閥門開度調節-加濕控制器蒸汽加濕器電動閥門控制-焓差控制器送/回/混合風門電動執行器控制2AI運行工況判別？工況選擇開關室內溫濕度室外溫濕度中間溫濕度送風濕度送風濕度風門位置反饋室內C

46、O2濃度-第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第57頁空調控制調節方法圖圖4-34 對應圖對應圖4-30 和圖和圖4-31系統制冷工況控制結構圖系統制冷工況控制結構圖 溫/濕度設定主控制器制冷露點控制器表冷器冷凍水流量調節新/回風混合風調節-再熱控制器加熱器熱流量調節空氣再熱處理空調對象中間溫/濕度測量傳感器室內或回風道溫/濕度測量傳感器送風口溫/濕度測量傳感器-新風擾動負荷擾動被控溫/濕度第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第58頁空調控制調節方法 3焓差控制焓差控制 焓差是室內外空氣參數的差值。焓差是室內外空氣參數的差值。焓差

47、控制制作為一項有效的節能增效措施，與空氣焓差控制制作為一項有效的節能增效措施，與空氣參數的調節過程無直接關系，可將它的影響視為參數的調節過程無直接關系，可將它的影響視為系統控制的外界擾動。系統控制的外界擾動。第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第59頁定風量空調系統的監測與控制 定風量空調系統運行參數的監測（定風量空調系統運行參數的監測（公式公式）1216172158115AIAODIDO新風閥MDA401TE(HE)401過濾器F Z6MDPS401FZS401表冷器冷熱水蒸汽1334K X14910TE(HE)402新風機加濕器房間房間D D C現場控制單

48、元MM電動調節閥壓差開關溫濕度傳感器M電動執行器T C室內溫控器F Z防凍開關K X 風機控制箱T RHT RHT RH定風量空調系統的監控原理圖定風量空調系統的監控原理圖 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第60頁定風量空調系統的監測與控制 定風量空調系統的自動控制定風量空調系統的自動控制 1空調回風溫度的自動調節空調回風溫度的自動調節 2空調機組回風濕度調節空調機組回風濕度調節 3新風電動閥、回風電動閥及排風電動閥新風電動閥、回風電動閥及排風電動閥的比例控制的比例控制第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第61頁變風量空調系統

49、的監測與控制 VAV空調系統的基本原理（空調系統的基本原理（公式公式）空 氣處理器VAVDDC空VAVDDCVAVDDCVAVDDCVAVDDC調房間新風排風典型的典型的VAVVAV空調系統示意圖空調系統示意圖 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制VAV的主要的主要特點特點是在每個房間是在每個房間的送風入口裝一個的送風入口裝一個VAV末端裝末端裝置，該裝置實際上是可以進行置，該裝置實際上是可以進行自動控制的風閥，以增大或減自動控制的風閥，以增大或減小送入室內的風量，從而實現小送入室內的風量，從而實現對各個房間溫度的單獨控制，對各個房間溫度的單獨控制，當一套全空氣空調系統所

50、帶各當一套全空氣空調系統所帶各個房間的負荷情況彼此不同或個房間的負荷情況彼此不同或各個房間溫度設定值不同時，各個房間溫度設定值不同時，VAV是一種解決問題的有效方是一種解決問題的有效方式。式。建筑設備工程建筑設備工程 3 3、變風量系統的監控、變風量系統的監控 變風量系統變風量系統( (VAV)VAV)是一種新型的空調方式，在智能大樓的空調是一種新型的空調方式，在智能大樓的空調中被越來越多地采用。帶有中被越來越多地采用。帶有VAVVAV裝置的空調系統各環節需要協調控裝置的空調系統各環節需要協調控制，其內容主要體現在以下幾個方面：制，其內容主要體現在以下幾個方面： (1) (1)由于送入各房間風

51、量是變化的，空調機組的風量將隨之變由于送入各房間風量是變化的，空調機組的風量將隨之變化，因此應采用調速裝置對送風機轉速進行調節，使之與變化風化，因此應采用調速裝置對送風機轉速進行調節，使之與變化風量相適應。量相適應。 (2) (2)送風機速度調節時，需引入送風壓力檢測信號參與控制，送風機速度調節時，需引入送風壓力檢測信號參與控制，從而不使各房間內壓力出現大的變化，保證裝置正常工作。從而不使各房間內壓力出現大的變化，保證裝置正常工作。 (3) (3)對于對于VAVVAV系統，需要檢測各房間風量、溫度及風閥位置等系統，需要檢測各房間風量、溫度及風閥位置等信號并經過統一的分析處理后才能給出送風溫度設

52、定值。信號并經過統一的分析處理后才能給出送風溫度設定值。 (4) (4)在進行送風量調節的同時，還應調節新在進行送風量調節的同時，還應調節新/ /回風閥，以使各回風閥，以使各房間有足夠的新風。房間有足夠的新風。共118頁第63頁變風量空調系統的監測與控制 控制系統框圖及末端線路說明控制系統框圖及末端線路說明 +室溫-靜壓傳感器VAV末端空調房間干擾溫、濕度傳感器-送風管送風機風閥溫度傳感器控制系統框圖控制系統框圖 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第64頁變風量空調系統的監測與控制圖圖4-38 變風量控制末端線路圖變風量控制末端線路圖1風量傳感器風量傳感器 2

53、變風量末端變風量末端 3溫度傳感器溫度傳感器PIDPID1房間閥位控制信號設定風量測量風量設定溫度23第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制該系統中有兩個測量值：溫度該系統中有兩個測量值：溫度和流量信號。有直接設定的參和流量信號。有直接設定的參數一個：溫度。中間變量一個：數一個：溫度。中間變量一個：設定風量。此外還有輸出給末設定風量。此外還有輸出給末端的閥位控制信號。端的閥位控制信號。由于實際測量存在誤差和噪聲由于實際測量存在誤差和噪聲等，不可能直接計算出控制信等，不可能直接計算出控制信號，因此，先由用戶提出溫度號，因此，先由用戶提出溫度設定值，再經設定值，再經PID控制器

54、后得控制器后得到一個綜合體現空調區域實際到一個綜合體現空調區域實際冷熱狀況的一個控制參數，即冷熱狀況的一個控制參數，即設定風量，這個量完全可以用設定風量，這個量完全可以用于計算。于計算。共118頁第65頁變風量空調系統的監測與控制VAV空調系統及其局部控制示意圖空調系統及其局部控制示意圖 風門執行機構新風排風新風控制器室內正壓控制器送風靜壓控制器送風溫度控制器送風溫度控制器TTBMS中央控制器CAVVAVVAVCAVVAVVAVCAVVAVVAVCAVVAVVAVFFCAV送風機VAV送風機回風風機FCAV表冷器VAV表冷器回風P新風量設定值送風靜壓設定值F流量傳感器P壓力傳感器T溫度傳感器送

55、風回風MMM電動機第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第66頁變風量空調系統的監測與控制 VAV系統的實時控制方案分析系統的實時控制方案分析 1局部局部DDC控制控制 VAV空調系統及其局部控制示意圖空調系統及其局部控制示意圖 風門執行機構新風排風新風控制器室內正壓控制器送風靜壓控制器送風溫度控制器送風溫度控制器TTBMS中央控制器CAVVAVVAVCAVVAVVAVCAVVAVVAVCAVVAVVAVFFCAV送風機VAV送風機回風風機FCAV表冷器VAV表冷器回風P新風量設定值送風靜壓設定值F流量傳感器P壓力傳感器T溫度傳感器送風回風MMM電動機第三節第三節

56、 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第67頁變風量空調系統的監測與控制 2送風靜壓實時優化送風靜壓實時優化 空調區域執行機構TF風量控制器溫度控制器最大風門開度域值設定反向PID正向PID變化速率限制空調送風VAV風門空調回風其它風門開度上限下限送風靜壓設定值Nmax送風靜壓優化控制示意圖送風靜壓優化控制示意圖 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第68頁變風量空調系統的監測與控制 3新風量實時優化新風量實時優化 空調區域執行機構F新風控制器室內人數檢測焓控值DCV新風量最小新風量新風新風風門空調回風新風量設定值TRC變化速率限制TRC送風量

57、和送風溫度新風優化控制示意圖新風優化控制示意圖 第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制共118頁第69頁空調控制系統的結構 DDC構建的變風量空調控制的集散控制構建的變風量空調控制的集散控制 1變風量空調控制系統結構變風量空調控制系統結構局域網（上位計算機網絡）分站（DDC）分站（DDC）分站（DDC）1房間中央計算機房間324554變風量空調控制系統結構圖變風量空調控制系統結構圖1風機風機 2送風管送風管 3數據控制信號數據控制信號 4末端控制信號末端控制信號 5數據采集信號數據采集信號第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制HONEYWELL公司的公司

58、的EXCEL5000開放型建筑物自動開放型建筑物自動化系統，為三級構架的分布式集化系統，為三級構架的分布式集散型計算機過程控制系統。第一散型計算機過程控制系統。第一級為中央監控工作站，是集中監級為中央監控工作站，是集中監控、遠程控制、數據處理和中央控、遠程控制、數據處理和中央管理的中心；第二集為直接數字管理的中心；第二集為直接數字控制器控制器DDC，能獨立完成對現場，能獨立完成對現場機電設備的數據采集和控制；第機電設備的數據采集和控制；第三極為現場傳感探測元件及控制三極為現場傳感探測元件及控制執行元件。它可構成空調自動化執行元件。它可構成空調自動化系統。系統。用用EXCEL5000構成的變風量

59、空構成的變風量空調系統結構圖見左圖。調系統結構圖見左圖。共118頁第70頁空調控制系統的結構DDC系統框圖系統框圖 文件數據設定輸 入 接 口控制演算單元輸 出 接 口文件通信DDC控制器DIAI溫度傳感器濕度傳感器濃度傳感器CO2工程人員用數字設定器空調機回風機過濾器至別的控制器（相互通信）網絡干線中央監控機調出監控點啟停設定狀態報警瞬時/積算程序數據用戶運轉設備DOAOM電動閥風門變換器風門加濕器新風機回風機風機盤管單元第三節第三節 樓宇中央空調的自動控制樓宇中央空調的自動控制 該系統利用多路采樣器按順序對該系統利用多路采樣器按順序對多路被測參數進行采樣。經多路被測參數進行采樣。經A/D轉

60、換轉換輸入到計算機；再按預先編制的程輸入到計算機；再按預先編制的程序對各參數進行比較、分析和計算；序對各參數進行比較、分析和計算；最后將計算結果經最后將計算結果經D/A轉換器、輸出轉換器、輸出掃描器，按程序送至相應的執行器。掃描器，按程序送至相應的執行器。實現對空氣調節過程各被控參數的實現對空氣調節過程各被控參數的調節和控制，使其保持在預定值或調節和控制，使其保持在預定值或最佳值上，以收到預期的控制效果。最佳值上，以收到預期的控制效果。 DDC系統還具有巡回檢測系統還具有巡回檢測功能，能顯示、修改參數值，打功能，能顯示、修改參數值，打印制表、越限報警、故障診斷和印制表、越限報警、故障診斷和故障