樓宇智能化技術廣東工業大學自動化學院樓宇智能化技術廣東工業大學自動化學院1第四章樓宇基本設備及其控制特性第一節供配電系統第二節照明系統第三節空調與冷熱源系統第四節給排水系統第四章樓宇基本設備及其控制特性第一節供配電系統2第一節供配電系統一、典型樓宇供配電系統二、供配電系統監測三、供電品質監測及改善四、應急電源系統第一節供配電系統3一、典型樓宇供配電系統⒈負荷分布及變壓器的配置

變電所應盡量設在負荷中心，以便于配電，節省導線，也有利于施工。負荷中心實際上是一種最佳配電點，它需要按所要達到的優化目標及不同的計算條件而列出的目標函數來確定。就負荷的豎向分布來說，負荷大部分集中在下部，因此將變壓器設置在建筑物的底部是有利的40層以上的高層建筑中，電梯設備較多，宜將變壓器按上、下層配置或者按上、中、下層分別配置一、典型樓宇供配電系統⒈負荷分布及變壓器的配置4⒉供電系統的主結線電力的輸送與分配，必須由母線、開關、配電線路、變壓器等組成一定的供電電路，這個電路就是供電系統的一次結線，即主結線。智能化建筑由于功能上的需要，一般都采用雙電源進線，即要求有兩個獨立電源，常用的供電方案如圖⒉供電系統的主結線電力的輸送與分配，必須由母線、開關、配電線5我國目前最常用的主結線方案如圖4-2所示。采用兩路lOkV獨立電源，變壓器低壓側采取單母線分段的方案。例如廣州東方賓館、白云賓館均采用這種供電方案。我國目前最常用的主結線方案如圖4-2所示。采用兩路lOkV獨6對于規模較小的建筑，由于用電量不大，當地獲得兩個電源又較困難，附近又有400V的備用電源時，可采用一路lOkV電源作為主電源，400V電源作為備用電源的高供低備主結線方案，如圖4-3所示。對于規模較小的建筑，由于用電量不大，當地獲得兩個電源又較困難7⒊低壓配電方式低壓配電方式是指低壓干線的配線方式,低壓配電的結線方式可分為放射式和樹干式兩大類,混合式即放射一樹干的組合方式a)放射式配電系統b)樹干式配電系統c)混合式配電系統⒊低壓配電方式低壓配電方式是指低壓干線的配線方式,低壓配電8二、供配電系統監測供配電系統監測有如下內容：①各自動開關、斷路器狀態監測;②三相電壓、電流檢測;③有功、無功功率及功率因數檢測;④電網頻率、諧波檢測;⑤變壓器溫度檢測及故障狀態報警;⑥用電量（kwh）檢測。二、供配電系統監測供配電系統監測有如下內容：9⒈高、低壓端電壓及電流自動檢測對6～10kV高壓線路的電壓及電流測量方法如圖4-5所示。圖4-5高壓線路的電壓及電流測量方法⒈高、低壓端電壓及電流自動檢測圖4-5高壓線路的電壓及電流10⒉功率、功率因數的檢測比較精確的測量功率方法是采用模擬乘法器構成的功率變送器，或者用數字化測量的方法（高速采樣電壓、電流數據，再對數字信號進行處理），直接測量功率數據。通過測量電壓與電流的相差可測得功率因數，有了功率因數、電壓、電流數值即可求得有功功率和無功功率。因此，可以先測量功率因數，然后間接得出功率數據，這是一種間接的測量功率的方法。⒉功率、功率因數的檢測11三、供電品質監測及改善供電品質的指標通常是電壓、頻率和波形，其中尤以電壓和頻率最為重要。電壓質量包括電壓的偏移、電壓的波動和電壓的三相不平衡度等.⒈頻率⒉電壓偏移⒊電壓波動及諧波⒋電壓的不平衡度三、供電品質監測及改善供電品質的指標通常是電壓、頻率和波形，12⒈頻率在電氣設備的銘牌上都標有額定頻率。我國電力工業的標準頻率為50Hz。由于頻率直接影響電子設備的正常工作，因此對于頻率的偏差要求很嚴格，國家規定電力系統對用戶的供電頻率偏差范圍為0.5%。對電網頻率的檢測可在低壓側進行，在電網的頻率偏差超過允許值時，監測系統應予報警，必要時應切斷市電供電，改用備用電源或應急發電機供電。

⒈頻率在電氣設備的銘牌上都標有額定頻率。我國電力工業的標準頻13⒉電壓偏移

各種電氣設備的銘牌都標有它的額定工作電壓。但在實際運行中由于電力系統負荷的變化或用戶本身負荷的變化等原因，往往使用電設備的端電壓偏離額定值。電壓低于額定值往往是發生在高峰負荷時長線路的末端，電壓高于額定值往往是發生在低負荷時線路的始端。當電壓過高或過低時,監測系統應予以報警，同時需要采取系統或局部的調壓及保護措施。對電壓偏移的改善一般要求在電網的高壓側采取措施，使電網的電壓隨負荷的增大而升高，反之負荷減少電壓降低。對于重要的負荷，宜在受電或負荷端設置調壓及穩壓器。

⒉電壓偏移各種電氣設備的銘牌都標有它的額定工作電壓。但在實14⒊電壓波動及諧波

由于三相電氣設備的三相繞組不完全對稱，帶有鐵芯線圈的勵磁裝置、特別是大型可控硅裝置、電力電子設備的應用，在電力系統中產生了與50Hz基波成整數倍的高次諧波，于是電壓的波形發生畸變成為非正弦波。有源電力濾波器(APF--ActivePowerFilter)是消除和抑制諧波的新型技術,從理論上說,APF可以完全消除諧波,同時也可完全補償無功電流。

⒊電壓波動及諧波由于三相電氣設備的三相繞組不完全對稱，帶有15⒋電壓的不平衡度

在低壓系統中一般采用Y/Y0三相四線制，單相負荷接于相電壓上。由于單相負荷在三相系統中不可能完全平衡，因而三個相電壓不可能完全平衡。電壓的不平衡度可以通過測量三個相電壓及三個相電流的數據，再經相互比較其差值來檢測。差值越大則不平衡度相大。當這個不平衡電壓加于三相電動機時，由于相電壓的不平衡使得電動機中的負序電流增加，因而增加了轉子內的熱損失。在設計中應盡量使單相負荷平衡地分配在三相中，對相電壓不平衡敏感的負荷如電子計算機類設備應采用分開回路的措施。同時監測系統應予報警。

⒋電壓的不平衡度在低壓系統中一般采用Y/Y0三相四線制，單16四、應急電源系統⑴自備發電機組容量的選擇初步設計時自備發電機容量可以取變壓器總裝機容量的1O%～20%左右。⑵自備發電機組的機組選擇1)啟動裝置;2)外形尺寸3)自啟動方式4)冷卻方式5)發電機宜選用無刷型自動勵磁的方式發電機組運行流程圖

四、應急電源系統⑴自備發電機組容量的選擇⑵自備發電機組的機17⑶供電系統設計1)一路市電后備與一路自備電源

2)兩路市電與自備電源

⑶供電系統設計2)兩路市電與自備電源18第二節照明系統一、樓宇照明設計二、樓宇照明設備三、照明控制系統第二節照明系統一、樓宇照明設計19一、樓宇照明設計照明設計的一般步驟：1)確定照明方式、照明種類、照度設計標準；2)確定光源及燈具類型，并進行布置；3)進行照度計算，并確定光源的安裝功率；4)確定照明的配電系統；5)線路計算（包括負荷、電壓損失計算，機械強度校驗，功率因數補償計算等）;6)確定導線型號、規格及敷設方式，并選擇配電控制設備及其安裝位置等；7)繪制照明平面布置圖，同時匯總安裝容量，列出主要設備及材料清單等一、樓宇照明設計照明設計的一般步驟：20⒈照度照度用來表示被照面上光的強弱，以被照場所光通的面積密度來表示。照度的單位為勒克斯(lx)，1勒克斯(lx)=1流明(lm)/1㎡。為了對照度有一個實際概念，下面舉一些常見的照度數字。在40W白熾燈下l米處的照度約為30lx;加一搪瓷傘形罩后照度就增加到73lx;陰天中午室外照度約為8000～20000lx;晴天中午在陽光下的室外照度可高達80000～120000lx。一般地說，照度為llx時，人眼僅能辨別物體的輪廓;照度為5～1Olx時，看一般書籍比較困難;閱覽室和辦公室的照度不應低于5Olx。

⒈照度照度用來表示被照面上光的強弱，以被照場所光通的面積密度21⒉照明方式和種類⑴工作照明正常工作時使用的室內、外照明。它一般可單獨使用，也可與事故照明、值班照明同時使用，但控制線路必須分開。⑵事故照明正常照明因故障熄滅后，供事故情況下繼續工作或安全通行的照明。⑶值班照明在非生產時間內供值班人員使用的照明。⑷警衛照明用于警衛地區周邊附近的照明。⑸障礙照明裝設在建筑物上作為障礙標志用的照明。⒉照明方式和種類⑴工作照明正常工作時使用的室內、外照明。22⒊照明配電線路照明燈具的工作電壓通常為220V,其配電線路采用380/220V三相四線制供電。線路一般采用放射式，由總配電盤經中央樓梯或兩側走廊處，采取干線立管的方式向各層分配電盤供電，如圖4-10所示。各分配電盤引出的各支線對各房間的照明燈具供電。各層的分配電盤安裝的位置應在同一垂直線上，便于干線立管的敷設。

⒊照明配電線路照明燈具的工作電壓通常為220V,其配電線路采23二、樓宇照明設備⒈常用照明光源⑴白熾燈⑵鹵鎢燈⑶熒光燈（俗稱日光燈）⑷熒光高壓汞燈（高壓水銀熒光燈）⑸高壓鈉燈⑹金屬鹵化物燈（金屬鹵素燈）⑺管形氙燈（又稱長弧氙燈）⒉照明光源的光電參數特性作照明用的光源，其主要性能指標是：光效、壽命、色溫、顯色指數、啟動、再啟動等。這些性能指標之間，有時是互相矛盾的。在實際選用時，一般應先考慮光效高、壽命長；其次才考慮顯色指數、啟動性能等。

二、樓宇照明設備⒈常用照明光源⒉照明光源的光電參數特性24三、照明控制系統⒈蹺板開關控制方式⒉斷路器控制方式⒊定時控制方式⒋光電感應開關控制⒌智能控制方式三、照明控制系統⒈蹺板開關控制方式25⒈蹺板開關控制方式以蹺板開關控制一套或幾套燈具的控制方式是采用得最多的控制方式，它可以配合設計者的要求隨意布置,同一房間不同的出入口均需設置開關,單控開關用于在一處啟閉照明。雙控及多程開關用于樓梯及過道等場所，在上層下層或兩端多處啟閉照明。其接線圖如圖4-11所示。⒈蹺板開關控制方式以蹺板開關控制一套或幾套燈具的控制方式是采26⒉斷路器控制方式該方式是以斷路器（空氣開關、交流接觸器等）控制一組燈具的控制方式。此方式控制簡單，投資小，線路簡單，但由于控制的燈具較多，造成大量燈具同時開關，在節能方面效果很差，又很難滿足特定環境下的照明要求,因此在智能化建筑中應謹慎采用該方式，盡可能避免使用。

⒉斷路器控制方式27⒊定時控制方式該方式就是以定時控制燈具的控制方式。該方式可利用BAS的接口，通過控制中心來實現，但該方式太機械，遇到天氣變化或臨時更改作息時間，就比較難以適應，一定要通過改變設定值才能實現，顯得非常麻煩。還有一類延時開關，特別適合用在一些短暫使用照明或人們容易忘記關燈的場所，使照明點燃后經過預定的延時時間后自動熄滅。

⒊定時控制方式該方式就是以定時控制燈具的控制方式。該方式可利28⒋光電感應開關控制光電感應開關通過測定工作面的照度與設定值比較，來控制照明開關，這樣可以最大限度地利用自然光，達到更節能的目的。也可提供一個較不受季節與外部氣候影響的相對穩定的視覺環境。特別適合一些采光條件好的場所，當檢測的照度低于設定值的極限值時開燈，高于極限值時關燈。

⒋光電感應開關控制光電感應開關通過測定工作面的照度與設定值比29⒌智能控制方式

將樓宇內的照明設備分為若干組別，通過時間區域程序設置菜單，來設定這些照明設備的啟/閉程序。當樓宇內有事件發生時，需要照明各組做出相應的聯動配合。⒌智能控制方式將樓宇內的照明設備分為若干組別，通過時間區域30第三節空調與冷熱源系統一、空氣的物理性質二、空氣調節原理三、大氣環境監測四、局部式、集中式空調系統五、中央空調六、通風系統七、集中供熱、供冷系統第三節空調與冷熱源系統一、空氣的物理性質31一、空氣的物理性質⒈空氣的成分

空氣是由干空氣和水蒸氣組成的混合氣體，稱為濕空氣,另外含有不同程度的灰塵、微生物、及其他雜質.⒉空氣的狀態參數⑴壓力1)大氣壓力p

2)水汽分壓力pc⑵溫度t或T⑶濕度1)絕對濕度xx=pc/(Rc·T)

2)含濕量d3)相對濕度ψ⑷露點溫度tl一、空氣的物理性質⒈空氣的成分⒉空氣的狀態參數32⒊空氣狀態參數相互間的關系當空氣的水汽分壓力pc不變時，空氣溫度t愈低，相對濕度ψ就愈大;t愈高，ψ愈小。當空氣的相對濕度ψ不變時，空氣溫度t愈低，水汽分壓力pc就愈小;t愈高，pc愈大。當空氣溫度t不變，則水汽分壓力pc愈大，相對濕度ψ愈大;pc愈小，則ψ亦小。⒊空氣狀態參數相互間的關系當空氣的水汽分壓力pc不變時，空氣33二、空氣調節原理空氣調節主要是指空氣的溫度、濕度調節。居住室溫夏季保持在25～27℃，冬季保持在16～2O℃是比較適宜的。相對濕度冬季在40%～50%之間，夏季在50%～60%之間，人的感覺比較良好，假如溫度適宜，相對濕度即便在40%～70%的范圍內變化，人們也能基本適應。

二、空氣調節原理空氣調節主要是指空氣的溫度、濕度調節。34⒈調溫調濕設備1)空氣的加熱設備2)空氣的減濕冷卻設備3)空氣的加濕設備⒈調溫調濕設備35⒉空氣狀態調節空氣調節的原理就是應用空氣狀態參數相互間的關系，通過合理的加熱、加濕、冷卻、去濕步驟，使空氣的狀態發生人為的改變，達到設定狀態.如圖所示為空氣從狀態A調節到狀態B的狀態變化過程.

⒉空氣狀態調節36⑴冬季新空氣加熱加濕處理

⑴冬季新空氣加熱加濕處理37⑵夏季新空氣減溫去濕處理

⑵夏季新空氣減溫去濕處理38三、大氣環境監測大氣監測的目的是對空氣中的有害氣體、灰塵、煙霧、微生物等進行監測，再進行處理，從而達到有關標準。大氣監測項目有：1)煙塵、SO2、CO、NOx、臭氧等；2)有毒氣體和放射性元素；3)光化學煙霧、太陽輻射、能見率等；4)氣象因素：風向、風速、氣溫、氣壓、雨量、相對濕度等。三、大氣環境監測大氣監測的目的是對空氣中的有害氣體、灰塵、39四、局部式、集中式空調系統一般空調系統包括以下幾部分：⑴進風部分⑵空氣過濾部分⑶空氣的熱濕處理部分⑷空氣的輸送和分配部分⑸冷熱源部分四、局部式、集中式空調系統一般空調系統包括以下幾部分：40局部式、集中式空調

按照空氣處理設備的設置情況,空調系統可分為集中系統、半集中系統和全分散系統。集中系統的所有空氣處理設備（包括風機、冷卻器、加熱器、加濕器、過濾器等）都設在一個集中的空調機房內（見圖4-19）。其特點是，經集中設備處理后的空氣，用風道分送到各空調房間，因而，系統便于集中管理、維護。此外，某些空氣處理的質量，如溫、濕度精度，潔凈度等也可以達到較高的水平。局部式、集中式空調按照空氣處理設備的設置情況,空調系統可分41在半集中空調系統中，除了集中空調機房外，還設有分散在被調節房間的二次設備（又稱未端裝置）。變風量系統、誘導器系統以及風機盤管系統均屬于半集中空調系統。全分散系統也稱局部空調機組。這種機組通常把冷、熱源和空氣處理、輸送設備（風機）集中設置在一個箱體內，形成一個緊湊的空調系統。可以直接將此機組放在要求空調的房間內進行空調，也可以放在相鄰的房間用很短的風道與該房間相連。一般說來，這類系統可以滿足不同房間的不同送風要求，使用靈活，移動方便，但裝置的總功率較大。在半集中空調系統中，除了集中空調機房外，還設有分散在被調節房42五、中央空調在智能化建筑中，一般采用集中式空調系統，通常稱之為中央空調系統。中央空調系統的原理圖

五、中央空調在智能化建筑中，一般采用集中式空調系統，通常稱43中央空調的空氣熱濕處理系統如圖所示,系統主要由風門驅動器、風管式溫度傳感器、濕度傳感器、壓差報警開關、二通電動調節閥、壓力傳感器以及現場控制器等組成。

1)將回風管內的溫度與系統設定的值進行比較，用PID(比例積分、微分)方式調節，冷水/熱水電動閥開度，調節冷凍水或熱水的流量，使回風溫度保持在設定的范圍之內。2)對回風管，新風管的溫度與濕度進行檢測，計算新風與回風的焓值，按回風和新風的焓值比例，控制回風門和新風門的開啟比例，從而達到節能效果。3)檢測送風管內的濕度值與系統設定的值進行比較，用PI(比例積分)調節，控制濕度電動調節閥，從而使送風濕度保持在所需要的范圍之內。4)測量送風管內接近尾端的送風壓力，調節送風機的送風量，以確保送風管內有足夠的風壓。5)其他方面：風機啟動/停止的控制、風機運行狀態的檢測及故障報警、過濾網堵塞報警等。中央空調的空氣熱濕處理系統如圖所示,系統主要由風門驅動器、風44第四章樓宇基本設備及其控制特性課件45六、通風系統⒈局部通風⒉全面通風⒊通風系統的設計原則⒋通風控制⒌風機的節能運行六、通風系統⒈局部通風46⒊通風系統的設計原則1)散發熱、濕、或有害物的房間及一般的地下室均考慮進行通風換氣。2)在供暖地區設計通風換氣時，應作空氣平衡及熱平衡計算，并采取相應地補風及加熱措施，以保證通風運行的效果。3)在民用建筑的下列房間，應設置自然通風和機械通風進行全面換氣：如辦公室、居室、廚房、廁所、盥洗室、浴室。4)送風系統室外進風的采氣口位置，應設置在室外空氣較為清潔的地點，遠離排風口的上風側，而且低于排風口。⒊通風系統的設計原則47⒋通風控制⑴風機控制⑵過濾器報警⑶風機故障報警⒋通風控制⑴風機控制48風機控制風機啟停AIDIAODO風機控制風機啟停AIDIAODO49風機的變風量運行：1)改變風機風量，可通過改變風機轉速的方法，一般采用變頻調速技術。2)在離心風機入口設置可調導向葉片，通過調節葉片的開啟度來調節風量。此外，通過風機出口方向管道的壓力信號控制導向葉片的開啟度。3)采用葉片角可變的軸流風機，葉片角的改變可改變風機風量。4)通過多臺風機的并聯運行控制來調節風量，這是一種有級差的調節方法。在選擇風機時，風量、風壓裕量不應過大，并且應進行運行工況的分析，確定經濟合理的臺數，使調節簡單，全年運行費用低廉，以達到節約能源的目的。風機的變風量運行：1)改變風機風量，可通過改變風機轉速的方法50七、集中供熱、供冷系統燃氣發動機驅動熱泵系統（GasEngineerHeatPump,GEHP)燃氣發動機直接驅動熱泵的壓縮機，熱泵冷凝器的冷凝熱作為熱源供采暖或供熱水，蒸發器則作為冷源為建筑物供冷或制冰。

七、集中供熱、供冷系統燃氣發動機驅動熱泵系統（GasE51熱交換系統熱交換系統52

冷凍系統

冷凍系統53第四節給排水系統一、恒壓供水系統二、排水系統三、水泵的節能運行第四節給排水系統一、恒壓供水系統54一、恒壓供水系統⒈重力給水系統一、恒壓供水系統⒈重力給水系統55

動力柜污水泵市政管網樓頂水箱AIDIAODO動力柜污水泵市政管網樓頂水箱AIDI56⒉壓力給水系統⑴并聯氣壓給水系統

⒉壓力給水系統57⑵水泵直接給水系統

⑵水泵直接給水系統58水泵直接供水，最簡便方法可以采用調速水泵供水系統，即根據水泵的出水量與轉速成正比關系的特性，調整水泵的轉速而滿足用水量的變化，同時也可節省動力。水泵調速可有下列幾種方法：1)采用水泵電機可調速的聯軸器（力矩耦合器）電動機的轉速不可調，在用水量變化時，通過調節可調速的水泵電機的聯軸器，以此改變水泵的轉速以達到調節水量的目的，聯軸器類似汽車的變速箱。2)采用調速電機(變頻調速系統)由用水量的變化而控制電機的轉速，從而使水泵的水量得到調節。3)自動控制水泵葉片角度的水泵，即隨著水量的變化控制葉片角度的改變來調節水泵的出水量，以滿足用水量的需要。水泵直接供水，最簡便方法可以采用調速水泵供水系統，即根據水泵59二、排水系統排水監控系統通常由水位開關，直接數字控制器等組成。排水監控系統的監控功能有:1)污水集水井和廢水集水井水位監測及超限報警。2)根據污水集水井與廢水集水井的水位，控制排水泵的啟/停。當集水井的水位達到高限時，聯鎖啟動相應的水泵;當水位達到高高限時，聯鎖啟動相應的備用泵，直到水位降至低限時聯鎖停泵。3)排水泵運行狀態的檢測以及發生故障時報警。

二、排水系統排水監控系統通常由水位開關，直接數字控制器等組60第四章樓宇基本設備及其控制特性課件61三、水泵的節能運行泵的通用性能曲線如圖所示，從圖中可知，當泵的轉速一定時(如為n4),泵的揚程H在流量小的區域內是隨著流量的增加而增加的，但超過一定的區域后，會隨著流量的增加而急劇下降。泵的效率變化是呈馬蹄形，先是隨著流量的增加增加，到達最高點之后又會下降。當泵的轉速改變時，泵的揚程隨轉速的增減而增減。圍繞高效率區呈現一個近似斜方形的面積，表示泵在某些轉速下可以以較高的效率運行，如圖中所示n3～n6，流量在Q1附近的區域即為高效運行區。

三、水泵的節能運行泵的通用性能曲線如圖所示，從圖中可知，當62流體在管路中流動，其流量與管路阻力有一定的關系。表示流量與阻力關系的曲線，稱為此管路的特性曲線。當管路一定時，管路阻力與流量的平方成正比。

流體在管路中流動，其流量與管路阻力有一定的關系。表示流量與阻63改變工況點的辦法有三種:1)泵的性能曲線不變

2)管路特性曲線不變

3)泵的性能曲線與管路特性曲線同時改變即泵的調速和管路上的閘閥調節同時進行。

改變工況點的辦法有三種:64第四章樓宇基本設備及其控制特性課件65第四章樓宇基本設備及其控制特性課件661、有時候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。12月-2212月-22Monday,December12,20222、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。05:32:3105:32:3105:3212/12/20225:32:31AM3、越是沒有本領的就越加自命不凡。12月-2205:32:3105:32Dec-2212-Dec-224、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。05:32:3105:32:3105:32Monday,December12,20225、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。12月-2212月-2205:32:3105:32:31December12,20226、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。12十二月20225:32:31上午05:32:3112月-227、最具挑戰性的挑戰莫過于提升自我。。十二月225:32上午12月-2205:32December12,20228、業余生活要有意義，不要越軌。2022/12/125:32:3105:32:3112December20229、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。5:32:31上午5:32上午05:32:3112月-2210、你要做多大的事情，就該承受多大的壓力。12/12/20225:32:31AM05:32:3112-12月-2211、自己要先看得起自己，別人才會看得起你。12/12/20225:32AM12/12/20225:32AM12月-2212月-2212、這一秒不放棄，下一秒就會有希望。12-Dec-2212December202212月-2213、無論才能知識多么卓著，如果缺乏熱情，則無異紙上畫餅充饑，無補于事。Monday,December12,202212-Dec-2212月-2214、我只是自己不放過自己而已，現在我不會再逼自己眷戀了。12月-2205:32:3112December202205:32謝謝大家1、有時候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。12月-2212月67

樓宇智能化技術廣東工業大學自動化學院樓宇智能化技術廣東工業大學自動化學院68第四章樓宇基本設備及其控制特性第一節供配電系統第二節照明系統第三節空調與冷熱源系統第四節給排水系統第四章樓宇基本設備及其控制特性第一節供配電系統69第一節供配電系統一、典型樓宇供配電系統二、供配電系統監測三、供電品質監測及改善四、應急電源系統第一節供配電系統70一、典型樓宇供配電系統⒈負荷分布及變壓器的配置

變電所應盡量設在負荷中心，以便于配電，節省導線，也有利于施工。負荷中心實際上是一種最佳配電點，它需要按所要達到的優化目標及不同的計算條件而列出的目標函數來確定。就負荷的豎向分布來說，負荷大部分集中在下部，因此將變壓器設置在建筑物的底部是有利的40層以上的高層建筑中，電梯設備較多，宜將變壓器按上、下層配置或者按上、中、下層分別配置一、典型樓宇供配電系統⒈負荷分布及變壓器的配置71⒉供電系統的主結線電力的輸送與分配，必須由母線、開關、配電線路、變壓器等組成一定的供電電路，這個電路就是供電系統的一次結線，即主結線。智能化建筑由于功能上的需要，一般都采用雙電源進線，即要求有兩個獨立電源，常用的供電方案如圖⒉供電系統的主結線電力的輸送與分配，必須由母線、開關、配電線72我國目前最常用的主結線方案如圖4-2所示。采用兩路lOkV獨立電源，變壓器低壓側采取單母線分段的方案。例如廣州東方賓館、白云賓館均采用這種供電方案。我國目前最常用的主結線方案如圖4-2所示。采用兩路lOkV獨73對于規模較小的建筑，由于用電量不大，當地獲得兩個電源又較困難，附近又有400V的備用電源時，可采用一路lOkV電源作為主電源，400V電源作為備用電源的高供低備主結線方案，如圖4-3所示。對于規模較小的建筑，由于用電量不大，當地獲得兩個電源又較困難74⒊低壓配電方式低壓配電方式是指低壓干線的配線方式,低壓配電的結線方式可分為放射式和樹干式兩大類,混合式即放射一樹干的組合方式a)放射式配電系統b)樹干式配電系統c)混合式配電系統⒊低壓配電方式低壓配電方式是指低壓干線的配線方式,低壓配電75二、供配電系統監測供配電系統監測有如下內容：①各自動開關、斷路器狀態監測;②三相電壓、電流檢測;③有功、無功功率及功率因數檢測;④電網頻率、諧波檢測;⑤變壓器溫度檢測及故障狀態報警;⑥用電量（kwh）檢測。二、供配電系統監測供配電系統監測有如下內容：76⒈高、低壓端電壓及電流自動檢測對6～10kV高壓線路的電壓及電流測量方法如圖4-5所示。圖4-5高壓線路的電壓及電流測量方法⒈高、低壓端電壓及電流自動檢測圖4-5高壓線路的電壓及電流77⒉功率、功率因數的檢測比較精確的測量功率方法是采用模擬乘法器構成的功率變送器，或者用數字化測量的方法（高速采樣電壓、電流數據，再對數字信號進行處理），直接測量功率數據。通過測量電壓與電流的相差可測得功率因數，有了功率因數、電壓、電流數值即可求得有功功率和無功功率。因此，可以先測量功率因數，然后間接得出功率數據，這是一種間接的測量功率的方法。⒉功率、功率因數的檢測78三、供電品質監測及改善供電品質的指標通常是電壓、頻率和波形，其中尤以電壓和頻率最為重要。電壓質量包括電壓的偏移、電壓的波動和電壓的三相不平衡度等.⒈頻率⒉電壓偏移⒊電壓波動及諧波⒋電壓的不平衡度三、供電品質監測及改善供電品質的指標通常是電壓、頻率和波形，79⒈頻率在電氣設備的銘牌上都標有額定頻率。我國電力工業的標準頻率為50Hz。由于頻率直接影響電子設備的正常工作，因此對于頻率的偏差要求很嚴格，國家規定電力系統對用戶的供電頻率偏差范圍為0.5%。對電網頻率的檢測可在低壓側進行，在電網的頻率偏差超過允許值時，監測系統應予報警，必要時應切斷市電供電，改用備用電源或應急發電機供電。

⒈頻率在電氣設備的銘牌上都標有額定頻率。我國電力工業的標準頻80⒉電壓偏移

各種電氣設備的銘牌都標有它的額定工作電壓。但在實際運行中由于電力系統負荷的變化或用戶本身負荷的變化等原因，往往使用電設備的端電壓偏離額定值。電壓低于額定值往往是發生在高峰負荷時長線路的末端，電壓高于額定值往往是發生在低負荷時線路的始端。當電壓過高或過低時,監測系統應予以報警，同時需要采取系統或局部的調壓及保護措施。對電壓偏移的改善一般要求在電網的高壓側采取措施，使電網的電壓隨負荷的增大而升高，反之負荷減少電壓降低。對于重要的負荷，宜在受電或負荷端設置調壓及穩壓器。

⒉電壓偏移各種電氣設備的銘牌都標有它的額定工作電壓。但在實81⒊電壓波動及諧波

由于三相電氣設備的三相繞組不完全對稱，帶有鐵芯線圈的勵磁裝置、特別是大型可控硅裝置、電力電子設備的應用，在電力系統中產生了與50Hz基波成整數倍的高次諧波，于是電壓的波形發生畸變成為非正弦波。有源電力濾波器(APF--ActivePowerFilter)是消除和抑制諧波的新型技術,從理論上說,APF可以完全消除諧波,同時也可完全補償無功電流。

⒊電壓波動及諧波由于三相電氣設備的三相繞組不完全對稱，帶有82⒋電壓的不平衡度

在低壓系統中一般采用Y/Y0三相四線制，單相負荷接于相電壓上。由于單相負荷在三相系統中不可能完全平衡，因而三個相電壓不可能完全平衡。電壓的不平衡度可以通過測量三個相電壓及三個相電流的數據，再經相互比較其差值來檢測。差值越大則不平衡度相大。當這個不平衡電壓加于三相電動機時，由于相電壓的不平衡使得電動機中的負序電流增加，因而增加了轉子內的熱損失。在設計中應盡量使單相負荷平衡地分配在三相中，對相電壓不平衡敏感的負荷如電子計算機類設備應采用分開回路的措施。同時監測系統應予報警。

⒋電壓的不平衡度在低壓系統中一般采用Y/Y0三相四線制，單83四、應急電源系統⑴自備發電機組容量的選擇初步設計時自備發電機容量可以取變壓器總裝機容量的1O%～20%左右。⑵自備發電機組的機組選擇1)啟動裝置;2)外形尺寸3)自啟動方式4)冷卻方式5)發電機宜選用無刷型自動勵磁的方式發電機組運行流程圖

四、應急電源系統⑴自備發電機組容量的選擇⑵自備發電機組的機84⑶供電系統設計1)一路市電后備與一路自備電源

2)兩路市電與自備電源

⑶供電系統設計2)兩路市電與自備電源85第二節照明系統一、樓宇照明設計二、樓宇照明設備三、照明控制系統第二節照明系統一、樓宇照明設計86一、樓宇照明設計照明設計的一般步驟：1)確定照明方式、照明種類、照度設計標準；2)確定光源及燈具類型，并進行布置；3)進行照度計算，并確定光源的安裝功率；4)確定照明的配電系統；5)線路計算（包括負荷、電壓損失計算，機械強度校驗，功率因數補償計算等）;6)確定導線型號、規格及敷設方式，并選擇配電控制設備及其安裝位置等；7)繪制照明平面布置圖，同時匯總安裝容量，列出主要設備及材料清單等一、樓宇照明設計照明設計的一般步驟：87⒈照度照度用來表示被照面上光的強弱，以被照場所光通的面積密度來表示。照度的單位為勒克斯(lx)，1勒克斯(lx)=1流明(lm)/1㎡。為了對照度有一個實際概念，下面舉一些常見的照度數字。在40W白熾燈下l米處的照度約為30lx;加一搪瓷傘形罩后照度就增加到73lx;陰天中午室外照度約為8000～20000lx;晴天中午在陽光下的室外照度可高達80000～120000lx。一般地說，照度為llx時，人眼僅能辨別物體的輪廓;照度為5～1Olx時，看一般書籍比較困難;閱覽室和辦公室的照度不應低于5Olx。

⒈照度照度用來表示被照面上光的強弱，以被照場所光通的面積密度88⒉照明方式和種類⑴工作照明正常工作時使用的室內、外照明。它一般可單獨使用，也可與事故照明、值班照明同時使用，但控制線路必須分開。⑵事故照明正常照明因故障熄滅后，供事故情況下繼續工作或安全通行的照明。⑶值班照明在非生產時間內供值班人員使用的照明。⑷警衛照明用于警衛地區周邊附近的照明。⑸障礙照明裝設在建筑物上作為障礙標志用的照明。⒉照明方式和種類⑴工作照明正常工作時使用的室內、外照明。89⒊照明配電線路照明燈具的工作電壓通常為220V,其配電線路采用380/220V三相四線制供電。線路一般采用放射式，由總配電盤經中央樓梯或兩側走廊處，采取干線立管的方式向各層分配電盤供電，如圖4-10所示。各分配電盤引出的各支線對各房間的照明燈具供電。各層的分配電盤安裝的位置應在同一垂直線上，便于干線立管的敷設。

⒊照明配電線路照明燈具的工作電壓通常為220V,其配電線路采90二、樓宇照明設備⒈常用照明光源⑴白熾燈⑵鹵鎢燈⑶熒光燈（俗稱日光燈）⑷熒光高壓汞燈（高壓水銀熒光燈）⑸高壓鈉燈⑹金屬鹵化物燈（金屬鹵素燈）⑺管形氙燈（又稱長弧氙燈）⒉照明光源的光電參數特性作照明用的光源，其主要性能指標是：光效、壽命、色溫、顯色指數、啟動、再啟動等。這些性能指標之間，有時是互相矛盾的。在實際選用時，一般應先考慮光效高、壽命長；其次才考慮顯色指數、啟動性能等。

二、樓宇照明設備⒈常用照明光源⒉照明光源的光電參數特性91三、照明控制系統⒈蹺板開關控制方式⒉斷路器控制方式⒊定時控制方式⒋光電感應開關控制⒌智能控制方式三、照明控制系統⒈蹺板開關控制方式92⒈蹺板開關控制方式以蹺板開關控制一套或幾套燈具的控制方式是采用得最多的控制方式，它可以配合設計者的要求隨意布置,同一房間不同的出入口均需設置開關,單控開關用于在一處啟閉照明。雙控及多程開關用于樓梯及過道等場所，在上層下層或兩端多處啟閉照明。其接線圖如圖4-11所示。⒈蹺板開關控制方式以蹺板開關控制一套或幾套燈具的控制方式是采93⒉斷路器控制方式該方式是以斷路器（空氣開關、交流接觸器等）控制一組燈具的控制方式。此方式控制簡單，投資小，線路簡單，但由于控制的燈具較多，造成大量燈具同時開關，在節能方面效果很差，又很難滿足特定環境下的照明要求,因此在智能化建筑中應謹慎采用該方式，盡可能避免使用。

⒉斷路器控制方式94⒊定時控制方式該方式就是以定時控制燈具的控制方式。該方式可利用BAS的接口，通過控制中心來實現，但該方式太機械，遇到天氣變化或臨時更改作息時間，就比較難以適應，一定要通過改變設定值才能實現，顯得非常麻煩。還有一類延時開關，特別適合用在一些短暫使用照明或人們容易忘記關燈的場所，使照明點燃后經過預定的延時時間后自動熄滅。

⒊定時控制方式該方式就是以定時控制燈具的控制方式。該方式可利95⒋光電感應開關控制光電感應開關通過測定工作面的照度與設定值比較，來控制照明開關，這樣可以最大限度地利用自然光，達到更節能的目的。也可提供一個較不受季節與外部氣候影響的相對穩定的視覺環境。特別適合一些采光條件好的場所，當檢測的照度低于設定值的極限值時開燈，高于極限值時關燈。

⒋光電感應開關控制光電感應開關通過測定工作面的照度與設定值比96⒌智能控制方式

將樓宇內的照明設備分為若干組別，通過時間區域程序設置菜單，來設定這些照明設備的啟/閉程序。當樓宇內有事件發生時，需要照明各組做出相應的聯動配合。⒌智能控制方式將樓宇內的照明設備分為若干組別，通過時間區域97第三節空調與冷熱源系統一、空氣的物理性質二、空氣調節原理三、大氣環境監測四、局部式、集中式空調系統五、中央空調六、通風系統七、集中供熱、供冷系統第三節空調與冷熱源系統一、空氣的物理性質98一、空氣的物理性質⒈空氣的成分

空氣是由干空氣和水蒸氣組成的混合氣體，稱為濕空氣,另外含有不同程度的灰塵、微生物、及其他雜質.⒉空氣的狀態參數⑴壓力1)大氣壓力p

2)水汽分壓力pc⑵溫度t或T⑶濕度1)絕對濕度xx=pc/(Rc·T)

2)含濕量d3)相對濕度ψ⑷露點溫度tl一、空氣的物理性質⒈空氣的成分⒉空氣的狀態參數99⒊空氣狀態參數相互間的關系當空氣的水汽分壓力pc不變時，空氣溫度t愈低，相對濕度ψ就愈大;t愈高，ψ愈小。當空氣的相對濕度ψ不變時，空氣溫度t愈低，水汽分壓力pc就愈小;t愈高，pc愈大。當空氣溫度t不變，則水汽分壓力pc愈大，相對濕度ψ愈大;pc愈小，則ψ亦小。⒊空氣狀態參數相互間的關系當空氣的水汽分壓力pc不變時，空氣100二、空氣調節原理空氣調節主要是指空氣的溫度、濕度調節。居住室溫夏季保持在25～27℃，冬季保持在16～2O℃是比較適宜的。相對濕度冬季在40%～50%之間，夏季在50%～60%之間，人的感覺比較良好，假如溫度適宜，相對濕度即便在40%～70%的范圍內變化，人們也能基本適應。

二、空氣調節原理空氣調節主要是指空氣的溫度、濕度調節。101⒈調溫調濕設備1)空氣的加熱設備2)空氣的減濕冷卻設備3)空氣的加濕設備⒈調溫調濕設備102⒉空氣狀態調節空氣調節的原理就是應用空氣狀態參數相互間的關系，通過合理的加熱、加濕、冷卻、去濕步驟，使空氣的狀態發生人為的改變，達到設定狀態.如圖所示為空氣從狀態A調節到狀態B的狀態變化過程.

⒉空氣狀態調節103⑴冬季新空氣加熱加濕處理

⑴冬季新空氣加熱加濕處理104⑵夏季新空氣減溫去濕處理

⑵夏季新空氣減溫去濕處理105三、大氣環境監測大氣監測的目的是對空氣中的有害氣體、灰塵、煙霧、微生物等進行監測，再進行處理，從而達到有關標準。大氣監測項目有：1)煙塵、SO2、CO、NOx、臭氧等；2)有毒氣體和放射性元素；3)光化學煙霧、太陽輻射、能見率等；4)氣象因素：風向、風速、氣溫、氣壓、雨量、相對濕度等。三、大氣環境監測大氣監測的目的是對空氣中的有害氣體、灰塵、106四、局部式、集中式空調系統一般空調系統包括以下幾部分：⑴進風部分⑵空氣過濾部分⑶空氣的熱濕處理部分⑷空氣的輸送和分配部分⑸冷熱源部分四、局部式、集中式空調系統一般空調系統包括以下幾部分：107局部式、集中式空調

按照空氣處理設備的設置情況,空調系統可分為集中系統、半集中系統和全分散系統。集中系統的所有空氣處理設備（包括風機、冷卻器、加熱器、加濕器、過濾器等）都設在一個集中的空調機房內（見圖4-19）。其特點是，經集中設備處理后的空氣，用風道分送到各空調房間，因而，系統便于集中管理、維護。此外，某些空氣處理的質量，如溫、濕度精度，潔凈度等也可以達到較高的水平。局部式、集中式空調按照空氣處理設備的設置情況,空調系統可分108在半集中空調系統中，除了集中空調機房外，還設有分散在被調節房間的二次設備（又稱未端裝置）。變風量系統、誘導器系統以及風機盤管系統均屬于半集中空調系統。全分散系統也稱局部空調機組。這種機組通常把冷、熱源和空氣處理、輸送設備（風機）集中設置在一個箱體內，形成一個緊湊的空調系統。可以直接將此機組放在要求空調的房間內進行空調，也可以放在相鄰的房間用很短的風道與該房間相連。一般說來，這類系統可以滿足不同房間的不同送風要求，使用靈活，移動方便，但裝置的總功率較大。在半集中空調系統中，除了集中空調機房外，還設有分散在被調節房109五、中央空調在智能化建筑中，一般采用集中式空調系統，通常稱之為中央空調系統。中央空調系統的原理圖

五、中央空調在智能化建筑中，一般采用集中式空調系統，通常稱110中央空調的空氣熱濕處理系統如圖所示,系統主要由風門驅動器、風管式溫度傳感器、濕度傳感器、壓差報警開關、二通電動調節閥、壓力傳感器以及現場控制器等組成。

1)將回風管內的溫度與系統設定的值進行比較，用PID(比例積分、微分)方式調節，冷水/熱水電動閥開度，調節冷凍水或熱水的流量，使回風溫度保持在設定的范圍之內。2)對回風管，新風管的溫度與濕度進行檢測，計算新風與回風的焓值，按回風和新風的焓值比例，控制回風門和新風門的開啟比例，從而達到節能效果。3)檢測送風管內的濕度值與系統設定的值進行比較，用PI(比例積分)調節，控制濕度電動調節閥，從而使送風濕度保持在所需要的范圍之內。4)測量送風管內接近尾端的送風壓力，調節送風機的送風量，以確保送風管內有足夠的風壓。5)其他方面：風機啟動/停止的控制、風機運行狀態的檢測及故障報警、過濾網堵塞報警等。中央空調的空氣熱濕處理系統如圖所示,系統主要由風門驅動器、風111第四章樓宇基本設備及其控制特性課件112六、通風系統⒈局部通風⒉全面通風⒊通風系統的設計原則⒋通風控制⒌風機的節能運行六、通風系統⒈局部通風113⒊通風系統的設計原則1)散發熱、濕、或有害物的房間及一般的地下室均考慮進行通風換氣。2)在供暖地區設計通風換氣時，應作空氣平衡及熱平衡計算，并采取相應地補風及加熱措施，以保證通風運行的效果。3)在民用建筑的下列房間，應設置自然通風和機械通風進行全面換氣：如辦公室、居室、廚房、廁所、盥洗室、浴室。4)送風系統室外進風的采氣口位置，應設置在室外空氣較為清潔的地點，遠離排風口的上風側，而且低于排風口。⒊通風系統的設計原則114⒋通風控制⑴風機控制⑵過濾器報警⑶風機故障報警⒋通風控制⑴風機控制115風機控制風機啟停AIDIAODO風機控制風機啟停AIDIAODO116風機的變風量運行：1)改變風機風量，可通過改變風機轉速的方法，一般采用變頻調速技術。2)在離心風機入口設置可調導向葉片，通過調節葉片的開啟度來調節風量。此外，通過風機出口方向管道的壓力信號控制導向葉片的開啟度。3)采用葉片角可變的軸流風機，葉片角的改變可改變風機風量。4)通過多臺風機的并聯運行控制來調節風量，這是一種有級差的調節方法。在選擇風機時，風量、風壓裕量不應過大，并且應進行運行工況的分析，確定經濟合理的臺數，使調節簡單，全年運行費用低廉，以達到節約能源的目的。風機的變風量運行：1)改變風機風量，可通過改變風機轉速的方法117七、集中供熱、供冷系統燃氣發動機驅動熱泵系統（GasEngineerHeatPump,GEHP)燃氣發動機直接驅動熱泵的壓縮機，熱泵冷凝器的冷凝熱作為熱源供采暖或供熱水，蒸發器則作為冷源為建筑物供冷或制冰。

七、集中供熱、供冷系統燃氣發動機驅動熱泵系統（GasE118熱交換系統熱交換系統119

冷凍系統

冷凍系統120第四節給排水系統一、恒壓供水系統二、排水系統三、水泵的節能運行第四節給排水系統一、恒壓供水系統121一、恒壓供水系統⒈重力給水系統一、恒壓供水系統⒈重力給水系統122

動力柜污水泵市政管網樓頂水箱AIDIAODO動力柜污水泵市政管網樓頂水箱AIDI123⒉壓力給水系統⑴并聯氣壓給水系統

⒉壓力給水系統124⑵水泵直接給水系統

⑵水泵直接給水系統125水泵直