1樓宇自控系統2智能建筑定義GB50314-2006《智能建筑設計標準》以建筑物為平臺，兼備信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統等，集結構、系統、服務、管理及其優化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節能、環保、健康的建筑環境。3設計標準要求建筑設備管理系統BMSbuildingmanagementsystem對建筑設備監控系統和公共安全系統等實施綜合管理的系統3.5條款建筑設備管理系統一般規定不同建筑類型特殊要求4驗收標準要求GB50339智能建筑工程質量驗收規范建筑設備自動化系統BASbuildingautomationsystem將建筑物或建筑群內的空調與通風、變配電、照明、給排水、熱源與熱交換、冷凍和冷卻及電梯和自動扶梯等系統，以集中監視、控制和管理為目的構成的綜合系統。要求：標準第六章5其他相關規范要求上海市工程建設規范《智能建筑施工及驗收規范》（DG/TJ08-601-2009）涉及BA系統施工及驗收上海市工程建設規范《智能建筑工程應用技術規程》（DG/TJ08-2050-2008）涉及深化設計、調試、檢測試、運行6主要內容樓宇自控系統概述集散控制系統簡介樓宇自控中的集散控制系統主要監控對象及監控原理工程案例71.樓宇自控系統概述樓宇自控系統（BuildingAutomationSystem，BAS）又稱為建筑設備自動化系統，它是在綜合運用自動控制、計算機、通信、傳感器等技術的基礎上，實現建筑物設備的有效控制與管理，保證建筑設施的節能、高效、可靠、安全運行，滿足廣大使用者的需求。8樓宇設備的計算機自動控制是必然趨勢

建筑物體量大增，功能的多樣性和集成化趨勢使得建筑物內部建筑設備的建設和管理日趨復雜。設備數量龐大，分布區域廣，控制工藝不一，聯動關系復雜，這為建筑設備的運行操作與管理維護帶來了極大的困難。節能控制的復雜計算、精密空調系統的準確控制以及供配電系統的高實時性控制也都超出人工操作的能力范圍。因此，樓宇設備的計算機自動控制是現代建筑物設備控制的必然趨勢。9BA系統發展歷史

自動控制技術應用的一個分支，隨著自動控制技術的不斷進步與完善而日趨成熟。

20世紀80年代，美國Honeywell公司首次將其DELTA-1000型集散控制系統應用于建筑物設備的控制與管理，建筑物設備開始從單機獨立控制走向多組設備聯動群控，同時控制功能向現場分散，管理功能由計算機工作站集中實現。目前，BA系統集綜合優化控制、在線故障診斷、全局信息管理和總體運行協調等高層次應用為一體的集散控制方式，已將信息、控制、管理、決策有機地融合在一起。10廣義BA系統與狹義BA系統廣義BA系統智能建筑“3A”中的BA系統，涵蓋了建筑物中所有機電設備和設施的監控內容。狹義BA系統僅包括由各設備廠商或系統承包商利用DDC控制器或PLC控制器對其進行監控和管理的電力供應與管理、照明控制管理和環境控制與管理以及電梯運行監控等系統。若無特別注明，BA系統通常表示為狹義BA系統，也稱樓宇自控系統，建筑設備管理系統，設備監控系統等。11BA系統控制對象與系統功能（廣義）

12BA系統（狹義）照明供配電

溫控器空調/冷凍機

給排水電梯設備EBIServer通信接口13BA系統的功能

設備運行監控：是樓宇自控系統的首要和基本功能。節能控制與管理：節能降耗是全球環境保護和可持續發展的首要手段。BA系統通過冷熱源群控、最優起停、焓值控制、變頻控制等手段可以有效節約建筑設備運行能耗。設備信息管理：隨著數據分析等信息技術的發展，BA系統開始由單純的自動控制功能，向自動控制、信息管理一體化發展。數據有效存儲、分析，為今后建筑設備改造及在線故障診斷提供依據。142.集散控制系統DCSDistributedControlSystem是以多臺微處理器為基礎的集中分散型控制系統。集散系統在傳統的過程控制系統中引入計算機技術，利用軟件組成各種功能模塊，代替過去常規儀表功能，實現生產過程參數的控制，并用屏幕顯示，應用通信聯網技術組成系統。DCS特點是現場由控制站進行分散控制，實時數據通過電纜傳輸送達控制室的操作站，實現集中監控管理，分散控制，將控制功能、負荷和危險分散化。15集中控制系統的不足可靠性：整個系統的控制、管理依賴于中央控制站，一旦中央控制站崩潰，整個系統將陷入癱瘓。運算負荷：全部控制運算功能由中央站控制主機完成，對控制主機中斷優先級、分時多任務操作等控制都提出了極高的要求，同時控制主機的運算處理能力限制了整個控制系統的規模和實時響應能力。網絡負荷：所有現場采集的數據都要通過網絡系統傳送給控制主機進行處理，然后由控制主機發出命令指揮現場執行機構的動作，信息傳輸線路長、網絡傳輸數據量大，當系統監控點數較多時實時響應能力差。16集散控制系統的優點通過分散控制功能，使得整個系統運算負荷、網絡數據通信和故障影響范圍均得到分散，同時控制功能直接在現場得以實現，也增強了系統的實時響應性。集散控制系統的主要特性是集中管理和分散控制，它是利用計算機、網絡技術對整個系統進行集中監視、操作、管理和分散控制的技術。17DCS邏輯結構圖

分支型結構，垂直分成3層，每層橫向分成若干子集。從功能分散上看，縱向分散意味著不同層次的設備具有不同的功能，如實時監視、實時控制、過程管理等；橫向分散意味著同級設備之間具有類似的功能。18集散控制系統的組成

由分散過程控制裝置、操作管理裝置和通信系統3個基本部分組成。19集散控制系統的發展

第一代DCS，從1975年到80年代初為DCS的發展期。實現DCS信息集中、控制分散。硬件大多采用16位微處理器，主從通信。第二代DCS80年代至90年代初為第二代DCS時期。硬件采用32位微處理器，普遍應用局部網絡技術，軟件進步。第三代DCS開始采用現場總線技術，它是一種開放式實時網絡系統，是控制界的熱點，也是自動化領域的一項新技術。

第三代集散控制系統的主要改變是在網絡方面，向上能與以太網連接（或者通過網關與其他網絡聯系），構成綜合管理系統；向下支持現場總線，使得過程控制或現場的智能變送器、執行器和本地控制器之間實現可靠的實時數據通信，實現分布式控制。20DCS層級結構圖21分散過程控制特征作為控制系統的底層設備，分散過程控制裝置具有如下特征：能適應惡劣的工業生產過程環境，能夠適應現場環境溫/濕度的變化、電網電壓的波動以及工業環境中的電磁干擾、環境介質等影響。實時性要求高，能夠迅速地反映各種過程參數的變化，并進行實時處理與輸出控制。獨立性，分散過程控制裝置的獨立性是整個集散控制系統可靠性的保證。22集中操作與管理

集中操作與管理部分是集散控制系統與操作、管理人員之間的界面，具有如下特征：數據處理量大，需要與總各分散過程控制裝置保持數據通信，下達指令、匯總信息及數據處理。易操作性，面向工作人員，界面的友好性、功能的易用性直接影響到集散控制系統的工作效率和應用推廣。安全性要求高，系統中樞，分級分權限管理、防止非法接入等控制措施得到應用。23數據通信

數據通信系統是分散過程控制設備之間、集中操作和管理設備之間以及分散過程控制設備與集中操作和管理設備之間進行聯系的通路。對數據通信系統的要求除了傳輸速率、誤碼率等外，主要是開放性。指采用國際統一的標準通信協議，以使不同廠商的產品之間可以進行互聯。24樓宇集散控制系統圖現場總線A可編程接口模塊室內溫度傳感器室內溫度傳感器室內溫度傳感器吊頂空調控制器LonMark區域控制器A區域控制器B現場總線BLonTalk標準通訊系統接口非標準通訊系統接口VAV控制器FCU控制器現場控制器現場控制器現場控制器帶觸摸屏控制器NT工作站ANT工作站BETHERNET100Mbps78.8Kbps78.8KbpsLL網橋LL網橋LonTalk78.8Kbps數據服務器A數據服務器B吊頂空調控制器就地控制中央管理253.樓宇自控中的集散控制系統集散控制系統是工業生產過程控制需求的產物，首先在工控領域得到成功應用，然后逐漸應用于樓宇控制。為適應樓宇控制的特點，集散控制系統的許多備份、冗余措施在樓宇控制中都取消了，系統結構及控制器、工作站的功能也有不同程度的簡化和削弱，但整體系統的組成和構架相同的。因此有人稱樓宇控制系統為“一種低成本的集散控制系統”。26樓宇自控系統的典型網絡結構

樓宇自控系統采用集散控制系統的網絡結構，工程建設中具體采用哪種網絡結構應視系統規模的大小以及所采用的產品而定。樓宇自控系統的網絡結構通常采用總線方式，系統結構可以通過總線層次加以區別。27工作站通過相應接口直接與現場控制設備相連

實際上是一種單層網絡結構，現場設備通過現場控制網絡相互連接，工作站通過通信適配器直接接入現場控制網絡。適用于監控點數較少、且分布比較集中的小型樓宇自控系統。28典型的兩層網絡構架的樓宇自控系統

采用典型的集散控制系統兩層網絡構架，適用于絕大多數樓宇控制系統。上層網絡與現場控制總線兩層網絡滿足不同的設備通信需求，兩層網絡之間通過通信控制器連接。這種網絡結構是許多現場總線產品廠商主推的網絡構架。29通信控制器作用功能簡單的只是起到協議轉換的作用，在采用這種產品的網絡中不同現場控制總線之間設備的通信仍要通過工作站進行中轉；功能復雜的可以實現路由選擇、數據存儲、程序處理等功能，甚至可以直接控制輸入輸出模塊起到DDC的作用，而成為一個區域控制器，如美國JohnsonControls的網絡控制單元（NCU）。有些公司（如TAC）甚至將Web服務器功能集成到區域控制器，這樣用戶甚至不用選配工作站，通過任意一臺安裝有標準網絡瀏覽器（如IE）的PC即可實現所有監控任務。30三層網絡結構的樓宇自控系統

網絡結構在以太網等上層網路與現場控制總線之間又增加了一層中間層控制網絡，這層網絡在通信速率、抗干擾能力等方面的性能都介于以太網等上層網路與底層現場控制總線之間。通過這層網絡實現大型通用功能現場控制設備之間的互連。監控點分散，聯動功能復雜場合。

31現場控制器（DDC）輸入輸出點數

產品設計及工程選型時考慮的主要問題。目前市場上流行的DDC點數從十幾點到幾百點不同。在工程中，有些場合監控點比較集中，如冷凍機房的監控，適合采用一些大點數的DDC；有些場合監控點相對分散，如VAV末端的監控，適合采用一些小點數的DDC。廠商在設計DDC時，從經濟性的角度考慮，所選用的處理器、存儲器也會根據此DDC點數的多少有所不同，一般點數較少的DDC功能也相對較弱，點數較多的DDC功能和處理能力也較強。監控點相對分散、聯動功能復雜系統解決方案

在一些諸如VAV末端的控制中，雖然末端設備的基本控制要求較低，但作為整個系統的聯動控制，如風管靜壓控制，單個末端狀態的變化都會引起其他各監控狀態的變化，這些聯動控制相當復雜。在這類末端分布范圍較廣，而聯動控制復雜的系統監控中，無論單獨采用小點數DDC還是大點數DDC都存在許多問題，三層網絡結構的樓宇自控系統就可以體現出其優勢。33以太網為基礎的兩層網絡構架

以太網在BA系統開始應用于現場控制領域。各大廠商先后推出以太網控制器，這種網絡結構利用高速以太網分流現場控制總線的數據通信量，具有結構簡單、通信速率快、布線工作量小（上層可直接利用綜合布線系統）等特點，是目前樓宇自控系統網絡結構的主流發展方向。34樓宇自控系統的現場控制站

名稱：ProcessInterfaceUnit（過程接口單元）、基本控制器（BasicController）、多功能控制器（MultifunctionController）、DDC

功能：現場控制站作為系統的控制級，主要完成各種現場樓宇機電設備運行過程信號的采集、處理及控制，作為控制和操作同時進行。統稱：現場控制節點35現場控制器組成智能傳感器（控制器）36現場控制器結構中央處理單元輸入輸出通道

AI、AO、DI、DO安裝時還要考慮：機柜、電源、安裝導軌、線槽、導線、連接器、輔助繼電設備等。37現場控制器安裝機柜：防塵、防電磁干擾、安裝電源及輔助輸入輸出設備，現場控制器和電源等設備要安裝在相應的機柜內。樓宇自控系統對電源的要求不如工業控制環境那么嚴格，一般要求現場控制站的電源由中央控制室或操作員站單獨拉出，這樣現場控制站的電源質量基本與中控站或操作員站設備的電源質量相同，且具有UPS保護。現場控制器主要是DDC和PLC等設備，集成了CPU模塊、I/O處理模塊、存儲模塊、通信模塊等功能模塊。不同現場控制器的CPU處理能力、I/O點數及存儲器大小各不相同，按實際控制要求選擇。38模擬量輸入通道AI輸入控制過程中各種連續物理量如溫度、壓力、應力、流量以及電流、電壓等毫伏級電壓信號如熱電偶、熱電阻及應變式傳感器的輸出各種溫度、壓力、位移或各種電量變送器的輸出一般采用4~20mA標準，信號傳送距離短、損耗小的場合也有采用0~5V或0~10V電壓信號傳輸。許多廠商提供的現場控制設備支持將模擬量輸入接口與數字量接口通用稱為通用輸入接口（UI）。39DDZ-Ⅲ型變送器兩線制結構示意圖如圖：符合組合電動儀表固有特性，采用直流集中供電方式，可將差壓變送器、24V直流電源、250Ω電阻串聯起來，壓差的大小確定所通過的電流大小，并將電阻兩端形成的電壓，傳給下一級儀表，作為下一級儀表的輸入。變送器工作電流<4mA40模擬量輸出通道AO輸出4~20mA電流信號，0~10mA與1~5V電壓電動執行機構的行程，調速裝置（變頻調速器）、閥門的開度等模擬量。輸出通道一般由D/A模板、輸出端子板與柜內電纜等構成。輸出接口的輸出信號一般都可以在電流型和電壓型之間轉換。可以直接通過軟件設置實現，或通過外電路實現，如在4~20mA標準直流電流信號輸出端接入一個500Ω電阻，電阻的兩端就是DC2~10V電壓信號。41開關量輸入通道DI用來輸入各種限位（限值）開關、繼電器或閥門連動觸點的開、關狀態，輸入信號可以是交流電壓信號、直流電壓信號或干接點。由于干接點信號性能穩定，不易受干擾，輸入輸出方便，目前應用最廣。數字量輸入接口接收現場各種狀態信號，經電平轉換、光電轉換及去噪等處理后轉換為相應的0或1輸入存儲單元。數字量輸入接口不僅可以輸入各種保持式開關信號，也可以輸入脈沖信號，并利用內部計數器進行計數。42開關量輸出通道DO用于控制電磁閥門、繼電器、指示燈、聲光報警器等只具有開、關兩種狀態的設備。數字量輸出接口一般以干接點形式進行輸出，要求輸出的0或1對應于干接點的通或斷。

右圖為利用數字量輸出接口控制一盞24V直流指示燈的電氣原理圖。特別注明：在工程中當控制對象所需要的電源為220V以上或需要通過較大電流時，現場控制器的數字量輸出接口一般不能直接接入相應回路，需要借助中間繼電器、接觸器等設備進行控制。43輔助輸入輸出設備

現場控制設備的模擬量/數字量輸入、輸出接口一般都可以直接輸入或輸出信號與現場傳感器、變送器、執行機構進行通信，輸入各種現場狀態、參數，輸出控制現場設備。當使用數字量輸出端口控制現場36V以上電壓或大電流回路時，需要借助各種繼電器、接觸器等輔助設備，以保證現場控制設備的端子不竄入高電壓或通過大電流。通過中間繼電器實現數字量輸出接口

44樓宇自控系統管理與控制站

包括一臺中央監控站管理服務器和若干個操作員站（分管不同設備子系統的，分散在各監控機房的），工程師站為節約成本一般不單獨固定設置。45中央監控站功能中央監控站提供集中監視、遠程操作、系統生成、報表處理及診斷等功能。它集中了中央管理服務器、操作員站和工程師站的全部功能。

樓宇自控系統的中央監控站一般包括一臺中央管理服務器和若干個操作員站（這些操作員站從功能上可以是分管不同設備子系統的，也可以是相互冗余的；從地域上，可以是集中設置的，也可以是分散在各監控機房的），工程師站為節約成本一般不單獨固定設置，而由操作員站實現其功能或利用工程師的計算機臨時接入樓宇自控網絡進行系統組建和維護。46操作員站作為“人─機”接口的操作站可以設置在總控制儀表室（設備機房）。典型的操作員站包括大屏幕監視器、監控計算機以及各種輸入輸出設備等。它作為操作人員與樓宇自控系統之間的接口，提供了集中顯示、打印保存及系統維護、組態等功能。47工程師站工程師站地位功能類似于操作員站，但具有更多編程、調試功能，通常以筆記本電腦、手抄機形式出現。一般不單獨配置48典型樓宇自控系統舉例

霍尼韋爾（Honeywell）公司西門子（SIEMENS）樓宇科技公司江森自控（JohnsonControls）公司施耐德（Schneiderelectrictac）電氣TAC公司49霍尼韋爾（Honeywell）公司

建筑智能系統部產品包括樓宇自控（BA）系統、火災報警消防控制（FA）系統和安保（SA）系統。EBI系統是一套基于客戶機/服務器結構的控制網絡軟件，用于完成網絡組建、網絡數據傳送、網絡管理和系統集成。EBI平臺除了服務器軟件、客戶機軟件、開放系統接口軟件以外，還有6個并列的應用軟件系統，涉及建筑設備監控、火災報警、安全防范、視頻監控、能源管理等方方面面的系統監控管理，這些系統能夠通過以太網實現數據交換、聯動控制和信息集成。樓宇自控產品主要有XL8000系列BACnet控制器，XL5000系列控制器及各類末端設備，包括風閥執行器、電動閥門、電動閥門執行器、電動蝶閥、各類傳感器等。50Honeywell的ComfortPoint

系統

100M10~100M9.6~78.6K51西門子（SIEMENS）樓宇科技公司

Apogee控制管理系統是用于樓宇設備的集散控制系統，每個DDC控制器均有CPU處理器進行數據處理，獨立工作，不受中央或其他控制器故障的影響，從而提高了整個集控管理系統的可靠性。安裝Windows2000/XP計算機工作站為監控平臺，可連接樓宇級網絡（BLN），每條樓宇級網絡可連接DDC控制器，而每個DDC又可通過樓層級網絡（FLN）連接擴展點模塊或終端設備控制器。實現建筑物內的暖通空調、變配電、給排水、冷暖源、照明、電梯扶梯及其他各類系統機電設備管理自動化、智能化、安全化、節能化，同時為大樓內的工作人員和其他租戶提供最為舒適、便利和高效率的環境。52SIEMENSApogee系統結構管理級網絡100M樓宇級網絡115kbit/s樓層級網絡38.4kbit/s53SIEMENSApogee（2層網絡

）54江森自控（JohnsonControls）公司

1985年在美國成立，其樓宇自控系統

Metasys采用開放式結構，可以根據用戶需求集成不同廠商的軟、硬件產品，滿足整個樓宇自控系統的優化需求。Metasys系統采用分布式結構、模塊化設計，具有高效、可靠、運行穩定等特點。Metasys集成支持目前樓宇自動化及信息產業中絕大多數的標準，，因此其在系統集成、數據交換、數據庫整合等方面也具備了相當的靈活性與互操作性。Metasys系統的模塊化結構由一個或多個現場控制器、網絡控制器和操作站組成，系統可以不斷滿足受控設備擴展的需要，無論是現場控制器或是網絡控制器都可以根據項目的需求不斷擴展。55JohnsonControlsMetasysADS系統結構圖

網絡控制引擎現場總線56Metasys系統組成操作員站：主要由帶鼠標及彩色顯示器的計算機和打印機組成，運行圖形ADS系統軟件和實時監控操作軟件，是管理整個系統及實施操作的主要人－機界面。網絡控制引擎NAE：和操作站共同構成系統的管理層，其功能主要是實現網絡匹配和信息傳遞，具有總線控制，I/O控制功能，操作站以高速通信方式與下一級智能網絡控制單元進行信息交換。現場控制器（DDC）：主要功能是接收安裝于各種機電設備內的傳感器、檢測器的信息，按DDC內部預先設置的參數和執行程序自動實施對相應機電設備的監控。智能網絡控制單元與DDC之間可以通過N2總線RS-485方式或LON方式通信。57施耐德電氣TAC公司

TAC（Schneiderelectrictac）是一家專注于樓宇自控、安全防范產品以及能源解決方案的瑞典公司，具有超過80年行業歷史。2003年，TAC加入法國施耐德電氣集團，并先后收購了安德沃自控（AndoverControl）、英維思樓宇系統（InvensysBuildingSystem）、派爾高（Pelco）等多家樓宇自控及安全防范產品公司。目前業務已涵蓋了完整的樓宇自控、門禁控制、視頻監控、入侵防范及末端產品線。TACVista是施耐德電氣TAC旗下的LonWorks樓宇自控解決方案。此系統最大的特點在于其BuildingIT設計理念。所謂BuildingIT就是將IT的技術、理念充分應用于樓宇自控，從而實現開放、友好、集成與安全。58施耐德電氣TACVista系統結構

594.主要監控對象及監控原理冷熱源設備子系統空調通風設備子系統給排水設備子系統電力設備子系統照明設備監控系統電梯設備子系統60冷熱源設備監控系統

暖通空調設備的能耗占建筑總能耗的一半以上，而冷熱源設備又是暖通空調設備能耗的主要組成部分。冷熱源設備不僅監控工藝復雜，而且節能技術手段豐富，對這些設備的監控質量優劣直接影響日后的設備運行經濟效益。冷源系統主要是指為建筑物空調系統提供冷量的設備，如冷水機組、熱泵機組，冷卻水循環和冷凍水循環等。熱源系統主要為建筑物空調系統提供熱水及生活熱水，如鍋爐系統或熱泵機組等。61×6供回水溫度蒸汽閥開啟×162冷水機組利用壓縮機、冷凝器、蒸發器等設備，人為控制制冷劑氣液狀態轉換，并循環反復，制冷劑就將不斷地冷卻冷凍水，同時，將吸收的熱量釋放到冷卻水循環中。水冷式熱泵機組在制冷工況下的工作原理與冷水機組完全相同，而風冷式熱泵機組的控制更加簡單（沒有冷卻水循環系統，由風冷式熱泵機組的室外機承擔水冷式熱泵機組冷卻水循環的功能，且室外機由熱泵機組自帶控制器自行控制）。在中央空調系統中常用的制冷方式為壓縮式制冷和吸收式制冷兩種方式。63壓縮式冷水機組工作原理低溫低壓氣體高溫高壓氣體釋放熱量常溫高壓液體低溫低壓氣液共存蒸發，吸收熱量64冷水機組監控在民用建筑中，冷水機組內部設備的控制一般由機組自帶的控制器完成，樓宇自控系統可以通過通信接口控制機組的起/停及調節部分控制參數，監視一些重要的運行參數。機組的群控可由建筑設備監控系統完成，也可由冷水機組供應商完成后通過通信接口將數據傳送給建筑設備監控系統。常規監控參數有：冷水機組啟/停控制及狀態監視。冷水機組故障報警監視。冷水機組的手/自動控制狀態監視。冷凍水出水/回水溫度監視等。65冷水機組（冷源）系統監控樓宇自控系統對冷水機組的控制主要是臺數控制，即各臺冷水機組的起/停控制。樓宇自控系統根據建筑物的實際冷量需求，決定需要開起幾臺冷水機組及開起哪幾臺冷水機組。除對冷水機組本身的控制外，樓宇自控系統還要對各冷水機組的冷凍水、冷卻水進水閥、冷凍水泵、冷卻水泵進行聯動控制，還應根據需要測量冷凍水、冷卻水進/回水的溫度、流量等參數。66冷水機組臺數控制比較科學的控制策略是就增加起動臺數和減少起動臺數分別設立判斷條件，從而逐步調整冷水機組起動臺數，以滿足目標建筑的冷負荷需求。假設當前時刻冷水機組已起動了n臺，且水系統已進入穩定狀態，則增加冷水機組起動臺數的條件為：冷凍水供水溫度高于設計溫度的幅度大于某設定死區，且這一狀態已維持時間超過10~15min.減少冷水機組起動臺數的條件為：旁通回路的流量大于單臺冷水機組設計流量的110%，對于無法獲取旁通回路流量的系統，減機條件為：由冷凍水供回水溫差和流量計算獲得的冷源系統實際冷量輸出值與已起動冷水機組額定冷量輸出和之間的差值大于單臺冷水機組額定制冷能力的110%，且這一狀態維持時間超過10~15min。67冷凍水系統建筑物空調冷源系統的冷凍水循環，它將從各樓層空氣處理設備循環回來的高溫冷凍水送至冷水機組制冷，然后再供給各空氣處理設備。此回路的監控內容主要包括冷凍水泵的監控、冷凍水供/回水各項參數的監測及旁通水閥（最好有閥位反饋）的控制。空調機、新風機、盤管冷媒為冷凍水68冷凍水泵監控冷凍水泵是冷凍水循環的主要動力設備，其監控內容一般包括：冷凍水泵的起/停及狀態監視。冷凍水泵故障報警監視。冷凍水泵的手/自動控制狀態監視等。如果冷凍水泵為變頻泵，一般還需對水泵的頻率進行控制和監視；如果冷凍水泵設有蝶閥，還需對蝶閥（最好有閥位反饋）進行控制。69典型電氣設備起/停監控的電氣原理圖

控制回路分為220V回路，主要實現對主回路接觸器的控制。一般要求實現手/自動兩種方式對風機起/停進行控制。主回路三相380V，刀開關作為進線開關，確保安全。通過接觸器對設備電源進行控制，熱繼電器對設備進行過載保護。控制點：1個DO點3個DI點（熱繼電器輔助觸點、手自動轉換開關、交流接觸器輔助觸點）70冷凍水供/回水的監測冷凍水供/回水的監測參數包括：冷凍水供/回水溫度監測。冷凍水供/回水總管壓力監測。冷凍水循環流量監測等。系統根據冷凍水供/回水總管的壓力差可以控制水泵的起動臺數（按照累計運行時間等判別方法進行選擇）或旁通閥開度以使冷凍水供/回水總管壓差保持恒定。若所用的冷凍水泵為變頻泵，則可取消旁通閥。71冷卻水循環建筑物空調冷源系統的冷卻水循環，它的主要任務是將冷水機組從冷凍水循環中吸取的熱量釋放到室外。回路的監控內容主要包括冷卻塔的監控、冷卻水泵的監控及冷卻水進、回水各項參數的監測。72冷卻塔監控冷卻塔是冷卻水循環回路的主要功能設備，其監控內容一般包括：冷卻塔風機起/停控制及狀態監視。冷卻塔風機故障報警監視。冷卻塔風機的手/自動控制狀態監視等。冷卻塔的控制還包括其進水管的蝶閥控制等。73冷卻水泵監控冷卻水泵是冷卻水循環的主要動力設備，其監控內容一般包括：冷卻水泵的起/停及狀態監視。冷卻水泵故障報警監視。冷卻水泵的手/自動控制狀態監視等。如果冷卻水泵設有蝶閥，還需對蝶閥進行控制。74冷卻水循環進、回水參數的監測

主要是對回水溫度的監測，這是保證冷水機組正常工作的重要監測參數。將回水溫度維持在正常范圍內是冷卻水循環的主要功能。除此以外，根據具體需要也可以在進、回水管設置流量、壓力等傳感器設備，對進、回水參數進行檢測。75設備間聯動及冷水機組的群控冷水機組是整個建筑物空調冷源系統的核心設備，冷凍水循環、冷卻水循環都是根據冷水機組的運行狀態進行相應控制的。啟動冷水機組時，先啟動冷卻塔、冷卻水循環系統、冷凍水循環系統，當確定冷凍水、冷卻水循環系統均已啟動后方可啟動冷水機組。停止冷水機組時，停止的順序與啟動順序正好相反，先停止冷水機組、停止冷凍水循環系統、停止冷卻水循環系統，最后是冷卻塔。多臺冷水機組啟/停控制的流程圖77冷凍水回路二次水泵變頻的控制方案

A）這種控制方式無論在低負荷狀態還是高負荷狀態，只要起動的水泵臺數相同，水泵消耗的能源是基本相同的，因此這種控制方案在低負荷狀態下浪費了大量能源。B）一次冷凍水泵采用定流量保證流過冷水機組的冷凍水流量，變頻二次冷凍水泵根據負荷情況控制輸出流量，橋管回路的流量為一次泵與二次泵的流量差。在這種回路中，一般一次泵的揚程較低，二次泵根據負荷決定揚程輸出，從而既實現節能控制，又保證冷水機組的安全運行。為什么不能采用一次水泵變頻控制？78熱源系統監控原理

建筑物空調系統的主要熱源設備包括熱泵機組和鍋爐系統兩種。水冷式熱泵機組在制冷工況下的工作原理與冷水機組完全相同風冷式熱泵機組的控制更加簡單，沒有冷卻水循環系統，由風冷式熱泵機組的室外機承擔水冷式熱泵機組冷卻水循環的功能。79熱泵系統制熱工況監控原理低溫低壓氣體高溫高壓氣體釋放熱量常溫高壓液體低溫低壓氣液共存蒸發，吸收熱量80鍋爐系統工作原理鍋爐系統設備包括鍋爐機組、熱交換器及熱水循環三部分。鍋爐系統的熱水循環是與熱交換器的蒸汽回路發生熱交換，吸取熱量。81典型建筑物熱源系統監控原理圖

電動蝶閥水溫水流指示電動三通閥板殼式換熱器的結構83鍋爐監控建筑設備監控系統通常對鍋爐只監不控。當系統中有多個鍋爐時，鍋爐的群控系統一般由鍋爐供應商完成，建筑設備監控系統通過通信接口采集鍋爐設備的信息，包括：監視鍋爐的運行狀態、故障報警。監視鍋爐的煙道溫度、鍋爐壓力。監視補水箱的高低液位的報警信號。鍋爐的油耗或氣耗的實時檢測。監視鍋爐一次側水泵運行狀態、壓差及旁通閥的開度。鍋爐一次水的供回水溫度。84熱交換系統監控熱交換器一端與鍋爐機組的蒸汽回路相連，另一端與熱水循環回路相連。其主要監控內容包括：監測各熱交換器二次水出水溫度和回水溫度，依據出水溫度調節一次熱水（或蒸汽）調節閥，保證出水溫度穩定在設定值范圍內，溫度超限時報警；有條件的檢測二次側水流量，以估算冬天空調負荷。監測熱水循環泵的運行狀態和故障信號，故障時報警，并累計運行時間。監視二次側壓差和旁通閥開度。有多臺熱交換器時，還需在每臺熱交換器熱水循環回路的進水口安裝蝶閥并進行控制。85空調通風設備監控空調設備控制規律復雜、監控點數多、節能效果明顯，是建筑物設備中的控制重點與難點。空調系統的控制對象主要是室內空氣，包括對空氣溫度、濕度、空氣品質以及氣流組織等的控制，以滿足室內人員的舒適性要求。86

空氣的組成

空氣是一種由干空氣和一定量的水蒸氣組成的混合物，稱為濕空氣。干空氣以氮氣和氧氣為主，是多種氣體組成的混合體。一般，氮約占空氣的78%，氧占21%，二氧化碳和其他氣體約占1%左右。干空氣中的多數成分比較穩定，總體上可以將干空氣視為一個穩定的混合物。水蒸氣在濕空氣中含量很少，通常只占千分之幾到千分之二十幾，但其變化會對空氣環境的干燥和潮濕程度產生重要影響，會改變濕空氣的物理性質。除干空氣和水蒸氣外，在濕空氣中還包括塵埃、煙霧、微生物等雜質成分。87濕空氣的狀態參數

壓力：地球的大氣層對單位地球表面積形成的壓力稱為大氣壓力，用p表示，單位為Pa（帕）或kPa（千帕）。溫度：空氣溫度用以表示空氣的冷熱程度，通常用T或t表示。T為熱力學溫度，單位為K；t為攝氏溫度，單位為℃，一些國家采用oF（華氏）為單位。濕度：濕度是表示濕空氣中水蒸氣含量的物理量，通常有3種表示方法：絕對濕度：每1m3濕空氣中含有的水蒸氣量，單位為kg/m3。含濕量：含濕量表示空氣中水蒸氣的含量，單位為g/kg。相對濕度：相對濕度為空氣中水蒸氣分壓力與同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比，用%表示。相對濕度反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度。值越大，表示空氣越接近飽和，空氣越潮濕。88濕空氣的狀態參數

露點溫度：在一定的壓力下，對含濕量為d的空氣保持其含濕量不變，而降低其溫度，當空氣呈飽和狀態而剛出現冷凝水時的溫度稱為此空氣狀態的露點溫度。在空氣處理過程中，常利用冷卻方法使空氣溫度降到露點以下，使水蒸氣從空氣中凝結成水分離出來，以達到去濕的目的。濕空氣的焓：濕空氣的焓I（單位為kJ/kg）等于1kg干空氣的焓加上與其同時存在的d（單位為kg）水蒸氣的焓。在空調工程中，空氣壓力的變化一般很小，可近似為定壓過程，所以可用濕空氣的焓變化（焓差）來度量空氣加熱或冷卻的熱量變化。在空氣調節控制中的焓值控制方式即是對室內室外空氣焓值進行比較，控制新、回風比例，以便于充分利用新、回風能量，節省能源。89

空調系統分類

按空氣處理設備的位置分類，可分為集中式空調系統、半集中式空調系統和分散式空調系統3類。集中式空調系統是指所有空氣處理設備（AirHandlingUnit，AHU）集中在空調機房中，冷凍水或空調熱水由冷熱源站集中送至空調機房，對空氣進行中處理，然后由風管配送至各個房間。半集中式空調系統中，空氣處理過程由集中在空調機房中的集中設備和分布在控制區域的分散設備共同完成。典型的半集中式空調是新風機組（PrimaryAirUnit，PAU）加風機盤管（FanCoilUnit，FCU）系統。分散式空調系統是指空氣處理過程完全由分散在控制區域的設備完成，有各自獨立的室外機作為冷熱源。90集中空調系統原理圖冷媒由機組統一提供適合商場、大開間辦公室新風機組監控原理

新風機組是用來集中處理室外新風的空氣處理裝置，它對室外進入的新風進行過濾及溫、濕度控制后送入空調區域。啟停狀態手自動轉換故障報警92新風機監控（帶風壓反饋）開關機時，新風門、水閥、風機控制連鎖。帶濕度控制的4管變頻新風機組監控原理圖

增加了防凍保護，在冬季風機停止運行時，防止盤管凍結。防凍開關的動作溫度一般設置在5oC左右，動作時，加大熱水盤管的水閥開度，提升風管溫度。熱盤管位于冷盤管上游，可以有效地對冷盤管進行防霜凍保護，比較適合北方寒冷地區。但是這種系統無法進行除濕處理。增加了次級濾網，對空氣進行二次過濾。其監控原理同初級濾網。加濕控制，當室內濕度低于設定值時，可通過兩者的差值對加濕閥進行PID控制，以保證室內濕度恒定。送風機的運行頻率根據室內空氣品質（主要是CO2含量）進行控制。94全新風空調系統

單獨由新風機組進行空氣集中處理的空調方式稱為全新風空調系統。這種空調方式的舒適度高，但能耗巨大，因此一般很少使用。新風機組往往和其他分散空氣處理設備（如風機盤管、冷吊頂等）組成半集中式空調系統。在新風機與其他分散空氣處理設備組成的半集中式空調系統中，新風機組一般只保證送入足夠的新風量、控制送風濕度和溫度，控制區域內的溫度由分散的空氣處理設備（二次末端）進行控制。95風機盤管監控原理

新風機組是對室外新風進行集中處理后送入各空調區域，而風機盤管則是直接安裝在各空調區域內，對空調區域內空氣進行閉環處理（一般沒有新風，完全處理回風）的空調設備。風機盤管分散對回風進行處理，回風由小功率風機吸入風機盤管，經盤管熱交換后送回室內。風機盤管的盤管系統也有兩管制與4管制之分，4管制常應用于高檔賓館，以便住店客人任意選擇制冷制熱模式。96風機盤管水閥控制方式

盤管水閥通常僅進行開關量控制，其中e（t）為設定溫度與室內實際溫度的差值。夏季，當室內溫度高于設定溫度若干度時打開水閥；當室內溫度低于設定溫度若干度時關閉水閥。冬季工況正好相反。97典型純電子電路風機盤管控制器的電氣接線圖

根據類型不同，風機盤管的溫度控制器有起停控制、3檔風速控制、溫度設定、室內溫度顯示、占用模式設定等功能可供選擇。風機盤管的控制一般有聯網和非聯網兩種實現方式。98風機盤管99利用空氣處理機對新風、回風的混合空氣進行集中處理，然后送到各空調區域。新風、回風的混合比例可根據需要進行調節。空調處理機監控啟停狀態手自動轉換故障報警100新風、回風門的控制

控制新風門開度與回風門開度之和保持為100%。增大新風比例可以提高室內空氣的品質和舒適度，而提高回風比例可以起到節能效果，最小新風門開度一般為15%左右。節能優先控制模式：控制思想是：只要換熱盤管水閥沒有處于關斷狀態，則將新風門開至最小開度以節約能源。

PID控制模式：通過回風溫度與設定溫度的差值對新風門開度進行PID控制。有級控制模式：將回風溫度與設定溫度的差值劃分為若干區域，每個區域對應不同的新風門開度。101空調機組風門有級控制模式示例

具體區域的劃分及對應的新風門開度可根據實際工程情況加以確認。空調機組的新風門同新風機組一樣，應與送風機的運行狀態連鎖控制。當送風機停止時，新風門應回到關閉位置。夏季工況e(t)=設定溫度-回風溫度102空調機組盤管水閥的控制

空調機組控制的是相應空調區域的溫、濕度環境。因此，其控制目標是回風溫度（室內溫度）。空調機組的盤管水閥通常采用雙閉環串級PID模型進行控制。根據設定溫度與回風溫度的差值通過PID算法確定理想的送風溫度；然后再由理想送風溫度與實際送風溫度的差值確定盤管水閥開度。103帶濕度控制的4管制、變頻雙風機空調機組監控原理

增加了回風風機，風機的運行狀態及頻率應與送風風機連鎖，以保證室內壓力穩定。除一次回風外，還在冷盤管后增加了二次回風。二次回風的加入可以起到除濕和節能的作用。新風門、一次回風門、二次回風門和排風門需進行連鎖控制。換熱盤管水閥的控制同典型空調機組一樣，通常是采用串級PID調節。104空調處理機監控105定風量與變風量系統監控原理

空調機組必須與相應的風管配送網絡及末端設備配合才能組成完整的空調系統。根據末端設備的控制方式，可以將空調機組分為定風量（ConstantAirVolume，CAV）系統與變風量（VariableAirVolume，VAV）系統兩大類。106定風量系統

定風量系統采用最簡單的風管配送網絡及末端不設任何其他裝置，經空調機組處理后的空氣直接由風管配送網絡按比例送至各送風口。由于各送風口不具備任何調節能力，如果送風機為非變頻的，則送至各送風口的風量基本不變（忽略室內氣壓變化對送風量的影響）。一般適合應用在大空間區域（如會議廳、餐廳、大堂等）。這些區域各送風口控制范圍內的占用情況及溫、濕度設定值相同，可以由一臺或多臺空調機組統一控制。107變風量系統變風量系統是通過改變送入房間的風量來控制室內溫度，以滿足室內負荷變化需求的。每個控制區域都有一個末端風閥裝置，稱為“VAVBox”，通過改變VAV末端風閥的開度可以控制送入各區域的風量由于變風量系統根據各控制區域的負荷需求決定總負荷輸出，故在低負荷狀態下送風能源、冷熱量消耗都獲得節省（與定風量系統相比），尤其在各控制區域負荷差別較大的情況下，節能效果尤為明顯。與新風機組加風機盤管相比，變風量系統屬于全空氣系統，舒適性更高，同時避免了風機盤管的結露問題。變風量系統控制也相當復雜（必須保證最小新風量）。108地板送風系統監控原理

地板送風系統是利用結構樓板與架空地板之間的敞開空間（地板靜壓箱），將處理后的空氣送到房間使用區域內位于地板上或近地板處的送風口，以達到空氣調節目的。與常規吊頂送風方式相比，地板送風的優勢主要體現在：熱舒適性好：各區域的風量可以調節以滿足不同個人需求。能耗低：由于地板送風系統低混合區以上熱源產生的大部分對流熱量將直接回到吊頂，計算總送風量時可不考慮這部分熱量，因此與常規送風方式相比可減少總送風量以降低風機能耗。地板送風方式靜壓箱只需維持很小靜壓，風管靜壓的減少也可以降低風機能耗。再分割靈活：可靈活適應二次裝修時需要做的變動。109地板送風系統的工作原理

地板送風系統主要由空調機組、送風管道、地板靜壓箱以及地板送風末端4部分組成，空調機組按一定比例混合新風、回風，對混合風進行過濾及溫、濕度處理，并以一定靜壓送出；各地板靜壓箱入口的VAV末端根據靜壓箱需求，對送風量進行控制，保證地板靜壓箱靜壓；地板送風末端通過手動或自動方式進行調節，將靜壓箱內一次風按需送入工作區域，并保證適當的氣流組織。110冷吊頂系統監控原理

區別與對流原理空調設備，冷吊頂系統是利用熱輻射原理對室內的空氣溫度進行調節，具有制冷均勻、舒適度高等優點。冷吊頂系統在吊頂上安裝盤管，通過盤管中冷水循環對室內空氣進行制冷處理。冷吊頂系統一般僅用于制冷，不用于制熱。冷吊頂系統常和地板送風系統配合使用，通過地板送風系統調節室內空氣的新風比例，實現濕度控制。112冷吊頂系統控制要點關鍵在于冷吊頂盤管進水溫度的控制。進水溫度過高，往往無法迅速滿足室內的制冷需求。溫度過低，吊頂盤管容易結露，造成頂板滴水。為合理控制盤管進水溫度，首先要確定室內的露點溫度。露點溫度是指室內空氣開始結露的最高溫度，它與當前室內空氣的溫度及濕度有關。然后根據室內實測溫度與設定溫度的差值確定冷吊頂盤管理想的進水溫度。冷吊頂盤管進水溫度的控制值應盡可能接近冷吊頂盤管理想的進水溫度，且高于當前室內環境空氣的露點溫度。由于露點溫度隨著室內溫度、濕度的變化而實時變化，因此冷吊頂盤管進水溫度的控制值也應及時進行調整，對整個系統控制的實時性要求較高。113冷吊頂系統監控原理圖

冷吊頂系統控制通過調節熱交換器冷凍水水閥的開度改變熱交換器的熱交換速度，對盤管進水溫度進行控制。溫度傳感器1和冷凍水水閥構成第1個閉環控制系統。熱交換器的調節熱慣性較大，無法滿足冷吊頂盤管進水溫度控制值迅速變化的需求，因此在熱交換器之后，又增加了電加熱設備以保證冷吊頂盤管進水溫度嚴格高于當前室內露點溫度。溫度傳感器2和電加熱設備的功率輸出控制構成第2個閉環控制系統。三通閥與室內溫度傳感器構成第3個閉環控制，控制通過冷吊頂盤管與旁通的冷水比例。三通閥的開度由室內設定溫度與室內實測溫度之間的差值進行PID控制。還包括水泵的常規控制。115送排風系統監控啟停狀態手自動轉換故障報警如有需要還可以安裝風速傳感器，對送/排風量進行監測。有些送風系統還需安裝濾網對室外空氣進行過濾，此時還需安裝濾網壓差傳感器，對濾網阻塞情況進行監視。工程中，消防排煙風機（SmokeExhaustFan，SEF）一般也歸入送排風系統，它的起停一般由消防系統聯動控制，樓宇自控系統只需對其運行及故障狀態進行監視即可。116給排水系統給排水系統包括生活給水設備、消防給水設備和污水排放設備等，對給排水設備的監控主要是對各種水位的監測以及各種泵類運行狀態的監控。給水系統排水系統生活給水系統監控地下蓄水池的液位監視低區生活水泵的監控低區給水總管參數監測高區生活水泵的監控屋頂水箱的液位監視排水系統監控原理：當集水井或污水池的液位達到一定高度時對污水等進行排放。監控內容包括：集水井或污水池的液位監視潛水泵的監控119電力設備監控系統

是樓宇自控系統的重要組成部分，該系統對于保證樓宇供電質量與可靠性、區域能源計量、功率因數補償等都具有重要意義。樓宇中，電力設備監控系統主要有兩種構成方式：對于中、小型樓宇變配電系統，樓宇自控系統承包商可以直接利用通用的DDC/PLC及各種變送器對變配電系統進行監視，檢測信號直接傳至樓宇自控系統。而對于一些大型樓宇變配電系統，用戶往往要求采用專業的能源監控管理系統對其進行監控和管理，這類系統往往自成體系，具有自己的通信網絡和監控管理工作站，通過通信接口與整個樓宇自控系統進行數據交換。120電力設備監控系統的監測內容

高壓進線柜：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數。所有高壓開關的開關狀態、故障跳閘狀態。變壓器溫度。低壓進線柜：三相電壓、三相電流。所有低壓進出線開關的開關狀態及故障跳閘狀態。低壓主要配電回路電能計量。柴油發電機三相電壓、三相電流、頻率及運行或故障信號、油位指示及報警信號。變壓器室、高／低壓配電室、發電機房內溫度。通常由專業公司提供數據接口121供配電系統監測變送器只監不控122照明設備監控系統

照明系統分為公共照明、泛光照明、廣告照明和航空障礙燈等幾個部分，建筑設備監控系統對以上部分的監控方式可采用以下兩種：建筑設備監控系統直接監控或由專用智能照明系統控制建筑設備監控系統通過通信接口對照明系統進行監視和控制。在系統設計時應根據工程實際情況進行選擇。123照明設備監控系統需求分析

辦公室及酒店客房等區域：就地手動控制、按時間表自動控制、按室內照度自動控制、按有/無人自動控制等幾種。也可通過手機、電話、Internet等方式進行遠程遙控。門廳、走道、樓梯等公共區域：主要采用時間表控制的方式，不同回路的照明燈交替作為長明燈使用。大堂、會議廳、接待廳、娛樂場所等區域：系統的使用時間不定，場合不同，預先設定幾種照明場景，進行切換。泛光照明系統：一般由專用控制器進行控制，但監控系統可以通過相應接口（一般為干接點）控制整個泛光照明系統的起/停和進行場景模式選擇。災難及應急照明設備：一般由故障或報警信號觸發，屬于系統間或系統內的聯動控制。其他區域照明：還包括航空障礙燈、停車場照明等，這些照明系統大多均采用時間表控制方式或按照度自動調節控制方式進行控制。124照明控制模式

時間表控制模式情景切換控制模式動態控制模式遠程強制控制模式聯動控制模式注：各種控制模式之間并不相互排斥，在同一區域的照明控制中往往可以配合使用。當然，這就需要處理好各模式之間的切換或優先級關系。

125典型照明系統的監控原理圖

運行狀態手/自動狀態126照明系統監控的工程實現

在實際工程中，樓宇自控