《BAS系統(tǒng)的設計》PPT課件

,樓宇自控系統(tǒng)原理介紹,樓宇自控系統(tǒng),一、智能建筑概述二、樓宇自控的發(fā)展史三、樓宇自控系統(tǒng)四、BAS子系統(tǒng)五、BAS系統(tǒng)組成六、通信協(xié)議七、系統(tǒng)設計八、空調DDC設計,智能建筑3A概念簡介,智能建筑概述,智能建筑5A概念簡介,智能建筑概述,樓宇自控的發(fā)展史,樓宇自控的發(fā)展史是一個從監(jiān)控到管理的發(fā)展過程。80年代美國建成了第一個智能建筑。90年代在世界各地蓬勃發(fā)展。,樓宇自控系統(tǒng),1、對于一座現(xiàn)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：控制問題管理問題維護問題能耗問題,2、樓宇自控系統(tǒng)就是將建筑物或建筑群內的變配電、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(jié)能管理實行集中監(jiān)視、管理和分散控制的建筑物管理與控制系統(tǒng)，稱為BAS（BuildingAutomationSystem）。,樓宇自控系統(tǒng),樓宇自控系統(tǒng),3、BAS系統(tǒng)的監(jiān)控范圍和參數(shù)內容空調機組：新風空調機組、新/回風空調機組、變風量空調機冷/熱源系統(tǒng)：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、熱泵機組電力系統(tǒng)：照明控制、高/低壓信號測量、備用發(fā)電機組電梯保安門鎖、巡更等,4、BAS系統(tǒng)所能夠產(chǎn)生的實際效果室內恒溫、恒濕、良好的空氣質量、合理的燈光照度控制實現(xiàn)最佳的能源控制方案，節(jié)約能源消耗并實現(xiàn)能源管理自動化。實現(xiàn)設備自動化運行，提高運行效率，降低勞動強度。便于大樓內的所有設備運行于最佳工況，同時便于設備的保養(yǎng)和維修便于大樓管理人員對設備進行操作并監(jiān)視設備運行情況，提高整體管理水平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(jié)省大樓的設備開支及時發(fā)出設備故障及各類報警信號，便于將損失降到最低點，便于操作人員最短時間處理故障,樓宇自控系統(tǒng),BAS子系統(tǒng)（一）,a、暖通空調系統(tǒng)自動監(jiān)控暖通空調系統(tǒng)是智能建筑創(chuàng)造舒適高效工作與生活環(huán)境不可缺少的重要環(huán)節(jié)，其設備耗電量占全樓總耗電量的50%-60%，其監(jiān)控點數(shù)占全樓監(jiān)控點數(shù)的50%以上，BAS系統(tǒng)為建筑物內的暖通空調設備（如：冷卻塔、冷水機組、空氣處理機、新風機組等）提供一個最優(yōu)化的控制，實現(xiàn)經(jīng)濟運行降低能耗。b、給排水系統(tǒng)自動監(jiān)控給排水系統(tǒng)是任何建筑都必不可少的重要組成部分。BAS系統(tǒng)主要是對給排水系統(tǒng)的狀態(tài)、參數(shù)進行監(jiān)控與控制，保證系統(tǒng)運行參數(shù)滿足建筑供排水要求以及供排水的安全。c、變配電系統(tǒng)自動監(jiān)控變配電系統(tǒng)是建筑物最主要的能源供給系統(tǒng),BAS系統(tǒng)用于建筑物內用電設備的正常運行,保障供電可靠性.負責電力供應管理和設備節(jié)電運行.,BAS子系統(tǒng)（二）,d、照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)占建筑物耗電量20%-30%，BAS系統(tǒng)一方面為了保證建筑物各區(qū)域的照度和視覺環(huán)境對燈光進行控制，另一方面對照明設備進行節(jié)能控制。e、電梯控制系統(tǒng)BAS系統(tǒng)對于建筑物內的多臺電梯實行集中的控制和管理，同時配合消防系統(tǒng)，執(zhí)行聯(lián)動程序。,BAS系統(tǒng)的組成,中央控制室（數(shù)據(jù)中心）：主要包括中央處理系統(tǒng)（計算機和接口裝置等）、外圍設備（監(jiān)控終端和打印機等）和不間斷電源三部分。傳感器及執(zhí)行調節(jié)機構：傳感器是指裝設在各監(jiān)視現(xiàn)場的各種敏感元件、變送器、觸點和限位開關、用來檢測現(xiàn)場設備的各種參數(shù)（如溫度、濕度、壓差、液位等），如鉑電阻溫度檢測器、復合濕度檢測器、風道靜壓變送器、差壓變送器等。,BAS系統(tǒng)的組成,執(zhí)行調節(jié)機構是指裝設在各監(jiān)控現(xiàn)場接受現(xiàn)場控制器（DDC）的輸出指令信號，并調節(jié)控制現(xiàn)場運行設備的機構，如電動閥、電磁閥、調節(jié)閥等，包括執(zhí)行機構（如電動閥上的電機）和調節(jié)機構（電動閥的閥門）。現(xiàn)場控制器：是以微處理機為基礎的可編程直接數(shù)字控制器（DDC），它接收傳感器輸出的信號，進行數(shù)字運算，邏輯分析判斷處理后自動輸出控制信號，動作執(zhí)行調節(jié)機構。,BAS系統(tǒng)的組成,現(xiàn)場控制器是整個控制系統(tǒng)的核心，采用直接數(shù)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(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行調節(jié)機構直接相連接，對各種物理量進行測量，以及實現(xiàn)對被控系統(tǒng)的調節(jié)與控制。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0-10V(0-5V)或4-20mA的直流信號。AO-模擬量輸出接口，用于操作控制閥、執(zhí)行器等，如電動閥、三通閥、風門執(zhí)行器等，不需要外部電源，輸出為0-10V的直流信號。,BAS系統(tǒng)的組成,DI-數(shù)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(tài)、報警接點、脈沖計數(shù)等。DO-數(shù)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(zhí)行機構。數(shù)據(jù)傳輸線路：是聯(lián)系系統(tǒng)各部分的紐帶，從各個監(jiān)控點到分站控制器的線路是逐點連接（放射式），數(shù)據(jù)中心與各分站通過總線型或環(huán)形網(wǎng)絡結構進行組網(wǎng)，各分站直接用一回路雙芯導線連接到總線上就可以實現(xiàn)分站與分站之間，分站與中央站之間的通信。,BAS系統(tǒng)的組成,總線型網(wǎng)絡結構,BAS系統(tǒng)的組成,BAS系統(tǒng)的組成,環(huán)形網(wǎng)絡結構,星形網(wǎng)絡結構,BAS系統(tǒng)的組成,通信控制協(xié)議,樓宇自控系統(tǒng)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(wǎng)絡實現(xiàn)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(xié)議。目前，國際上采用較多的是BACnet和LonTalk。,通信控制協(xié)議,1、BACnet是樓宇自控領域唯一的國際標準（ISO16484-5）。獨立于任何制造商，不需要專門芯片，并得到眾多制造商支持。有完善和良好的數(shù)據(jù)表式和交換方法。按標準制造的產(chǎn)品有嚴格的性能等級和完整的說明產(chǎn)品有良好的互操作性，有利于系統(tǒng)的擴展和集成。,通信控制協(xié)議,2、LonTalk協(xié)議：LonWorks技術所使用的通信協(xié)議。LonTalk協(xié)議遵循由國際標準化組織（ISO）定義的開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型所定義的全部七層服務。它支持多種通訊介質，包括雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜等。采用Neuron芯片，提供開發(fā)工具平臺LonBuilder與Nodebuilder面性對象的設計方法，網(wǎng)絡結構靈活如星形、環(huán)行及總線型,通信控制協(xié)議,3、BACnet與LonTalkBACnet和Lontalk協(xié)議均為開放式協(xié)議兩者互相滲透、交叉。Lanwork協(xié)議是實施控制域為建筑設備控制系統(tǒng)中傳感器與執(zhí)行器之間的網(wǎng)絡化，控制現(xiàn)場傳感器與執(zhí)行器之間實現(xiàn)互操作的網(wǎng)絡標準。BACnet協(xié)議是信息管理域方面實現(xiàn)不同的系統(tǒng)互聯(lián)而制定的標準。BACnet有比LanTalk更為強大的大數(shù)據(jù)量通訊和運行高級復雜算法的能力，有更強大的過程處理組織處理的能力。,BAS系統(tǒng)的設計,BAS系統(tǒng)的設計具有很大的靈活性，應根據(jù)建筑物的整體功能需求和物業(yè)管理方式控制水平，根據(jù)建筑物內不同區(qū)域的要求和被控系統(tǒng)的各個特點，選擇技術先進、成熟、可靠、經(jīng)濟合理的控制系統(tǒng)方案和設備，避免投資的盲目性。,BAS系統(tǒng)的設計,1、樓宇自動化系統(tǒng)設計依據(jù)JGJ/T16-92“民用建筑電氣設計規(guī)范”GBJ116-88“火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范”GB4718-84“火災報警設備專業(yè)名詞術語”GBJ19-87“采暖通風與空調調節(jié)設計規(guī)范”GBJ115-87“工業(yè)電視系統(tǒng)工程設計規(guī)范”GBJ93-86“工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范”DBJ08-47-95智能建筑設計標準GB50189-2005“公共建筑節(jié)能設計標準”GB50034-2004“建筑照明設計標準”,BAS系統(tǒng)的設計,2、設計步驟：確定BAS規(guī)模，根據(jù)冷凍、空調、變配電、熱力、給排水等相關專業(yè)提供的設計條件（資料）及投資情況，功能內容，確定需要監(jiān)控的設備種類、數(shù)量、分布情況及標準；確定各子系統(tǒng)組成方案、功能及技術要求；確定各子系統(tǒng)之間的關聯(lián)方式；確定BAS中各子系統(tǒng)與大廈其它部分間的接口根據(jù)各專業(yè)的控制要求和控制內容確定并畫出設備監(jiān)控系統(tǒng)原理圖,BAS系統(tǒng)的設計,統(tǒng)計監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控點（AI、AO、DI、DO）的數(shù)量，分布情況并列表根據(jù)監(jiān)控點數(shù)和分布情況確定分站的監(jiān)控區(qū)域、分站設置的位置，統(tǒng)計整個大樓所需分站的數(shù)量、類型及分布情況選擇現(xiàn)場設備的傳感器和執(zhí)行機構確定樓宇監(jiān)控的系統(tǒng)網(wǎng)絡及中心站設備的選擇實施布線,BAS設計方法流程圖,BAS系統(tǒng)的設計,3、現(xiàn)場控制器DDC的設置原則及布線方式DDC的設置，應主要考慮系統(tǒng)管理方式，安裝調試維護方便和經(jīng)濟性，一般按機電系統(tǒng)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(shù)較為集中之處，也可根據(jù)要求布置在弱電豎井中，箱體一般掛墻明裝；每臺DDC的輸入輸出接口數(shù)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；,BAS系統(tǒng)的設計,4、BAS中央控制室要求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(jiān)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(tǒng)單獨設置不間斷電源，并采用集中供電方式時，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,BAS系統(tǒng)的設計,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1mc、控制室內土建及裝修等要求參見有關計算機房設計標準,BAS系統(tǒng)的設計,5、BAS系統(tǒng)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(tǒng)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；c、DDC的電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；,BAS系統(tǒng)的設計,6、BAS系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)接地極間距離不小于20mBAS系統(tǒng)設計中采用的儀表量程選擇、調節(jié)閥計算方法等，見有關自控設計手冊；現(xiàn)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(chǎn)廠家的安裝使用說明書。,BAS系統(tǒng)的設計,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,(一)空調DDC系統(tǒng)的定義及組成DDC系統(tǒng)是BAS的技術形式。DDC是英文DIRECTDIGITALCONTROL的縮寫，譯為“直接數(shù)字控制”。空調DDC系統(tǒng)，即利用控制技術和通訊技術，將空調系統(tǒng)中各種信號（溫度、壓力、流量、狀態(tài)等），通過輸入裝置輸入DDC，經(jīng)相應程序運算處理，將處理后的信號輸出，進而控制相應的執(zhí)行機構。如圖所示。,圖1,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,(二)DDC系統(tǒng)信號種類信號按其輸出輸入主要可分為分為數(shù)字量輸入（DI）、數(shù)字量輸出（DO）、模擬量輸入（AI）和模擬量輸出（AO）四種信號。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?？照{自控系統(tǒng)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。數(shù)字量輸入信號包括：風機、水泵、冷卻塔風扇、電機的運行狀態(tài)、過濾器淤塞狀態(tài)報警、壓差開關、液位開關、開關信號，防凍保護等。數(shù)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?？刂?。,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,(三)空調DDC監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能空調DDC系統(tǒng)能實現(xiàn)樓宇中空調系統(tǒng)各種控制功能，同時具備各種管理功能。（1）能量控制及管理功能。即根據(jù)建筑物實際冷、熱負荷，對空調系統(tǒng)中的風系統(tǒng)和水系統(tǒng)進行控制，自動控制冷熱設備運行狀態(tài)及運行參數(shù)，使整個空調系統(tǒng)達到最佳節(jié)能狀態(tài)。（2）對空調系統(tǒng)及其冷、熱源系統(tǒng)的相關參數(shù)進行調節(jié)控制及監(jiān)測，對空調設備運行進行監(jiān)測。（3）空調設備如冷水機組、泵、風機等在規(guī)定時間的啟?？刂?，以達到節(jié)能目的。,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,（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(jù)空調設備運行時間，自動切換工作及備用設備，保持設備良好的工作狀態(tài)。（6）對空調系統(tǒng)的能量消耗進行計量，記費。（7）各種物業(yè)管理文本的自動生成、打印及查詢。,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,(四)空調DDC系統(tǒng)的組成1）日期時鐘：提供時間基準。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(tǒng)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(shù)據(jù)。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(shù)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(jīng)輸出控制器至變送器及執(zhí)行機構；也可以直接讀取和輸出開關量信號。5）DDC控制系統(tǒng)的相關軟件：包括操作軟件及應用軟件。,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,圖2,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,（五）空調DDC控制舉例空調DDC控制含空調風系統(tǒng)控制及空調水系統(tǒng)控制，下面分別舉例加以說明：,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,5.1空調風系統(tǒng)：（以新風機組控制為例）新風機組是空氣水系統(tǒng)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(tǒng)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。,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,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(lián)鎖開啟。3）根據(jù)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(jù)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(lián)鎖關閉新風閥VD，全開電動水閥MD1，并發(fā)出報警信號。5）過濾器積塵達到一定程度后，壓差開關發(fā)出淤塞報警信號。6）停機時，新風閥VD聯(lián)鎖關閉，電動閥MD1全關，關閉電磁閥MD2。7）監(jiān)測送風機運行狀態(tài)。,空調DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設計,5.2空調水系統(tǒng)