建筑設(shè)備自動(dòng)化(樓控)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1建筑設(shè)備自動(dòng)化建筑設(shè)備自動(dòng)化(樓控樓控)基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共134頁。第1頁/共133頁第二頁，共134頁。第2頁/共133頁第三頁，共134頁。第3頁/共133頁第四頁，共134頁。第4頁/共133頁第五頁，共134頁。第5頁/共133頁第六頁，共134頁。溫度(wnd)：對(duì)室內(nèi)空氣冷卻或加熱潔凈度：除去(ch q)空氣中的塵土，使空氣變得潔凈氣流分布循環(huán)的空氣吹遍房間各個(gè)角落濕度：對(duì)空氣除濕或增濕第6頁/共133頁第七頁，共134頁。濕空氣濕空氣(kngq) （干空氣（干空氣(kngq)水蒸氣水蒸氣 ） 第7頁/共133頁第八頁，共134頁。第8頁/共133頁第九頁，共134

2、頁。第9頁/共133頁第十頁，共134頁。第10頁/共133頁第十一頁，共134頁。第11頁/共133頁第十二頁，共134頁。第12頁/共133頁第十三頁，共134頁。第13頁/共133頁第十四頁，共134頁。第14頁/共133頁第十五頁，共134頁。冷凝器蒸發(fā)器節(jié)流減壓閥壓縮機(jī)制冷劑循環(huán)冷卻水循環(huán)冷凍水循環(huán)低溫低壓氣態(tài)高溫高壓氣態(tài)常溫高壓液態(tài)低溫低壓氣液共存軸流式冷水機(jī)組按冷凝器冷卻方式可分為：水冷式、風(fēng)冷式第15頁/共133頁第十六頁，共134頁。第16頁/共133頁第十七頁，共134頁。第17頁/共133頁第十八頁，共134頁。功能段名稱功能段名稱作用作用實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法混合段混合段混合

3、新風(fēng)和回風(fēng)混合新風(fēng)和回風(fēng)空箱體空箱體過濾段過濾段過濾空氣中的灰塵過濾空氣中的灰塵濾網(wǎng)濾網(wǎng)冷卻除濕段冷卻除濕段消除空氣的冷負(fù)荷和濕負(fù)荷消除空氣的冷負(fù)荷和濕負(fù)荷表冷器表冷器加熱段加熱段給空氣加熱給空氣加熱, ,消除空氣的熱負(fù)荷消除空氣的熱負(fù)荷電加熱電加熱, ,熱水加熱熱水加熱, ,蒸汽加熱蒸汽加熱加濕段加濕段給空氣加濕給空氣加濕, ,消除空氣的濕負(fù)荷消除空氣的濕負(fù)荷電加濕電加濕, ,蒸汽加濕蒸汽加濕, ,噴霧加濕噴霧加濕風(fēng)機(jī)段風(fēng)機(jī)段給空氣增加動(dòng)力給空氣增加動(dòng)力第18頁/共133頁第十九頁，共134頁。第19頁/共133頁第二十頁，共134頁。冷源冷源熱源熱源制冷機(jī)制冷機(jī)冷卻塔冷卻塔蒸氣蒸氣鍋爐鍋爐

4、室內(nèi)室內(nèi)空調(diào)機(jī)空調(diào)機(jī)AHUAHU第20頁/共133頁第二十一頁，共134頁。第21頁/共133頁第二十二頁，共134頁。第22頁/共133頁第二十三頁，共134頁。第23頁/共133頁第二十四頁，共134頁。第24頁/共133頁第二十五頁，共134頁。第25頁/共133頁第二十六頁，共134頁。第26頁/共133頁第二十七頁，共134頁。第27頁/共133頁第二十八頁，共134頁。第28頁/共133頁第二十九頁，共134頁。第29頁/共133頁第三十頁，共134頁。DDC是Direct Digital Controller直接(zhji)數(shù)字控制器第30頁/共133頁第三十一頁，共134頁。來

5、自傳感器的輸入信號(hào)(xnho)可能是：Binary Input (BI) points 或 Digital Input (DI) pointsAnalog Input (AI) pointsUniversal Input (UI) points第31頁/共133頁第三十二頁，共134頁。BI點(diǎn)為兩態(tài)輸入點(diǎn)，通常表示：設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(zhungti)設(shè)備的故障報(bào)警手自動(dòng)狀態(tài)(zhungti)閥門全開或全關(guān)反饋水流開關(guān)等無源觸點(diǎn)第32頁/共133頁第三十三頁，共134頁。AI點(diǎn)為模擬量輸入點(diǎn)，值有一個(gè)范圍，通常表示：溫度(TI)濕度風(fēng)量流量二氧化碳濃度閥門(f mn)開度反饋常用信號(hào)：010V，4

6、20mA，05V，阻值信號(hào)第33頁/共133頁第三十四頁，共134頁。UI點(diǎn)可以配置(pizh)為模擬量點(diǎn)，也可以配置(pizh)為數(shù)字量點(diǎn)第34頁/共133頁第三十五頁，共134頁。DO點(diǎn)為兩態(tài)輸出點(diǎn)，通常(tngchng)表示：風(fēng)機(jī)啟停命令水泵啟停命令照明開關(guān)控制閥門開關(guān)控制第35頁/共133頁第三十六頁，共134頁。AO點(diǎn)為模擬量輸出點(diǎn)，通常(tngchng)表示：水閥控制命令變頻器控制命令空調(diào)機(jī)組風(fēng)閥控制命令第36頁/共133頁第三十七頁，共134頁。第37頁/共133頁第三十八頁，共134頁。第38頁/共133頁第三十九頁，共134頁。第39頁/共133頁第四十頁，共134頁。第40

7、頁/共133頁第四十一頁，共134頁。n所有現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)都要通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送給控制主機(jī)進(jìn)行處理，然后由控制主機(jī)發(fā)出命令指揮現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，信息(xnx)傳輸線路長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量大，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)較多時(shí)實(shí)時(shí)響應(yīng)能力差。第41頁/共133頁第四十二頁，共134頁?；?jbn)思想：集中管理、分散控制第42頁/共133頁第四十三頁，共134頁。操作(cozu)管理裝置通訊裝置分散過程控制裝置第43頁/共133頁第四十四頁，共134頁。第44頁/共133頁第四十五頁，共134頁。典型(dinxng)樓宇自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第45頁/共133頁第四十六頁，共134頁。名稱通訊速率(sl) 通訊距離Bi

8、tbus62.5Kbit/s2.4Mbit/s30m1.2kmProfibus500Kbit/s1.2kmHART3updates/s3kmCAN1Mbit/s110kmL29.61500Kbit/s9.6kmModbus9.9K10M bit/s450m1.5kmSDS125Kbit/s500mControlNet 5Mbit/s330kmFF31.25Kbit/s2.5Mbit/s500m1/9kmLonWorks78.8k/1.25Mbit/s130m2.7km現(xiàn)場(chǎng)總線(zn xin)常見類型第46頁/共133頁第四十七頁，共134頁。LON總線(zn xin)的基本概念LON: 全稱為

9、Local Operating Networks，即局部操作網(wǎng)絡(luò)。是由美國(guó)Echelon公司推出的，是目前最流行(lixng)的現(xiàn)場(chǎng)總線之一LonWorks: 是Echelon公司為支持LON總線的設(shè)計(jì)而開發(fā)的一整套完整的開發(fā)平臺(tái)LonTalk: 是LonWorks中使用的開放式通信協(xié)議，其最大特點(diǎn)是對(duì)ISO/OSI七層參考模型的完全支持LonMark: 是與Echelon公司無關(guān)的LonWorks用戶標(biāo)準(zhǔn)化組織，按照LonMark設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)的LonWorks產(chǎn)品均可非常容易地集成在一起第47頁/共133頁第四十八頁，共134頁。神經(jīng)元芯片(xn pin)（neuron chip）神經(jīng)元芯片

10、（neuron chip）是LonWorks技術(shù)的核心，它不僅是LON總線的通信處理器，同時(shí)也可作為(zuwi)采集和控制的通用處理器，LonWorks技術(shù)中所有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的操作實(shí)際上都是通過它來完成的。一個(gè)神經(jīng)元芯片擁有三個(gè)單元處理器。一個(gè)用于鏈路層的控制（MAC處理器）；一個(gè)用于網(wǎng)絡(luò)層的控制(網(wǎng)絡(luò)處理器)；另一個(gè)用于用戶的應(yīng)用程序（應(yīng)用處理器）。另外，還包括11個(gè)I/O口，這樣(zhyng)在一個(gè)神經(jīng)元芯片上就能完成網(wǎng)絡(luò)和控制的功能。第48頁/共133頁第四十九頁，共134頁。路由設(shè)備在LonWorks技術(shù)(jsh)中的作用正是由于(yuy)路由設(shè)備的使用，使LON總線突破傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的限制

11、不受通信介質(zhì)、通信距離、通信速率的限制。在LonWorks技術(shù)中，路由設(shè)備包括以下幾種：中繼器、橋接器、路由器。第49頁/共133頁第五十頁，共134頁。n子網(wǎng)n節(jié)點(diǎn)第50頁/共133頁第五十一頁，共134頁。1.25Mbps 雙絞線到網(wǎng)絡(luò)管理工具1.25Mbps 雙絞線電力線1.25Mbps 雙絞線到電力線LonMark典型LON網(wǎng)絡(luò)示意圖第51頁/共133頁第五十二頁，共134頁。LonWorks技術(shù)特點(diǎn)(tdin)包括在一個(gè)神經(jīng)元芯片上可以完成網(wǎng)絡(luò)和控制的功能。支持(zhch)多種通信介質(zhì)（雙絞線、電力線、光纖、無線等），以及它們的互連。LonTalk是支持(zhch)ISO/OSI七層

12、參考模型，提供了一個(gè)固化在神經(jīng)元芯片內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。提供給使用者一個(gè)完整的開發(fā)平臺(tái)，這包括現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工具LonBuilder、協(xié)議分析工具、網(wǎng)絡(luò)開發(fā)語言Nenron C等。由于支持(zhch)面向?qū)ο蟮木幊蹋ňW(wǎng)絡(luò)變量NV），從而很容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互操作。第52頁/共133頁第五十三頁，共134頁。經(jīng)八年半時(shí)間開發(fā)的。n協(xié)議是針對(duì)采暖、通風(fēng)、空調(diào)、制冷控制設(shè)備所設(shè)計(jì)的，同時(shí)也為其他樓宇控制系統(tǒng)（例如照明、安保、消防等系統(tǒng)）的集成提供一個(gè)基本原則。第53頁/共133頁第五十四頁，共134頁?；?，而進(jìn)一步追求整體通信解決方案的標(biāo)準(zhǔn)化。n長(zhǎng)期以來，眾多廠家各自不同的專有協(xié)議阻礙了BAS系統(tǒng)的發(fā)展。一個(gè)(

13、y )不具備開放性、不能實(shí)現(xiàn)互操作的系統(tǒng)給系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和升級(jí)改造帶來不便。因此，用戶期望不同廠家的產(chǎn)品能使用同一種標(biāo)準(zhǔn)通信語言，實(shí)現(xiàn)互操作和開放性。第54頁/共133頁第五十五頁，共134頁。第55頁/共133頁第五十六頁，共134頁。第56頁/共133頁第五十七頁，共134頁。n1995.6 正式成為 ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)n1995.12 被批準(zhǔn)為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并正式命名(mng mng)為ANSI/ASHRAE 135-1995標(biāo)準(zhǔn)n2002.1 正式發(fā)布新版本ANSI/ASHRAE 135-2001標(biāo)準(zhǔn)n成為 ISO 的正式標(biāo)準(zhǔn)ISO16484-5第57頁/共133頁第五十八頁，共13

14、4頁。n負(fù)責(zé)檢驗(yàn)產(chǎn)品(chnpn)是否符合 BTL 基于 ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)的要求， 符合 BTL 要求的產(chǎn)品(chnpn)才能進(jìn)入BTL 列表， 并向行業(yè)發(fā)布符合BACnet 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品(chnpn)。 BACnet的一個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) - “ASHRAE 135.1P BACnet 一致性測(cè)試方法”就是由該機(jī)構(gòu)授權(quán)。第58頁/共133頁第五十九頁，共134頁。LONBACnet發(fā)起組織Echelon公司ASHRAE技術(shù)開發(fā)Echelon公司BMA - BACnet 制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化組織LonMarkBTL技術(shù)平臺(tái)LonWorks開放平臺(tái)專用芯片神經(jīng)元芯片（neuron chip）無專用芯片數(shù)據(jù)交

15、換網(wǎng)絡(luò)變量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象通訊協(xié)議LonTalkBACnet網(wǎng)絡(luò)層/應(yīng)用層+Arcnet, MS/TP, Ethernet, P2P, LonTalk物理層/數(shù)據(jù)鏈路層目標(biāo)通訊層現(xiàn)場(chǎng)層所有通訊層，工作站級(jí)尤為重要實(shí)質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)第59頁/共133頁第六十頁，共134頁。第60頁/共133頁第六十一頁，共134頁。應(yīng)用客戶X應(yīng)用客戶Y應(yīng)用客戶Z。接口驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)硬件驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)硬件驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)硬件驅(qū)動(dòng)應(yīng)用客戶A應(yīng)用客戶B應(yīng)用客戶Z。硬件驅(qū)動(dòng)硬件驅(qū)動(dòng)硬件驅(qū)動(dòng)OPC接口。（a)（b）第61頁/共133頁第六十二頁，共134頁。第62頁/共133頁第六十三頁，共134頁。第63

16、頁/共133頁第六十四頁，共134頁。第64頁/共133頁第六十五頁，共134頁。n軟件重用性：C/S較差、B/S較強(qiáng)。n系統(tǒng)維護(hù)：C/S困難、B/S簡(jiǎn)單。第65頁/共133頁第六十六頁，共134頁。第66頁/共133頁第六十七頁，共134頁。第67頁/共133頁第六十八頁，共134頁。BA系系第68頁/共133頁第六十九頁，共134頁。統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)仍然是集散控制(kngzh)系統(tǒng)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接各傳感器、變送器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送入上位機(jī)后進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視、管理。第69頁/共133頁第七十頁，共134頁。第70頁/共133頁第七十一頁，共134頁。第71頁/共133頁第七十二頁，共134頁。

17、第72頁/共133頁第七十三頁，共134頁。第73頁/共133頁第七十四頁，共134頁。第74頁/共133頁第七十五頁，共134頁。第75頁/共133頁第七十六頁，共134頁。第76頁/共133頁第七十七頁，共134頁。EN40：脈沖：脈沖(michng)輸出輸出MC09：1路電壓路電壓(diny)，9路電流路電流第77頁/共133頁第七十八頁，共134頁。Architecture :第78頁/共133頁第七十九頁，共134頁。Modbus TCPEGX 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)ION6200TAC VistaION 企業(yè)企業(yè)(qy)服務(wù)服務(wù)器器ION7650PM800Modbus RTU工作站至工作站工作站

18、至工作站Modbus 從設(shè)備從設(shè)備(shbi)Modbus 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)Modbus EnabledXentaModbus RTUWeb ScreensModbus TCPEthernet IP第79頁/共133頁第八十頁，共134頁。第80頁/共133頁第八十一頁，共134頁。要，方便物業(yè)管理流程；又能起到節(jié)能作用，同時(shí)交替使用不同回路作為長(zhǎng)明燈，保證同一區(qū)域燈泡壽命基本相同，延緩燈泡老化，增加其壽命。第81頁/共133頁第八十二頁，共134頁。第82頁/共133頁第八十三頁，共134頁。第83頁/共133頁第八十四頁，共134頁。第84頁/共133頁第八十五頁，共134頁。由BA系統(tǒng)提供上層管

19、理(gunl)方案第85頁/共133頁第八十六頁，共134頁。節(jié)能(ji nn)整合(zhn h)級(jí)別定時(shí)控制微光感應(yīng)器 定時(shí)器調(diào)光器存在感應(yīng)窗簾控制獨(dú)立應(yīng)用整合應(yīng)用獨(dú)立控制設(shè)備溫度控制樓宇級(jí)多設(shè)備整體控制系統(tǒng)第86頁/共133頁第八十七頁，共134頁。第87頁/共133頁第八十八頁，共134頁。第88頁/共133頁第八十九頁，共134頁。第89頁/共133頁第九十頁，共134頁。n冷凍水供/回水總管壓力監(jiān)測(cè)n冷凍水循環(huán)流量監(jiān)測(cè)等第90頁/共133頁第九十一頁，共134頁。第91頁/共133頁第九十二頁，共134頁。特殊情況下冷凍特殊情況下冷凍(lngdng)(lngdng)水供回水供回第92

20、頁/共133頁第九十三頁，共134頁。n回水溫度第93頁/共133頁第九十四頁，共134頁。第94頁/共133頁第九十五頁，共134頁。第95頁/共133頁第九十六頁，共134頁。選定冷水機(jī)選定冷水機(jī)啟動(dòng)冷卻塔啟動(dòng)冷卻塔確定風(fēng)機(jī)狀態(tài)確定風(fēng)機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)冷卻水泵啟動(dòng)冷卻水泵確定水泵開動(dòng)確定水泵開動(dòng)啟動(dòng)冷凍水泵啟動(dòng)冷凍水泵確定水泵開動(dòng)確定水泵開動(dòng)啟動(dòng)冷水機(jī)組啟動(dòng)冷水機(jī)組確定冷水機(jī)狀態(tài)確定冷水機(jī)狀態(tài)停冷卻塔 報(bào)警 排序停冷卻塔 報(bào)警 排序停止水泵 報(bào)警 排序停止水泵 報(bào)警 排序停止水泵 報(bào)警 排序停止水泵 報(bào)警 排序停冷水機(jī) 報(bào)警 排序停冷水機(jī) 報(bào)警 排序冷水機(jī)開/停機(jī)后，延冷水機(jī)開/停機(jī)后，延時(shí)30分

21、鐘時(shí)30分鐘計(jì)算負(fù)荷，測(cè)量流量計(jì)算負(fù)荷，測(cè)量流量加機(jī)加機(jī)減機(jī)減機(jī)停冷水機(jī)停冷水機(jī)停冷凍水泵停冷凍水泵停冷卻水泵停冷卻水泵停冷卻塔停冷卻塔NONONONONONOYESYESYESYESNONO第96頁/共133頁第九十七頁，共134頁。第97頁/共133頁第九十八頁，共134頁。第98頁/共133頁第九十九頁，共134頁。第99頁/共133頁第一百頁，共134頁。第100頁/共133頁第一百零一頁，共134頁。第101頁/共133頁第一百零二頁，共134頁。第102頁/共133頁第一百零三頁，共134頁。第103頁/共133頁第一百零四頁，共134頁。第104頁/共133頁第一百零五頁，共13

22、4頁。第105頁/共133頁第一百零六頁，共134頁。第106頁/共133頁第一百零七頁，共134頁。第107頁/共133頁第一百零八頁，共134頁。第108頁/共133頁第一百零九頁，共134頁。第109頁/共133頁第一百一十頁，共134頁。控制區(qū)域控制區(qū)域控制區(qū)域控制區(qū)域控制區(qū)域P1P2控制內(nèi)容控制內(nèi)容影響范圍影響范圍末端控制室內(nèi)溫度、空氣品質(zhì)、氣流組、末端解耦靜壓控制末端靜壓、送風(fēng)能源消耗、末端噪音、系統(tǒng)穩(wěn)定新風(fēng)控制空氣品質(zhì)常規(guī)AHU控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)第110頁/共133頁第一百一十一頁，共134頁。設(shè)定溫度VAV BOXPID需求風(fēng)量風(fēng)門開度控制區(qū)域?qū)嶋H風(fēng)量室內(nèi)溫度PID+-+- 風(fēng)管靜壓

23、變化壓力有關(guān)型VAV末端風(fēng)量變化壓力無關(guān)型VAV末端風(fēng)量變化t第111頁/共133頁第一百一十二頁，共134頁。VAV內(nèi)區(qū) VAVVAVVAVVAVVAVVAVVAV-HVAV-HVAV-HVAV-HVAV-HVAV-HVAV-HVAV-HVAV-HVAV-HAHU外區(qū) 外區(qū)CAVCAV第112頁/共133頁第一百一十三頁，共134頁。第113頁/共133頁第一百一十四頁，共134頁。第114頁/共133頁第一百一十五頁，共134頁。第115頁/共133頁第一百一十六頁，共134頁?？刂茀^(qū)域控制區(qū)域控制區(qū)域控制區(qū)域控制區(qū)域P1P2第116頁/共133頁第一百一十七頁，共134頁。定靜壓控制定靜

24、壓控制變靜壓控制變靜壓控制總風(fēng)量控制總風(fēng)量控制控制思想穩(wěn)定風(fēng)管靜壓恒定減小末端之間干擾使相對(duì)開度最大風(fēng)門穩(wěn)定在85%100%最大程度節(jié)約送風(fēng)能源建立風(fēng)管模型通過總需求風(fēng)量直接確定風(fēng)機(jī)頻率節(jié)能效果差最好介于定靜壓與變靜壓之間調(diào)試難度簡(jiǎn)單困難容易產(chǎn)生誤差可結(jié)合定靜壓提高可靠性適合末端數(shù)量203058不宜少于1015個(gè)建設(shè)成本低高中目前一些廠商也提出了一些綜合(zngh)幾種控制策略優(yōu)勢(shì)的新型VAV建設(shè)方式第117頁/共133頁第一百一十八頁，共134頁。空氣處理裝置空氣處理裝置(zhungzh)(zhungzh)控制控制新風(fēng)量控制盤管(pn un)水閥根據(jù)送風(fēng)溫度反饋控制開度加濕閥根據(jù)送風(fēng)濕度反饋

25、控制加濕量第118頁/共133頁第一百一十九頁，共134頁。第119頁/共133頁第一百二十頁，共134頁。第120頁/共133頁第一百二十一頁，共134頁。第121頁/共133頁第一百二十二頁，共134頁。第122頁/共133頁第一百二十三頁，共134頁。第123頁/共133頁第一百二十四頁，共134頁。第124頁/共133頁第一百二十五頁，共134頁。運(yùn)行狀態(tài)上下行狀態(tài)故障報(bào)警運(yùn)行狀態(tài)緊急狀況報(bào)警樓層指示故障報(bào)警上下行狀態(tài)第125頁/共133頁第一百二十六頁，共134頁。第126頁/共133頁第一百二十七頁，共134頁。 建筑物的能耗達(dá)整個(gè)國(guó)家能耗總量的27.4%（其中公共建筑物約占10%）。目前我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)公共建筑年平均能耗1