建筑设备监控与管理美国KMC控制公司天津办事处 赵 春 15122513779*建筑设备监控系统G 智能建筑概述G BA系统内容及作用G BA系统检测与控制原理G BA系统的结构和操作G BA系统建设成功因素G BA系统发展前景G 设备自控的发展方向*一、智能建筑概述*智能建筑nIntelligent Buildingn以建筑为平台，兼备办公自动化及通信 网络系统，集结构、系统、服务、管理 及它们之间的最优化组合，向人们提供 一个安全、高效、舒适、便利的建筑环 境。-智能建筑设计标准*智能建筑内容n通信网络系统(CA)n建筑设备监控系统(BA)n火灾自动报警和消防联动系统（FA)n安全防范系统(SA)n办公自动化系统(OA)智能建筑内容*智能建筑发展史n 1984年美国康涅狄格州哈特福特市的“ 都市办公大楼”（City Place Building）为 世界上出现的第一幢“智能大厦”n日本“本田青山大楼”n90年代开始应用在中国开始发展n2000年后，智能建筑在国内蓬勃发展， 越来越多的建筑开始进入智能时代智能建筑在天津天津最早的智能建筑-天津经济技术开发 区管委会办公大楼二、设备监控系统 组成及作用*建筑设备监控系统（BAS）n将建筑物或建筑群内的空调与通风、变 配电、照明、给排水、热源与热交换、 冷冻和冷却及电梯等系统，以集中管理 、监视，分散控制为目的的构成的综合 系统。也称楼宇自动化系统。*BAS系统组成操作系统调 节 对 象检测元件 各种传感器执行调节机构分 站 DDC 传输 通道中央 处理机中央控制室 现场部分*n中央控制室（数据中心）：包括中央处理机（一台微型计算机、 存储器、磁带机和接口装置）、外围设备（显示终端、键盘、打 印机）和不间断电源三部分。n传感器及执行调节机构：传感器是指装设在各监视现场和各种敏 感元件、变送器、触点和限位开关、用来检测现场设备的各种参 数（如温度、湿度、压差、液位、水流等），并发出信号送到调 节控制器（分站、数据中心等），如铂电阻温度检测器、复合湿 度检测器、风道静压变送器、差压变送器；n执行调节机构：装设在各监控现场接受分站调节控制器的输出指 令信号，并调节控制现场运行设备的机构，如电动阀、电磁阀、 调节阀等，包括执行机构（如电动阀上的电机）和调节机构（电 动阀的阀门）n现场控制器：是以微处理机为基础的可编程直接数字控制器（ DDC），它接收传感器输出的信号，进行数字运算，逻辑分析判 断处理后自动输出控制信号，动作执行调节机构。*分站控制器是整个控制系统的核心，采用直 接数字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四种 输入/输出接口。方便灵活地与现场的传感器、执 行调节机构直接相连接，对各种物理量进行测量 ，以及实现对被控系统的调节与控制。BAS系统作用n创造舒适环境通过对环境参数的检 测，自动运算，控制 相应机电设备的运行 ，自动实现对环境温 湿度及新风量等参数 的时时控制，提高建 筑物环境的舒适度， 进而提高建筑物的档 次n节约能源使设备永远处于 最优运行状态，大 量减少不必要的浪 费，达到节约能耗 的目的，采用此系 统可节约能耗15%- 25%n大量节省人力、节省支出 设备简单的操作、维护、保养均由电脑根据程序自动 完成，不仅节省人力，而且避免了复杂的人事管理等 一系列问题，采用此系统可节约40%-60%的维护人力 未使用楼宇自动化系统使用楼宇自动化系统n延长设备使用寿命设备在电脑的统一 管理下始终处于最优 运行状态，及时报告 设备故障情况并处理 ：按照设备运行状态 打印维护、保养报告 ，避免超前或延误维 护，相应延长设备使 用寿命，也等于节省 了设备维护费用 未使用楼 控已使用楼 控时间设备 损耗损耗*三、建筑设备监控系统检测与控制原理*概述n空调系统是先对无论是来自室外、还是室 内返回的空气进行集中处理，经过处理达 到送风要求的空气给需要空气调节的房间 或区域使用。n工作原理：调节送风参数（送风温度、湿 度、洁净度和新鲜空气含量等）和送风量 ，使送入室内的空气受到的热湿等负荷作 用后，成为所要求的室内环境状态。*分类空气处理设置集中式系统半集中式系统分散式系统负担室内热湿负荷所用介质全空气系统空气-水式系统全水式系统制冷剂直接蒸发系统*空气处理机组n在空气处理过程中，靠调节循环风的流 量，保证室内空气的新鲜程度，较为节 能的形式双风机空气处理机组。n包括新风段、混合段、过滤段、冷却/加 热段、加湿段、送风段、回风段。*空调系统原理图*n1、温度控制：根据回风(或典型房间）温度与设定值比较后的差 值及其极性，通过DDC的PID运算值调节冷/热水阀开度，使被控 对象温度保持在要求的范围内。n2、湿度控制：根据回风(或典型房间）湿度与设定值比较后的差 值及其极性，通过DDC的PID运算值调节加湿阀开度，使被控对象 湿度保持在要求的范围内。n3、节能控制：根据检测的新风和回风（或典型房间）的温度及 湿度，通过DDC进行焓值运算,根据新风和回风的焓值及热湿负荷 ,调节新风阀、排风阀和回风阀的开度比例,使空调节能运行。n4、联锁控制：新风阀、回风阀、冷/热水阀、加湿阀等均与风机 联锁，当开机并启动风机后，调节新风等阀门开度；当风机停机 后，新风阀、冷/热水阀、加湿阀等同时关闭。n5、监测：新风/回风/送风/典型房间的温度及湿度，风阀/水阀 的开度， 风机手自动及运行状态等。n6、报警：风机故障报警、过滤器堵塞报警、低温报警。n7、中国南方地区的盘管不会结冰，可省去低温开关。*空调系统监测控制内容1、根据室外温度，调节新/回/排风阀门的开度 2、根据回风温度，调节冷/热水阀门 3、根据回风的湿度，控制加湿阀门的开度 4、监测防冻开关的状态送风温/湿度回风温/湿度典型房间温/湿度新/回/排风阀冷热水阀门加湿阀门回风机状态/启停过滤器送风机状态/启停状态防冻开关状态*新风系统原理图*新风系统监测控制内容1、根据送风温度，调节冷/热水阀门 2、根据送风的湿度，控制加湿阀门的开度 3、监测防冻开关的状态送风温/湿度新风阀冷热水阀门加湿阀门送风机状态/启停过滤器状态防冻开关状态*新风+风机盘管系统n风机盘管由冷、热源提供的冷、热水来承担室 内负荷，新风系统为室内提供经过处理的新鲜 空气;一套新风系统提供一个区域的新风供给 ，这一区域里连接着一组风机盘管;一套风机 盘管提供一个小区域的空气调节。n新风机组是由建筑设备监控与管理系统集中监 控，风机盘管是三速控制开关，包括就地人工 控制，网络型三速控制开关。*空调冷源系统G 压缩式制冷系统G 吸收式制冷系统*压缩式制冷系统工作原理n压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器n逆卡诺循环原理n系统设备：冷水机、冷冻水泵、冷却水 泵、冷却塔、集水器、分水器，连接管 道和管道上阀门，补水设备*吸收式制冷系统工作原理G 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组直接燃烧天然气、煤气、柴油等燃料， 以水/溴化锂作为冷媒，提供制冷、采暖和热 水的设备。G 蒸汽（热水）吸收式制冷机组蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、溶 液泵、控制系统和辅助系统组成。 *冷冻站系统监测控制1、根据外部设备所需要的冷量，控制冷冻机的启/停台数； Q=K*P*（T1-T2）2、根据冷却回水的温度控制冷却塔的启/停台数；3、根据总供/回水的压差，调节电动旁通阀；冷冻水供/回水温度冷却水供/回水温度冷冻水总回水流量冷冻水供/回水压差冷冻机状态/启停冷冻泵状态/启停冷却泵状态/启停冷却塔状态/启停*热源系统来源：城市热力管网、锅炉、直燃型溴化锂冷 热水机组、热泵机组、地热能、废热资源 热力学定律热量总是由高温物体自发地传向低 温物体，两种流体存在温度差，就必然有热量 进行传递。 控制检测：利用热交换器二次侧出水温度，调节一次 测阀的开度根据热交换系统二次侧的回水温度， 确定循环泵的启停。*排水系统n检测与控制 水位控制 集水坑、污水坑水箱、水池监控 设备运行状态报警 高于、低于报警水位自动报警*给水水箱液位控制*通风系统n包括：排风、排烟和送风n分类：地下室送/排风机组。平时是空气质量保 证的通风、换气作用，火灾状态下，作为消防 排烟使用。楼梯间前室和消防电梯前室的防烟、排 烟通风，完全由消防控制系统来管理。厨房、卫生间、浴室等设置的机械通风 ，进行局部排风或全面换气。其它为改善环境的空调通风。公共照明系统n监控内容公共照明开关状态公共照明开关控制n可实现的功能1、通过时间程序控制灯光的定时开关 2、检测环境照度，根据照度控制照明开关3、照明回路开启时间统计4、检测照明回路的运行状态，故障时报警电梯和变配电系统n对电梯和变配电系统“只监不控”监视电梯的运行状态、故障状态和上下行 状态监视变配电系统的母联开关状态、变压器 状态及油温，配电系统三相电流、三相 电压、有功功率，无功功率，功率因数 等*四、建筑设备监控系统结构 和软件操作事例n 上世纪80年代以前，设备监控系统采用 就地控制方式，各个设备独立工作，相 互之间无联系n上世纪90年代，半“集中管理，分散控制 “的控制方式n2000年后，完全”集中管理，分散控制“ 式集散型控制结构设备监控系统结构演变*KMDigital控制系统框架示意*Start Small底层远程通讯RS485每条子网可连接124个DDC。DDC之间完全是点对点通讯。子网不依赖于主网存在。主网级控制器LAN CONTROLLER 可扩展出128个点，2条子网， 共248个DDC.可通过RS485接口，以太网接 口，, Bacnet, 光纤等方式与 其它124 个 LAN Controllers 相连子网控制器可通过拨号报警Start Small and E-Volve小到16个点大到50万点的系统*软件示例*WinControl 动态界面示例*WinControl 操作示例*WinControl 功能示例五、建筑设备监控系统建设 成功因素1、建设目的因素n 建设必须明白：为什么要用楼宇自控系 统，想要完成的功能2、设计因素n 设计院设计n弱电总承包公司设计n专业化公司设计3、沟通配合因素n 设备自控系统的控制思路是：弱电控制 强电，需要众多机电设备供应商/施工单 位预留控制接口，因此系统与众多的施 工单位只有相互配合，才能构建一个成 功的系统：空调总包、水路施工、强电箱制作单位 、电梯安装单位、变配电施工单位4、设备监控供应厂商状况n产品性能n产品特点n服务能力n市场口碑六、设备监控系统发展前景1、更专业的生产厂商n 设备监控系统市场是一个新兴市场，大 量有资金有实力的企业希望进入楼宇自 控领域，很多厂商通过收购进入楼控行 业，注重市场推广而不是技术研发技术延续的产品才能赢得业主的 使用！2、更标准化的产品n 设备监控系统起源于欧美发达国家， 不同厂商的自控系统使用不同的通讯 协议，之间的产品不能互相替换nBACnet是国际暖通协会推荐的国际标 准协议开放的系统才能降低业主的使用 风险！3、更低的设备风险n 很多厂商为了降低造价占领市场，一 直在沿用90年代二代控制结构，即” 主控制器+输入输出模块“的控制结构 ，使一块控制器控制的设备数量更多 ，系统风险大 ”集中管理，分散控制“的集散式 控制结构才能使控制设备风险降 到最低！4、更低的维护费用n 维护费用的高低，取决于1、系统是否开放2、服务是否到位3、产品是否延续4、设备利用率输入输出点的特性，有利于楼 宇后期维护！5、更智能的系统n将建筑视作一个有机体，以BA为平台 ，集成办公、安防、消防、车库管理 、能耗监测等系统，各个系统无缝对 接，实现系统的联动各个系统集成，相互联动是设 备自控发展的方向！*再见