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康沃思物联:一文读懂楼宇自控系统基础知识,纯干货

发布时间:2022-04-29 13:40:01

一、概念

楼宇自控系统,简称BA系统,是智能建筑管理过程中不可或缺的重要组成部分,主要功能就是实现集中管理、分散控制,通过物联网形态化,将智能建筑中如照明、暖通、安防、通信网络系统等子系统集成到同一平台上进行统一管理监控,实现相互间的数据分享,将整个建筑内的所有机电设备统一管理,在图形化操作界面上完成一切操作。在整个楼宇范围内,通过整套楼宇自动控制系统及其内置的优化控制程序和预设时间程序,对所有机电设备进行集中管理和监控。在满足控制要求的前提下,实现全面节能,提高运行维护的效率,减少设备失控或设备损坏。楼宇自控最终目标是为了给建筑使用者提供一个更高效、安全、快捷、舒适、经济的工作、生活环境。

二、相关规范及设计标准

《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006

分散型控制系统工程设计规范- HGT-20573-2012

《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002

采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87)

建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范-GB50242-2002

《公共建筑节能设计标准》

三、四种信号类型

信号按其输出输入能否直接被微机或执行器接受分为数字量输入(DI)、数字量输出(DO)、模拟量输入(AI)和模拟量输出(AO)四种信号。

DI-数字量输入接口:即触点、液位开关闭合与断开,一般用作检测设备状态、报警接点、脉冲计数等。用来输入各种限位(限值),包括风机、水泵、冷却塔风扇、电机的运行状态、过滤器淤塞状态报警、压差开关、液位开关、开关信号、防冻保护等。

DO-数字量输出接口:用于控制继电器、声光报警器等只具有开、关两种状态的设备。如电磁阀的控制、二位电动水阀的控制、水泵、风机、冷却塔等设备的启停控制。常见的湿接点输出24VAC可控硅开关输出,干接点输出有24~220VAC的继电器开关输出。

AI-模拟量输入接口:用来接收各种现场传感器及变送器传来的信号,一般为0-10V、2-10V或4-20mA的直流信号输入。可用作仪表的检测输入,包括温度、湿度、压力流量、压差等。

AO-模拟量输出接口:用来控制直行程或角行程电动执行机构直行,或通过调速装置控制各种电机的转速。如电动阀、三通阀、风门执行器等,需要外部电源,输出为0-10V、2-10V或4-20mA的直流信号。

四、楼宇自控主要子系统

包括:冷热源系统、空调新风系统、照明系统、给排水系统、电梯系统、变配电系统、风机盘管系统。

五、建筑楼宇自控子系统

1)冷热源系统-冷源

冷源为空调末端提供冷量。主要包含:冷水机组、冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵(一次/二次泵)、风冷热泵机组、循环水泵。

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2)冷热源系统-热源

热源为空调末端提供热量,提供生活热水。主要包含:锅炉、一次侧循环水泵、二次侧循环水泵、换热器。

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3)空调新风系统-新风机组

新风机组(FAU)是提供新鲜空气的一种空气调节设备,一般不承担空调区域的热湿负荷,主要功能就是送新风。理想状态是送风的温度和湿度恒定,所以新风机组一般控制送风温湿度。

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4)空调新风系统-空调机组

也叫作空气处理机组(AHU),是一种集中式空气处理系统,用于调节室内空气温湿度和洁净度。根据全年空气调节的要求,机组可配置与冷热源相连接的自动调节系统。

新风机组与空调机组最大的区别在于新风机组主要处理新风送入室内,而空调机组处理部分新风及室内回风。

空调机组多应用在不能安装风机盘管的大范围公共区域,而新风机组多配合安装有风机盘管的小范围空间使用。

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5)送排风系统

主要包含送、排风机、排烟机、补风机、消防风机。

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6)给排水系统

是为人们的生活、生产、市政和消防提供用水和废水排除设施的总称。

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7)电梯系统

在BAS中,一般对电梯只进行监测不进行控制,可以通过电梯控制柜的二次回路监测电梯运行的状态及故障报警,也可以使用电梯提供的通讯接口进行高级对接,实现运行参数的监视。

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8)风机盘管系统

风机盘管是空调系统的末端装置,其工作原理是机组内不断再循环所在房间的空气。使空气通 过冷水(热水)盘管后被冷却(加热),以保持房间温度的恒定。可与新风机组配合使用。

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六、末端传感器的种类

空气压差开关(DI):50~500pa

空气压差传感器(DI) :按量程可分为50/100/500/1000/1500/2000(pa)

液体压差传感器(AI) :按量程可分为0.5/1.0/2.5/4.0/6.0/10.0(bar)

液体压力传感器(AI) :按量程可分为4/6/10/16/25(bar)

水流开关(DI) :靶片的选择液位开关(DI) :按长度可分为3/5/8

米风机盘管温控器 :两管制/四管制风机盘管阀门(二通阀): DN15/DN20/DN25

电动碟阀(DO):DN50/65/80/100/125/150/200/250/300

风门执行器(DO/AO):小于1㎡/1~2㎡/2~3㎡/3~5㎡/5~8㎡

水阀(螺纹安装)按管径分为:DN20/25/32/40/50

水阀(法兰安装)按管径分为DN65/80/100/125/150/200/250/300/350/400

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七、DDC系统及其控制原理

DDC控制器是整个控制系统的核心,是系统实现控制功能的关键部件。它可方便灵活地与传感器、执行机构直接连接,实现各种物理量测量,对被控系统的调节控制。

1)DDC系统

DDC系统的组成通常包括中央控制设备(集中控制电脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等)、现场DDC控制器、通讯网络,以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。

2)DDC控制原理(如下图)

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八、楼宇自控系统设计流程

系统设计-初步设计

对于初步设计的楼控项目,需要输出楼宇自控原理图、设备(机电设备)监控点表以及BAS设备(DDC、扩展模块、传感器等)清单。配置步骤如下:

1)准备前期图纸

① 暖通平面及系统图纸(特别是冷冻站)、空调原理图

②给排水平面及系统图纸

③ 电气平面及系统图纸

2)进行需求沟通

①监控范围:冷热源、空调机组、新风机组、送排风、给排水。。。

②功能要求:如送排风、给排水是需要控制还是只监不控

③实现方式:如冷热源、电梯等系统是否为接口对接还是控制柜点位对接。

明确以上三点后,可以给出设备监控点表及自控原理图。

3)BAS设备清单

①确定现场使用何种架构(IP/485/混合型)

②根据点表及现场平面图确认使用的控制箱、DDC、扩展模块、传感器、阀门及执行器数量

③根据标准报价清单模板,生成项目BAS设备清单。

④延伸的可能还需要出具系统控制方案及系统原理图。

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系统设计-深化设计

楼控系统深化设计是一个复杂的过程。它分为施工图的绘制,施工技术交底以及需要和强电专业配合解决的问题。其中施工图的设计又分为平面施工图的设计和控制箱芯制作图的设计。

在初步设计的基础上,仔细核对被控设备的种类、数量及控制原理,对需要集成机电设备控制柜及系统进行接口的二次确认。给出最终的BAS设备清单、系统图及施工图平面图。

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设计依据

建筑专业提供的建筑图纸

暖通专业提供的空调系统资料

给排水专业提供的图纸

电气专业提供的图纸

《智能建筑设计标准》(GB50314-2015)

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)

《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)(2018年版)

《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)

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作为建筑智能化运营的创新实践者、国产楼宇自控方案提供商,康沃思物联聚焦智能建筑和行业数字化转型,公司从创立之初便以实现建筑节能减碳为目标,积极投身节能减碳事业,通过自主研发的软硬件产品,为建筑提供科学的智慧能源管理解决方案,赋能建筑能源管理,筑就绿色智慧建筑的可持续发展。

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