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筑龙网WWW.ZHULONG.COM1前言随着越来越多的高层建筑，超高层建筑的拔地而起，新的时代赋予楼宇自动化更新，更高的要求。许多高层建筑物内包含的机电设备和不同功能的子系统越来越多，越来越复杂。同时，建筑物业主希望整个系统具有更高的性能，更高的效率和相对低廉的维护扩展费用。智能建筑是为了适应现代信息社会对建筑物的功能、环境和高效率管理的要求，特别是对建筑物应具备信息通信、办公自动化和建筑设备自动控制和管理等一系列功能的要求，在传统建筑的基础上发展起来的。智能建筑与传统建筑的区别在于其具有“智能”，而智能建筑的只能主要是通过其中的各种建筑智能化系统（BAS、CNS、OAS）来实现的，其中建筑设备自动化系统对建筑物内各种机电设备的运行、安全状况、能源的使用和管理进行自动监测、控制，对实现智能建筑安全、舒适的建筑环境和节能高效的运行管理起着决定性作用。本课程设计是在学习完《建筑设备自动化》课程后为巩固所学理论知识，加深对专业知识的理解而做，在设计过程中引用了众多专家学者的研究成果，同时得到了老师的多处指点，使得设计得以充实，在次对老师表示深深的感谢！！筑龙网WWW.ZHULONG.COM2目录1.设计目的……………………………………………………………………………………………………32.设计题目……………………………………………………………………………………………………33.设计原始资料…………………………………………………………………………………………34.建筑设备自动化系统（BAS）设计…………………………………………………34.1网络拓扑结构………………………………………………………………………………………34.2新风系统的监控……………………………………………………………………………………64.3风机盘管控制………………………………………………………………………………………94.4给排水系统的监控………………………………………………………………………………94.5供配电系统监测…………………………………………………………………………………114.6其它系统的监控…………………………………………………………………………………124.7自动控制设备……………………………………………………………………………………145.小结……………………………………………………………………………………………………………15筑龙网WWW.ZHULONG.COM31.设计目的本课程设计是“建筑设备自动化”课程的重要教学环节之一，通过这一环节达到：1）了解建筑设备自动化系统的设计内容、程序和基本原则熟悉相关设计规范，学习建筑设备自动化系统的工程表达方法，巩固理论知识，培养学生运用所学理论知识解决工程实际问题的能力。2）熟悉常用中央空调系统、水系统控制方案，能够根据控制要求选择适用的控制方法。2.设计题目重庆市某智能大厦建筑设备自动化系统设计3.设计原始资料本工程为一栋综合性的高层建筑，共20层，1－5层为商场，采用全空气空调系统，6－20层为办公层，采用新风机组加风机盘管系统，地下1层设水泵房和便配电室，生活水泵采用低位水池加高位水箱方式供水。根据业主要求，本工程BAS包括全空气空调系统、风机盘管加独立新风系统、建筑给排水系统、便配电系统等5个监控子系统。项目实施后，要求能对上述几个子系统的机电设备实行有效的监控和管理；提高室内空气品质并使室内温湿达到最佳舒适程度：降低能源消耗和节省运行、维护费用。4.建筑设备自动化系统（BAS）设计4.1网络拓扑结构4.1.1常用网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用媒体互连在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。目前大多数LAN使用的拓扑结构有3种:筑龙网WWW.ZHULONG.COM41、星形拓扑结构星形结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话都属于这种结构，如图1所示。其中,图1(a)为电话网的星形结构,图1(b)为目前使用最普遍的以太网(Ethernet)星形结构,处于中心位置的网络设备称为集线器,英文名为Hub。(a)电话网的星形结构(b)以Hub为中心的结构图1这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。这种网络拓扑结构的一种扩充便是星形树,如图2所示。每个Hub与端用户的连接仍为星型,Hub的级连而形成树。然而,应当指出,Hub级连的个数是有限制的,并随厂商的不同而有变化。图2星形树筑龙网WWW.ZHULONG.COM5还应指出,以Hub构成的网络结构,虽然呈星形布局,但它使用的访问媒体的机制却仍是共享媒体的总线方式。2.环形网络拓扑结构环形结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有端用户连成环型,如图3所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。图3环形网环形结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作。于是,便有上游端用户和下游端用户之称。例如图3中,用户N是用户N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。环上传输的任何报文都必须穿过所有端点,因此,如果环的某一点断开,环上所有端间的通信便会终止。为克服这种网络拓扑结构的脆弱,每个端点除与一个环相连外，还连接到备用环上,当主环故障时,自动转到备用环上。3.总线形拓扑结构总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，如图4所示。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能采取上述机制。对此，研究了一种在筑龙网WWW.ZHULONG.COM6总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。图4总线形拓扑结构这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权。媒体访问获取机制较复杂。尽管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是LAN技术中使用最普遍的一种。4.1.2本次设计网络拓扑结构本次设计使用最普遍的以太网(Ethernet)星形结构，见BAS网络拓扑结构图。4.1.3控制方案应用本项目，将纳入楼宇自动化系统监控的对象包括：1、空调机组系统2、新风机组加风机盘管系统3、给排水系统4、供配电系统4.2新风系统的监控国家工程院院士介绍，置换式全新风系统、依附于户式中央空调的新风系统与通常的中央空调系统不同。置换式全新风系统主要提供人体健康所需的新鲜空气，不参与调节室内温度。送入室内的新风温度比室温略低，沉在房间的下方，与室内温度较高的污浊空气完全分离。全部送风均来自室外的新鲜空气，室内的回风则由统一的排风管集中排放到室外。依附于户式中央空调的新风系统在高档住宅中使用较多，它不仅能解决冷暖问题，还具有过滤空气和杀死病菌的功能。而普通的中央筑龙网WWW.ZHULONG.COM7空调系统由于要承担较大的制冷制暖负荷，采用的是混合式送风方式，有75%的空气是重复利用的，只加入一小部分的新鲜空气。本次设计6－20层为办公层，采用新风机组加风机盘管系统，该系统优点：各房间均可控制温度，节能方面控制要好过全空气系统。缺点：系统构件多，易损件多，后期维护要比全空气复杂。设计施工，安装如有问题会出现吊顶滴水，风机盘管噪音，一定年数以后，水系统内部结垢，空调效果差等一系列问题。4.2.1功能要求一、控制功能：1、根据要求启／停风机；2、控制空气一水换热器水侧调节阀，以使风机出口空气温度达到设定值；3、控制干蒸汽加湿器调节阀，使冬季风机出口空气相对湿度达到设定值；图5新风系统监控原理图二、保护功能：冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时，为了防止机组内温度过低，冻裂空气一水换热器，应自动停止风机，同时关闭新风阀门。当热水恢复供应时，应能重新启动风机，打开新风阀，恢复机组的正常工作。冬季有三种情况可能冻裂水盘管：1、热水循环泵停，继续开风机，使盘管温度不断下降、盘管冻结；2、热源停止，继续开风机使盘管冻结；3、无热水供应，新风机亦停止，但新风阀未关闭，外界冷风进入机组内，筑龙网WWW.ZHULONG.COM8使盘管冻结。设定：1、当盘管出口水温小于5℃或送风温度小于10℃时，都应停止风机，关闭风阀；2、将水阀全开，以尽可能增加盘管内与系统间水的对流，同时排除由于水阀堵塞或水阀误关闭造成的降温。防冻保护后系统恢复：设一防冻保护标志Pt，当产生防冻动作后，Pt＝1。当测出盘管出口水温大于35℃，且Pt＝1时，认为热水供应恢复，应重新开启风机，打开新风阀，恢复控制调节动作，同时将标志Pt重置为0。三、集中管理功能：一座建筑物内可能有若干台新风机组，这样就希望采用分布式计算机系统，通过通讯网将各新风机组的现场控制机与中央控制管理机相联。中央控制管理机应能对每台新风实现如下管理：1、显示新风机组启／停状况，送风温湿度，风阀水阀状态；2、通过中央控制管理机启／停新风机组，修改送风参数的设定值；3、当过滤器压差过大、冬季热水中断、风机电机过载或其它原因停机时，通过中央控制管理机报警。4、新风机组无回风，DDC控制器对送风温度进行PI控制，调节水阀开度，使送风温度保持在设定值范围内，当新风机停止时，水阀关闭。4.2.2风机、风门、冷水阀状态连锁程序：1、启动顺序：开冷水阀，开风阀，启风机，调冷水阀；2、停机顺序：停风机，关风阀，关水阀；4.2.3选择现场控制机原则:1、能够提供上述输入输出通道；2、并有足够的数据存贮区及编程空间；3、通讯功能与建筑物内空调管理系统选择的通讯网兼容。筑龙网WWW.ZHULONG.COM94.3风机盘管控制图6风机盘管监控系统图就地控制部分只做就地控制，不纳入计算机监控网络（S600）系统。1、本控制系统每套包括一风机盘管控制器和一电动二通阀；2、由温控器内置式温度传感器测得的实际房间温度和人工调整温控器上房间温度设定点的差值，自动调整电动二通水阀的开度，使房间温度等于设定值；3、人工调整温控器上风机三速开关和设备启停开关。4.4给排水系统的监控本建筑层数较多，采用分区供水，为充分利用室外管网水压，下区直接在城市管网压力下工作，上区则由水泵水箱联合供水。图7给水系统监控原理图筑龙网WWW.ZHULONG.COM104.4.1给水系统监控功能：1、水泵运行及状态显示；2、水流状态显示；3、水泵启停控制；给水泵启停由水箱和低位水池水位自动控制。如图7所示，高位水箱设有4个水位信号，即溢流水位、最低报警水位、下限水位和上限水位；低位蓄水池也设有4个水位信号，即溢流水位、最低报警水位、下限水位和消防泵停泵水位。高位水箱液位计的4路水位信号通过DI通道送入现场DDC，DDC通过一路DO通道控制水泵的启停：当高位水箱液位降低到下限水位时，DDC发出启泵信号使水泵运行，将水由低位水池提升到高位水箱；当高位水箱液位升高至上限水位或者蓄水池液位低到下限水位时，DDC发出信号停止水泵运行。当工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行。4、水泵过载报警；5、水箱高低液位显示及报警。图8排水系统监控原理图4.4.2排水系统监控功能：1、水泵运行及状态显示；2、水泵启停控制；如图8所