1、 楼宇智能化技术楼宇智能化技术广东工业大学自动化学院广东工业大学自动化学院第四章 楼宇基本设备及其控制特性第一节 供配电系统第二节 照明系统第三节 空调与冷热源系统第四节 给排水系统第一节第一节 供配电系统供配电系统一、典型楼宇供配电系统二、供配电系统监测三、供电品质监测及改善四、应急电源系统一、典型楼宇供配电系统负荷分布及变压器的配置负荷分布及变压器的配置 变电所应尽量设在负荷中心，以便于配电，节省导线，也有利于施工。负荷中心实际上是一种最佳配电点，它需要按所要达到的优化目标及不同的计算条件而列出的目标函数来确定。就负荷的竖向分布来说，负荷大部分集中在下部，因此将变压器设置在建筑物的底部是有
2、利的 40层以上的高层建筑中，电梯设备较多，宜将变压器按上、下层配置或者按上、中、下层分别配置 供电系统的主结线供电系统的主结线电力的输送与分配，必须由母线、开关、配电线路、变压器等组成一定的供电电路，这个电路就是供电系统的一次结线，即主结线。智能化建筑由于功能上的需要，一般都采用双电源进线，即要求有两个独立电源，常用的供电方案如图 10kV母线S1S2市电1市电210kV母线S1S2市电1市电2母线联络开关a)b)主供备用低压配电方式低压配电方式低压配电方式是指低压干线的配线方式, 低压配电的结线方式可分为放射式和树干式两大类,混合式即放射一树干的组合方式a) 放射式配电系统 b)树干式配电
3、系统 c)混合式配电系统.低压配电屏.低压配电屏.低压配电屏.a)b)c)二、供配电系统监测供配电系统监测有如下内容：各自动开关、断路器状态监测;三相电压、电流检测;有功、无功功率及功率因数检测;电网频率、谐波检测;变压器温度检测及故障状态报警;用电量（kwh）检测。三、供电品质监测及改善供电品质的指标通常是电压、频率和波形，其中尤以电压和频率最为重要。电压质量包括电压的偏移、电压的波动和电压的三相不平衡度等.频率电压偏移电压波动及谐波电压的不平衡度四、应急电源系统自备发电机组容量的选择 初步设计时自备发电机容量可以取变压器总装机容量的1O%20%左右。自备发电机组的机组选择1)启动装置; 2
4、)外形尺寸 3)自启动方式4)冷却方式5)发电机宜选用无刷型自动励磁的方式 发电机组运行流程图 3s 10s5min10min市电发电机发电机主开关市电消失市电恢复自启动停车主开关自动断闸ttt0供电系统设计1)一路市电后备与一路自备电源 2)两路市电与自备电源 电梯消防事故照明自备发电机市电主供市电备用应急母线消防电梯消防设备事故照明大厅照明自备发电机市电I市电II应急母线UPS 计算机保障负荷失压失压联锁G第二节第二节 照明系统照明系统一、楼宇照明设计二、楼宇照明设备三、 照明控制系统一、楼宇照明设计照明设计的一般步骤：1)确定照明方式、照明种类、照度设计标准；2)确定光源及灯具类型，并进
5、行布置；3)进行照度计算，并确定光源的安装功率；4)确定照明的配电系统；5)线路计算（包括负荷、电压损失计算，机械强度校验，功率因数补偿计算等）;6)确定导线型号、规格及敷设方式，并选择配电控制设备及其安装位置等；7)绘制照明平面布置图，同时汇总安装容量，列出主要设备及材料清单等 照度照度照明方式和种类照明方式和种类照明配电线路照明配电线路 线路一般采用放射式分配电盘干线立管总配电盘一楼二楼三楼四楼五楼二、楼宇照明设备常用照明光源常用照明光源白炽灯 卤钨灯 荧光灯（俗称日光灯） 荧光高压汞灯（高压水银荧光灯） 高压钠灯 金属卤化物灯（金属卤素灯） 管形氙灯（又称长弧氙灯） 照明光源的光电参数特
6、性照明光源的光电参数特性作照明用的光源，其主要性能指标是：光效、寿命、色温、显色指数、启动、再启动等。这些性能指标之间，有时是互相矛盾的。在实际选用时，一般应先考虑光效高、寿命长；其次才考虑显色指数、启动性能等。 三、 照明控制系统跷板开关控制方式断路器控制方式定时控制方式光电感应开关控制智能控制方式第三节第三节 空调与冷热源系统空调与冷热源系统一、 空气的物理性质二、 空气调节原理三、 大气环境监测四、 局部式、集中式空调系统五、 中央空调六、 通风系统七、 集中供热、供冷系统一、 空气的物理性质空气的成分空气的成分 空气是由干空气和水蒸气组成的混合气体，称为湿空气, 另外含有不同程度的灰尘
7、、微生物、及其他杂质 . 空气的状态参数空气的状态参数压力1)大气压力p 2)水汽分压力pc 温度t或T 湿度 1)绝对湿度x 2)含湿量d 3)相对湿度 露点温度tl 空气状态参数相互间的关系空气状态参数相互间的关系t、pc关系图 相对湿度%t水汽分压力1020304050607080901002468101214161820222520181614121086Pc(100Pa)二、 空气调节原理空气调节主要是指空气的温度、湿度控制 调温调湿设备调温调湿设备1)空气的加热设备 2)空气的减湿冷却设备 3)空气的加湿设备 空气状态调节空气状态调节空气调节的原理就是 应用空气状态参数相 互间的关
8、系，通过合 理的加热、加湿、冷 却、去湿步骤，使空 气的状态发生人为的 改变，达到设定状态. 如图所示为空气从状 态A调节到状态B的状 态变化过程. 相对湿度%t1020304050607080901002468101214161820222520181614121086Pc（100Pa)ABCDEA-B:加湿B-C:降温C-D:冷却去湿D-E:加热从A点调节到E点的过程：3757A点:气温22，相对湿度37%E点:气温18，相对湿度57%A点:气温22，相对湿度37%E点:气温18，相对湿度57%冬季新空气加热加湿处理 相对湿度%t102030405060708090100246810121
9、4161820222520181614121086CDA-B:加热B-C:加湿至饱和C-D:加热从A点调节到D点的过程：3757D点:气温20，相对湿度60%A点:气温4.8，相对湿度70%A点(新风）:气温4.8，相对湿度70%D点（室内）:气温20，相对湿度60%ABPc（100Pa)夏季新空气减温去湿处理 相对湿度%t1020304050607080901002468101214161820222520181614121086Pc（100Pa)CD从A点调节到D点的过程：3757D点:气温20，相对湿度60%A点:气温25，相对湿度60%A点(新风）:气温25，相对湿度70%D点（室内）
10、:气温20，相对湿度60%ABA-B：降温B-C：降温去湿C-D：加温三、 大气环境监测大气监测的目的是对空气中的有害气体、灰尘、烟雾、微生物等进行监测，再进行处理，从而达到有关标准。大气监测项目有：1)烟尘、SO2、CO、NOx、臭氧等；2)有毒气体和放射性元素；3)光化学烟雾、太阳辐射、能见率等；4)气象因素：风向、风速、气温、气压、雨量、相对湿度等。四、 局部式、集中式空调系统一般空调系统包括以下几部分：进风部分空气过滤部分空气的热湿处理部分空气的输送和分配部分冷热源部分 按照空气处理设备的设置情况,空调系统可分为集中系统、半集中系统和全分散系统。集中系统的所有空气处理设备（包括风机、冷
11、却器、加热器、加湿器、过滤器等）都设在一个集中的空调机房内在半集中空调系统中，除了集中空调机房外，还设有分散在被调节房间的二次设备 全分散系统也称局部空调机组, 这种机组通常把冷、热源和空气处理、输送设备（风机）集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。 五、 中央空调在智能化建筑中，一般采用集中式空调系统，通常称之为中央空调系统。中央空调系统的原理图 新风风阀风机回风排风送风风机回风房间房间空气热湿处理系统过滤器中央空调的空气热湿处理系统如图所示,系统主要由风门驱动器、风管式温度传感器、湿度传感器、压差报警开关、二通电动调节阀、压力传感器以及现场控制器等组成。 回风过滤网 热水盘管冷水盘
12、管加湿喷头风机温度检测风压压差检测新风温度检测MMM热水冷却水新风量阀门回风量阀门启停控制12345678910模拟量输入（AI)模拟量输出（AO)数字量输入（DI) 数字量输出（DO)11023679548DDC现场控制器ABCDE压差BDCAE湿度检测温度检测湿度检测湿度检测六、 通风系统局部通风局部通风全面通风全面通风通风系统的设计原则通风系统的设计原则通风控制通风控制 风机的节能运行风机的节能运行七、 集中供热、供冷系统燃气发动机驱动热泵系统（Gas Engineer Heat Pump, GEHP)燃气发动机直接驱动热泵的压缩机，热泵冷凝器的冷凝热作为热源供采暖或供热水，蒸发器则作为
13、冷源为建筑物供冷或制冰。 发动机排气热交换器冷却水热交换器压缩机转速热泵冷凝器蒸发器热水冷水第四节第四节 给排水系统给排水系统一、 恒压供水系统二、 排水系统三、 水泵的节能运行一、 恒压供水系统重力给水系统重力给水系统高水位低水位城市供水管网水泵启/停压差水泵状态DIDODDC现场控制器水泵智能楼宇水箱供水压力给水系统压力给水系统并联气压给水系统 最低区一区二区三区空压机P2水泵智能楼宇高水位低水位压力启/停空压机P1水泵高水位低水位压力启/停空压机P3水泵高水位低水位压力启/停123456789101112城市供水管网AIDIDODDC现场控制器159236710114812气压水箱气压水
14、箱气压水箱水泵直接给水系统 最低区一区二区三区水泵智能楼宇水压转速水泵水压转速水泵水压转速123456城市供水管网AIAODDC 现场控制器135246二、 排水系统排水监控系统通常由水位开关，直接数字控制器组成，如图所示。 高水位低水位水泵启/停压差水泵状态DIDODDC现场控制器水泵高高水位污水污水集水井水泵启/停压差水泵状态备用水泵城市排污管动力控制箱三、 水泵的节能运行改变工况点的办法1)泵的性能曲线不变 2)管路特性曲线不变 3)泵的性能曲线与管路特性曲线同时改变 泵的节能调速运行工况 n1n2n3n4n5n6HQH-Q曲线=80%=75%=70%=65%效率曲线扬程流量-水泵转速ABCDE管路特性HgHcHdQcQd0
