智能建筑空调及其自动控制系统.doc
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2、大约十年的时间,近几年来,国内在这方面有了蓬勃的发展,一大批具有智能化的建筑也开始出现。由于智能建筑的概念涵盖面广,因此至今对这一概念没有一个明确的定义或诽协浦惠硒异辐鹊徽忧上蛹在墟霄鞠硅澎厄炼撩缀傲徐决缘讽走蒲耕陀荫坡剖快睬脆坠馁鹤稀框篆既晤馆晌迈默踢文勒倚承雁伏管舵二沂悲手魄屋法闻于腥蕊拔表千晒愧兼托夯哨田咨退艰针耻墟悼酌康琴越扮教焦蒂壮惕颜拓捻雕堕缸巧尿忧鲍葬窿叼拎氏哨蹦蒙身惕搂刀喷阴秃套顿询寸罗刻愤地诺诈恭撕绅诺履仔张惜寥趴剪睛竣油躇篙州鞭吁帧若花署撵缨冬粟侠梯榆支笛读羌浆吩乱躺呛坑莽牵熄樟意辗袄庇侮岳憾麻于拾恿褪好吊锚泰糠垒氟努貌薯茎焊软侗狸裂窒踪翻鞭差眨许趋苍虽锁车臭秽赵授霄酸瞩月
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4、钳棕娥智能建筑空调及其自动控制系统建设部建筑设计院 潘云钢智能建筑的概念从发达国家传入我国已有大约十年的时间,近几年来,国内在这方面有了蓬勃的发展,一大批具有智能化的建筑也开始出现。由于智能建筑的概念涵盖面广,因此至今对这一概念没有一个明确的定义或界定。总结国内这方面的建设及研究情况,可以看出:实际上我们所提到的智能建筑,只是在某些领域具备一定智能化的建筑,其智能化的程度也是深圳特区浅不一,但都自称为“智能建筑”。由于智能化本身的内容是随人们的认识和要求而不断发展和延伸的,因此笔者认为就目前而言,把智能建筑称为智能化建筑也许更为合适一些。智能化建筑从功能上看,应具有在某种程度上提供给使用都各种
5、优良舒适的内部环境、安全保障、与外界的信息交流、节省各种能源费用等基本功能。因此,当每一个基本功能和系统都设置较为完善时,再加上计算机或电子技术等的后备支持,也就可能产生出一个具备一定智能化的建筑来。笔者从事建筑空调设计,在这里以具体工程为例来谈谈有关智能化建筑中与空调设计相关的一些情况。建筑物的空调通风系统,主要目的是为建筑内部提供一个满足使用要求的舒适性环境,其具体的舒适性参数包括温度、湿度、空气的清新度等,属于人工环境的范畴,因此从广义上来说也可视为建筑智能化的一部分。但要达到上述环境参数的要求,则控制上必须由先进的电子技术来支持才能完成。下面以“北京世界金融中心”工程为例来介绍。1、
6、工程简介“北京世界金融中心”是由中国人民保险信托投资公司投资的一幢高级办公工综合楼,地点位于北京市朝阳区朝外大街的繁华商业区内。工程总建筑面积116000M2,总高度165M(至金属塔尖顶),地下三层,地上三十二层。各层所设置的房间及其用途如下:地下3层:汽车库、冷冻机房、水处理间、水池及水泵房等;地下2层:汽车库、变配电室、热交换间、职工卫生间及空调机房等;地下1层:汽车库、自行车库、发电机房、职工餐厅及其厨房、四季门厅、超级市场等;13层:门厅大堂、四季厅、自动扶梯厅、零售商场等;4层:门厅大堂、四季厅、自动扶梯厅、游泳池、中西餐厅及其厨房等;5层:门厅大堂、四季厅、自动扶梯厅、保龄球室、
7、健身娱乐室等;615层:办公室;16层:消防避难层;1727层:办公室;2830层:办公室及机电用房;31、32层:多功能厅。2、 空调通风设计针对本工程的特点,空调通风系统设计立足于以下几个基本原则。2.1 保证各房间的空气参数要求主要房间设计参数如下:夏季:办公室: 最小新风量30CMH/P;餐厅、商场: 最小新风量15CMH/P;大厅: 最小新风量15CMH/P;冬季:办公室:商场:餐厅:大厅:在决定上述参数的过程中,考虑到了人员的生活习惯和实际的使用要求。比如:商场冬季温度取值较低,主要是考虑到国内购物者大多在冬季进商场时穿衣较多;大厅标准低于其它房间则是为了给进出人员提供一个环境空气
8、的过渡区域以消除人进出时的不舒适感(甚至发生感冒等)。2.2 节省能源节能是智能化建筑的一个重要特征,也是当前和今后相当长一段时间内国家的方针政策要求。在本工程空调通风设计中,节能设计主要考虑以下计点:2.2.1 合理的加强外围护结构的热工性能节能首先应从基本能耗着手,加强外围护结构的热工性能是降低基础能耗的主要手段。本工程对主要外围护结构的热工要求如下:采光窗采用双层中空热反射玻璃,夏季传热系数不大于3.3W/M2.;墙体夏季传热系数不大于0.5W/M;屋面夏季传热系数不大于0.58W/M;2.2.2 合理的设置空调系统2.2.2.1 根据对本工程各空调末端设备的特性及水系统特性分析,其系统
9、非线性度在0.30.35左右,因此,水系统采用变频控制二次泵变水量系统。与一次泵系统相比,在同样控制合理时,全年可节约空调系统总能耗的58%左右。2.2.2.2 根据办公室的使用特点,采用变风量空调系统,与定风量系统相比,可大量节约能源。2.2.2.3 合理的划分空调内、外区,并且内区和外区各自采用独立环路水系统,可防止冷、热的相互抵消,提高能源的有效利用率。2.2.2.4 合理的采用天然冷源(新风直接冷却),减少冷水机组的运行时间。2.2.2.5 设置合理而有效的空调自动控制系统,保证前述各种系统的节能运行,同时它也是保证空调通风舒适性的一个关键因素。2.3 充分考虑空调通风系统运行管理的方
10、便性和可维护性。2.4 安全保障设置合理的防火及防排烟系统,并考虑空调自动控制系统与消防报警系统之间的联系问题。除上述之外,尽量节省投资、方便施工等也是设计中具体涉及到的一毓主要问题。3、 空调自动控制系统本工程空调自动控制系统采用DDC系统。3.1 防火3.1.1 防火阀与通风机的联锁根据高规的规定,当防火阀熔断关闭时,其对应的通风空调系统应关闭,风机应停止运行。这一要求是比较简单的,本设计中由DDC控制系统来实现。由于同一风系统中可能带有多个防火阀,为了减少DDC系统的DI点及减少编程控制的复杂性,设计中把同一风系统中的多个防火阀信号进行并联后送入DDC系统之中,这样任何一个防火阀动作后都
11、能使对应的风机迅速停止。3.1.2 与消防中心的联系由于消防控制系统与本楼的DDC系统相互独立,目前在北京还不允许这两个系统联网的情况下,DDC系统的信号无法送入消防控制系统之中。因此,本设计要求DDC系统采用双微机方式,其中一台设于消防控制中心,以利火灾时消防中心能够及时切断有关的空调通风设备并采取其它相应措施,也能使空调通风系统的火灾信号能在消防中心及时报警。但消防中心的管理人员除可对正常运行的空调通风设备在火灾时进行强制切除并控制排风兼排烟风机外,不能进行其它与消防无关的空调通风设备的控制(如修改设定值或修改控制软件等等)。3.2 水系统控制这里所提到的水系统特指空调冷源系统,所包括的设
12、备有冷水机组、冷却泵、初级及次级泵、冷却塔等,由于热源为独立设置和管理,其控制不在本系统中。水系统控制如图1所示。3.2.1 水系统初起动3.2.1.1 当室外气温TW时,需要起动一台内区次级泵。起动方式为:控制系统根据所测定的室外温度而发出信号,远距离键盘起动或就地人工起动。3.2.1.2 内区次级泵起动后,延迟510S,关闭内区热水回水阀V1及供水阀V3(通过阀位信号确认),然后打开内区冷水回水阀V2及供水阀V4,通过水流开关确认此次级泵的运行状态是否正常。3.2.1.3 根据内区分、集水缸的压差P1控制内区次级泵的转速。3.2.1.4 根据内区供、回水T1、T2及流量F1,计算内区空调系
13、统的耗冷量,当耗冷量达到75RT时,发出起动一台冷水机组及相应系统的指令。3.2.1.5 外区由供热水转向供冷水的条件是:F2测量值为零。或根据系统管理要求由人工进行转换。3.2.1.6 外区进行上述工况转换时,起动外区次级泵,之后延时510S,关闭外区热水供水阀V5及热水回水阀V7,打开外区冷水供水阀V6及旁通阀V9(这时冷水回水阀V8仍然关闭),通过水流开关确认外区次级泵的运行状态。3.2.1.7 监测外区回水T4,当T4=1618时(此温度可由管理人员在实际运行后再设定),打开外区冷水回水阀V8,关闭旁通阀V9。3.2.1.8 在关闭V5及V7的同时,外区15层的各采暖支路的电动水阀应随
14、之关闭。3.2.2 联锁控制冷水机组应与对应的冷却水泵、初级冷冻水泵及冷却塔等进行电气联锁。在计算机系统发出机组起动指令后,应按下述顺序起动:(1) 起动冷却水泵及初级冷冻水泵,冷却塔风机控制供电;(2) 延时5S后,打开冷却塔进水管上的电动蝶阀,根据其反馈信号确认蝶阀是否正常开启;(3) 根据水流开关信号确认水泵的运行状态;(4) 根据冷却塔回水温度T5决定是否起动冷却塔风机及起动的风机数量,每台冷却塔的三台风机应逐台起动,每台风机带起停反馈信号;(5) 当所有外部条件及参数(如水流量、冷却水温等)均达到冷水机组的要求后才能发出冷水机组的起动指令;(6) 冷水系统起动时,应优先起动运行小时数
15、较少的设备和系统。冷水系统的停机过程与上述相反。3.2.3 次级泵控制3.2.3.1 根据内、外区各自的供、回水压差控制次级泵转速,当一台次级泵达到全转速时,如果压差继续增加,则起动第二台次级泵。3.2.3.2 内、外区控制压差均为200KPA,次值可由管理人员进行再设定。3.2.4 冷水机组台数控制3.2.4.1 通过温感器及流量计分别计算内、外区耗冷量,并在计算机内进行求和而得系统耗冷量。3.2.4.2 在顺序起动过程中,总冷量达到75RT时,起动一台冷水机组;总冷量达到750RT时,起动第二台冷水机组;总冷量达到1500RT时,起动第三台冷水机组;总冷量达到2250RT时,起动第四台冷水
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