1、精品 料推荐第十一章智能建筑的空调环境控制本章主要内容：1. 智能建筑概述2. 智能建筑的环境控制系统（1）智能建筑的室内环境标准（2）智能建筑的冷（热）、湿负荷计算特点（3）智能建筑的空调方式（4）智能建筑的气流组织（5）智能建筑的空调冷热源3. 智能建筑空调系统的监控举例 11.1 智能建筑概述前言：智能建筑（IntelligentBuilding,IB ）也称智能大厦，是当代高新科技和古老的建筑技术结合的产物，它已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。定义：智能建筑本身是一个动态的概念，它随着计算器技术、通信技术和现代控制技术的发展而发展，并将继续发展下去。确切地说智能建筑应
2、定义为: 能满足用户实现高效率的需要, 为用户提供安全、舒适、系统综合、有效利用投资、节能和具备很强的使用功能的建筑物。智能建筑的组成：智能建筑主要由：建筑物自动化系统(Building Automation System,BAS)办公自动化系统(Office Automation System,OAS)信息通信系统(Communication System,CAS)等三大系统组成。利用计算机网络和通信技术，在三大系统间建立起有机的联系，把原来相对独立的资源、功能等集合到一个相互关联、协调和统一的完整系统之中，形成智能建筑中的系统集成。 11.1.1 建筑物自动化系统(Building Aut
3、omation System,BAS)建筑物自动化系统(BAS),又称楼宇自动化控制系统，或建筑设备管理自动化系统。它采用现代传感技术、计算机技术和通信技术，对建筑物内所有机电设施进行自动控制。这些机电设施包括变配电、给水、排水、空气调节、采暖、通风、运输、火警、保安等系统设备。建筑设备管理自动化系统 4 个方面：1. 源环境管理系统（1）空调（HVAC）控制系统。主要包括冷、热负荷预测控制，室内二氧化碳浓1精品 料推荐度控制，各种冷热源机组、空调机组、新风机组等的监测控制。（2）给排水控制系统。主要包括水泵、水箱水位控制，排水控制，以及节水控制管理等；2. 防灾与保安系统（1）火灾报警及消防
4、控制系统（FAS）。主要包括火灾报警，自动消防，防排烟系统，以及煤气泄漏报警，漏电报警，结构及地震监测与报警，水灾报警等；（2）安保系统（SCS）。主要包括闭路电视（CCTV）监控，电子出入口控制，身份识别，防盗防抢，保安巡逻等。3. 电力供应管理系统(1) 变配电及备用应急电站的监控系统。主要包括变、配电设备，自备发电机，直流电源，发动机负荷控制等；(2) 明监控与管理系统。主要包括电力需求控制，功率因数改善控制，停电复电控制，昼光利用照明控制，点光调光照明控制等。 4. 物业管理服务系统(1) 运输设备控制系统。主要包括电梯、自动扶梯以及停车场的监视控制；(2) 运行报表统计、分析与计量，
5、设备维护与管理系统。主要包括运行、操作数据编集和分析评价，能源计量，节能诊断，故障预知诊断，报警信息记录编集等。 11.1.2 办公自动化系统(Office Automation System,OAS)办公自动化系统（OAS）是一门综合多种技术的新型学科，它涉及的学科很广泛。主要以行为科学、管理科学、社会学、系统工程学、人机工程学为理论，结合计算机技术、通信技术、自动化技术等，不断使人的部分办公业务活动, 物化于人以外的各种设备中，并由这些设备取代人工进行办公业务，最大限度地提高办公效率和办公质量，尽可能充分地利用信息资源，提高管理和决策的科学化水平，实现办公业务科学化、自动化。办公自动化系统
6、按其功能可分为事务型办公自动化系统、管理型办公自动化系统、决策型办公自动化系统三种模式：1事务型办公自动化系统事务型办公自动化系统由计算机软、硬件设备，简单通信设备，处理事务的数据库，以及基本办公设备组成。主要处理日常的办公业务，如文件收发登记、电子表格处理、电子文档管理、人事管理、财务统计、报表处理、办公日程管理以及个人数据库等，是直接面向办公人员的。2 管理型办公自动化系统管理型办公自动化系统是在事务型办公自动化系统的基础上建立综合型数据库，把事务型办公系统和综合信息紧密结合而构成的一体化办公信息处理系统。管理型办公自动化系统, 除了具备事务性办公自动化系统的全部功能之外, 主要增加了信息
7、管理功能, 能对大量的各类信息综合管理, 提高办公效率和质量。3 决策型办公自动化系统决策型办公自动化系统建立在管理型办公自动化的基础上，由综合数据库系统所提供的信息，针对需要作出决策，构造或选用决策模型，给决策者提供支持。 11.1.3 信息通信系统(Communication System,CAS)信息通信系统是将智能建筑中的三大系统连接成有机整体的核心。信息通信系统是以结构化综合布线系统为基础，以程控用户交换机为核心，以多功能电话、传真、各类终端为主要设备而建立起的建筑物内一体化的公共通讯系统。2精品 料推荐这个通信系统主要包括语音通信系统、数据通信系统、图文通信系统、卫星通信系统以及数
8、据微波通信系统等。信息通信系统发展的方向是综合业务数字网，综合业务数字网具有高度数字化、智能化和综合化能力，它能将各种传输信息以数字方式统一起来，为用户提供包括电话、高速传真、智能用户电报、可视图文、电子邮政、会议电视、电子数据交换、数据通信、移动通信等多种电信服务。智能建筑中的信息通信系统与办公自动化系统关系密切。在计算机的帮助下，利用宽带化的信息传输技术，使位于不同地点的多个办公用户可以互相面对面地自由交谈，实现人机以及人人远距离通信达到一个新的境界。 11.1.4 结构化综合布线系统(Structured Cabling Systems SCS)结构化综合布线系统，是建筑物中或建筑群间信
9、息传递的网络系统。它将所有的语音、数据、视频信号等的布线，经过统一的规划设计，综合在一套标准的布线系统中，将智能建筑的 BAS、OAS、CAS三大子系统有机地联系在一起。结构化综合布线系统，按其应用环境的不同可分为：建筑物与建筑群综合布线系统：以商务环境和办公环境为主，为满足综合业务数字网的需求而特别设计的配线系统；智能建筑布线系统：以建筑环境控制和管理为主，在建筑物与建筑群综合布线系统的基础上发展起来的模块化式的建筑物布线系统，可以传输采暖、通风、空调的控制信号以及照明、消防等等各种传感器信号。工业布线系统：是用来解决工业厂房中特种信息传输问题的结构化布线系统。 11.1.5 智能建筑系统综
10、合所谓系统综合，就是将建筑物的若干个既相对独立又相互关联的子系统组成具有一定规模的大系统的过程。这个大系统不是子系统的简单堆积。系统综合的目的是为了提高对智能建筑综合协调和管理的能力，其本质是要达到资源共享。所以，系统综合并不是各个子系统的简单组合，也不是具体设备的简单组合，而是借助于建筑物自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统把现有的分离的设备、功能、信息等综合到一个相互关联的、统一的、协调的系统之中。 11.1.6 智能建筑的技术基础智能建筑的发展, 是建筑技术与信息技术相结合的产物, 是电子技术、通信技术、网络技术、计算机技术、自动控制技术、传感技术等一系列先进技术飞速发展的结果。智
11、能建筑发展的技术基础概括为：现代建筑技术(Modern Architecture Techniques)现代计算机技术(Modern Computer Techniques)现代控制技术(Modern Control Techniques)现代通信技术(Modern Communication Techniques)即 A+3C技术。 11.1.7 智能建筑的基本要求和功能特点 1. 智能建筑的基本要求智能建筑的基本要求是：建筑设备管理管理自动化、智能化，办公自动化，信息通信系统一体化、信息通信技术多媒体化。智能建筑提供的环境应该是一种优越的生活环境和高效率的工作环境，应具有：（1）舒适性。（
12、2）高效性。（3）方便性。3精品 料推荐（4）适应性。（5）安全性。（6）可靠性。2. 智能建筑的功能（1）具有信息处理功能。信息通信的范围不只局限于建筑物内部，应能在城市、地区或国家间进行。（2）能对建筑物内照明、电力、暖通、空调、给排水、防灾、防盗、运输设备等进行综合自动控制。（3）能实现各种设备运行状态监视和统计记录的设备管理自动化, 并实现以安全状态监视为中心的防灾自动化。（4）建筑物应具有充分的适应性和可扩展性, 它的所有的功能，应能随技术进步和社会需要而发展。3 智能建筑的特点（1）具有多种内部及外部信息交换手段，以及装备性能良好的通信设备。（2）对建筑物内机械、电气设备进行自动控
13、制、程序控制及综合管理，实现建筑设备管理自动化。（3）办公自动化。（4）有易于改变的空间及舒适的环境。11.1.8 智能建筑的发展趋势及投资估算1. 智能建筑的发展趋势智能建筑的发展是科学技术和经济水平的综合体现, 它已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。随着社会的进步、科技的腾飞以及人类的需求，智能建筑正在向系统集成化、管理综合化、智能城市化的多样化的方向发展。2. 智能建筑的投资估算智能建筑的总投资, 除了土建和机电设备外, 主要是建筑物自动化系统、办公自动化系统、和信息通信系统的投资：（1）建筑物自动化系统的投资。建筑物自动化系统的投资根据系统的复杂程度而定，一般约占基建总
14、投资的 1%2%。（2）办公自动化系统的投资。办公自动化系统的投资主要是电缆系统及办公自动化系统室内设备的控制系统，它的投资一般不超过基建总投资的 1%。（3）信息通信系统的投资。信息通信系统的投资一般约占基建总投资的 1%以下。（4）结构化综合布线系统的投资。结构化综合布线系统的投资一般是整个建筑预算的 5%7%。一般说来，用于智能建筑的附加投资低于基本投资的 3%，而建筑物的价值却因其智能化而可以提高 15%左右。3. 智能建筑的使用周期智能建筑的使用周期大约为：（1）土建结构，40 年；（2）建筑物自动化系统（BAS），57 年；（3）办公自动化自动化系统（OAS），23 年；（4）信息
15、通信系统（CAS），35 年；（5）结构化综合布线系统（SCS），1020 年。4精品 料推荐11.2 智能建筑的环境控制系统智能建筑是传统的建筑技术和现代信息技术以及计算机技术相结合的产物，是人、信息与环境相融合的系统，因而十分重视建筑环境的舒适性、结构的通融性以及空间的开创性。智能建筑设计的任务大致可分为建筑环境、空调环境和视觉环境等三个方面。11.2.1 智能建筑的建筑环境智能建筑的建筑设计应遵循都市化、生活化、媒体化等三项原则。能建筑对建筑环境的要求主要有以下几个方面：1. 开敞的建筑空间为适应现代办公的需要，在智能建筑中一般都采用开敞空间的设计，以适应灵活多变的使用功能。在建筑物的平
16、面布局方面，需要处理好下述建筑空间：(1) 导入空间（Promotional Space）(2) 通行和短暂停留空间（Transit Space ）(3) 业务空间（General Space）(4) 决策空间（Decision Space）(5) 休闲空间（Resort Space）(6) 装置空间（Installation Space ）2. 有效的噪音控制智能建筑室内噪音主要来自空调系统以及电脑等设备所带风机发出的低频噪音，其次是打印机等设备发出的机械噪音、荧光灯发出的电气噪音以及接听电话的干扰等。因此，严格控制风道内风速一般不大于 8m/s；电脑等设备所带风机产生的低频噪音和照明灯具发
17、出的电气噪音，除了在选购设备和灯具时注意其噪音的大小之外，还可采用在室内播放背景音乐的方法予以掩盖；打印机等可能产生机械噪音的设备应设置隔声屏予以遮挡；在开放式办公室中，工作人员接听电话或谈话会给他人带来干扰，也可能会泄漏业务机密或侵犯个人隐私，一般应设置隔声挡板。3. 灵活、方便的配线方式配线方式主要分为垂直方向和水平方向。1 ）垂直方向的配线：大多是通过垂直配线竖井敷线。办公自动化系统和建筑物自动化系统布线，与信息通信系统的通信电缆，根据具体情况既可同井敷设，也可分别敷设，但它们均不可与电力电缆同井敷设。一般来说，如果建筑物每层面积为 1000m2，则每层均需分别设置 10m2左右的强电配
18、电小室和综合布线的电信间，以供垂直方向配线。2）水平方向的配线方式：（1）预埋电线管配线方式：这种配线方式就是将电线管预埋在楼板内，或在制作水泥地面时预埋金属管线，并预留出线口和过线口的配线方式。这种配线方式的优点是施工方便，投资少。但这种配线方式不够灵活，且容量小，无法扩展，不能满足配置能力的动态需要。（2）线槽配线方式：就是在金属或塑料线槽中配线的方式，线槽安装在吊顶内。这种配线方式容易与空调通风管道、给水排水管道、消防管道等争抢空间，引起净高降低。5精品 料推荐（3）双层地板配线方式：就是利用简易双层地板与原楼板间的空间来配线的方式。这种配线方式既可直接在原楼板面上配线，也可在线槽中配线
19、，或在双层地板中的线槽中配线。双层地板通常安装高度约 30cm。（4）扁平电缆配线方式：就是在楼板上敷设扁平电缆，并用胶带固定，铺盖地毯的配线方式。（5）网络地板配线方式：网络地板是近几年来集结构与配线于一体的新型建筑材料材料，在网络地板中配线就称为网络地板配线方式。网络地板结构设计每隔 50cm有一条条状通道，线缆由安装在单面板或侧盖板的地面接线盒引出，十分方便。地板的安装高度仅有 5cm，不会影响建筑物层高。4. 标准的吊顶高度因为智能建筑的综合线缆需要有足够的布线空间，同时又要保证一定的建筑净空，以免产生压抑感，所以必需选取合适的层高标准。智能大厦标准层的净高与楼面面积有关，如下表所示：
20、楼面面积（ m2）最小净高（ m） 302.530 1002.8100 1503.01503.5由此可见，如果增加双层地板的安装高度，并考虑吊顶的空间高度，智能大厦的层高可达 44.5m。11.2.2 智能建筑的空调环境1. 智能建筑的室内环境标准总的要求：良好的空调环境是保证智能建筑环境舒适性的重要条件之一。要形成良好的空调环境就必须有合适的温湿度控制，均匀的气流组织分布，良好的室内空气品质，符合环境要求的噪音控制，既保证建筑物内各种电子、通讯、计算机、自动控制等设备以及监测仪表、传感器等仪器能正常工作，而且要求空调系统投资、运行费用经济合理，并能根据办公功能或出租的要求，灵活机动地改变空调
21、分区。表 111 是美国 ASHRAE手册 1991年（应用篇）对办公楼室内环境的规定；表 112 是日本建设省对高度信息化建筑物室内环境的规定；表 11-3 是我国学者提出的室内空气品质标准的建议值。表 111办公楼室内环境标准（美国 ASHRAE手册 1991年）项目名称冬季夏季室内温度21 232326室内相对湿度20% 30%40%50%室内风速0.13 0.23m/s( 或 410L/sm2)换气次数410 次/h最小新风量23）0.03 1.3 /sm ，或 2.5/sp （9m/hpLL允许噪声值NC3045过滤器滤尘效率35%60%6精品 料推荐表 112高度信息化建筑物室内环
22、境标准（日本建设省）室内温度1728CO浓度10ppm室内相对湿度40%70%CO2浓度1000ppm室内气流速度0.5m/s浮游粉尘量0.60.6 2.0普通送风口0.7 1.20.8 1.00.70.45 1.85 智能建筑的空调冷热源智能大厦冷热源的特殊性智能大厦中由于 OA设备的大量使用，内部发热量远远大于普通办公大楼，因此空调系统多以供冷为主。又由于室内舒适的空调环境是智能大厦的一个必备条件，所以空调冷热源必须具有较高的可靠性，一般应考虑双向能源供应。近几年来，随着智能大厦的大量涌现，对节能和环保方面也提出了越来越高的要求。因此，智能建筑的空调冷热源选择，也正在向着高效节能的燃气发动
23、机驱动的热泵系统、热电联产系统和冰蓄冷（热）系统方向发展。（1）燃气发动机驱动的热泵系统（Gas Engine Heat Pump.GEHP）燃气发动机驱动的热泵系统，就是利用燃气发动机通过增（减）速器直接驱动热泵系统的压缩机的一种冷热源系统。热泵系统的冷凝器所散发的冷凝热可作为热源供给采暖系统或为建筑物提供热水，蒸发器则作为冷源为建筑物供冷或制冰。温度高达 500650的发动机排气以及温度约 80的发动机冷却系统废热，既可与热泵系统的冷凝热一起用于建筑物供热，也可作为吸收式冷温水机组的驱动热源，或者用于蓄热。（2）热联产系统（Co Generation System.CGS）在智能建筑中可以
24、利用燃气轮机、燃气发动机、柴油发动机、燃料电池等热电联产系统作为空调冷热源，同时可发电作为城市电网的补充和备份。（3）冰蓄冷系统冰蓄冷和蓄冰空调技术是 80 年代国际上发展起来的一项新技术它特别适合于智能建筑内部负荷较大以及间歇运行的特点，具有良好的经济效益。但由于增加了蓄冰设备而提高了制冷系统初投资，并因为制冰过程过低的蒸发温度而降低了制冷机的性能系数（COP）所以说蓄冰空调系统在有昼夜电费差价的地区省钱但并不省电。为了解决这两个问题，可以采用低温送风的方式。11精品 料推荐注意：温低送风方式是利用蓄冰系统 03的低温水送入空调器的表冷器中，使表冷器出口空气温度降低到 46，送风温差可达 2
25、0左右（普通空调系统，集中式送风温差一般控制在 810，送风温度控制在 1518）。用这种扩大送风温差，减少送风量的办法来弥补蓄冰系统昂贵的初投资费用，同时降低输送能耗，提高整个系统的 COP值。 11.3 智能建筑空调系统的监控空调系统的监控是指对空调机组、通风设备、冷热源设备以及环境监测仪器等设备的运行状况的监测、控制和管理。主要包括对冷热源设备运转周期控制、空调机组最佳启、停时间控制、风机的风量控制、冷却水塔、冷却水泵以及冷水泵等设备的运行控制、冷热水温度自动控制、外气热焓自动检测、室内温湿度自动检测、送风温湿度自动检测、事故报警等。1 新风机组的监控新风机组的控制原理如图 112 所示
26、：图 112新风机组控制原理图DI1- 新风入口温度传感器输出信号； DI2- 新风入口湿度传感器输出信号； DI3- 新风阀控制器限位开关反馈信号； DI4- 用于测量过滤器两侧压差的微压差开关传感器输出信号； DI5- 表冷器电动阀阀位反馈信号； DI6- 加热器电动阀阀位反馈信号； DI7- 风机电动机接触器辅助触点开关反馈信号； DI8-送风温度传感器输出信号； DI9- 送风湿度传感器输出信号； DO1-新风电磁阀控制信号； DO2-表冷器电动阀控制信号； DO3-加热器电动阀控制信号； DO4-风机电动机接触器控制信号监控中心对新风机组工作状态的监测内容主要包括过滤器阻力（ P）、冷、热水阀门开度、风机启停、风阀开度、新风温湿度（T、H）、送风温湿度（T、H）等。监控中心根据设定的新风机组工作参数与上述监测的实际状态数据的比较，来控
