智能建筑中暖通空調(diào)與照明系統(tǒng)控制策略

1、概述

　　美國卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)建筑系建筑物性能測試中心（Center for Performance and Diagnostics，Department of Architecture，Carnegie Mellon University）所籌建之智能工作區(qū)間（Intelligent Workplace，簡稱IW）是一個(gè)受美國國家科學(xué)基金委員會(huì)支持，由國際財(cái)團(tuán)ABSIC（Advanced Building Systems Integration Consortium）投資興建之。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：ABSIC由學(xué)校、公司以及政府部門共同組建。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：美國政府部門括國防部、能源部、環(huán)境保護(hù)署、服務(wù)總局和國家科學(xué)基金委員會(huì)，公司中有AMP Incorporated，Johnson Controls，Siemens Energy and Automation Inc， Siemens AG等著名之大公司，學(xué)校即為卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)建筑系之建筑物性能測試中心。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：IW是美國第一所有關(guān)建筑物性能測試之重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，集研究、發(fā)展和商業(yè)應(yīng)用于一身。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：實(shí)驗(yàn)中心之目之是提高建筑物內(nèi)部之工作環(huán)境質(zhì)量和節(jié)約能源。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：對(duì)建筑物之各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測試和模擬，以期提高建筑物內(nèi)辦公人員（以辦公室為實(shí)驗(yàn)對(duì)象）對(duì)環(huán)境7個(gè)方面之要求：新鮮空氣，適宜之溫度，適當(dāng)之光線，既有室外之景致又要有相對(duì)之隔離，獨(dú)立和安靜之工作空間，具有多媒體功能之計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)，符合人體工程學(xué)之家具與環(huán)境。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：根據(jù)估算，僅在節(jié)約能源方面采用了一系列新技術(shù)以后，可使建筑物之節(jié)能達(dá)到75%（以美國現(xiàn)在使用能源之普遍情況為標(biāo)準(zhǔn)）。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：所以，卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)（CMU）建筑系在參照了日本、德國、法國、英國和北美之各項(xiàng)研究成果后，重新設(shè)計(jì)而建成之這個(gè)新型研究中心必將會(huì)推動(dòng)建筑界以及智能建筑學(xué)科之發(fā)展。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　智能建筑中HVAC和照明系統(tǒng)之計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是智能建筑之重要組成部分。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：此系統(tǒng)之工作性能，直接關(guān)系到提高工作環(huán)境之舒適度而提高工作人員之工作效率，也是關(guān)系到節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)之重要手段。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)工作區(qū)間之內(nèi)部條件和外部條件，適時(shí)或按計(jì)劃自動(dòng)控制室內(nèi)溫度、濕度、工作區(qū)間之亮度等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是體現(xiàn)“智能”諸因素中 重要之因素之一。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：一個(gè)在建筑中使用之設(shè)備被稱為“有智能”或“是一個(gè)智能單元”，或一座建筑物被稱為智能建筑，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之應(yīng)用是必要條件。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：所以，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之應(yīng)用與控制策略是評(píng)價(jià)智能建筑之重要之因素之一。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　本文以美國卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)建筑物性能測試中心之智能工作區(qū)間之HVAC和照明系統(tǒng)之控制系統(tǒng)為例，說明智能建筑控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制策略。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2、智能建筑集成系統(tǒng)中之計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

　　2.1主要設(shè)備

　　2.1.1蒸發(fā)式冷卻空調(diào)系統(tǒng)此系統(tǒng)之3階段供冷啟動(dòng)順序?yàn)椋簾徂D(zhuǎn)輪啟動(dòng)，蒸發(fā)冷卻器啟動(dòng)，備用冷卻盤管啟動(dòng)；其兩階段供熱啟動(dòng)順序?yàn)椋簾徂D(zhuǎn)輪運(yùn)行進(jìn)行熱回收，利用熱水盤管加熱處理空氣。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：此空調(diào)系統(tǒng)主要任務(wù)是保證室內(nèi)空氣之清新，提供室內(nèi)之基本溫度保證。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.1.2埋管式輻射墻板墻架上和空氣中之溫度傳感器提供水流閥門之控制信號(hào)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：它是在室內(nèi)基本溫度點(diǎn)基礎(chǔ)上，對(duì)溫度進(jìn)行再調(diào)整之設(shè)備。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.1.3屋頂通風(fēng)裝置室外溫度、濕度、風(fēng)力、降雨量，室內(nèi)溫度、濕度，提供此開關(guān)控制信號(hào)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：它是室內(nèi)溫度、濕度調(diào)整之輔助設(shè)備，也是節(jié)約能源之重要手段。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：其動(dòng)力是日光反射板上之太陽能電池。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.1.4日光反射板陽光和溫度都是照明系統(tǒng)和溫度系統(tǒng)之信號(hào)源，光線反射板受控于這兩個(gè)系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：既能遮光，也能將室外光線反射到室內(nèi)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.1.5照明系統(tǒng)由房間使用狀況檢測、日光、陽光反射、室內(nèi)光照度等檢測信號(hào)，用開關(guān)、遙控器或計(jì)算機(jī)程序控制此系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.1.6個(gè)人工作環(huán)境系統(tǒng)在個(gè)人工作環(huán)境系統(tǒng)中，溫度、濕度、房間使用狀況檢測、空氣流速、空氣品質(zhì)等數(shù)據(jù)均為控制因素。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：每人工作環(huán)境系統(tǒng)之溫度、濕度之期望值，房間使用狀況檢測數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)中之傳感器或由人工給定，由通訊系統(tǒng)傳送給上一級(jí)（網(wǎng)絡(luò)工作級(jí)）和系統(tǒng)工作站，由網(wǎng)絡(luò)工作級(jí)和系統(tǒng)工作站之計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制此個(gè)人工作環(huán)境系統(tǒng)之系統(tǒng)參數(shù)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.1.7控制系統(tǒng)和主配電盤它是控制、電源和通訊系統(tǒng)之神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.2控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)分為兩大控制部分：

　　2.2.1溫度和空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)溫度和空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)之控制目標(biāo)括蒸發(fā)式冷卻空調(diào)系統(tǒng)、埋管式輻射墻板、個(gè)人工作環(huán)境系統(tǒng)、可開啟窗戶、屋頂通風(fēng)裝置等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：本系統(tǒng)之傳感器括室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、室外溫度、室外濕度、冷熱水流數(shù)據(jù)、房間使用狀況、空氣品質(zhì)（CO2）數(shù)據(jù)、露點(diǎn)溫度，以及室外風(fēng)力等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是熱轉(zhuǎn)輪、蒸發(fā)冷卻器、水流閥門、空氣處理器、加熱盤管、冷卻盤管、氣流混合調(diào)節(jié)器、水壓調(diào)節(jié)器、屋頂通風(fēng)裝置等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：2.2.2照明控制系統(tǒng)照明控制系統(tǒng)之控制目標(biāo)括環(huán)境燈、周邊燈、工作燈、室內(nèi)遮光設(shè)備、日光反射板等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：燈光控制系統(tǒng)之傳感器括室外日光檢測器（ 大照度）、室內(nèi)照度檢測器、房間使用狀況等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：執(zhí)行器是控制日光反射板之電機(jī)，控制天窗、可開啟窗戶、門遮陽設(shè)備之電機(jī)，數(shù)字式日光燈整流器，數(shù)字式相位燈光調(diào)節(jié)器，數(shù)字轉(zhuǎn)換器等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　溫度和空氣品質(zhì)這兩個(gè)控制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)是互相干擾之。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：譬如，為了節(jié)約能源和得到舒適之工作環(huán)境，冬天和夏天對(duì)日光之需要是不同之。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　2.3控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總控制工作站熱冷水系統(tǒng)熱水系統(tǒng)冷水系統(tǒng)空氣處理系統(tǒng)空氣處理單元-1（AHU1）

　　空氣處理單元-3（AHU3）

　　埋管式輻射墻板埋管式輻射墻板控制系統(tǒng)埋管式輻射墻板1-26（分組）

　　個(gè)人工作環(huán)境系統(tǒng)個(gè)人工作環(huán)境系統(tǒng)控制系統(tǒng)個(gè)人工作環(huán)境1-30（分組）

　　系統(tǒng)接口溫度/空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)與照明控制系統(tǒng)接口（兩個(gè)公司產(chǎn)品）

　　控制系統(tǒng)之輸入、輸出量控制系統(tǒng)之輸入、輸出量之監(jiān)測控制系統(tǒng)之硬件控制系統(tǒng)之硬件工作狀況監(jiān)測安全監(jiān)視和檢查系統(tǒng)門衛(wèi)磁卡檢查系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備打印機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

　　3、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之控制策略總控制工作站之控制策略必須根據(jù)各種條件，用控制算法去協(xié)調(diào)上述設(shè)備之工作。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　現(xiàn)假定工作程序和環(huán)境為：按照當(dāng)天之室外氣象參數(shù)，蒸發(fā)式冷卻空調(diào)系統(tǒng)已根據(jù)時(shí)間或遙控命令，在工作人員到來之前開始工作，提供基本室內(nèi)溫度和其它條件，當(dāng)個(gè)人工作環(huán)境之房間使用狀況檢測傳感器檢測到有人工作，提供啟動(dòng)信號(hào)給上級(jí)計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)按照人之給定期望值，調(diào)整此個(gè)人工作環(huán)境之環(huán)境參數(shù)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　4、總結(jié)

　　溫度控制系統(tǒng)、空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)之某些控制目標(biāo)是相關(guān)之，被控制目標(biāo)和設(shè)備之間存在互相干擾。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：且智能建筑集成系統(tǒng)之各個(gè)部分是由一些不同廠家生產(chǎn)之，這些產(chǎn)品中存在很多不同標(biāo)準(zhǔn)，像數(shù)據(jù)傳輸總線、硬件接口、軟件接

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