建筑设备节能监控系统中常见的设备与器件

　　第 3 章 建筑设备节能监控系统的规划

　　3.1 系统概述。

　　建筑设备节能监控体系的建立，是以 BA 体系--即建筑设备自动化网络体系为基础的。此系统的作用是以节约能源为出发点，控制与建筑物有关的各个机电设备。其中包括：供配电系统、空调系统、照明系统、电梯系统、热源和热交换系统、供排水系统、制冷和通风系统等。最终达到对各机电设备的有效监控管理。这一体系的完善需要最先进信息技术的支持。主要包括：自动控制、信息处理、传感器以及计算机网络等。由于与建筑物有关的各种机电设备类型复杂、设备分布不集中、监控严格以及科技创新水平高等特点，就要求一般机电设备的控制过程要运用到计算机网络。使用各层级单独控制以及网络中央聚合式的管理，不但可以有效的降低电量消耗，还能适当降低管理成本。目前，建筑设备节能系统已应用在各种大型、新型公共建筑中。甚至有些高端住宅也应用了此类技术建筑设备节能监控体系的主要作用有以下几个方面：

　　（1）能实现对每一类机电设备的工作参数、状态变化和相关数据进行实时的检测、显现以及记录；（2）能对建筑机电设备出现的突发性故障进行监控以及迅速解决；（3）统计并评估建筑机电设备工作效率；（4）在管理设备方面主要是对设备维护、设备运转、报表以及设备文案等进行管理；（5）对每一类机电设备运转状态以及出现的故障进行实时监控，每一时刻的状态值都要进行记录；（6）基于外界环境状况、负载能力的变动，能及时对各类机电设备进行相应整改，最终保持其运作性能处于最优状态；（7）能自动记录建筑物内的各种能源（如：水、电、热等）消耗量，并显示相应的费用。

　　3.2 建筑设备节能监控体系的网络构造。

　　目前建筑设备节能监控系统（BA）通常采用分布式集散控制网络结构。普遍都是依据子系统以及各终端设备来配置 DDC 现场控制器，将 DDC 进行合理结合之后连接成总线型控制网络模型，在通信类控制器的协助下与网络顶层的中央控制处理站相连，再利用电气控制柜、传感器、执行器等设备构成的现场控制器，对建筑物内的机电设备实现分散控制、集中管理。先进的 BA 技术包括高级的控制算法，可靠的网络通信能力，强大的控制权限。

　　现场总线控制网络层在国际上以 BACnet 和 LonTalk 以及 TCP/IP 协议作为主流标准技术。通信协议的选用应与 BA 系统产品相一致，例如采用 BACnet 协议，可以选用基于 BACnet 协议的 BA 系统；如果采用LonTalk 协议，可以选用 Metasys 系统；假若选取的是 TCP/IP 协议，则系统可用工业以太网。

　　3.3 建筑设备节能监控系统中常见的设备与器件。

　　3.3.1 现场控制器。

　　现场控制器是距离建筑物中的各种电气设备最近的装置，通常是由各种传感器所组成，再中央控制电脑相连接，通过四级网络的层层传输，为中央处理程序提供各种参数。并可以与执行器相连接，设备终端进行实施控制，实现中央监控计算机对最终设备的控制功能。

　　如今，大部分的控制器都是采用数字控制器，其英文简称为 DDC.这种数字控制器是放置在建筑物内的，而且能够和传感器、执行器连在一起，可以使得数据的误差降低；同时，这种设备采用数字集成电路的控制方法，利用内部控制器的程序自动地对参数进行记录运算和传输，还可以对一些数据进行简单的处理。

　　3.3.2 执行器。

　　执行器是建筑物综合节能控制的最末端原件，是控制器实现程序控制时直接对设备发出控制信号的装置。一般常用的执行器主要有电动执行器、电磁执行器等。

　　（1）电磁阀。

　　电磁阀是最常见的电动执行器，其优势在于操作简单，主要采用在两位控制中。其工作原理是，电流通过线圈时时，磁力产生，从而带动阀转动，实现对流速的控制。其中电磁阀分为两类，即直动式和先导式，而采用最多的是先导式，其基本机构包括导阀和主阀，导阀控制着主阀的状态。

　　电磁阀的结构不复杂，在线圈通电后，便会在磁场中产生磁力，进而带动阀门的转动，实现对流速的控制。直动式的工作原理是，电磁线圈直接控制着阀门的运动，从而达到控制阀门的目的；而先导式的工作原理则是通过导阀的控制再将控制作用传到到主阀上，这样做的好处是引导阀与主阀之间可以增加多种调整结构，实现不同效果的阀门控制。

　　（2）电动调节阀。

　　电动调节阀是根据控制信号的产生不同的阀门开度调价，是实现执行器多种控制特性的重要辅助微调装置。

　　在保证电机正常运行的前提条件下，在某种系数范围内，调整阀门的阻力，就可以达到控制阀门的作用，实现对流体的控制。在建筑物内供热系统便是采用的电动调节阀来控制的。通常把电动调节阀分为直线移动和非直线移动调节阀两种，前者是电动调节阀的上端直接与被作用的主阀门线连接，而后者是通过辅助调节阀链接。

　　（3）电动风阀。

　　与电动调节阀类似，电动风阀是控制通过阀门开度的重要装置，可以精确地控制通过的风量。风阀的控制原理是根据叶片等效截面积与转速之间的比例控制风量，由于叶片的等效截面积已经固定，因此这种控制方式可以通过发动机转速直接控制，进而通过设定电机的运行功率控制[6].