建筑设备自动化课后题参考答案-建环

1. 什么是建筑设备自动化系统？其整体功能是什么？

建筑设备自动化系统，简称BAS，（Building Automation System）是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、电梯、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统进行集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。

整体功能：以最优控制为中心的过程控制自动化；以运行状态监视为中心的维护管理自动化；以安全状态监视和灾害控制为中心的防灾自动化；以节能运行为中心的能量管理自动化。

2. 简述计算机控制系统的组成环节，并画出其组成框图。计算机控制系统从应用角度如何分类？

组成环节：①硬件部分：计算机（主机、外设、系统总线、过程输入设备、人机联系设备、通信设备等）；现场仪表（测量器件、变送器、执行器等）。②软件部分：系统软件和应用软件。

组成框图：

按应用分：操作指导控制系统；直接数字控制系统（DDC）；监督计算机控制（SCC）；集散控制系统（DCS）－分布式控制系统；现场总线控制系统（FCS）；计算机集成制造系统（CIMS）。

3. 开放系统互联参考模型的作用是什么？由哪几层组成？

国际标准化组织（ISO）的ISO7498所定义的开放系统互连模型OSI作为通信网络国际标准化的参考模型，它详细描述了软件功能的七个层次。从下至上包括：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

4. 简述BACnet协议和LongTalk协议的体系结构和适用领域。

（1）BACNet协议参考并简化了OSI RM（开放系统互连参考模式），形成包容许多局域网的简单而实用的四级体系结构：应用层、网络层、数据链路层、物理层。适用于信息管理域方面，是为实现不同的系统互联而制定的标准，适于大型智能建筑。

（2）LonTalk协议与OSI RM（开放系统互连参考模式）一样,具有七层结构：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。LonTalk协议适用于实时控制域方面，是建筑物自控系统中传感器与执行器之间的网络化并实现产品互操作性的协议标准。

5. 新风机组的监控内容有哪些？

监测内容：

1）风机的状态显示、故障报警。

2）测量风机出口空气温湿度参数。以了解机组是否将新风处理到要求的状态。

3）测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换。

4）检查新风阀状况，以确定其是否打开。

控制内容：

1）根据要求起/停风机。

2）自动控制空气－水换热器水侧调节阀，使风机出口空气温度达到设定值。

3）自动控制蒸汽加湿器调节阀，使冬季风机出口空气相对湿度达到设定值。

4）控制新风电动风阀。

6. 新风机组DDC系统流程图，说明符号A~K监测（或控制）的内容及数据类型。 A：风阀控制信号（如果风阀是开关式的，不能调节开度大小，则该信号是数字输出信号，DO；如果风阀是电动调节阀，则该信号是模拟量输出信号，AO。） B：压差开关信号，指示过滤器是否堵塞，是数字输入信号，DI。

C：加热（或冷却）盘管的水电动调节阀的开度调节，是模拟量输出信号，AO。 D：防冻开关，在冬季指示是否机组内部温度过低，需要停机保护，是数字输入信号，DI。

E：加湿器电动调节阀的开度调节，是模拟量输出信号，AO。

F：风机启/停控制，是数字量输出信号，DO。

G、H：风机运行状态、故障状态信号，都是数字输入信号，DI。

I：风机两侧的压差开关信号，指示风机运行状态，是数字输入信号，DI。

J、K：送风温度、送风相对湿度，都是模拟输入信号，AI。

7. 变风量末端装置的分类（从是否补偿系统送风压力的变化的角度分）、控制原理及特点，并画出控制方框图。

按照是否补偿系统送风压力的变化变风量末端装置分为：压力相关型和压力无关型。

压力相关型：根据房间温度实测值与设定值之差，温度控制器直接调整末端装置中的风阀，属于单回路闭环负反馈控制系统。这样做容易使各房间相互影响，致使各房间风阀不断调节，风量和温度不断变化，导致系统不稳定。

压力无关型：末端上装有风量测量装置，房间温度的变化不再由温度控制器直接改变风阀开度，而是去修正风量设定值。风阀则根据实测的风量与风量设定值进行调整。属于串级控制系统。这样当某房间风量由于风道内压力变化而变化时，末端控制装置会直接调整风阀，以维持原来的风量，房间温度不会由此引起波动。

温度控制器

8. 送风机的控制策略（或控制方法），相应的控制原理及特点。

（1）定静压法：

控制原理：在保证系统风管上某一点(或几点平均，常在离风机约2／3处)静压一定的前提下，室内要求风量由VAV所带风阀调节；系统送风量由风管上某一点(或几点平均)静压与该点设定静压的偏差按已定的控制规律控制变频器，通过变频器调节风机转速来确定。

特点：系统送风量由静压值控制，回使风机转速过高，节能效果差；变风量末端装置的风阀开度小时，气流通过的噪声大，影响室内环境；静压点的确定复杂，科学性差。

（2）变静压法：

控制原理：根据变风量末端风阀的开度，阶段性地改变风管中压力测点的静压设定值，在适应流量要求的同时，控制送风机的转速，尽量使静压保持允许的最低值，以最大限度节省风机能量。

特点：节能效果好，控制精度高，空气品质好；控制复杂，调试麻烦；调节效果具有一定的滞后性。

（3）总风量法：

控制原理：所有末端设定风量之和就是系统当前要求的总风量，用该风量对风机实施前馈控制。

特点：在控制形式上具有比静压控制简单的多的结构；在控制特点上是直接根据设定风量计算出要求的风机转速，具有某种程度上的前馈控制含义；在控制性能上具有快速、稳定的特点，不像压力控制下系统压力总是有一些高频小幅振荡；在风机节能上介于变静压控制和定静压控制之间，并更接近于变静压控制；有自己的缺陷，即增加了末端之间的耦合程度。

9. 简述冷水机组的顺序控制步骤。当有多台冷水机组并联，且在水管路中泵与冷水机组不是一一对应连接时，冷水机组冷冻水和冷却水接管上还应设置什么设备？为什么？

冷水机组的顺序控制步骤可参考图5-18.

多台机组并联且与水泵不是一一对应时：冷水机组冷冻水和冷却水接管上应设有电动碟阀，以使冷水机组与水泵运行能一一对应进行。

10.一级泵压差控制的基本工作过程。

=-21()m Q q c t t 设计工况下所有设备满负荷运行，旁通阀开度为零，压差传感器两端接口处的压差为压差控制器的设定值ΔP 0。

当用户末端负荷变小时，用户末端的两通阀关小，供、回水压差高于设定值，压差控制器控制旁通阀打开，减小供、回水压差直至达到ΔP 0时，才停止。

若冷水的旁通量超过了单台冷水循环泵流量时，则自动关闭一台冷水循环泵。对应的冷水机组、冷却水泵及冷却塔也停止运行。

11. 简述一级泵变水量系统冷冻机台数的控制策略，并讨论每种方法的控制原理。

（1）操作指导控制：自动采集计算实际冷负荷；人工控制冷冻机运行台数及相应联动设备的控制。

（2）压差旁通阀位置控制：旁通阀的最大流量为一台冷水机组的流量。低负荷时，一台冷水机组运行，旁通阀处于某一开度位置；随着负荷增加，旁通阀开度逐渐减小，达到某一负荷时，旁通阀全关，限位开关闭合，启动第二台冷水机组及水泵等辅助设备。同理，负荷继续增加，启动第三台冷水机组及水泵等辅助设备。

（3）恒定供回水压差的流量旁通控制：旁通阀的最大流量为冷水机组满负荷时的流量。以旁通流量控制冷水机组和水泵的起停。由满负荷降至％负荷时，停止一台冷水机组和水泵；降至％负荷时，再停止一台冷水机组和水泵。

（4）回水温度控制：冷水机组出水温度通常设定为7℃，在定流量系统中，回水温度反映了需冷量。回水温度控制的原理是将回水温度送至温度控制器，控制器通过步进继电器控制冷水机组及冷冻水泵的启/停。

（5）冷量控制：通过测量用户侧的供回水温度和冷冻水流量，由公式计算出实际需冷量，根据实际需冷量确定冷水机组的运行台数。注意：q m 和t 2 都是指用户侧总回水流量、用户侧总回水温度，不包括旁通水。组建方案

参考课本155页图5-22的方案一至方案三。

12. 冷却水系统最主要的测量参数是什么？

冷却水系统最主要的测量参数是进入冷凝器的冷却水水温。可利用该温度控制冷却塔风机的台数或转速控制。

13. 简述燃气加热炉炉温控制原理。

以图5-28为例：

温度传感器T101实时测量炉膛温度并反馈给温度控制器TC101，TC101的输出作为燃气流量控制器FC101的给定值，当炉温低于(或高于)给定值时，炉温控制器TC101的输出重新设定燃气流量控制器FC101的给定值，其偏差按照一定规律增加(或减小)燃气流量；

比值控制器根据燃气流量的大小重新设定空气流量控制器FC102的给定值，

其偏差按照一定规律增加(或减小）空气流量，最后使t=tg。

14. 锅炉双参数给水的水位控制系统原理、特点及方框图。

以锅炉汽包水位作为主要调节信号，以蒸汽流量作为辅助调节信号。这样，在单参数闭环负反馈的基础上增加了蒸汽流量前馈信号，构成前馈控制系统，能克服蒸汽流量扰动对水位的影响，消除“虚假水位”现象，提高了控制品质。

15. 蒸汽-水型热交换器传热量的控制方案。

如果一次侧蒸汽的压力较平稳，通常以供水温度作为被控参数，蒸汽流量作为操作量，可采用简单的单回路控制系统对热交换器的传热量进行控制。

控制方框图参考图6-2.

如果一次侧蒸汽的压力波动较大，需采用供水温度－蒸汽压力串级控制系统。

控制方框图参考图6-3.

串级控制方案的特点：

增加了副回路调节－蒸汽流量调节回路，能及时克服蒸汽压力波动对控制系统的影响，具有一定的自适应特性，能超前调节。

主回路的定值调节与副回路的随动调节相互配合，协调工作，能提高系统的控制品质，满足供热工艺的要求。

16. 高层建筑给水系统的两种主要形式是什么？简述变频调速恒压给水系统的控制原理。

重力高位水箱给水系统、恒压给水系统。

压力负反馈闭环控制。在水泵出水口干管上设压力传感器，实时采集管网压力信号，由AI通道送给PLC控制器作为反馈信号与给定压力值进行比较；其差值由PLC控制器经一定的控制算法输出控制信号改变变频器的输出频率，从而改变水泵电机的转速，使水泵出口压力维持在所设定的数值上，达到恒压供水的目的。

其它需要复习的重点：

1. 什么是模拟输入（数字输入）信号、模拟输出（数字输出）信号？

2. 集散控制系统的基本思想和体系结构。

3. 现场总线的含义及特点。

4. 第四-六章中相关DDC监控图的分析。