08 智能建筑环境设备自动化 习题 答案.doc

第1页：第1章习题答案（一）

《智能建筑环境设备自动化》习题集答案 · 第1章习题答案

一、填空题

• 1. 1984；美；都市办公大楼
• 2. 智能大厦；Intelligent Building；IB
• 3. 3C+A→IB
• 4. 建筑结构、建筑设备、供应和服务、管理水平；高效率并具有经济效益
• 11. 系统内用电设备；预计的扩展；30
• 12. 300
• 14. 10
• 15. 300

二、简答题

1. 智能建筑的几种定义

美国智能建筑学会定义：智能建筑是对建筑结构、建筑设备、供应和服务、管理水平这四个基本要素进行最优化组合，为用户提供一个高效率并具有经济效益的环境。日本智能建筑研究会认为：智能建筑应包括商业支持功能、通信支持功能等在内的高度通信服务，并能通过高度自动化的大楼管理体系保证舒适的环境和安全，以提高工作效率。欧洲智能建筑集团认为：智能建筑是使其用户发挥最高效率，同时又以最低的保养成本、最有效地管理本身资源的建筑，能够提供一个反应快、效果高和有支持力的环境以使用户达到其业务目标。

2. 我国《智能建筑设计标准》GB/T 50314—2006的定义

它是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。

3. 智能建筑的组成

由建筑设备自动化系统（BAS）、通信网络自动化系统（CAS）、办公自动化系统（OAS）、综合布线系统（PDS）组成。

4. 3A与5A

3A：建筑设备自动化系统、通信网络自动化系统、办公自动化系统。5A：楼宇设备自动化系统（BA）、安全防范系统（SA）、通信自动化系统（CA）、办公自动化系统（OA）、火灾自动报警和消防联动控制系统（FA）。

5. PDS的作用

为实施3A系统需借助结构化综合布线系统（PDS），PDS是智能建筑3A系统的基础。

6. 智能建筑包括的系统

BAS、CAS、OAS等。

7. 智能建筑的特点

舒适性、高效性、方便性、适应性、安全性、可靠性。

说明：本节为习题答案，题号按源文件顺序保留，个别题目原文未给出完整题面。

第2页：第1章习题答案（二）

第1章习题答案（续）

8. 狭义与广义BAS的监控范围

狭义的建筑设备自动化系统的监控范围主要包括电力、照明、暖通空调、给水排水、电梯等设备；广义的建筑设备自动化系统还包括安全防范与消防系统。

10. BAS的功能与监控范围

功能之四为提高工作人员效率，减少运行人员及费用；监控范围包括暖通空调系统、给水排水系统、电气系统、运输系统。

11. 节能效果

建筑设备自动化系统在充分采用最优启停控制、焓值控制、温度自适应设定控制等有效的节能运行措施后，建筑物可以减少约20%左右的能耗。

12. 强制性

BAS不属于国家强制实施标准范围。

13. 主要设计依据

①《智能建筑设计标准》GB/T 50314—2000；②《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GB 50093—2003；③《智能建筑工程质量验收规范》GB 50339—2003；④《建筑与建筑群综合布线系统设计规范》GB/T 50311—2000；⑤《民用建筑电气设计规范》JGJ/T 16—92。

14. 工程需求分析的内容

研究建筑物的使用功能，了解业主的具体需求以及期望达到的标准；确定建筑物内实施自动化控制及管理的各功能子系统；根据各功能子系统所包含的设备，制作出需纳入楼宇自控系统实施监控管理的被控设备一览表。

15. BAS的设计步骤

①工程需求分析；②确定系统的控制方案；③系统选型；④确定中央控制室；⑤画出大楼建筑设备自动化系统控制网络图；⑥设备选型；⑦画出各子系统被控设备的监控原理图及表格、各层管线敷设的施工平面图；⑧开列设备材料表，写出设计、施工要点。

18. 中央控制室的设置要求

①位置应远离电磁干扰源（如变配电室等），并尽量安排在控制负荷中心处，注意防潮、防振；②室内设备布置应留有足够的操作距离、检修距离等；③室内宜采用抗静电活动地板，土建及装修要求同计算机房。

19. 现场控制器与现场设备之间的电缆

控制电缆一般采用1.0~1.5mm²聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、铜芯电缆，是否需要采用软线及屏蔽线应根据具体设备而定；现场控制器与就地仪表、阀门的信号线规格应随具体控制系统设备与控制要求而定。敷设方式以沿桥架或线槽明敷为主，出桥架后穿金属管保护。

20. 通信线缆的选择与敷设

中央操作站至现场控制器及现场控制器之间采用截面积为1.0mm²的RVVP聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铜芯电缆或计算机专用通信电缆；敷设方式以沿桥架或线槽明敷为主，出桥架后穿金属管保护。

第3页：第1章习题答案（三）与第2章开头

第1章习题答案（续）

24. 接地要求

单独设置接地极时应采用一点接地方式，接地电阻不大于4Ω，并注意与建筑物防雷接地系统的接地板之间距离不得小于20m。

25. 造价估算方法

面积估算法、点数估算法、设备估算法（投资比例估算法、工程定额法）。

26. 投资比例估算法与工程定额法

投资比例估算法按照建筑设备监控系统设备总投资的10%~15%取费，优点是简单易行、工作量小，缺点是收入无依据、合理性差，也不利于按工程进度付费，常用于投标时间较短时的系统造价估算或项目业主的粗略估算。工程定额法按照国家相关规定执行，操作合理且计算准确，是目前大型工程中常用的规范操作方式，值得提倡；但各地情况与标准定额之间也有一定差距，须根据项目实施所在地的实际情况作出相应调整。

第2章习题答案

3. 计算机控制系统的类型

操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统和集散控制系统等。

4. 集散控制系统的设计原则

采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，自下而上分为若干层，分别完成控制、监督和管理的功能。

5. 三层结构的组成

由管理级、监控级、现场控制级组成。

6. 两层结构的组成

由管理层和现场设备层组成。

7. FCS的优点

采用FCS布线工程可节省约40%的经费，信号转换精度和可靠性强，具有很高的性能价格比。

8. DDC控制器的作用与工作过程

DDC控制器是整个控制系统的核心，是系统实现控制功能的关键部件。其工作过程是：控制器通过模拟量输入通道（AI）和数字量输入通道（DI）采集实时数据，并将模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号（A/D转换），然后按照一定的控制规律进行运算，最后发出控制信号，并将数字量信号转变成模拟量信号（D/A转换），通过模拟量输出通道（AO）和数字量输出通道（DO）直接控制设备的运行。

9. DDC的结构形式

分为独立控制器结构和模块化结构两种形式。

11. 通道类型

AI、AO、DI、DO。

第4页：第2章习题答案

第2章习题答案（续）

14. PID参数对调节作用的影响

P越大调节作用越强，相同偏差下输出值越大；P太小调节时间长，P太大引起系统振荡甚至发散。I越小调节作用越强，偏差累积值的调节作用越强；I太大误差消除的调节时间长，I太小引起超调量大甚至振荡发散。D越大调节作用越强，初始调节作用越强；D太小调节时间长，D太大引起系统振荡甚至发散。

15. 模拟量传感器

检测得到的信号为模拟量的传感器，该信号通过AI通道输入到现场控制器中；开关量传感器则通过DI通道输入。

四线制

在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。这种引线方式可完全消除引线电阻的影响，主要用于高精度的温度检测。

22. 温度传感器的用途

用于测量水管或风管中介质的温度，以此来控制相应的水泵、风机、阀门和风门等执行器的开度。

23. 湿度传感器

湿敏元件是最简单的湿度传感器，主要有电阻式、电容式两大类。湿敏电阻在基片上覆盖一层感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值发生变化，利用这一特性测量湿度；湿敏电容一般用高分子薄膜电容制成，常用高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等，环境湿度改变时介电常数发生变化使电容量变化，其电容变化量与相对湿度成正比。

25. 电容式差压变送器原理

被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在δ元件（敏感元件）两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧；测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器，由电容量的变化反映差压。

39. 调节阀口径的选用步骤

①计算流量的确定：根据现有生产能力、设备负荷及介质状况决定计算流量Qmax和Qmin；②阀前后压差的确定：根据已选择的阀流量特性及系统特点选定S（阻力系数），再确定计算压差；③计算Cv：根据所调节的介质选择合适的计算公式和图表，求得Cmax和Cmin；④选用Cv：在产品标准系列中选取大于Cmax且最接近的一级Cv；⑤调节阀开度验算：一般要求最大计算流量时的开度不大于90%，最小计算流量时的开度不小于10%；⑥实际可调比验算：一般要求实际可调比不小于10。

40. 电磁阀的特点

调节精度受限、适用介质受限：电磁阀通常只有开关两种状态，阀芯只能处于两个极限位置，不能连续调节；对介质洁净度有较高要求，含颗粒状介质不适用，粘稠状介质不适用。优点是动作快、功率微小、外形轻巧，响应时间可以短至几个毫秒。

第5页：第3章习题答案（一）

第3章习题答案

1. 建筑给排水工程的任务与范围

工程范围包括建筑给水、热水供应、消防给水、建筑排水、建筑中水、小区给排水和建筑水处理等多项内容。

2. BAS对水处理装置与消防给水的监控处理

建筑中水、排水的水处理装置都有自身完整的控制系统，BAS对其的监控处理方法类似于对冷水机组、锅炉的处理方法，一般不去直接控制。对于消防给水的监控，按照我国现行的消防管理要求，由消防系统统一控制管理，不直接纳入BAS中。

3. 给水系统的分类

生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统。

4. 各类用水的要求

生活用水的水质必须严格符合国家规定的《生活饮用水卫生标准》，用水量可参照《室外给水设计规范》的生活用水量标准；管网必须保证一定的水压即最小自由水压，其值（从地面算起）根据给水区内建筑物层数确定，一层为10米、二层为12米，以后每加一层增加4米。生产用水在水质、水量、水压及安全方面的要求因工艺不同差异很大，如冷库中较大水量用于冷却、冲霜、制冰、生产加工；空调用水主要为空调供冷/热用水和冷却水系统，一般由循环水和补给水两部分组成，对补给水要求进行水质软化处理。消防用水对水质要求不高，但必须按建筑防火规范保证有足够的水量和水压。

6. 增压与贮水设备

如水泵、气压给水装置、变频调速给水装置、水池、水箱等。

9. 七种给水方式

直接给水方式、单设水箱的给水方式、单设水泵的给水方式、设水泵水箱的给水方式、设气压给水设备的给水方式、分区给水方式、环状给水方式。

11. 增压与贮水设备的作用

水泵是室内给水系统中主要的增压设备；水箱设置在建筑物屋顶上，起着存储水、调节用水量变化和稳定管网压力的作用；气压给水设备是给水系统中利用密封储罐内空气可压缩性进行储存、调节和加压送水的装置。

13. 高层建筑给水的特殊性

由于高层建筑层数多，采用一般供水方式则管道中的静水压力势必很大，静水压力大会导致一系列问题，需要竖向分区解决。

说明：原文件将层数与需水压以两行数字并排列出（54321 与 24 20 16 12 10），此处按一一对应关系整理为表格；该表适用于层高不超过3.5m的建筑，压力为自地平算起的最小保证压力。

第6页：第3章习题答案（二）

第3章习题答案（续）

14. 水泵变频调速供水的两种控制模式

与变风量空调系统的情形十分相似，系统控制模式有恒压变流量和变压变流量两种。恒压变流量的控制目标是保持管网入口处的水压为恒定值；变压变流量的控制目标是使给水管网最不利点的压力保持恒定，或者在管网入口处按运行时段分别设定水压。由于变压变流量模式更贴近管网的实际运行工况，因而运行效果更好。

15. 水泵变频调速的优点

①调节效率高，接近于理想的调节和变速，节能效果显著；②变频器提供丰富的输入输出信号端子，可方便地实现电机启停、调速，加上速度检测回路形成闭环控制，容易实现自动化控制；③可容易地实现工频电网运行与变频器运行之间的切换，一旦变频器发生故障可退出运行改由工频电网直接运行，不影响水泵连续运行；④能同时实现软启动和软停车；⑤易进行设备改造，改造时不涉及电动机及所驱动的水泵本身，停机改造时间短；⑥安装地点灵活，不限于电动机轴端或靠近处。

16. 变频器的二次回路设计

即配电箱中变频器与继电接触器、DDC之间的连线。

17. DDC对水泵的变频调速控制过程

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，通过1路AI通道送入现场控制器，与设定水压值比较，按PID算法得出偏差量，控制电源频率变化，调节水泵转速，从而达到恒压变量供水的目的。用水量增加时水压下降，DDC使变频器输出频率提高、水泵转速提高、供水量增大，维持系统水压基本不变；用水量减少时过程相反。系统中设低水位控制器，当水池水位降至最低水位（或消防水位）时系统自动停机。如有多台水泵，均采用同一台变频调速器，由可编程控制器实现多台泵的循环软启动。

18. 水池水箱的监控功能

水泵运行状态显示；水流状态显示；水泵启停控制；水泵过载报警；水箱高低液位显示及报警。

20. 水泵的监控功能

水泵运行状态显示；手/自动状态显示；水泵启停控制；水泵过载报警。

21. 变频调速供水方式的特点

由于减少了水箱储水环节，避免了水质的二次污染；泵组及控制设备集中设在泵房，占地面积小、安装快、投资省；采用闭环供水控制方式，根据管网压力信号调节水泵转速，实现变量供水。

第7页：第3章习题答案（三）与第4章开头

第3章习题答案（续）

29. 排水系统的组成

一个完整的排水系统由卫生器具和生产设备受水器、排水管道、通气管道、清通设备、局部提升设备、污水局部处理构筑物、辅助设备等部分组成。

31. 高层建筑排水系统的形式

设通气管的排水系统、苏维脱排水系统、空气芯水膜旋流排水立管系统。

34. 热水供应系统的分类

局部热水供应系统、集中热水供应系统、区域热水供应系统。

35. 加热方式

根据加热方式不同，可分为直接加热和间接加热两种形式。

36. 间接加热的设备

采用热交换设备。

第4章习题答案 · 一、填空题

• 1. 50%，50%
• 2. 供暖、通风和空气调节系统，HVAC
• 3. 人工
• 4. 温度调节、湿度调节、气流速度调节、空气洁净度调节
• 5. 人体的舒适性，具体的工艺要求
• 6. 25℃~27℃，18℃~20℃，工艺，40%~50%，50%~60%
• 7. 湿热，潜热
• 8. 半集中式空调系统；集中式空调系统
• 9. 直流式系统
• 10. 集中设置的冷冻站、锅炉房或热交换站，中央空调系统
• 11. 冷却减湿，加热、加湿
• 12. 等湿加热，等湿冷却，减湿冷却
• 13. 湿，吸湿，加湿
• 14. 加热量较小
• 15. 干蒸气加湿器，电加湿器
• 16. 初效，中效，高效
• 17. 冷冻除湿机
• 18. 冷热源、空气处理设备、空调风系统、空调水系统、自动控制部分
• 19. 诱导系统、风机盘管系统

第8页：第4章习题答案与第5章开头

第4章习题答案 · 二、简答题

1. 空气调节的任务

采用技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境，是空气调节的任务。

2. 空气流速调节的作用

调节空调调节中的空气温度和湿度；在工业生产中通过对气流速度进行控制，可以把有害物和灰尘局部排出。

3. 空气调节系统的组成

一般由空调冷源和热源、空气处理设备、空调风系统、空调水系统、空调的自动控制和调节装置五大部分组成。

4. 舒适性空调与工艺性空调的区别

二者服务的对象不同、目的也不一样：前者的服务对象是室内的人员，后者的服务对象是物。舒适性空调的目的是使室内空气具有良好的参数，向人们提供适宜的工作或生活环境，从而有利于提高工作效率或维持良好的健康水平；工艺性空调的目的是满足生产过程和科学研究等的要求。

5. 送风、回风、排风与新风

送风指往局部环境中吹风（送空气）；回风指空调系统将局部环境中的空气经净化后送回局部环境；排风指空调系统将局部环境中的空气排出系统外；新风指系统采集外界的空气经净化后送入局部环境的风。

6. 按风量调节方式分类

分为定风量系统和变风量系统两类。

7. 按空气来源分类

分为封闭式系统、直流式系统、回风式系统三类。

8. 夏季冷负荷算式

Q = (Qw + 116.3N) × 1.5。

9. 风机盘管机组的工作原理

将空调的末端装置直接放在空调房间内，工作时盘管内根据需要流动热水或冷水，风机把室内空气吸进机组，经过过滤后再经盘管冷却或加热送回室内，如此循环以达到调节室内温湿度的目的。

10. 风机盘管的新风供给方式

①室外空气靠房间门窗等缝隙自然渗入和浴厕机械排风补给新风；②在房间外墙打洞直接引入新风；③由独立的新风系统供给新风。

17. 风系统的作用

将处理过的空气按设计要求送到各空调房间，并从房间内抽回一部分空气或排除一定量的空气。

18. 送风口与回风口

送风口的作用是将送风状态的空气均匀地送入空调房间，常用的有侧送风口、散流器、孔板送风口、喷射式送风口；回风口由于回流速度衰减很快、作用范围小，其吸风速度的大小对室内气流组织影响很小，常用的有格栅、单层百叶、金属网格。

第5章习题答案 · 一、填空题

• 3. 冷却水系统，冷冻水系统
• 4. 裙楼或主楼的屋顶

第9页：第5章习题答案与第7章开头

第5章习题答案 · 二、简答题

1. 集水器与分水器的作用

空调冷（热）水系统的集水器和分水器的作用是为了空调分区后的流量分配、调节和管理。

2. 空调水系统的分类

①按水压特性划分为开式系统和闭式系统；②按冷（热）水管道的设置方式划分为双管制系统、三管制系统和四管制系统；③按水量特性划分为定水量系统和变水量系统；④按末端设备的水流程不同可分为同程式系统和异程式系统。

3. 开式系统与闭式系统的优缺点

开式系统优点：结构简单，具有一定的蓄冷能力，可以部分降低用电峰值和电气设备的安装容量；缺点：水质易被污染，管道容易被堵塞、腐蚀，系统静压大、水泵扬程及电动机功率较大。闭式系统克服了开式系统的上述缺点。

7. 定水量系统与变水量系统

定水量系统是指空调水系统输配管路的流量保持恒定不变的系统；变水量系统是指空调水系统输配管路的流量随着末端装置流量的调节而改变的系统。

8. 压差旁通阀的作用

①在负荷侧流量变化时，压差旁通阀自动根据压差控制旁通流量；②当旁通阀流量达到一台冷冻水泵的流量时，说明有一台水泵完全没有发挥作用，应停止一台冷冻水泵的运行以节能，因此旁通阀也是水泵台数启停控制的一个关键性因素；旁通阀的最大设计流量就是一台冷冻水泵的流量。

16. 水流开关的作用

水流开关可以监测水泵回路的水流状态。

第7章习题答案

1. 系统集成的定义

智能建筑的系统集成是指将智能建筑内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起，以实现信息综合、资源共享；一般通过综合布线系统及计算机网络技术把各子系统的设备、功能和信息集成到相互关联、统一协调的系统中，使资源充分共享、管理高效便利。

2. 集成系统的层次

BMS；IBMS；I2BMS。

3. 智能化集成系统的功能

具有信息共享、管理各个子系统等功能，包括信息汇集、管理子系统、共享信息资源、系统集成的具体功能。

4. 中央监控管理室的四大功能

①作为防火管理中心的作用；②作为安防管理中心的作用；③作为设备管理中心的作用；④作为信息情报咨询中心的作用。

5. 监控中心的设置要求

通常要求环境安宁，宜设在主楼低层接近负荷中心的地方，也可设在地下一层；要求无有害气体、蒸汽及烟尘，远离变电所、电梯、水泵房等电磁波干扰场所，远离易燃、易爆场所；要求无虫害和鼠害，上方无厨房、洗衣房、厕所等潮湿场所；应符合消防的一般规定，即监控室的门应向疏散方向开启，并在入口处设置明显标志。

6. 系统集成的原则与步骤

原则包括可行性和必要性、以人为本、使用与管理的原则；步骤为系统集成分析、系统设计、系统实施与评价、系统管理维护。

7. 子系统的集成模式

一体化集成模式、以BA和OA为主面向物业管理的集成模式、BMS集成模式、子系统集成。

9. 系统集成下的通信标准

LonMark标准、BACnet标准、OPC技术、开放式数据库连接ODBC。

第10页：LonWorks与BACnet集成方案

第7章习题答案（续）

10. 两种典型的BMS集成方案

基于LonWorks的BMS集成方案

BAS管理站经网关接入LonWorks控制层网络（OLN层网），下层挂接智能阀、智能开关、智能传感器等智能节点，以及DCS、PLC、控制器等智能节点。

基于BACnet的BMS集成方案

BAS管理站经BACnet路由器接入管理层与控制层网络，下层分别挂接控制器、传感器、执行器；控制层可基于ARCNET、LonWorks、RS-485、以太网等不同BACnet链路。

说明：本页源文件为两张集成方案示意图，图中节点与链路标注建议对照原课件图片补充。