智能建筑弱电工程师培训教程

本教程包括三篇：“建筑设备监控系统与技术”“消防工程”和“BIM技术与建筑弱电系统”，重点介绍了这三篇的基础理论与工程实际应用，读者通过深入学习可以掌握相关的理论和工程技能。本教程可作为智能建筑弱电工程师培训教材，也可作为建筑类高等院校建筑电气与智能化、电气工程与自动化、自动化、电气工程、暖通空调等专业的大学生学习建筑智能化技术的教材。

张少军，北京建筑大学电信学院教授，毕业于天津技术师院电气工程与自动化系。 2000年1月-2015年7月在北京建筑大学电信学院任教和科研，从事本科生、研究生教学和带研究生进行科研。主要讲授课程：网络通信技术技术、建筑智能化技术、数字、模拟电子技术、物联网技术、控制原理、线性系统理论（现代控制理论）等。

目录 前言第 1 篇 建筑设备监控系统与技术 第1章 建筑设备监控系统基础知识 31.1 建筑设备监控系统的基本概念和研究对象 31.1.1 建筑设备监控系统的基本概念 31.1.2 建筑设备监控系统的研究对象 31.2 空调系统的分类及工作原理 31.2.1 舒适性空调和工艺性空调系统 31.2.2 家用空调中的分体式空调41.3 家用中央空调 81.3.1 家用中央空调的概念和分类 81.3.2 家用中央空调系统的特点91.3.3 家用中央空调的使用特点 101.3.4 家用中央空调风管式系统 111.3.5 家用中央空调中的冷/热水机组 111.3.6 家用中央空调中的多联机系统 121.3.7 VRV空调系统 141.3.8 VRV空调系统与多联机的区别 201.3.9 VRV空调系统室内机的种类 201.3.10 VRV空调系统的设计步骤及设计限制 211.3.11应用VRV系统时的建筑负荷计算 221.3.12 VRV室内机和室外机的选型 241.4 中央空调系统 261.4.1 中央空调系统和家用空调系统的不同 261.4.2 中央空调系统各个组成部分的功能 271.5 空调系统的其他分类方式 281.5.1 按空气处理设备的集中程度分类 281.5.2 按承载空调负荷所用工作媒质分类 28 第2章 新风机组、空调机组和风机盘管及其控制 31 2.1 新风机组及其控制 32 2.1.1 新风机组的结构和工作原理 322.1.2 新风机组中的部分组件 332.1.3 新风机组的控制 372.1.4 新风机组控制设计要点 422.1.5 新型新风设备 422.2 空调机组及其控制技术 432.2.1 空调机组的结构和组成 432.2.2 空调机组的控制原理 462.2.3 空调机组的运行方式、运行状态及参量监控 482.2.4 空调机组的运行控制 502.2.5 平衡冷水机组一侧恒流量和空调机组一侧的变流量关系的控制 512.2.6 空调机组的监控点表及其编制 522.2.7 空调房间的热负荷、湿负荷及其计算 542.2.8 空调房间送风量和空调系统新风量的确定 562.2.9 空调机组中水阀开度的控制 562.2.10 空调机组的供冷量 592.2.11 空调机组控制设计要点5 92.3 风机盘管系统及其控制 602.3.1 风机盘管的分类和结构 602.3.2 风机盘管空调系统的工作原理 612.3.3 风机盘管加新风系统 642.3.4 风机盘管系统控制设计要点 662.4 中央空调控制系统设计 662.4.1 中央管理机设计要点 662.4.2 现场分站设计要点 662.4.3中控室 672.4.4 空调冷热水系统的一些设置参数 68第3章 中央空调系统的冷热源及变风量空调系统 703.1 中央空调系统的冷热源 703.1.1 冷水机组的分类及运行原理 713.1.2 螺杆式冷水机组 713.1.3 离心式冷水机组 723.2制冷站 743.2.1 制冷站及部分设备 743.2.2 制冷站的运行 763.2.3 空调系统末端设备和冷源的协调运行 773.2.4 制冷站的自动监测与控制 78 3.2.5 冷水机组控制系统设计要点 843.3 变风量空调系统及其控制 853.3.1 变风量空调系统的组成、运行和特点 853.3.2 变风量空调系统与定风量空调系统的不同 893.3.3 变风量末端装置 913.3.4 诱导型变风量末端装置 943.4 变风量末端装置中使用的皮托管式风速传感器、执行器和控制器 953.4.1 皮托管式风速传感器 953.4.2 变风量末端装置电动执行器与DDC控制器 973.5 变风量空调系统的控制策略 983.5.1 定静压控制 983.5.2 变定静压控制法 100第4章 建筑设备监控系统的通信网络架构 1024.1 建筑设备监控系统基于通信网络架构进行组织 1024.1.1 空调机组的控制系统和建筑设备监控系统的通信网络架构 1024.1.2 建筑设备监控系统通信网络架构的组成规律 1034.2 管理网络和控制网络 1064.2.1管理网络 1064.2.2控制网络 1074.3 楼宇自控系统中常用的RS−232和RS−485控制总线 1084.3.1 RS−232总线 1084.3.2 RS−485总线 1104.3.3 不同通信接口转换模块1114.4使用RS−485总线的APOGEE楼宇自控系统 1124.4.1 APOGEE楼控系统架构11 34.4.2系统中的DDC 1134.4.3 APOGEE楼控系统的网络体系 1144.5 楼宇自控系统中底层控制网络的选择及BACnet标准支持的楼宇自控网络 1174.5.1 楼宇自控系统中底层控制网络的选择 1174.5.2 BACnet标准及支持的楼宇自控网络 1174.6 使用层级结构通信网络举例 1214.6.1 BACtalk楼控系统架构 1214.6.2 控制器、网关及编程软件 1224.7 使用通透以太网的楼宇自控系统实例 1244.7.1 通透以太网的架构 1244.7.2 使用通透以太网的卓灵楼控系统 1254.8 控制网络采用现场总线及应用 1264.8.1现场总线 1264.8.2 现场总线在楼宇自控系统中的应用 126 4.9 楼宇自控系统架构设计需考虑的问题 127第5章 建筑智能化系统的系统集成 1295.1 建筑智能化系统集成概述 1295.1.1 系统集成的概念 1295.1.2 建筑智能化系统中需要进行集成的子系统 1305.2 系统集成设计中要注意关联程度的问题 1325.3 楼宇自动化系统集成的原则和步骤 1325.3.1 楼宇自动化系统集成的原则 1325.3.2 楼宇自动化系统集成的步骤 1335.4 系统网络结构和系统集成的水平层次 1335.4.1 系统网络结构与系统集成 1335.4.2 系统集成的水平层次 1335.5 IBMS系统集成 133 5.5.1 IBMS系统集成概念 1335.5.2 IBMS主要功能 1345.5.3 IBMS的功能设置和控制管理 1345.5.4 某标志性建筑的智能化系统集成工程 135 第 2 篇 消 防 工 程 第1章 消防系统及工程基础知识 1391.1 火灾的发展和蔓延 1391.1.1 火灾发展过程 1391.1.2 室内建筑火灾的蔓延 1401.2 高层建筑的火灾防范及火灾特点 1411.2.1 高层建筑的火灾防范 1411.2.2 高层建筑的火灾特点 1421.3 建筑的分类与分级 1431.3.1 建筑的分类 1431.3.2 民用建筑的等级划分 1441.4 建筑中防火分区、报警区域和探测区域的划分 1441.4.1 防火分区 1441.4.2 报警区域和探测区域 1471.5 消防系统的组成 148第2章 火灾自动报警系统 1502.1 火灾自动报警系统的基本形式 1502.1.1 火灾报警控制器的结构和功能 1502.1.2 区域报警系统 1502.1.3 集中报警系统 152 2.1.4 控制中心报警系统和设计要求 1542.2 消防系统中的总线制和探测器的地址编码 1552.2.1 火灾探测器的线制及探测器和手动报警按钮的接线举例 1562.2.2 探测器的地址编码 1582.3 火灾自动报警系统中的部分重要设备 1592.3.1输入/输出模块 1592.3.2 声光报警器 1602.3.3 总线中继器及其应用 1612.3.4 总线隔离器和总线驱动器 1622.3.5 火灾显示盘 1632.4 消防控制室和火灾报警联动控制器 1642.4.1 消防控制室 1642.4.2 消防控制室的火灾报警联动控制器 1642.5 火灾自动报警系统中的各类火灾探测器 1652.5.1 火灾探测器的分类和型号 1652.5.2 感温火灾探测器 1682.5.3 感烟火灾探测器 1712.5.4 感光（火焰）火灾探测器 1742.5.5 复合探测器 1762.6 手动报警按钮及设置 1772.7 火灾报警控制器和火灾探测器的线制 1792.7.1 区域与集中火灾报警器 1792.7.2 火灾报警控制器的线制 1812.7.3 火灾探测器的线制 1832.8 火灾探测器及其手动报警按钮的设置 1842.8.1 点型火灾探测器的设置和选择 1842.8.2 线型火灾探测器和手动报警按钮的设置 1872.9 火灾自动报警系统的设计 1882.9.1 系统设计 1882.9.2 火灾报警控制器容量的选择 1892.9.3 火灾应急广播和火灾警报装置 1902.9.4 消防专用电话 1902.9.5 火灾自动报警系统接地 1912.10 火灾报警控制系统的设计及工程实用 1912.10.1 工程概况 1912.10.2 确定保护等级及选用火灾自动报警系统类型 192第3章 消防灭火系统与防火卷帘门 194 3.1 消火栓给水系统及其组成 1943.1.1 室外消火栓给水系统及其组成 194 3.1.2 室内消火栓给水系统及其组成 1953.2 自动喷水灭火系统和防火卷帘门 2013.2.1 自动喷水灭火系统的分类及组成 2013.2.2 防火卷帘门的控制要求及控制系统设计 206第4章 防排烟及通风系统 2094.1 建筑火灾烟气的危害及扩散 2094.1.1 建筑火灾烟气的危害 2094.1.2 防烟、排烟系统的设置 2104.2 防排烟设施对火灾烟气的控制及防烟分区 2114.2.1 防排烟设施对火灾烟气的控制 2114.2.2 防烟分区 2124.3 防烟排烟系统 2124.3.1 自然排烟 2124.3.2 机械排烟 2134.3.3 防烟系统 2174.3.4 防排烟设备的监控 2194.3.5 防烟、排烟设备的监控 220第5章 消防广播系统与火灾事故照明 2215.1 消防广播系统 2215.1.1 消防广播系统的设置要求 2215.1.2 消防广播系统的构成和控制方式 2225.2 火灾事故照明 2265.2.1 消防应急照明的要求及功能指标 2265.2.2 应急照明灯具的接线 2285.2.3 应急照明系统设计方法及应急照明系统控制 229第6章 消防控制室与联动控制系统 2316.1 消防控制室 2316.1.1 消防控制室的技术要求 2316.1.2 消防控制室构成和消防联动控制器 2326.2 消防控制室的设计要求 2346.3 联动控制系统 2346.3.1 消防联动和联动控制的实现 2346.3.2 室内消火栓系统的联动控制 2356.3.3 自动喷淋系统的联动控制 2386.3.4 防排烟系统的联动控制 2396.3.5 联动控制中的防火阀、防排烟阀监测 2396.3.6 可燃气体探测系统的联动控制 2406.3.7 电梯回归一层的联动控制 2406.3.8 防火卷帘联动控制中的控制器和防火卷帘门工程应用实例 240 6.3.9 背景音乐、紧急广播和切断非消防电源的联动控制 2456.3.10 消防联动系统控制顺序245第7章 消防系统的设计、施工与调试 2467.1 消防系统设计 2467.1.1 消防系统设计的内容和原则 2467.1.2 程序设计和设计方法 2467.1.3 方案设计和初步设计阶段的工作 2477.2 火灾自动报警系统保护对象的级别和基本形式的选择 2487.2.1 火灾自动报警系统保护对象的级别 2487.2.2 火灾自动报警系统基本形式的选择 2487.3 消防联动控制的设计要点 2487.4 消防工程开工及元件的检查和测试 2497.4.1 消防工程开工的条件 2497.4.2 元件的检查和测试 2507.5 消防系统的设计、施工依据 2507.5.1 设计依据 2507.5.2 施工依据 2507.6 消防系统的施工 2517.6.1 施工单位承担的质量和安全责任及质量管理 2517.6.2 控制器类设备的安装 2517.6.3 消防电气控制装置、模块安装及系统接地 2527.7 消防系统的调试和验收 2527.7.1 消防系统调试 2527.7.2 火灾报警控制器的调试 2537.7.3 火灾探测器的调试 2537.7.4 消防应急广播设备的调试 2547.7.5 防火卷帘控制器的调试 2547.7.6 与空调系统及防排烟系统的配合 2547.7.7 消防系统调试中的逻辑关系与系统调试 2557.7.8 消防系统验收 256第 3 篇 BIM 技术与建筑弱电系统 第1章BIM技术与建筑弱电系统概述 2591.1 BIM技术及其在建筑业中的应用 2591.1.1 BIM技术 2591.1.2使用BIM技术进行碰撞检测 2601.1.3 BIM模型的架构 2631.1.4 BIM技术在设施全生命周期的应用 264 1.1.5 BIM技术的多方面应用 2651.2 BIM软件系统 2651.2.1 BIM软件体系的组成 2651.2.2 BIM软件体系的成员 2661.2.3 BIM应用软件的格式、兼容性和BIM服务器 2661.2.4 BIM应用的部分软件说明 268第2章 建筑弱电系统的BIM建模及应用 2712.1 管线设计的困难和模拟施工 2712.2 BIM建模及建模过程中的同步和协同 2722.2.1 Autodesk Revit的BIM建模 2722.2.2 Revit建模过程中的同步、专业协同及碰撞检测 2722.2.3 建筑弱电子系统BIM模型中的关联 2732.3 建筑消防系统的BIM建模 2742.3.1 二维形式文件被3D模型替代及建筑弱电系统发生的碰撞 2742.3.2消防BIM建模的主要规则和建模特点 2752.3.3消防BIM建模中的强关联子系统和BIM协同工作 2762.3.4消防BIM建模的物理要素及组件符号库 2772.3.5 BIM建模成果交付和模型协同工作方式 279第3章BIM模型的更多维度延伸和应用 2803.1 2D到3D、4D和5D的演进和BIM应用扩充 2803.1.1 2D到3D、4D和5D的演进 2803.1.2 BIM应用的扩充 2803.1.3 建筑弱电系统BIM模型的四维和五维延伸 2813.1.4 3D扫描对弱电系统工程进行记录、检验和阶段验收 2813.2 BIM应用举例 2823.2.1 117大厦的BIM应用 2823.2.2 BIM技术在上海中心大厦建筑弱电系统设计及施工中的应用 2833.3 BIM技术的政策推动和标准制定 2843.3.1 住建部关于BIM政策推动 2843.3.2 各地政府在BIM技术发展中的政策跟进 2843.3.3关于BIM的国标 286参考文献 287

前 言 由工业和信息化部教育考试中心主管，北京六度天成教育科技有限公司（简称六度教育）负责组织、推广的智能建筑弱电工程师培训，已经有12年了，聘用的教师都是国内知名且资深的教授和高级工程师，他们有着长期从事建筑弱电系统工程的丰富实践经验，同时有着深厚的理论功底。许多经过培训的建筑弱电系统与技术的从业人员、骨干技术人员都在自己的工作岗位上发挥了重要的作用，六度教育智能建筑弱电工程师培训已经成为国内闻名且颇具影响力的工程教育培训品牌。建筑弱电系统及技术与建筑智能化系统及技术在内容和研究对象、研究方法上基本相同，但前者更偏重于子系统，工程性更强，而后者更侧重于大系统，理论性较强，当然建筑智能化系统及技术也同样非常重视工程实践性。建筑弱电系统及技术从内容上看，涉及多种不同的技术、技能以及不同的专业理论，整个内容有很强的系统性。经过几十年的发展，我国在建筑弱电系统与智能化系统及技术领域上有较快的发展，但与国际领先水平还有较大的距离。比如：在建筑设备监控系统中，不具有自主知识产权的品牌楼宇自控系统；楼宇自控系统的核心控制部件DDC控制器，还不能完全自主开发；节能效果较好的变风量空调系统应用情况与国外的差距较大；技术发展和应用所依托的购买、调试、运行和维护管理体制也存在较大的问题；对建筑设备监控系统的通信网络架构研究深度不够；技术与体系中的智能控制理论及方法研究深度还不够。随着现代科技的迅速发展，建筑弱电系统与技术的发展也日新月异，大量的新技术融入建筑弱电系统与技术中，作为建筑工程师的培训工作就要同步跟上，在培训教程的内容上也要不断地进行同步更新，新推出的《智能建筑弱电工程师培训教程》除了具有一定的理论深度和工程实践性强的特点外，还体现了与新技术同步发展的特点。《智能建筑弱电工程师培训教程》还可以作为从事建筑设备监控系统、消防工程设计与施工建筑弱电系统、暖通空调设备及其控制的大学生和工程师以及从事运行维护和管理的工程技术和管理人员参考书，当碰到不太明白的技术和理论问题时，可以从教程中找到相应的答案。同时，六度教育还开发了网络视频课程，使读者可以通过视频课程，更好地掌握本书的内容。六度教育网校的网址为：http：//study.6do.org.cn。由于时间仓促，该教程难免有不足之处，敬请广大读者批评指正。编者2019年3月30日