Xây dựng mô hình hệ thống hvac điều khiển bằng bms

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN ANH TUẤN XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG HVAC ĐIỀU KHIỂN BẰNG BMS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60 52 02 02 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN ANH TUẤN XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG HVAC ĐIỀU KHIỂN BẰNG BMS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60 52 02 02 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Hồng Việt TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP HCM ngày 02 tháng 02 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TS Ngô Cao Cường Chủ tịch hội đồng PGS.TS Lê Kim Hùng Phản biện TS Trần Vinh Tịnh Phản biện PGS.TS Phan Thị Thanh Bình Ủy viên TS Huỳnh Châu Duy Ủy viên – thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TS Ngô Cao Cường TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ TP HCM PHỊNG QLKH - ĐTSĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ANH TUẤN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/05/1978 Nơi sinh: Vĩnh Long Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV: 1181031065 I- TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG HVAC ĐIỀU KHIỂN BẰNG BMS II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu hệ thống điều khiển BMS tòa nhà (Building Management System) - Nghiên cứu hệ thống điều hịa thơng gió (HVAC) - Nghiên cứu lập trình MikroC cho vi điều khiển pic 18f4550 - Xây dựng mơ hình hệ thống HVAC điều khiển MBS III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/06/2012 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 29/12/2012 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) Nguyễn Hoàng Việt KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn Nguyễn Anh Tuấn ii LỜI CÁM ƠN Trong trình thực luận văn, gặp nhiều khó khăn, nhờ hướng dẫn tận tình PGS.TS Nguyễn Hồng Việt, tơi hồn thành luận văn thời gian quy định Để hoàn thành luận văn này, tơi xin bày tỏa lịng biết ơn sâu sắc PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt, thầy người tận tâm hết lịng học viên, hướng dẫn nhiệt tình cung cấp cho tơi tài liệu vô quý giá thời gian thực luận văn Xin chân thành cám ơn tập thể thầy cô giáo trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP Hồ Chí Minh, giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tôi, giúp học tập nghiện cứu trình học cao học trường Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng quản lý khoa học - Đào tạo sau đại học trường đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập l àm luận văn cao học trường Xin chân thành cảm ơn anh, chị đồng nghiệp hỗ trợ, giúp đỡ cho trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn anh, chị học viên cao học ngành “Kỹ thuật điện” đóng góp ý kiến cho tơi trì nh thực luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 Người Thực Nguyễn Anh Tuấn iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Hiện nay, hệ thống điều hồ khơng khí HVAC ( Heating Ventilating and Air Conditioning) BMS (Building Management System) sử dụng phổ biến tòa nhà cao tầng Hệ thống trao đổi nhiệt trung tâm WCH (Water Chiller) FCU( Fan Coil Unit), AHU(Air Handling Unit) Trong luận văn này, sâu vào nghiên cứu xây dựng mơ hình hệ thống HVAC làm lạnh nư ớc, FCU ( Fan Coil Unit) BMS (Building Management System) điều khiển giám sát thiết bị từ máy tính giống theo thực tế Luận văn này, nghiên cứu với phần cứng điều khiển chủ yếu sử dụng vi điều khiển pic 18f4550 lập trình mikroC Tr ong đó, bao gồm giám sát điều khiển nhiệt độ khu vực làm lạnh, nhiệt độ nước giải nhiệt, nhiệt độ nước làm lạnh, lượng CO2 khơng khí, điều khiển thiết bị đèn chiếu sáng theo thời gian thực thời gian tùy chọn người vận hành chủ đầu tư Trong đó, giao diện hình điều khiển thiết bị từ máy tính thiết kế với hình ảnh 3D theo thiết bị thực tế Do đó, làm cho người vận hành dễ giám sát điều khiển thiết bị Luận văn chủ yếu tập trung xây dựng mơ hình hệ thống HVAC điều khiển bằ ng BMS thu gọn lại với đầu đủ chi tiết hệ thống thức tế thể đầy đủ thông số trạng thái hoạt động hệ thống Thông qua luận văn này, hy vọng cung cấp mơ hình kiến thức hữu ích cho kỹ sư, sin h viên v.v… học tập nghiên cứu hệ thống HVAC điều khiển BMS iv ABSTRACT Today, the air-conditioning systems HVAC (Heating Ventilating and Air Conditioning) and BMS (Building Management System) is widely used in buildings Heat exchange system center is WCH (Water Chiller) and FCU (Fan Coil Unit), AHU (Air Handling Unit) In this essay, I am going into research modeling HVAC system water-cooled, the FCU (Fan Coil Unit) and BMS (Building Management System) controller surveillance equipment from computer the same as the fact This thesis, I research with hardware drivers mainly use pic 18f4550 microcontroller and programmed by MikroC In there, including supervise and area cold temperature control, hot water temperature control, cold water temperature control, the amount of CO2 in the air, lighting and devices control real-time or time option of the operator or investor In there, the interface display devices control from the computer designed with real 3D images Therefore, the operator easily to view and devices control This thesis is to make HVAC control system model by BMS control The model is the compact with all the details as a system in fact and fully display parameters and status activities of the system Through this thesis, I hope to provide a useful model and knowledge for engineers and students Etc The peoples are learning and research about HVAC systems the BMS controlled v MỤC LỤC Tên đề mục Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Tóm tắt luận văn iii Abstract .iv Mục lục v Danh mục từ viết tắt .xi Danh mục bảng biểu xii Danh mục sơ đồ, hình ảnh xiii Chương 1: Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung nghiên cứu .2 1.5 Phương pháp luận 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Tình hình nghiên cứu giới 1.8 Tình hình nghiên cứu nước 1.9 Nội dung luận văn vi Chương 2: Tổng quan hệ thống BMS (Building Management System) 2.1 BMS gì? 2.1.1 Đối tượng quản lý BMS 2.1.2 Tính BMS 2.1.3 Lợi ích mang lại từ BMS 2.2 Ưu điểm hệ thống BMS 2.2.1 Quản lý hiệu quả, tiết kiệm nhân công 2.2.2 Duy trì tối ưu hóa mơi trường 2.2.3 Tiết kiệm lượng, nhiên liệu 2.2.4 Đảm bảo yêu cầu an toàn 2.2.5 Nâng cao thuận tiện cho người sử dụng 2.3 Cấu hình hệ thống BMS 10 2.3.1 Bộ điều khiển cấp vùng 10 2.3.2 Bộ điều khiển cấp hệ thống 10 2.3.3 Bộ xử lý cấp hoạt động 11 2.3.4 Bộ xử lý cấp quản lý 12 2.4 Thiết bị điều khiển tự động 12 2.4.1 Thiết bị điều khiển điện 12 2.4.2 Thiết bị điều khiển điện tử 13 2.4.3 Bộ điều khiển kỹ thuật số trực tiếp DDC 13 2.4.4 Phần tử thông minh 15 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN Xây dựng mơ hình hệ thống HVAC 8/22 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 9/22 Sơ đồ mạch động lực mạch điều khiển Mạch động lực Mạch điều khiển KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 10/22 Kết mô đạt mơ hình hệ thống HVAC • Điều khiển hệ thống Chiller System “AUTO” Kết nối mơ hình với với phầm mềm điều khiển BMS từ máy tính, hiển thị nhiệt độ nước nhiệt độ phòng thời điểm KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 11/22 • Điều khiển hệ thống Chiller System “AUTO” KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 12/22 • Điều khiển hệ thống Chiller System “AUTO” Quan sát ta thấy thay đổi nhiệt độ theo thời gian Nhiệt độ nước lạnh < nhiệt độ đặt chiller “OFF” (ngược lại “ON”) KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 13/22 • Điều khiển hệ thống Chiller System “AUTO” Nhiệt độ nước giải nhiệt < nhiệt độ đặt quạt giải nhiệt “OFF” (ngược lại “ON”) FCU “ON”: nhiệt độ phòng > nhiệt độ cài đặt (ngược lại FCU “OFF”) KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 14/22 • Điều khiển hệ thống Chiller System “AUTO” Damper chọn “AUTO” lượng CO2 khu vực làm lạnh lớn lượng CO2 đặt mở cửa gió cấp khơng khí từ ngồi vào Ngược lại đóng cửa gió KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 15/22 • Điều khiển hệ thống Chiller System “ON” Từ giao diện hình máy tính Chiller System “AUTO”chuyển sang “ON” Từ giao diện hình máy tính Chiller System “OFF”chuyển sang “ON” KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 16/22 • Điều khiển hệ thống Chiller System “ON” FCU chạy “ON”, không tự động tắt theo nhiệt độ cài đặt Nhưng nhiệt độ phịng hiển thị hình Damper “ON” ln ln mở cửa gió khơng tác động theo CO2 cài đặt, hiển thị CO2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 17/22 10 Kết mô đạt điều khiển đèn chiếu sáng • Điều khiển đèn trạng thái “AUTO” Đèn mở theo thời gian Time ON tắt theo thời gian Time OFF KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN 18/22 • Điều khiển đèn trạng thái “ON” Đèn luôn sáng không phụ thuộc vào thời gian đặt KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TRONG LUẬN VĂN • Điều khiển đèn trạng thái “OFF” Đèn luôn tắt 19/22 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20/22  Đây đề tài có tính chất thực tế cao ứng dụng tịa nhà cao tầng có sử dụng BMS để điều khiển giám sát thiết bị  Trong đề tài này, thực phần hệ thống BMS xây dựng mô hình điều khiển hệ thống HVAC BMS  Ngồi BMS ứng dụng điều khiển giám sát hệ thống khác tòa nhà như: hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống phân phối điện hạ thế, hệ thống máy phát, hệ thống phát thanh, hệ thống camera, hệ thống cấp nước sinh hoạt xử lý nước thải.v.v… KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 21/22  Tuy nhiên, để hoàn thiện hệ thống BMS có đầy đủ tính nêu phải cần nhiều thời gian để nghiên cứu Cho nên, sau có điều kiện tơi nghiên cứu phát triển thêm đề tài với đầy đủ hệ thống ứng dụng tịa nhà cao tầng 22/22 XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC ANH CHỊ ! ... TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG HVAC ĐIỀU KHIỂN BẰNG BMS II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu hệ thống điều khiển BMS tòa nhà (Building Management System) - Nghiên cứu hệ thống điều hịa... hiệu việc điều khiển hệ thống điều hịa, thơng gió BMS 1.7 Tình hình nghiên cứu giới Hệ thống HVAC (heating, ventilating air conditioning) hệ thống quan trọng trọng hệ BMS Nó hệ thống điều hịa... động hệ thống điều hịa, thơng gió - Nghiên cứu phần mềm MikroC Delphi - Nghiên cứu phần cứng phần mềm điều khiển BMS số hãng giới - Xây dựng mơ hình điều khiển hệ thống điều hịa, thơng gió BMS