研华iBAS楼宇自控方案.docx

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研华iBAS楼宇自控方案

1、楼宇自控系统功能描述

它是以计算机控制技术和计算机网络通讯技术为基础，对建筑内的各类机电设备进行集散式的监视、控制，同时利用先进的管理软件，集中、全面地实现对建筑的综合管理和能源利用。

¢监视与控制功能

¢集中控制楼宇内的所有设备，使得对楼宇设备进行有效管理成为可能

¢监视楼宇设备的运行状态及各种图像、数据、曲线等参数

¢实现一体化协调运作

¢为用户提供舒适的环境

¢实现集中化管理

¢实现合理化管理：

可完成设备例行性时序操作，如节假日、周末及每日上下班定时启动、停止及顺序操作均由控制系统自动完成，可以减少人为的误操作。

¢存取有关数据与控制的参数、进行系统运行的历史记录及趋势分析、数据管理、打印各类报表等。

¢实现实时化、动态化管理：

所有监控参数由现场总线或TCP/IP网络传输，实时、动态分析数据。

¢实现节能运转

¢由于负载的变化，是随人员多少、设备开关、室外冷热程度及时段特性而异，人工管理无法适应如此即时、繁琐的调整，而自动控制系统可自动完成。

¢降低大厦的运行费用，可节约电费30%左右；

¢延长设备的使用寿命20%；

减少设备维护、维修费用及管理人员的开支。

2、系统特点

研华iBAS楼宇自控系统是一套结构简单、使用容易、功能强大的楼宇自动化控制系统，可完全满足您设备监控和系统集成的需求，帮助您更有效的对大楼进行控制与管理。

本产品严格按照工业技术标准设计，依托于研华近二十年的模块研发经验，所有产品的设计、管理和生产全部在台北完成，完全具有工业级产品的稳定性能。

系统具有如下优点：

●将Ethernet技术引入到控制器中，成就全功能互联网运作平台

研华iBAS系统将网络技术成功引入到控制器层面的设备中来，在控制级使用Ethernet技术和TCP/IP协议，使终端客户不用再通过一系列的转换，而是直接可以访问到现场控制器DDC，真正实现了互联网的一体化运作。

任何支持Web标准可以支持浏览器浏览的硬件设备，都可以成为一个所谓“全功能”的操作者，而不需要增加任何额外的费用。

所有这些操作都是基于iBAS系统的互联网技术，基于Web的上位机操作管理软件和基于Web的DDC控制器。

●智能化DDC控制器，WebServer功能支持远程IE直接访问

研华iBAS系统的现场控制器是一个智能化设备，32位320MHzIntel高速处理器，运行WinCE操作系统，用户不仅仅可以通过上位机软件查看现场设备数据，更能通过DDC的WebServer功能直接登录DDC的Web页面，这样做更能接近现场，直观感受现场设备的运行状态。

作为新一代智能型设备，DDC具有直接数字控制和程序逻辑控制功能，并具有联网协同工作的功能。

●完全基于Web浏览器而设计的绘图软件，实现全功能客户端

研华iBAS系统的网络化性能在系统远程操作上表现得淋漓尽致。

由于系统完全基于IE浏览器设计设计的特点，大部分功能要求必须通过IE浏览器来实现。

所有工程的创建、工程组态、数据库设置、图面制作、软件管理和监控运行等都可以通过浏览器在客户端来实现，因此可以说，客户端是“全功能”的，任何工程师可以做的事情，客户端只要有足够的权限都可以做得到。

通过使用浏览器，远程用户可以对楼宇自动化系统中的自动化设备进行实时监视和控制。

当现场出现异常状况，或者需要修改程序时，这种远程操作的功能让工程维护人员无论身在何处，都可以通过网络及时做出调整，让工程维护工作变得及时、高效，并能有效降低工程维护成本。

由于采用B/S结构体系设计，使得客户端的数量是不受限制的，而且是完全免费的。

●分布式结构体系，轻松应对万点以上大系统，快速响应事件报警

研华iBAS系统采用独特的分布式结构体系，每个监控节点（SCADAnode）都可以独立运行，或与其它监控节点组合在一个大型工程中，多个监控节点之间可以互相监控，实现数据共享。

每个监控节点都提供警报、数据记录、报表、计算和其它一些SCADA特性，同时每个监控节点都拥有自己的图面列表和一个单独的运行数据库。

这种分布式的软件架构体系，可以把万点以上的大系统分割成若干个小点数的区块系统，每个区块系统都是一个独立的监控节点，对设备进行独立的软件扫描和数据交换。

监控节点之间通过100Mbps以太网络进行快速数据交换。

这种分散式的软件扫描机制，保证超大系统的数据刷新速率，保证系统对现场事件和报警的及时处理。

●图形化逻辑编程工具，精确可靠的控制功能

舒适的空调环境在于精确而可靠的控制功能的实现，而正确的逻辑控制程序编程是其成功的关键。

研华iBAS系统的图形化逻辑编程工具BASPro软件，将软件编程图形化和模块化，通过简单的堆积木式的模块连接与参数配置，就可以轻松完成复杂程序的编写，完全免除了对冗杂的计算机程序代码了解的必要性。

程序具有近百个基本功能模块和超过30个BA专用模块，包括：

比例、比例+积分、比例+积分+微分、开/关、时间加权、顺序、算术、逻辑比较、计数器等。

控制程序支持设备离线状态下的仿真模式，用户可以在不连接任何设备的状态下，模拟编程、下载和调试，学习起来非常方便。

●专业的能源管理系统，帮助您分析能耗状况，建立能源削减计划

AdvantechBEMS是一套基于Web的先进能源管理系统，旨在帮助用户掌握和管理能源消耗情况。

从企业系统中采集的数据，包括电能表、水表、燃气表以及其他类型的环境数据，用户可以根据需要设定组来进行管理。

通过BEMS丰富的图形报告和数据解析功能，可以帮助用户找出节约能源的最优化策略。

●多种通讯协议支持，开放标准的集成平台

研华iBAS系统支持当今世界通行的LonWorks、BACnet等标准通讯协议，控制层具备强大的网络管理功能，支持Modbus、SNMP、CORBA、XML、HTTP等多种通讯协议，支持即插即用的多协议互操作，从而大大降低了自动化及信息的构造成本，最大限度的使用了互联网资源，与第三方系统数据接口支持DDE、OPC、ODBC、SQL等方式，具有优越的开放性能及良好的互操作性。

iBAS系统构造适用于各种规模的控制系统，系统升级与扩展方便易行，保障了用户的长期投资收益；系统提供友好便捷的应用开发环境，方便用户对系统进行规划、设计、建造以及维护等一系列管理活动。

系统服务器运行平台为微软的WindowsNT4.0、2000以上系统，上层总线采用10M/100M高速以太网，保证了整个系统的高速运行，系统支持ODBC、标准SQL等多种第三方系统数据接口方式，可按照用户需要自动生成各种管理报表。

3、系统架构

研华iBAS楼宇自控系统采用目前国际上流行的两层网络结构，将TCP/IP技术引入到控制层设备上来，完全合乎最新的市场走向，具有结构简单、选型简单和施工简单的优点。

系统采用全以太网的通讯方式，控制器与控制器之间采用以太网交换机进行连接，现场设备通过分布在各个区域的DDC控制器BAS-3500来控制，控制器逻辑编程采用模块化编程语言，内置大量楼宇专用模块，控制程序离线运行，不受上位机通讯中断的影响，控制器通过以太网与上位机绘图软件进行通讯。

研华iBAS楼宇自控系统包括管理层、控制层和现场设备三个基本组成部分。

管理层设备包括监控中心工控机服务器、UPS、打印机等，通过上位机图形界面对现场设备进行监视和控制。

控制层设备是整个楼宇自动控制系统的核心，它由分布在大楼各个角落的现场控制器DDC组成，它通过以太网络使用TCP/IP协议连接监控中心电脑，为物业管理人员提供现场设备的运行状态监视，并接受和执行上位机管理人员和操作人员的指令；现场设备包括各种各样的现场传感器和电动执行机构等。

iBAS楼宇自控系统架构图如下。

iBAS系统架构

系统配置功能

系统配置设备，也就是中央工作站，包括Web服务器（系统工程师站）、数据库服务器、系统运行监控站和操作员客户端站。

服务器工作站可以对工程进行开发、管理和配置，实现区域性数据联网，提高管理水平。

数据库服务器站提供大型数据库存储，对外提供数据源。

运行监控站提供软件的运行平台以及与下位机DDC的数据统讯，同时将下位机数据通过以太网不断的向上传递。

操作员PC客户端为操作员和终端客户提供画面浏览和工程操作等功能。

管理层设备采用WindowsXP操作系统。

中央工作站系统由PC主机、彩色大屏幕显示器、UPS及打印机组成，是BAS系统的核心，全部用以太网相连。

整个大厦内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示，内装中文工作软件包，提供给操作人员友好界面、人机对话、动态显示图形，为用户提供一个非常好的、简单易学的界面，操作简单，操作者无需任何先验软件知识，即可通过鼠标和键盘操作管理整个控制系统。

中央工作站提供的主要网络功能包括：

⏹允许多用户单点同时访问系统网络

⏹存储大量应用程序、操作及历史数据

⏹支持MicrosoftSQLServer2000、Oracle等大型数据库软件包

⏹作为多个网络控制引擎和网络集成引擎的系统配置工具的主机

用户可以通过标准的WEB浏览器直接访问数据服务器，在授权许可的范围内监视、操作建筑设备监控系统。

用户界面直观、易用、无需专门培训或查看操作手册也可轻松使用。

数据管理服务器除了对BMS系统的数据进行收集和显示外，还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据的长期储存；为网络控制器所在的网络提供安全的通讯。

数据管理服务器具有灵活的系统浏览、用户图形、综合报警管理、趋势分析和总结报告功能。

用户可以通过标准的WEB浏览器有效地管理舒适度和能源使用、对危急事件作出快速反应、并且使控制策略达到最佳。

多用户可以访问楼宇自动化系统的信息，该系统使用因特网协议和信息技术（IT）标准，并且与企业级别的通信网络兼容。

远程操作功能

由于系统基于IE内核设计的特点，系统要求大部分软件配置功能都必须通过IE浏览器来实现。

所有工程的创建、工程组态、数据库设置、图面制作、软件管理和监控运行等都可以通过IE浏览器在客户端来实现，通过使用浏览器，远程用户可以对楼宇自动化系统中的自动化设备进行实时监视和控制。

当现场出现异常状况，或者需要修改程序时，这种远程操作的功能让工程维护人员无论身在何处，都可以通过网络及时做出调整，让工程维护工作变得及时、高效，并能有效降低工程维护成本。

由于采用B/S结构体系设计，使得客户端的数量是不受限制的，而且是完全免费的。

系统安全保护功能

系统的扩展体系结构包含综合系统安全程序，防止对系统的无授权访问。

系统安全通过要求输入用户名和密码来鉴别试图连入系统的用户。

一旦发现了有效授权的用户，即可在访问授权的基础上访问系统，这是由系统管理员在用户管理中定义的。

访问授权是通过用户管理分类和动作设定来向个人用户和具有相同作用的组用户分配的。

用户管理分类是指WebAccess的五个级别的用户等级，用户等级定义了授权操作的级别。

动作设定是指WebAccess的每一个点和画面都有一个区域和等级的分配，只有属于此区域和高于此等级的用户才能更改它的数值。

用户也许会被授权仅仅察看个别画面或者个别点，或者也允许其确认报警并发出命令。

在最高级别，用户被授权更改系统的参数设置。

在访问授权的基础上，用户可以通过数据管理服务器从任何网络浏览器上连接到系统。

诸如报警确认、发放命令和点变更等用户活动均被记录在数据管理服务器的系统事件程序中。

除了用户授权等级之外，系统还支持其他安全模式，包括：

匿名访问——最低安全模式

Windows完整安全管理——当连接监控节点和下载ASP时需要用户名和密码

防火墙——需要三个TCP端口。

典型的80端口已经打开，此端口用于HTTP（Web和ASP页面）

端口映射和地址译码——和防火墙一样，需要三个TCP端口，使多个私有IP地址通过一个公用对外IP地址，供外部访问

VPN（虚拟专用网络）——点对点（WinCE不支持）构件高安全性虚拟通讯通道

图形化系统配置工具

系统配置软件包包括图形化系统编程工具，使得用户能够以离线模式完成系统编程过程，并仿真编程的控制逻辑。

此工具提供了建立自动化系统所需的所有设置特性，包括：

1）定义所有的数据管理服务器、网络控制引擎和网络集成引擎工具

2）定义现场控制器

3）设置现场点和操作参数

4）设置系统特性，例如用户图形、编程逻辑控制程序和事件消息的发送方式

5）下载、上传及存档网络控制引擎和网络集成引擎工具设置数据库

系统运行记录报告

系统可提供所有IO点的状态改变记录，包括数字量点的状态改变和模拟量点值的变化。

该记录可以输出到打印机上，也可以直接报告至指定的操作站、Email地址及磁盘文件。

记录显示改变状态的点的名称、点的详细说明及发生状态改变的时间和日期。

管理警报和事件消息

一个有效的警报管理系统会区分信息显示的优先次序，以便操作者能够迅速有效地对楼宇中最危急的情况作出反应，而推迟对不那么重要的事件的注意。

用户界面有一个弹出式窗口，显示系统发现的最重要的警报信息。

用户在这个窗口可以看到有关警报消息的所有重要数据。

为在整个系统范围内查看警报和事件，用户界面提供了一个事件记录查看程序，按时间顺序显示事件。

这就允许操作者识别楼宇中最新的情况，确定事件之间可能存在的关系，并且找出错误源头的位置。

事件查看程序还允许操作者确认并为现实的所有事件消息作出回应。

由网络控制器或网络集成装置发现的所有事件消息被发送到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中归档。

可以设置数据管理服务器将事件和交易消息发送到打印机、短信接收终端、电子邮箱或其它数据管理服务器服务器。

为显示管理员记录，用户界面提供了系统记录程序。

记录所有使用Web浏览器登录的用户及其他相关信息。

监控点历史

系统中的所有监控点都可以产生一个历史，并记录到ODBC数据库，该记录存放在工程师站。

模拟点、数字点的采样时间用户可以自定，如系统中安装了数据库服务器软件，用户指定数据记录，系统自动为每一个用户关注的点建立历史数据文件，为快速响应不同时间间隔跨度的历史查询操作，系统会分别建立日记录、月记录和年记录，这样在查询不同时间跨度的历史数据时，系统得以快速响应查询动作，方便用户随时分析设备的性能，回顾故障或事件发生的时间，大大提高设备管理水平。

趋势分析

为达到最佳性能并调节楼宇控制系统，当前和历史数据是非常有用的分析信息。

用户界面具有综合趋势记录和趋势显示功能。

从现场点中收集趋势数据并暂时保存在监控节点和数据库中。

趋势数据可以自动并定期上载到数据管理服务器并在ODBC兼容数据库中存档。

用户可以查看并分析在用户界面中以图形方式显示的趋势数据。

趋势数值可以表现系统性能，用户可以识别提高效率的机会并开发预定的维护策略。

为在整个系统基础上进行运行性能的详细分析，用户可以建立实时趋势和历史趋势曲线。

来自多达12个现场点在选定时间段内的数据可以图形的形式在趋势图中显示出来。

数据可以从数据库服务器中，或者监控节点设备中获得。

实时趋势和历史趋势曲线提供了一个分析比较目前和历史运行数据的强大管理工具。

会帮助用户在出现以前识别潜在性的问题、诊断目前和过去的报警情况、使能源消耗达到最佳并且减少维护成本。

累积、统计功能

各DDC及网络控制器均具备累积、统计功能。

用户可定义一个限额，当累积或统计值超过此值时，系统可发出报警。

该功能主要应用在以下几个方面：

1）运行时间统计－－如水泵、风机等的运行小时

2）模拟量及脉冲累积－－如用电量，蒸汽量

3）事件发生次数的统计－－如某一段时间中，房间温度超出高限的次数。

动态图形显示

系统用户界面具有高分辨率的彩色图像，允许操作者在建筑、楼层和区域间移动，观看楼宇系统和控制过程。

图像显示给出了被监视系统的视觉显示，允许用户迅速检查状态并识别异常情况。

这些图像也包括动画效果，例如表现风扇和泵的状态的旋转符号，模拟计量表以及表示模拟点数值的条形符号。

彩色图形中的动态元素和符号进一步帮助操作者评价楼宇系统的情况。

操作者发出命令来回应警报，并且恢复最佳运行，还可以更改显示在屏幕上的参数来持续改进楼宇设施的运行性能。

系统用户界面上的彩色显示在设计中采用因特网标准，例如用于显示图形元素和动态符号的可伸缩矢量图形（SVG），以及用来定义图像模仿能力的可扩展标记语言（XML）。

另外，基于普通JPEG（联合图像专家组）格式的任何类型的图像都可以容易地集成为图形。

这些标准的使用允许把用户屏幕设计成为网页，可以通过企业内部网和因特网环境一致并透明地显示。

节能管理控制

为达到节约人力及能源的目的，系统应提供各种常用的能量管理软件，这些软件自动运作不需操作员的介入。

同时，它们又有足够的灵活性，用户可轻易进行定义及修改。

其主要软件为时间预定功能，最佳启/停功能，焓值切换功能，温度设定点自动重置功能，制冷机组的自动组合及群控功能，以及用电量限制功能等。

为进一步帮助用户掌握和管理能源消耗情况，通过采集现场设备中的分类和分项能耗数据，系统提供丰富的统计数据功能，采用丰富多彩的图表展示的方式，帮助用户了解自己的能耗分布状况。

系统针对此能耗状况，可以自动预测下一个时刻需量，从而确保在未来的一段时间内，用户用电量不超过峰值限制。

用户通过组态负荷的优先级顺序来确定负荷的卸载和恢复。

通过卸载或恢复负荷计划来控制系统需量，如在需求处于高峰时自动进行负荷卸载，免受罚款或停电。

时间预定功能

时间表功能允许用户定义设备运行的日期和时间，例如设备的启动和停止，并改变设置点。

用户可以为一周内的一天或几天的活动、假日或特定的日历日安排时间表。

系统的用户界面为每周时间表提供了灵活的显示方式，并为创建和编辑时间表提供日历。

时间表是下载到网络上的DDC控制器或网络集成设备里运行的，完全脱离上位机来实现设备的自动定时启动和停止。

设备循环启/停/及重大设备启/停延时保护

为保证机电设备的使用寿命及避免不正确操作造成设备损坏，系统提供设备保护功能，限定1小时中设备的启/停次数，并且可对设备设置启/停延时，对每个控制点，用户可以方便地设置、修改及取消该保护功能。

供电恢复启动程序

对重要的设备系统，如冷冻站，其设备的启停需严格遵循一定的顺序。

为避免设备运行中动力电突然掉电，又突然恢复时，对设备造成损坏，系统应提供供电恢复启动程序，保证任何时候，设备都能按照其正确顺序启动。

用电量限制/负载循环

该软件功能用于节约电费的目的，当用电量高峰时，系统可根据给定的限制，自动对指定负载进行定时的轮流开/关，以防止用电量超出规定的限额。

楼宇自控系统的一个主要的功能就是节能。

节能管理在智能大厦管理内容中也是一个新的课题，这是由于智能大厦的机电设备都采用了自动化的监视和控制，使得智能大厦的节能变为现实。

同时实现智能大厦的节能也是建设智能大厦的追求目标，通过节能管理，节省大厦的运行和管理费用和成本，是智能大厦高效率和高的具体体现。

因此智能大厦的节能管理是智能大厦管理的重要内容。

系统设计效果

智能大厦能源的消费（或称之为耗能量）是指大厦建成以后，在使用过程中每年所需耗能量的总和。

建筑物耗能也是一个国家总耗能的重要组成部分。

美国建筑规范标准会议（NCSBCS）于1973年制定了《新建筑物节能暂行标准》；美国国家标准局于1974年制定《新建筑物节能统计及评价标准》（1976年修订）；美国政府于1978年11月颁布《国家能源法》，就能源政策中，对建筑物节能提出了详细的法律规定，大大促进了美国在建筑节能方面的工作。

日本于1980年2月以来连续颁布了《建筑能源使用合理化的判断标准》，《已建和新建建筑物空调设备节能指南》等。

法国、西德、英国、加拿大等国政府在80年代左右颁布了《建筑物节能法》。

我国建筑行业也在着手制定相应的建筑节能管理措施和节能评估标准方面的工作。

按欧美十国综合统计，在建筑物耗能中，采暖、通风和空调耗能占65％、因此对于智能大厦在空调节能与管理是非常重要的。

智能大厦节能管理的方法和措施

智能大厦节能管理不但包括原有传统大厦所采用的节能方法，更重要的是采用先进的科技来达到更准确的调整和控制，使能源的消耗更趋合理。

通常建筑物节能的内容和对象包括建筑设计、空调系统、照明与设备。

智能大厦管理中的措施。

A提高室内温湿度预测精度

大厦内温湿度的变化与大厦节能有着紧密的相关性，据美国国家标准局统计资料表明，如果在夏季将设定值温度下调1℃，将增加9％的能耗。

如果在冬季将设定值温度上调1℃，将增加12％的能耗。

因此将大厦内温湿度预测在设定值精度范围内是大厦空调节能的有效措施。

季节

医院/博物馆

酒店

办公楼

公共场所

夏季

22℃

23.5℃

25℃

26.5℃

冬季

22℃

20.5℃

19℃

18℃

传统的大厦由于没有采用楼宇设备自控系统（BAS）或者有些大厦也采用了BAS系统，但是由于自动控制精度不够，往往造成夏季室温过冷（低于标准设定值）或冬季室温过热（高于标准设定值）。

这种温度过冷和过热的现象，不但对人体的健康和舒适性来讲都是不适宜的，同时也浪费了能源，因此选择高控制精度的楼宇设备自控系统（BAS）是满足大厦室内温湿控制精度的前提要求，有些大厦的业主往往误认为只要空调系统能冷的下来，热的上去就可以了，但是他们疏不知，相对超过空调系统控制精度1℃范围来讲所造成的能耗损失将在10％以上。

可以这样来理解，空调系统温湿度控制精度越高，不但舒适性越好，同时节能效果也越明显。

B新风量控制

从卫生的要求出发，大厦内每人都必须保证有一定的新风量，但新风量取得过多，将增加新风耗能量，以上海地区酒店为倒，在设计工况（夏季室温26℃，相对湿度60％；冬季室温22℃，相对湿度55％）下，处理一公斤室外新风量需冷量6.5kwh，热量12.7kwh，故在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有显著的节能效果。

新风量的大小主要根据室内允许CO2浓度来确定，CO2允许浓度值取0.1％（1000ppm），每人所需新风量约为30m3/h左中。

但是，以CO2浓度作为指标，不仅考虑了CO2的人体的有害影响，也综合考虑温湿度、废气和粉尘等其他污染因素的影响，因而在除了CO2气体之外的其他因素良好的情况下，可以考虑减少新风量。

例如美国ASHRAE90－80规定，有回风的空调系统可以使新风量减少到33％，可以实施新风量控制的措施有以下几种方法：

⑴在回风道上设置CO2检测器，根据回风中的CO2气体浓度自动调节新风风门的开启度。

⑵根据大厦内人员变动的规律，并采用统计学的方法，建立新风风阀控制模型，以相应的

时间而确定的运行程式进行程序控制新风风阀，以达到对新风量的控制。

C、空调设备最佳启停控制

通过BAS系统对空调设备进行大厦预、预热的最佳启停时间系统计算和控制，以缩短不必要的预冷、预热的宽容时间，达到节能的目地，同时在大厦预冷、预热时，关闭室外新风风阀，不仅可以减少设备容量，而是可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。

D、空调水系统平衡与变流量控制

空调系统的节能控制算法是智能大厦节能的核心，通过科学合理的节能控制算法，不但可以达到温湿度环境的自动控制，同时可以得到相当可观的节能效果。

空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换，因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的影响有关，同时更与供水流量与热效率相关。

通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理时，常规的做法是以恒定供回水活力差的方法来设定空调控制算法，结果温湿度控制精度很差，能量浪费也是极其明显的。

这是由于在恒定的供回水压力差之下，自平衡能力差，流量值与实际热交换的需要相差基远，因而造成温湿度失控，能量浪费和设备受损。

通过对空调系统最远端和最近端（相对于空调系统供回水积水器而言）的空调机在不同