楼宇自动化系统工程设计
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令狐冲
2012-11-05 15:05
楼宇自动化系统工程设计
一、工程概况
建委招投标大厦总建筑面积2.7万平方米,建筑总高度81米,总楼层二十四层,各楼层主要功能如下:地下层分为两部分,一部分为战时防空平时车库、另一部分为建筑设备用房:一至五层为裙楼部分,各楼层设有营业大厅、入口大厅、宴会大厅、咖啡大厅、展览大厅、多功能会议大厅、信息发布大厅、办 证大厅和功能办公室。六层为设备层,七至二十二层为高级办公室,顶层为电梯机房和水箱间。这座大厦在岳阳市属层次较高、性质较重要、功能较复杂、来往人员较多、内部配套设施较先进、管理难度较大的综合性建筑。为使这座大厦既有一定的适用性,又达到能向人们提供一个高效、舒适、便利的现代建筑:具有快速畅通的信息系统,具有信息共享和处理的办公自动化系统:具有节能、省力、防灾、安全的建筑设备监控系统:计算机网络技术合理的应用等。我分析了现状和需求,了解了各种设备运行工况和对自控的要求,反复优化设计,在弱电设计方面考虑了五大系统以期采用分步实施、逐步到位,在条件成熟时再考虑五大系统的集成。由于篇幅有限,这里仅详述大厦设备自动控制设计。
二、大楼自动化系统的组成
大楼控制系统设中央站,下面各层设控制器分别控制冷冻水系统、空调处理机组、照明系统、给排水系统、供配电系统、电梯。其组成详见大楼自动化系统的组成框图。
三、各子系统控制原理及设计
1.冷冻水系统
楼宇自动化系统BAS对冷冻机组/冷却机组编制相应的时间程序程式中参数(例:启/停时间,设定点等),用户可根据现场情况和实际要求进行必要的修改。
1.1监察范围：
设备 数量
制冷机 3
冷冻水泵 3
膨胀水箱 2
BAS系统通过DDC控制器监视冷水机组及相关设备的工作状态:
监测 制冷机 冷冻水泵 冷冻水箱
启/停的状态 × ×
故障报警 × ×
出水水温 ×
回水水温 ×
冷冻水流量 × ×
水流状态 × ×
总供/回水压差 ×
启/停控制 × ×
蝶阀开关 ×
旁通阀控制 ×
运行累计时间 × ×
冷负荷 ×
楼宇自动化系统BAS系统把所有主空调装置设备的工作状况,一般以图形方式显示在彩色监视器上,并且通过打印机记录所有事故。
1.2 控制原理:
楼宇自动化系统通过DDC控制器来完成对各机组的启动/停止,冷水机组数量及各相关设备的连锁进行控制,其主要控制功能有:
(1)据实际冷热负荷控制冷水机组及水泵的运行台数,以达到节能效果。通过冷冻水供水温度(CHWST)及回水温度(CHWRT)的差和回水流量(C阳RFR)计算出冷冻水系统的冷负荷(K阳),并根据实际冷负荷决定投入运行的制冷机组(CH)及相关设施的数量,以达到最佳的节能状态.冷冻水供回水温度为12/6度。
(2)如下顺序启动和停止冷冻系统,以保证系统正常运转。
启动:冷冻水电动阀,冷冻水泵、判断冷冻水管内是否有水流通过、15秒后冷水机组。
停止:冷水机组、15秒后冷冻水电动阀,冷冻水泵。
冷冻水泵备用机制,保证事故情况及延长设备使用寿命。制冷系统中,各台冷冻水泵互为备用,当任何一台冷冻水泵出现故障时,DDC控制器会根据有关水泵的运行时间累计,投入运行时间最短的水泵运行,补足需要的冷冻水量。
(3)系统检测到任何一个冷冻水的水流开关报警后将停止有关机组的运行,并技入另一机组运行。
(4)DDC控制器根据制冷机组的运行累积时间,每次启动累积时间最少的一台制冷机组,以达到机组运行时间的平衡。
冷冻水系统中总供水,总回水之间的压差值(△ P)与BA系统中的差压设定值进行比较后,控制旁通阀[CHWV]的开度,以维持冷冻水系统压力在合理的水平。
下列参数在控制中心微机上检测,画面上实时显示以下参数。
机组启停时间,运行时间累计。
冷冻水供回水压差、温度、流量、冷量。
膨胀水箱高低限水位。
冷水机组运行状态、过载报警。
1.3 材料清单:
型号 说明 单位 数量
BRAY 电动蝶阀 个 3
242PC 差压传感器 个 2
220B/500 流量传感器 个 2
T7413A 温度传感器及套筒 个 4
FS4-3J 水流开关 个 18
ENM-10 液位传感器 个 4
电动调节阀 个 2
2 空调处理机组
2.1带回风的空调机组
2.1.1 控制原理：
按时间程序和最佳启停控制送回风机运行。起动次数、运行时间累计。根据新风温度、室内温度和房间温度设定值，通过最佳启停控制器，计算出空调机开/关的最佳时间，以达到节省能源。
（1）送风机与新、回风手工阀联锁运行
（2）停机时回风阀全开，新风阀全关
（3）
(6)防火系统与风机联锁。发生火警时,空调机自动停机。
(l0)风机与冷冻水阀联锁,风机停时,冷冻水阀自动关闭。
(11)通过时间程序对空调机进行定时启停,时间预定可长达一年。
(12)可以根据现场的具体情况和用户的要求,对这些程式中的参数及连锁点进行修改和设定。
(13)用室内设定温度控制回风和新风的风比例
(14）DDC控制器将检测来的新风温度和室外温度设定经过比例计算逻辑判断后,调节合适的新风阀和回风阀开度,以保证在四季能提供足够的新风量,而在新风温度接近室内温度设定时,更尽量引入新风,使其达到节能之工效。
2.1.2 材料清单:
型号 说明 单位 数量
调节阀及执行器 个 1
T7411A 风量温度传感器 个 1
CSP802 过滤网压差开关 个 1
M7531A 风门执行器带连杆 套 1
2.2 新风机组及风机盘管:
控制原理:
按时间程序和最佳启停控制送风机运行。起动次数、运行时间累计。根据新风温度和房间温度设定值,通过最佳启停控制器,计算出空调机开/关的最佳时间,以达到节省能源。
(l)DDC按温度传感器提供的送风温度与其设定值的偏差作PID计算,调节冷冻水阀的开度,以保持送风温度。
(2)空调机在管理微机土通过滑鼠起停控制。
(3)当空调机开/关后,其开关状态由DDC监控。
(4)送风温度参数在管理微机上实时显示。
(5)空调机运行状态、故障情况显示与报警。
(6)过滤网过阻报警,提醒操作人员及时清洗。
(7)防火系统与风机联锁。发生火警时,空调机自动停机。
(8)风机与冷冻水阀联锁,风机停时,冷冻水阀自动关闭。
(9)通过时间程序对空调机进行定时启停,时间预定可长达一年。
(10)可以根据现场的具体情况和用户的要求,对这些程式中的参数及连锁点进行修改和设定。
2.3 风机盘管
本楼宇控制系统对风机盘管采用闭环控制,不纳入BMS楼宇控制系统网络。
2.3.1 控制原理:
H0NEYWELL的室内风机盘管控制器包括风机的三速开关、冷热切换、温度传感器、温度设置。HONEYWELL的室内风机盘管控制器通过温度传感器测得的室内温度与客人所设置的房间温度做比较后控制安装在风机盘管冷冻水回水管上的二通阀的开启,以达到控制房间温度的目的。
2.3.2 材料清单:
型号 说明 单位 数量
调节阀及执行器 个 1
T7411A 风量温度传感器 个 1
CSP802 过滤网压差开关 个 1
T637B+V4043 风门执行器带连杆 套 1
2.4 机房专用精密空调
机房专用精密空调是一种恒温恒湿的自身带有完善的控制系统的空调,以确保机房对温度、湿度的要求。BMS楼宇自控一般对机房专用空调不参与控制,只对其进行采样检测。同时机房对水的渗透也有严格的要求,但机房空调漏水以及从窗户外渗雨等情况也是不可排除的,BMS楼宇自控在机房采取防渗透水检测及报警。既当有意外的水份侵入机房抗静电地板下方时,BMS的水分检测传感器将动作,在BMS楼宇自控的中央监视微机上将显示机房水渗漏报警。
材料清单:
型号 说明 单位 数量
W-TR 信号转换器 个 1
W-EM 水份检测线 个 1
CSP802 过滤网压差开关 个 1
上将显示机房水渗漏报警。
3.照明系统
HONEWELL系统可按每天预先编排的时间程序来进行照明开关控制及监视其状态。
公共照明,按不同季节的时间表,自动时控开关:(时间表可用户自己编制)
超声波人体侦测器联动照明,自动启动CCTV系统录像；
楼层配电箱的自动投切,正常照明,经济照明与事故照明的自动投切；
大厦航空灯状态显示及故障报警
喷泉彩灯按不同季节的时间表,自动时控开关:(时间表可用户自己编制)也可手动操作控制。其状态显示及故障报警 照明系统设备开/关时间记录,累积运行时间记录、状态记录、用电量记录,照明控制可分为：
正常照明:办公室、车库及公共场所的照明可配合超声波人体侦测器联动系统以达到节能效果:
非正常照明:安全照明、应急照明、疏散标志照明；
特殊照明:节日彩灯,泛光灯,广告霓虹灯,喷泉彩灯、航空障碍灯等办公室照明。
4.给排水系统
4.1 监控范围及监控内容:
监测/监控生活水泵、地下生活水池,生活水箱1个,但不控制消防系统用的水泵。监控内容:包括水箱、水池水位的监测和报警,水泵程序启/停、监测和报警
4.2 控制原理:
(l)当生活水箱水位低报警时。控制器启动生活水泵工作,高位停泵。生活水箱、生活水池之高低水位报警和消防水位报警将在楼宇自动化系统(B A S)的显示屏上显示。
(2)生活水泵之运行状态、故障报警将在楼宇自动化系统(B A S)的显示屏上显示。
(3)楼宇自动化系统(B A S)记录全部报警及操作的过程,并统计全部水泵的运行时间.
(4)在一用一备时,当→台发生故障时,另一台自动投入使用,并且可根据运行时间的统计,启动运行时间最短的设备,平衡有关设备的运行时间,降低维护及保养开支。
材料清单:
型号 说明 单位 数量
ENM-10 液位传感器 个 4
5.供配电系统
5.1 监控范围:
包括变配电及柴油机,电力设备的监测。
5.2 监控内容:
监测以上各配备的电压,电流、障的状态。
5.3 控制原理:
从大厦的安全性考虑,的有关变配电状况,实时监视而不作控制电源),通常强电回路一制或操作人员执行。自控系统可实时监视以下参量:
(l)自动记录电网的电流、电压、有功功率、功功率、功率因数。
(2)自动运算并打印高峰负荷电量、量、日平均用电量、日平均负荷率和打印停复电记录。
(1)监视高压断路器离合状态,监视高压进线断路器、高压母联断路器、高压母线分段隔离小车、高压出线断路器的运行状态及故障报警。
(2)监视变压器的温度、冷却风扇的运行工况及故障报警。
(3)低压开关柜进行运行状态显示,包括监视低压进线断路器、低压出线断路器、低压母联断路器的运行工况和故障报警。
(4)监视柴油发电机组的启、停及运行状态。
6.电梯
6.1 监控内容:包括消防电梯、客梯共3台。
6.2 控制原理与功能:
电梯承包商须提供开关接触界面,由DDC进行监察及记录以下的状态及报警:
(l)按时间程序启/停电梯
(2)记录运行时间,在到达指定运行时间时,可自动提出定时维修显示。
(3)电梯及扶梯向上/向下状态
(4)监测电梯运行状态和故障报警。并且可以根据现场的具体情况和用户的要求,对这些程式中的参数及连锁点进行修改和设定。
参考文献：
《智能建筑》张瑞武清华大学出版社1996年
《智能建筑技术》温伯银主编同济大学出版社1996年
《民用建筑电气设计手册》戴瑜兴主编中国建筑工业出版社1999年5月
《民用建筑电气设备手册》戴瑜兴主编中国建筑工业出版社1998年3月
摘自《建筑智能化》