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楼宇设备自控系统工程 Sai Lunsi

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建筑设备管理系统主要是监控建筑(群)内各机电设备的运行、安全状况、能源使用状况,及实现节能等综合自动监测控制与管理,并使之达到最佳状态。建筑设备管理系统要求实现中央计算机工作站的集中管理和各现场控制器的分散控制,管理者可通过集中管理的中央计算工作站上的图形化界面对所有设备进行操作、管理、警报等,通过计算机图型化的用户界面实时向管理者集中报告各种运行状态和运行参数,可有效的提高管理水平和工作效率。

1、概述

1.1系统描述

本方案设计围绕先进的控制理念和开放式的智能化建筑结构方式,依据有关图纸资料和相关设计规范并结合我们在建筑设备监控系统及系统集成方面的多年实践经验,运用当今主流的计算机技术和自动控制技术而进行的设计。

1.2设计范围

设备监控系统(以下简称BAS)是对工程项目机电设备进行集散式监控,优化系统运行控制、收集分析运行数据、故障自动报警,以延长设备使用寿命、节省能耗、简化管理、确保安全。

BAS系统监控、监测范围如下:

冷热源系统:包括水源热泵、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵的监视(只监不控);

新风机组监控;/排风机监控、排风/排烟风机监控;电力监控系统为独立子系统(以通用标准协议接入BAS系统);热水系统的水泵监测、流量、压力监测;生活水泵运行状态、故障报警及水池液位监测; 集水井、污水井水泵运行状态、故障报警及液位监测。

1.3设计目标

BAS的目标就是对建筑物的机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控和管理,以确保建筑物内有一个舒适和安全的环境,同时实现高效节能的管理要求。系统能稳定和准确地自动调节大楼内设备的各项参数(如温度、新风等),记录和统计系统的运行参数及系统运行趋势和规律,不断优化系统运行。为工作人员提供高效率、舒适、便利的工作、参观以及休闲环境。围绕服务的要求,通过监测和控各区域内的温度和空气质量,保证大楼建筑内的舒适性、安全性要求。对各种需要监控的重要机电设备实现集中管理、优化配置,使系统在全自动的状态下运行。本系统全天候监测所有需要设备的运行状态,以最小的人力物力达到最完善的管理效果。系统对整个控制设备进行监控,提供可靠的、经济的最佳能源供应方案,管理不同时间内设备用电量大小,使设备始终处于最佳运行状态及最佳利用率,大量减少不必要的能源浪费。对大楼进行分区域管理和控制,使用简便的管理和节能的控制方式,避免由于场地闲置而造成的浪费。实现中央管理和分散控制的功能要求,达到节约能源的目的。最大限度地降低设备的运行成本。设备在系统的统一管理之下始终处于最佳运行状态。系统会按照设备的运行情况打印维护保养报告,提示管理人员对设备及时进行维护,延长设备的使用寿命。

2、设计依据

《智能建筑设计标准》 GB/T50314-2000

《智能建筑工程质量验收规范》(GB50339-2003);

《采暖通风与空调调节设计规范》 GBJ 19-87

《电气装置安装工程施工及验收规范》 GBJ232-82

《民用建筑电气设计规范》JG/T16-92

《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005);

3、系统介绍

建筑设备监控系统BAS(Building Automation System)是智能建筑必不可少的基本组成部分,已在世界各地广泛应用,并受到充分重视。BAS的任务就是创造一个安全、舒适与便利的工作环境,同时尽量减少能源消耗,它可以监控大楼内各种机电设备的运行情况和故障状况,并控制这些机电设备。它不仅可以根据需要随时打印各种报表,给管理人员带来很多的方便,同时,它对机电设备的实时监控,更方便于人员对设备的维护、维修和管理。在节能的同时,又节省了人力、物力,大大降低了管理成本。作为一栋现代化建筑物,建筑物内分布着冷水机、锅炉、电梯、高低压变配电柜、大量的空调风柜、照明配电柜、给排水泵等机电设备,它不仅需要对建筑物内的所有机电设备进行统一管理,而且这些设备还需与其他的智能化子系统进行通讯和必要的联动控制,致力于创造一个高效节能、绿色环保、舒适、高性能价格比、温馨而安全的环境。这种情况下,分析业主的实际需求,有针对性的进行设计,就显得尤为重要。

3.1系统概述

在楼宇控制系统中融合了信息技术(IT)及互联网的各种技术,BA系统在系统结构上支持BACNET协议标准,管理层上支持BACNET/IP协议,控制层上支持BACNET MS/TP协议。采用网络化的系统架构加上公司百年的控制经验,使得BA系统在当今楼宇控制领域具有明显的优势。系统从设计到生产均符合ISO9000质量标准。

3.2系统特点

BAS系统经过多年的发展,现已系统融合了信息技术(IT)及互联网的各种技术,已经远远超出传统的楼宇控制系统的范畴。公司及其新一代设备监控系统BA表现在如下一些功能及特点:

3.2.1与网络技术的完美结合

1)网络浏览器授权登陆访问方式

基于B/S结构的设备监控系统软件,用户能够通过标准网络浏览器访问系统,即用户只需在电脑上安装IE等常用网络浏览器软件就可通过授权帐号登陆系统界面,这台电脑可以和BAS系统同在局域网内,也可以远程通过英特网访问BAS,而无需像传统的设备监控系统一样必须在每台电脑上安装客户端软件。

2)报警管理与网络技术的结合    当系统检测到某对象发生的报警时,系统首先会在电脑界面上显示报警信号。同时,可根据用户事先定义好的内容,通过电话传呼方式发个相关人员,使的相关人员再第一时间得到系统的故障信息;也可通过英特网以EMAIL的方式给用户发送信息;并可同步打印相关信息。

3)对无线网络的技术支持  随着无线技术的发展,无线网络在建筑中将起到更加重要的左右,BA系统通过相应的无线网络转换器,控制器和中央控制引擎之间可进行无线通讯;也可通过蓝牙技术进行对控制器程序的上传和下载。

4) ISO标准协议BACNET

BACnet协议是楼宇自动化行业中唯一的ISO标准,它解决了建筑自控系统中存在的多厂商系统和设备不兼容而难以集成的问题,提供了不同建筑自动控制系统实现互操作的方法。BA系统在系统结构上支持BACNET协议标准,管理层上支持BACNET/IP协议,控制层上支持BACNET MS/TP协议。

BACnet MS/TP协议具有以下特点:

1、无主从通讯方式;     2、点对点通讯、最大速率可达76.8K

 3、令牌丢失自动续接;4、即插即用。

3.2.2与空调技术的完美结合

BAS通过对冷水机房群控和空调机组的逻辑控制来实现节约的目的。BAS可通过定流量水泵系统、变流量冷却水泵系统、一次泵变流量系统、二次泵变流量系统等根据不同空调系统进行相应的控制方式。空调系统在建筑物内的作用将不再停留在只对建筑物内的温度进行调节,而是作为控制室内环境的一个重要组成部分。因为室内空气品质已经成为当今全世界最为关注的话题。同时,当人们在享受着空调技术给生产和生活带来方便和舒适的同时,也在思考如何减少空调系统所需消耗的能量。

3.2.3与计算机技术的完美结合

1)仿WINDOWS的用户操作界面

为了系统的可操作性,BA系统完全按照WINDOWS资源管理器的界面来设计,只要你熟悉微软公司的WINDOWS操作系统,那么你就很容易掌握系统的操作。包括查找,修改、保存、导入、打印等操作与WINDOWS操作系统完全相同。

2)多种连接方式获得数据

当今潮流BAS系统采用以太网接口或者直接通过一个RS-232型的串行端口,就可以连接到Web浏览器及进行系统程序的上传和下载。对于一个拨号上网的连接,配有可以选用的内置调制解调器以及RJ-11型电话插孔,还可以使用通过USB接口的外置调制解调器。

4、系统功能

建筑设备监控系统是将建筑物中的建筑设备管理与控制系统(空调及通风系统、给排水系统、电梯监控系统等)进行分散控制、集中监视、管理,实现一体化控制、监测和管理,从而提供一个舒适、安全的生活和工作环境,通过优化控制提高管理水平,从而达到节约能源和人工成本,并能方便地实现物业管理自动化。本系统采用集中管理、分散控制的方式完成对建筑物各楼宇设施的监控功能,并使其有机地结合起来。

4.1冷源系统

1)监控原理

冷水机组通过通讯方式接入建筑设备监控系统,将冷水机组的各种参数,如工作方式、运行状态、故障报警等采集到建筑设备监控系统,同时将建筑设备监控系统中央站上的各种命令,如远程启停信号,传送到冷水机组。其他设备采用DDC方式实现,包括冷却塔,冷冻水泵、冷却水泵、膨胀水箱、热水水箱、热交换器、热循环泵等设备。

2)监控内容与功能实现

监控对象

冷源系统

监测内容

室外温/湿度监测

冷却塔风机运行状态、手动/自动状态

冷冻水、冷水泵水流状态

冷冻水、冷却水供回水温度监测

冷冻水、冷却水供回水管网压力

冷冻水流量监测

冷却塔碟阀、冷冻水蝶阀状态

冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔水泵运行状态、手动/自动状态

膨胀水箱、热水水箱液位检测

热水循环泵运行状态、手动/自动状态

热交换器供水温度

控制内容

冷却塔风机开关控制

冷却塔蝶阀、冷冻水蝶阀控制

冷冻水泵、冷却水泵开关控制

热水循环泵开关控制

报警内容

冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机故障报警

热水循环泵报警

水管网压力报警

膨胀水箱、热水水箱液位检测报警

显示打印

状态、报警等各种参数的动态图形及报表,列出设备保养及维修报告。

3)控制方法

根据事先排定的工作及时间表,定时启停冷冻水泵、冷水却塔等。冷水机组台数控制:根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值,自动计算所需冷负荷量,调节冷水机组运行台数。

负荷计算:QK×M×(T1T2)  其中: Q:负荷  K:常数  M:流量   T1:冷水回水总管温度

T2:冷水供水总管温度

冷水机组联锁控制:

启动时:开冷却塔蝶阀、风机,开冷却水蝶阀,开冷冻水泵,开冷水机组。

停止时:停冷水机组,关冷冻水泵,关冷冻水蝶阀,关冷却水泵。

冬季时根据供水管的流量及集水器、分水器的温差,计算热负荷,对热水组进行群控。

冷冻水差压控制:根据冷冻水供回水压差,自动调节旁通阀,维持供回水压差恒定。

冷却水温控制:根据冷却水温度,自动控制冷却塔风机的启动台数。

水泵保护控制:水泵启动后,压差感应开关检测水压状态,如故障则自动停机。

冷冻泵启动后,水流开关监测水流状态,若无水流则不能启动冷机。

自动控制进水电磁阀的开启与关闭,保持膨胀水箱的液位。

4.2空调系统

1)监控原理

2)监控内容

监控对象

空调机组

监测内容

回风温度监测

风机开关状态,手动/自动状态

控制内容

冷热水电动阀门控制

风机开关控制,新/回风阀控制

报警内容

风机故障报警

过滤网堵塞报警

显示打印

状态、报警等各种参数的动态图形及报表,列出设备保养及维修报告。

3)监控功能

1)开关控制

可根据事先设定的时间程序表自动启停机组;在某些特别情况下, 如加班情况, 风机有需要在预先设定时间程序表之外的时间启动, 用户可选择在BAS操作站上手动点击鼠标来实现对机组的启停。

2)冷热水阀控制

根据温度传感器采集到的回风温度,采用PID控制算法,调节电动水阀的开度;并可根据室外温湿度变化自动改变回风温度设定点,实现在满足舒适环境要求的前提下节约能源。水阀可与风机实现联锁控制,当风机停止时自动关闭水阀;反之则开启水、3)滤网堵塞报警

风机启动后,过滤网前后将建立起一个风压差值,当风压差值大于某一个设定值时,表明过滤网堵塞,则压差开关将输出报警信号,用于提醒有关工作人员及时清洗过滤网,以长期保持空调机组的工作效果。

3)联锁控制

风机停止后,电动调节冷水阀自动关闭。

4)节能措施

1)预冷

根据使用情况和日常工作时间表,提前开启空调机组对相应区域进行预冷,或提前对空调机组进行关闭,充分利用空调的余冷。

2)晚间重设定

通过在晚间重新调整温度的设定值来达到节能的目的,该功能的设置可以防止在夏季温度过低/在冬季温度过高。

3)冬夏转换设定

由软件设定系统按冬季工况或夏季工况运行。空调系统冬夏季为最小新风运行,由回风温度控制冷水阀开度;过渡季时充分利用室外新风,节约空调能耗。

4.3新风系统

1)监控原理

图4新风机组监控原理图

2)监控内容

监控对象

新风机组

监测内容

送风温度监测

风机开关状态,手动/自动状态

控制内容

冷热水电动阀门控制

风机开关控制,新风阀控制

报警内容

风机故障报警

过滤网堵塞报警

显示打印

状态、报警等各种参数的动态图形及报表,列出设备保养及维修报告。

3 )监控方法

1)开关控制

根据事先排定的工作及节假日作息时间表,定时启停机组;在某些特别情况下, 如加班情况, 风机有需要在预先设定时间程序表之外的时间启动, 用户可选择在BAS操作站上手动点击鼠标来实现对机组的启停。

2)冷热水阀控制

根据温度传感器采集到的送风温度,采用PID控制算法,调节冷水阀的开度;并可根据室外温湿度变化自动改变送风温度设定点,实现在满足舒适环境要求的前提下节约能源。冷水阀可与风机实现联锁控制,当风机停止时自动关闭水阀;反之则开启水阀。

3)滤网堵塞报警

风机启动后,过滤网前后将建立起一个风压差值,当风压差值大于某一个设定值时,表明过滤网堵塞,则压差开关将输出报警信号,用于提醒有关工作人员及时清洗过滤网,以长期保持空调机组的工作效果。

4)联锁控制

风机停止后,电动调节冷水阀自动关闭。

4)节能措施

1)预冷

根据使用情况和日常工作时间表,提前开启新风机组对相应区域进行预冷,或提前对机组进行关闭,充分利用新风机的余冷。

2)晚间重设定

通过在晚间重新调整温度的设定值来达到节能的目的,该功能的设置可以防止在夏季温度过低/在冬季温度过高。

3)室外温度利用

根据室外温度来改变送风温度设定值,节约能源。

4.4送排风系统

1)监控原理

送排风系统通过DDC方式实现,其中消防用风机只作监视不作控制,平时用风机需监控。另外,在地下停车场配置了一氧化碳浓度传感器并作超值报警,可以在报警状态下联锁启动风机启/停。

送排风机监控原理图

2)监控内容

监控对象

送排风系统

监测内容

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