楼宇自控系统设计方案

一、概述

当今，世界各地的大厦管理部门为了使其客户拥有更舒适的环境而正在寻找创建完美室内环境的方法，他们越来越注重于通过优化控制提高管理水平和环境质量的可调性。智能大厦向人们提供全面的、高质量的、快捷的综合服务功能，它是现代高科技的结晶，是建筑艺术与信息技术完美的结合。楼宇自控系统(Building Automation System，简称BAS )是智能大厦的一个重要的组成部分。它的监控范围通常包括冷热源系统、空调系统、送排风系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯系统等。

高新信息技术和计算机网络技术的高速发展，对建筑物的结构、系统、服务及管理最优化组合的要求越来越高，要求建筑物提供一个合理、高效、节能和舒适的工作环境。节能是一项基本国策，也是建筑电气设计全面技术经济分析的重要组成部分。楼宇自控系统正是顺应了这一潮流，它的建立，对于大厦机电设备的正常运行并达到最佳状态，以及大厦的防火与保安都提供了有力的保证。同时，依靠强大软件支持下的计算机进行信息处理、数据分析、逻辑判断和图形处理，对整个系统作出集中监测和控制；通过计算机系统及时启停各有关设备，避免设备不必要的运行，又可以节省系统运行能耗。

当前现代化大厦就空调系统而言，是一栋大楼耗能大户，也是节能潜力最大的设备。从统计数据来看，中央空调系统占整个大楼的耗能50%以上，而大楼装有楼宇自控系统以后，可节省能耗25%，节省人力约50%。出现故障，能够及时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态。当前随着建筑物的规模增大和标准提高，大厦的机电设备数量也急剧增加，这些设备分散在大厦的各个楼层和角落，若采用分散管理，就地监测和操作将占用大量人力资源，有时几乎难以实现。如采用楼宇自控系统，利用现代的计算机技术和网络系统，实现对所有机电设备的集中管理和自动监测，就能确保楼内所有机电设备的安全运行，同时提高大楼内人员的舒适感和工作效率。

大厦是采用西欧古典三段式的、国际化标准的智能型建筑，采用楼宇自动化系统将为大厦的管理者提供自动化水平较高的先进运行手段，并为用户提供舒适宜人的生活和工作环境。

二、设计依据

《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T 16-92

《电气装置安装工程施工及验收规范》 GB50254-50259-96

《智能建筑设计标准》 GB/T 50314-2000

《建筑智能化系统工程设计标准》 DB32/181-1998

“**大厦智能化设计招标书”

**大厦相关设计图纸

三、设计原则

实用性和先进性

本工程楼宇自控系统按照智能建筑设计标准的甲级标准进行设计，系统的设置既强调先进性也注重实用性，以实现功能和经济的优化设计。

标准化和结构化

系统设计依照国家有关标准外，还根据系统的功能要求，作到系统的标准化和结构化，能综合体现出当今的先进技术。

集成性和可扩展性

系统设计遵循全面规划的原则，并有充分的余量，以适应将来发展的需要。

保证楼宇自控系统总体结构的先进性、合理性、可扩展性和兼容性。

四、系统设计描述

4.1 工程概况

大厦整栋建筑物基本采用西欧古典三段式。建筑有地下一层，地上主体建筑为十二层。大楼的应用功能可以划分为四个区，即：业务区、办公区、科技用房区、设备管理区、机动车车库区。根据办公楼的结构，它分为东区和西区。

4.2 楼宇自控系统控制方式及网络型式

大厦楼宇自控系统采用集散型控制方式，即现场区域控制，计算机局域网通讯，最后进行集中监视、管理的系统控制方式。这种控制方式保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。

楼宇自控系统网络结构可分为三级，第一级为中央工作站，即控制中心，控制中心内设中央工作站，中央工作站系统由PC主机、彩色大屏幕显示器及打印机组成，是BAS系统的核心，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，它可以直接和以太网相连；第二级为直接式数字控制器，第三级为采集现场信号的传感器和执行机构。直接数字控制器、传感器及执行机构随被控设备就近设置。

楼宇自控系统留有与消防报警系统、综合保安系统、闭路电视监控系统、停车场管理系统等系统的通讯接口，这有利于实现对各弱电子系统的信息集中管理，系统之间的事件联动，提高系统总体决策能力。

4.3 楼宇自控系统监控内容

冷热源系统； 空调系统； 送排风系统； 给排水系统； 变配电系统； 照明系统； 电梯监测等。

4.3.1 冷热源系统

大厦的冷热源由位于11层的冷热水系统提供。系统监控对象：6台风冷热泵机组、8台离心水泵及相关温度、压力、流量参数。由于冷热源系统是建筑物内的用电大户，也是直接决定办公环境好坏的重要系统，并且该系统设备价格昂贵、日常保养和维护工作所需的人力和物力也很大。因此，对冷/热源系统实施有效的监控和管理是至关重要的。

楼宇自控系统能实施以下功能：

系统负荷控制

通过监测空调水供回水温度和空调水流量计算出大楼的冷/热负荷，在此基础上对机组进行台数控制。

领先/滞后的控制

在拥有多台风冷热泵机组的情况下，为了使每台机组的运行时间趋于合理，通过比较各台机组的运行时间，从而决定各台机组开启的顺序。

对于冷热源系统，楼宇自控系统具体监控内容如下：

监测

风冷热泵机组手／自动状态、运行状态和故障状态；

风冷热泵机组累计运行时间，发出定时检修提示；

离心水泵手/自动状态、运行状态和故障状态；

离心水泵累计运行时间，发出定时检修提示；

空调水（冷冻水/空调热水）供、回水温度和回水流量；

空调水供、回水压差；

空调膨胀水箱高、低液位报警。

控制

定时控制；

按预先编排的时间程序控制系统启停。

根据空调水供、回水温度和回水流量，计算大楼实际冷或热负荷，进行机组台选控制，并控制相应的水泵；

根据DDC内部存储的风冷热泵机组累计运行时间，对风冷热泵机组进行时间均衡调节，系统为优先权设计：需要启动时，开启累计运行时间最短的机组；需要关闭时，关闭累计运行时间最长的机组；

按正确顺序依次联锁启停设备；

启动：离心水泵→风冷热泵机组

停机：风冷热泵机组→离心水泵

根据空调水供、回水总管压差，PID调节旁通阀开度，保持空调水供水压力稳定。

4.3.2 空调系统

大厦空调系统监控对象为空调机组、新风机组，空调/新风机组位于各层空调机房内。

楼宇自控系统具体监控内容包括：

监测

过滤器阻塞状态，提醒操作人员及时清洗；

风机的手/自动状态、运行状态和故障状态；

风机累计运行时间，定时发出检修提示信号；

对新风机组，监测送风温度；对空调机组，监测回风温度。

控制

定时控制；

按预先编排的时间程序控制机组启停。

新风风阀与风机联锁；

风机停机时，新风风阀关闭。

在冬/夏季，采用最小新风量；在过渡季，采用焓值控制方式。

根据送风温度（回风温度）与设定值（可调）的偏差，通过PID运算，输出相应的控制信号，调节回水管上电动阀的开度，以保持送风温度（回风温度）的恒定。

注：在大楼的典型位置，测取室外新风的温、湿度，为整个系统使用。

4.3.3 送、排风系统

纳入楼宇自控系统的送排风机为用于地下室配电间、汽车库、自行车库的送/排风机；用于卫生间的屋顶排风机；用于会议室、餐厅的通风机；用于厨房的通风机。

楼宇自控系统具体监控内容包括：

监测

各风机手/自动状态、运行状态和故障状态；

各风机累计运行时间，定时发出检修提示信号。

控制

定时控制：

按预先编排的时间程序控制风机启停。

4.3.4 给排水系统

纳入楼宇自控系统的给排水系统包括生活给水系统和生活污水系统。系统中的水泵与水箱或水池液位状态联动，仅在需要时才投入运转，避免不必要的浪费，节约水源。

楼宇自控系统具体监控内容包括：

监测

各水箱高、低液位监测；

水泵手/自动状态、运行状态和故障状态；

水泵累计运行时间，定时发出检修提示信号；

水箱及水池超高（低）液位报警；

控制

根据水箱及水池高、低液位信号，控制水泵的启停；

4.3.5 变配电系统

纳入楼宇自控系统的供配电系统包括其高压、变压器、低压配电。大厦内高压进线，通常为两路10KV独立电源，两路可自动切换，互为备用。电力的管理是大厦内最重要的部分之一。基于目前的技术水平和管理水平，楼宇自控系统对变配电系统只监测不控制。

楼宇自控系统具体监控内容包括：

监测

变压器超温报警；

低压进线开关状态、三相电压和三相电流；

低压母线联络柜开关状态。

4.3.6 照明系统

楼宇自控系统对建筑照明实行监控不仅可简化操作，还可以按时间要求或照度要求进行控制，使被控灯具要求点亮或熄灭，利于节约电能。**大厦照明系统包括泛光/航空标志灯照明、车库照明。

楼宇自控系统具体监控内容包括：

监测

要求控制的照明回路的手/自动状态、开关状态。

控制

根据工作时间表进行照明回路的开关控制。

4.3.7 电梯监测

楼宇自控系统对电梯的运行状态、故障报警进行监测，以保证电梯系统的正常运行。

4.4 管线敷设和设备安装

从中央控制站至现场直接数字控制器之间采用专用的通讯电缆沿镀锌钢管敷设，从直接数字控制器至执行机构采用屏蔽或非屏蔽线，在冷冻站、变配电所、空调机房等处线缆集中的地方采用金属线槽进行敷设，其它零散测点线缆较少的地方采用穿镀锌钢管进行敷设。

通讯系统由通讯卡、现场通讯接口和通讯线路组成，通讯卡安装在中央管理工作站，与中央管理工作站的计算机相联，现场通讯接口安装在每台现场控制机内，通讯线将中央通讯卡与现场通讯接口依次相连。

为控制器配置的控制柜可提供控制器工作所必需的电源、继电器板、接线端子等，控制器内置于控制柜中。控制柜安装在被控对象附近，便于操作及施工，每台现场控制柜需提供一个220V，1000W的电源，或在附近留有电源插座。需要控制的风机或水泵等设备的配电柜内需设置手自动转换开关，转换开关置于手动状态时，用手动启停按扭控制风机或水泵启停；转换开关置于自动状态时，由现场控制机提供的无源常开触点控制风机、水泵启停。被控风机或水泵配电柜需提供一对常开无源辅助触点，留有现场控制机使用，以检测风机或水泵的运行状态。

传感器、执行器安装在工艺管道上，每个元件需要的电缆视不同产品而有所不同。当风道温度传感器与湿度传感器一同安装时，应注意顺风走向，温度应置湿度传感器上测。 各个传感器不应安装于管路弯头处。 风阀驱动器安装一定要注意阀的叶片轴与驱动器轴同心。 电动阀门驱动器安装，注意阀的实际开启方向与驱动器指示方向相符。 流量计一定要注意于直管段竖直安装，流量计前至少要有10倍流量计通径的距离；流量计后至少要有5倍流量计通径的距离。

4.5 系统供电

中央控制室设专用配电盘，采用末端自动切换的双回路供电方式，直接数字控制器由现场供电。

4.6 接地

本系统采用联合接地，接地电阻不大于1欧姆。 对于正常情况下不带电的仪表外壳、设备及控制箱均应接地。

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