BA方案.docx

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BA方案

1.建筑设备监控系统

1.1.系统概述

建筑设备监控系统（BuildingAutomationSystem，以下简称BAS）是运用自动化仪表、计算机过程控制和网络通讯技术，对建筑物内部的机电设备的运行进行集中监视、控制和管理的综合系统。

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。

可以根据需要随时打印各种报表，给大楼的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。

通过建筑设备监控系统（BAS），实现对大楼的冷源系统、空调系统、通风系统、给排水系统、空调电力计量进行自动监控和集中管理，有效提高设备管理水平，降低设备故障率，以及给室内提供舒适，安全的环境。

其中冷水机组的监测由设备供应商配套提供硬件接口、开放协议，BAS系统负责进行集成监测。

1.2.系统需求分析

1.2.1.设计范围

本建筑设备监控系统（以下简称BAS）是对华亚国际金融大厦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。

本BAS系统监控、监测范围如下：

冷源系统：

冷水机组的监控；

冷冻/却水泵的监控；

冷冻/却水供/回水总管的监测；

空调系统：

新风处理机组监控；

通风系统：

排风机监控；

给排水系统：

排水设备监测及监控。

空调系统电量计量

第三方系统接口：

冷水机组接口。

1.2.2.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。

通过对数据研发中心工程项目计算机技术、通信技术、信息技术、控制技术有机结合，在全面满足功能需求的基础上，集各种优秀产品与技术之长，追求最合理的投资和最大的灵活性，以取得长期最大限度的满足经济、管理与环境效益的总目标。

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，通过监测和控制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。

提高人员与设备的整体安全水平，坚持“以人为本”的原则。

该系统对设备的运行状态进行实时监视，可使管理人员及时发现设备故障、问题与意外，消灭故障于隐患之中，保证人身的安全。

一旦设备有故障发生，计算机可以报告故障发生的位置及故障发生的原因，以便维护人员快速排除故障，恢复设备正常运行。

1.2.3.设计原则

本系统设计从华亚国际金融大厦项目的实际情况出发，使设计满足系统的现实需求和未来扩展的要求，其BAS系统的设计遵循以下原则：

实用性

BAS系统的设计应以实用为第一原则。

在符合需要的前提下，合理平衡系统的经济性与超前性，以避免片面追求超前性而脱离实际，或片面追求经济性而损害华亚国际金融大厦的智能性。

可靠性

系统必须保持每天24小时连续工作。

子系统故障不影响其他子系统运行，也不影响集成系统除该子系统之外的其他功能的运行。

因为华亚国际金融大厦的工作性质,保证设备的稳定运行是十分重要的。

先进性

BAS系统要求是运用当今行业主流技术，所选产品必须是该品牌最新一代系统。

易维护性

因为本系统要处理大量的数据，系统复杂，要保证日常运行，系统必须具有高度的可维护性和易维护性，尽量做到所需维护人员少，维护工作量小，维护强度低，维护费用低。

开放可扩展性

BAS系统设计采用多种开放性技术标准，符合国家和国际标准及规范，兼容不同厂商、不同协议的设备和系统的信号传输，各子系统可方便加入系统中。

应用配置灵活性

由于BAS系统需要控制现场设备种类繁多，分布情况复杂多变，所以需要BAS系统能够具有灵活的配置功能，只要简单增加减少控制器、输入/输出模块，就能满足系统整改或分期建设的需要，而不影响系统结构。

操作方便、简单易学

为了能够是楼宇设备在BAS系统管理下，达到其最佳工作状态，系统操作方便、和简单易学是十分重要的。

1.2.4.BAS与其它专业的协调界面

1.2.4.1.BAS与暖通专业的协调界面：

空调系统和冷源系统执行器（包括调节碟阀、开关碟阀、二通水阀）由空调专业负责提供；执行器技术参数由智能化系统提供。

如下：

✓电动调节蝶阀（旁通阀）：

可以接受电流4~20mA或者电压0～10Vdc的控制信号，进行阀门开度调节；开度反馈（0~10Vdc或4～20mA或0～10K），蝶阀供电电源由电气专业提供。

✓比例积分调节二通水阀：

工作电压为24Vac或24Vdc；可以接受电流4~20mA或者电压0～10Vdc的控制信号，进行阀门开度调节。

✓电动开关蝶阀：

蝶阀供电电源由电气专业提供，并且设计有控制箱，在控制箱预留给智能化专业以下触点：

开状态（无源）、关状态（无源）、开控制（DDC触点容量：

24Vac/24Vdc）、关控制（DDC触点容量：

24Vac/24Vdc）。

由空调专业进行冷源系统监控使用到的传感器安装，传感器包括水管温度、水管压力、水管流量等。

（由智能化专业提供BAS所需的传感器）

1.2.4.2.BAS与电气专业的协调界面：

受控设备的控制箱须预留相关监控点，施工界面：

以控制箱的端子排为界，受控设备、设备至配电柜的动力线缆管槽、控制箱由电气专业负责；控制箱至DDC之间的管线、DDC由智能化专业负责；受控设备的配电柜须预留相关监控点，受控设备清单见BA点表；详细如下：

运行状态（无源触点1对）、故障报警（无源触点1对）、手自动状态（自动状态无源触点1对）、启停控制（DDC的DO触点容量：

24Vac/24Vdc、1A）。

由智能化专业提供智能电表、电流互感器及设备安装接线图，智能化专业负责智能电表之间的通讯管线敷设。

由电气专业负责在相应配电箱内预留相应的安装位置，智能电表相应的安装及箱内接线由电气专业负责。

1.3.系统点表

序号

位置

DDC编号

设备名称

数量

AI

DI

AO

DO

送风温度

室外温湿度

供/回水温度

供/回水压力

水流量

比例积分阀开度反馈

运行状态

故障报警

手自动状态

滤网堵塞

水流开关

液位状态

蝶阀开关状态反馈

水阀开度调节

旁通阀阀调节

启停控制

蝶阀开关控制

1

地下2层

DDC-B2-1

风机

3

3

3

3

3

2

集水井

4

8

3

潜水泵

8

8

8

8

8

4

DDC-B2-2

风机

2

2

2

2

2

5

集水井

3

6

6

潜水泵

6

6

6

6

6

7

地下1层

DDC-B1-1

风机

2

2

2

2

2

8

DDC-B1-2

风机

2

2

2

2

2

10

1层

DDC-1-1

排风机

2

2

2

2

2

12

2层

排风机

2

2

2

2

2

13

3层

DDC-3-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

14

排风机

2

2

2

2

2

15

4层

DDC-4-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

16

排风机

2

2

2

2

2

17

5层

DDC-5-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

18

排风机

2

2

2

2

2

19

6层

DDC-6-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

20

排风机

2

2

2

2

2

21

7层

DDC-7-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

22

排风机

2

2

2

2

2

23

8层

DDC-8-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

24

排风机

2

2

2

2

2

25

9层

DDC-9-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

26

排风机

2

2

2

2

2

27

10层

DDC-10-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

28

排风机

2

2

2

2

2

29

11层

DDC-11-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

30

排风机

2

2

2

2

2

31

12层

DDC-12-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

32

排风机

2

2

2

2

2

33

13层

DDC-13-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

34

排风机

2

2

2

2

2

35

14层

DDC-14-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

36

排风机

2

2

2

2

2

37

15层

DDC-15-1

新风处理机

2

2

2

2

2

2

2

2

38

排风机

2

2

2

2

2

39

天面

排风机

1

1

1

1

1

40

冷源部分

41

地下二层

DDC-B2-3

冷水机组

3

2

6

3

3

3

6

12

3

12

42

冷冻水供/回水总管

1

2

2

1

1

1

43

冷却水供/回水总管

1

2

2

44

DDC-B2-4

冷冻水泵

4

4

4

4

4

45

冷却水泵

4

4

4

4

4

46

DDC-B2-5

冷却塔

3

3

3

3

12

3

12

47

49

冷水机组接口

1

52

小计A

26

2

10

4

1

1

94

94

94

26

6

14

24

26

1

94

24

53

小计B

44

352

27

118

54

合计

541

1.4.系统功能设计

1.4.1.冷源系统

1.4.1.1.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、冷却水泵等设备。

1.4.1.2.监控内容

Ø冷水机组的手自动状态、运行状态、故障报警、启停控制

Ø冷却水泵的手自动状态、运行状态、故障报警、启停控制

Ø冷冻水泵的手自动状态、运行状态、故障报警、启停控制

Ø冷却塔的手自动状态、运行状态、故障报警、启停控制

Ø冷却塔蝶阀的开状态、关状态、开控制、关控制

Ø冷冻水蝶阀的开状态、关状态、开控制、关控制

Ø冷冻水、冷水泵水流状态

Ø冷冻水、冷却水供回水温度监测

Ø冷冻水、冷却水供回水管网压力监测

Ø冷冻水流量监测

Ø旁通阀开度调节

1.4.1.3.冷源群控设计说明

1.4.1.3.1.冷源系统群控主要控制算法说明

（1）顺序启停控制

第一，开机顺序：

开冷却阀-开冷却塔阀-开冷却泵-开冷却塔风机-开冷冻阀-开冷冻泵-开冷水机组

冷水机组启动情况：

当系统设置开机时间到且室外温度>=19°C,首先启动一台冷水机组，首台冷水机组运行30分钟后开始根据监测的冷冻水回水温度和计算冷负荷，并与设定值相比较以确定需要启动冷水机组的台数；

具体步骤如下：

（延迟时间为5~300秒可调）

1、开机条件满足（当开机时间到，室外温度>=19°C）；→

2、计算各组设备的累计运行时间，依次排列各组设备启动顺序。

冷水机组、冷却泵、冷冻泵、冷却塔风机。

（第一台冷水机组预冷启动不需要执行步骤3、计算冷负荷，直接执行步骤4。

）当有一台同类设备启动后，不再执行本步骤；→

3、当第一台冷水机组启动后30分钟开始根据监测的冷冻水回水温度、流量和计算冷负荷，并与设定值相比较以确定需要启动的冷水机组；→

4、检测准备启动的冷水机组符合自动且正常状态；如果检测到准备启动的冷水机组处于手动状态或者有故障报警，则马上撤销此设备的启动命令，同时自动检测排列当中的下一台冷水机组是否符合自动且正常的条件；→

5、对应的冷却阀和冷却塔阀开；如有任一个阀门无全开信号反馈，则需要按上述步骤启动排序当中的下一台冷水机组及相对应的冷却阀和冷却塔阀。

→

6、检测冷却泵符合自动且正常状态；延迟2分种，冷却泵开。

如果检测到准备启动的冷却泵处于手动状态或者有故障报警，则马上撤销此设备的启动命令，同时自动检测排列当中的下一台冷水机组是否符合自动且正常的条件；延迟2分种，冷却泵开；→

7、检测冷却水回水温度>32°C,检测冷却塔风机符合自动且正常状态；延迟2分种，冷却塔风机开。

如果检测到准备启动的冷却塔风机处于手动状态或者有故障报警，则马上撤销此设备的启动命令，同时自动检测排列当中的下一台冷却塔风机是否符合自动且正常的条件；延迟2分种，冷却塔风机开；→

8、对应的冷冻阀开；如有阀门无全开信号反馈，则需要按上述步骤启动排序当中的下一台冷水机组及相对应的冷冻阀。

→

9、检测冷冻泵符合自动且正常状态；延迟2分钟，冷冻泵开。

如果检测到准备启动的冷冻泵处于手动状态或者有故障报警，则马上撤销此设备的启动命令，自动检测排列当中的下一台冷冻泵是否符合自动且正常的条件；延迟2分钟，冷冻泵开；→

10、检测冷冻\却水流开关状态，延迟2分钟，冷水机组开。

第二，关机顺序：

（延迟时间为5~300秒可调）

关冷水机组-关冷冻泵-关冷冻阀-关冷却塔风机-关冷却泵-关冷却塔阀-关冷却阀

具体步骤如下：

关机条件满足（当关机时间到或室外温度<19°C或满足冷水机组卸载条件；

冷水机组关；

延迟2分钟，冷冻泵关；

延迟2分钟，冷冻阀关；

冷却塔风机关；

延迟2分钟，冷却泵关；

延迟2分钟，冷却塔阀和冷却阀关；

注：

冷机冷负荷设定值、设备开启或者关闭的间隔时间、温度设定值可以由用户根据实际情况再设定。

（2）、运行时间比较

每台主设备都有运行时间累计，根据各主设备累计的运行时间，程序自动寻找运行时间最少的设备并启动该设备开机子程序。

当设备一旦启动后，设备根据累计运行时间排序的程序立即锁定，不再执行时间排序，避免多个设备累计运行时间相近而导致频繁启动设备。

每次执行设备时间累计计算是在任一台同类设备未启动前至任一台设备启动为止。

（3）、启动失败自动切换

每台主设备都有一个开机、关机子程序，该程序会自动监测设备故障、手自动状态，在设备都在没有故障并且自动状态下，才可发出开机命令。

如果主设备开机命令发出后，30S后没有得到状态反馈系统认为该主设备故障（启动失败）。

发出报警信息并退出该设备开机子程序、启动该设备关机子程序及下一台同类设备开机子程序。

（4）、设备故障自动切换

每台主设备都有一个开机、关机子程序，该程序会自动监测设备故障、手自动状态，在设备都在没有故障并且自动状态下，才可发出开机命令。

如果在启动前或者在运行过程中检测到设备突然发生故障而状态反馈消失，系统则认为主设备故障，将立即发出报警信息并退出该设备开机子程序、启动该设备关机子程序及下一台同类设备开机子程序。

1.4.1.3.2.冷源系统群控方案说明

根据主设备参数，将上述设备分成如下几个控制搭配组：

（1）冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔构成1个设备搭配控制组，在这一组中任何设备可以按照运行时间、故障切换、负荷决定台数控制等任意搭配。

根据建筑设备监控系统的特点，一个搭配组中，冷水机组为一个程序组；冷冻泵冷却泵分别为一个程序组；冷却塔为一个程序组；冷冻蝶阀为一个程序组；冷却蝶阀为一个程序组；冷却塔蝶阀为一个程序组。

各程序组独立运行，分别由控制器完成其控制逻辑。

每个DDC独立完成该组设备的启停和故障切换控制，通过总线进行DDC之间点对点的数据交换，以实现启停过程的顺序控制和负荷控制。

该方法特点是真正体现了分散控制集中管理的思想，降低了系统故障时涉及的区域。

比如某组冷冻泵DDC发生故障受影响的只是某区域的冷冻泵控制，而整个控制系统仍然可以正常运行；当某组泵因为电气或其他原因使远程启停控制发生故障，操作人员只需切换到手动状态启停该组泵而群控系统照样工作。

（2）冷冻水回水总管和冷冻水出水总管之间的旁通管安装有1个压差传感器，通过压差与压差设定值的比较调节旁通阀的开度。

此外，冷冻水供回水总管各安装一个压力传感器能够监测保证管路不超压，如管路超压则在控制界面上弹出报警提示。

（3）冷却塔风机启停控制：

根据冷却塔出水温度和冷水机组运行状态两个条件进行冷却塔风机启停控制。

启动冷却塔风机的前提条件是冷水机组在运行，且冷却水回水温度大于33°C时，启动累计时间最少的冷却塔风机；当增开一台冷水机组，冷却水回水温度大于33°C，则增开排序中的下一台冷却塔风机，依次类推增开更多的冷却塔风机。

当卸载一台冷水机组或者冷却水回水温度小于28°C，则关闭相应的冷却塔风机。

操作人员通过操作界面可以对冷却水回水温度设定值进行修改。

（4）计算冷负荷启停冷水机组：

根据冷冻水总管回水温度T回、冷冻水出水总管出水温度T出及回水总管流量F，计算建筑物实际负荷Q=K*（T回-T出）*F。

根据冷水机组参数、空调系统设计和室外温度与设定值比较，室外温度>=19°C,群控系统启动后将首先运行一台机组；第一台冷水机组运行30分钟以后开始进行负荷计算。

负荷控制设定点与所选用的冷水机组性能COP曲线相关（操作人员通过操作界面可以对设定值进行修改）：

第一，增开冷水机组条件：

Q>=P*（n*C）（P=95%，C代表当前运行冷水机组制冷量，n代表当前运行冷水机组台数）；T回>=T设定（回水温度设定值预设12°C）。

注：

根据冷水机组性能COP曲线图计算，最优的冷水机组开机组合模式。

故方案设计根据冷负荷的单位时间内的增量将冷源系统自动切换入组合模式中的一种。

第二，冷水机组卸载条件：

Q<=P*[（n-1）*C]。

（P=90%，C代表当前运行冷水机组制冷量，n代表当前运行冷水机组台数。

）注：

根据冷水机组性能COP曲线图，方案设计根据冷负荷的单位时间内的递减量将冷源系统自动切换入组合模式中的一种。

假如运行台数是n（n