楼控设计方案.docx
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楼控设计方案
一、楼宇自控系统
一、楼宇自控系统
1.1概述
1.1.1概述
楼宇自控系统（BuildingAutomationSystem，简称BAS）是智能大厦的一个重要的组成部分。
BAS是基于现代计算机技术、自动控制技术、通信技术及网络技术，通过网络系统将分布在各监控现场的系统控制器连接起来，共同完成集中操作、管理和分散控制的综合自动化系统。
BAS的目标就是对大厦的机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控，使建筑物内保持舒适、安全的办公环境，同时实现高效节能的要求，并对特定事件做出适当反应。
它包括空调系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯系统等。
通过BAS对大厦内机电设备的自动化监控和有效的管理，可以控制大厦内的温湿度达到比较舒适的程度，同时以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作，以求取得最低的大厦运作成本和最高的经济效益。
这极大的方便了设备的操作与维修，减少管理和维护人员,达到节约能源和人力资源的目的并为业主创造更高的经济效益。
BMS系统集成的发展是随着设备和自控技术的不断进步以及计算机网络的快速发展而逐步趋于成熟的。
从八十年代中期开始，随着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、服务及管理的最优化组合的要求越来越高，要求提供一个合理、高效、节能、舒适的工作环境，系统的开放性和兼容性的需求越来越迫切，通用的做法是在现场控制层主要采用BACnet、LonWorks等现场总线技术产品，在管理层采用专业系统集成软件实现集成，对楼宇内部设施实现了办公自动化（OA）、通讯系统（CA）、消防系统（FA）、楼宇管理系统（BA）和安保系统（SA）的一体化集成，在整个楼宇内采用统一的电脑操作系统、同一个用户操作界面，实现了集中监视和统一管理的功能。
智能楼宇的系统集成具有系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成等特点.。
1.1.2工程简介
曼哈顿商业广场工程作为一座集楼宇自控、消防、安全防范、综合布线系统等诸多子系统于一体的综合性智能化建筑，其对于楼宇自动控制系统有很高的要求，它不仅需要对大楼内的所有的机电设备进行统一管理，而且这些设备还需与其它的智能化子系统进行通讯和必要的联动控制，以致力于创造一个高效、节能、舒适、高性能价格比、温馨的安全的工作环境。
为此，我公司对该楼宇设备管理系统进行了精心的设计。
无论是从系统的宏观规划，还是局部的细节，以及整个工程的施工管理、进度安排、培训计划、售后服务和备品备件等，都作了精心的考虑。
1.1.3设计指导思想
我公司针对本项目标书的要求,进行了深入设计,使本系统具有以下优点：
·系统和产品的配套兼容性强，安装调试方便
·利于系统将来的维护和更新换代
·具备多项独特的世界专利
·整体性能价格比高
·实用性和先进性
·系统设置既强调先进性也注重实用性，注重系统设置的经济效益，达到综合平衡
·该系统按照甲级智能建筑的标准设置。
·成熟性和开放性
具有LonTalk通讯协议技术，标准模块化结构。
具有标志。
楼宇系统前端产品采用成熟稳定有多年工程验证的产品
·集成性和可扩展性
BA系统设计遵循全面规划和分步实施的原则，并有充分的余量，以适应将来发展的需要，系统采用专业集成软件，智能建筑集成管理系统iiBS,保证BA系统总体结构的先进性、合理性、可扩展性和兼容性。
·标准化和结构化
系统设计依照国家有关标准外，还根据本系统的功能要求，作到系统的结构化和标准化，能综合体现出当今的先进技术
·便利性
系统能适应多功能、外向型的要求，讲究便利性和舒适性，达到提高工作效率、节省人力和能源的目的
·安全性
本BA系统具有极高的安全性、可靠性和容错性
·经济性
在实现先进性、可靠性前提下达到功能和经济的优化设计。
1.1.4设计标准和规范
（1）为了保证系统的既能适应当今网络技术的发展，又具有极高的可靠性，系统设计遵从以下标准和规范：
·曼哈顿商业广场工程智能化系统文件之《楼宇自控系统技术规格及要求》及设计院相关图纸
·《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87
·《建筑设计防火规范》GBJ16-87-2001
·《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95-2001
·《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97
·《通风与空调工程质量验收规范》GBJ50243-2002
·《民用建筑线缆标准》EIA/TIA606
·《民用建筑通信接地标准》EIA/TIA607
·《国际建筑布线标准》IEC/ISO11801
·《商用建筑线缆标准》EIA/TIA568A
·《商用建筑线缆标准》EIA/TIA569A
·《民用建筑电气设计标准》JGJ/16-92
（2）所采用的EBI的系统结构完全符合JGJ/T1692第26.2.2.6条，即系统应采用中央站为核心，DDC与中央站实现数据通信，DDC应设在受控对象附近（采用LonWork的模块）且DDC间能实现同层通信。
EBI系统该系统以标准的以太网（IEEE802.3）作为物理标准，TCP/IP为网络通讯协议，并采用WindowsNT作为操作系统。
EBI系统的网络配置遵循分散控制、集中监视、资源和信息共享的基本原则，是一个工业化标准的集散型控制系统。
采用EBI服务器软件，该系统的网络符合标准。
2.7选用XL500控制器，具有LonTalk通讯协议技术，标准模块化结构。
具有标志。
1.1.5曼哈顿商业广场工程楼宇自控分析
根据曼哈顿商业广场工程空调自控系统技术规格及要求，参考相关的水、电、风设计图，整个系统应以楼控系统为主，具有完全开放性,支持OPC技术向第三方系统开放,以保证系统能够向上平台集成；系统软件具有向用户完全开放特性，即本软件包中包括系统软件、数据库软件、图形软件、编程软件、测试软件等。
这一体化特性，用户可实现在上位机随时创建、修改数据库、程序和图形并能自动传输数据，以保证客户的投资。
此外，如果将来需要对楼宇自控系统进行扩充，则只需要通过在EBI网络上简单的增加DDC控制器和相应的传感器，即可实现系统功能的扩展。
本系统可以和空调系统及消防系统实现接口互联，可真正直接集成到集成管理系统，并易于实现与SAS、FAS等相关系统间和建筑物内其它独立设置的智能化系统间的通信联网、联动控制。
曼哈顿商业广场作为一座现代化的大型智能建筑，空调设计非常完善，良好的空调自动控制手段既可以保证舒适的环境，又可以大大降低能耗，延长设备的平均使用寿命，因此精心设计一套空调自控非常重要。
曼哈顿商业广场智能化系统设计应精益求精，楼宇自控作为智能化系统的核心，我们认为必须有以下特点：
·DDC控制模块需选用Honeywell公司开放性的Excel500和Excel50系统，便于实现与消防系统、安保系统及各子系统等其他相关系统的集成。
·系统网络采用标准网络协议，符合远程通信管理以及符合计算机发展技术趋势的需求。
·系统软件采用EBI服务器软件，全面实现系统集成目标，并按模块化的方法设计，便于系统规模及应用功能的扩展。
·需采用先进的、集散型网络结构实现BAS的实时集中监控管理功能。
作为集散性控制分站的控制器通信网络，应能实现各分站间，分站与中央站之间及与电梯系统等专用设备接口的数据通信。
曼哈顿商业广场工程某些设备之间距离较远，属不同的控制器控制，控制分站间的通信，将可实现这些距离较远设备的联动控制。
·监控的界面应为全中文Windows界面，便于操作员的学习和掌握，监控界面直观形象。
·采用灵活的现场控制器，对于不同楼层的现场设备分布配置相应的控制器，保证系统良好的集散性和以后扩展性。
·需尽量采用同一厂家的设备，高可靠性的设备，以保证各设备间良好的协调性且长期运行良好。
·需采用优化的控制方案，实现节能控制。
空调系统将成为大楼的能源消耗的大户，采用优化的控制方案不但可为大厦创造一个舒适的工作环境，且能大大节约能源。
·为曼哈顿商业广场工程带来以下优点：
（1）节能
一般而言，一幢建筑的控制系统的能量消耗几乎占整幢建筑的绝大部分，特别是空调机组，如何使这些设备高效运行，是空调自控系统必须考虑的问题。
因此，采用最优化的控制模式来满足建筑的功能要求，就会为大楼物业带来很大的经济效益。
（2）节约人力，提高工作效率
曼哈顿商业广场工程作为一幢智能化建筑，建筑内机电设备数量和型号众多，并且分布于各个楼层，采用空调自控系统统一管理这些设备，只需在工作站上就可监控所有设备的运行情况，并且可以通过设定时间让BAS系统自动对设备定时控制。
（3）延长设备平均使用寿命
利用BAS系统的软件功能，自动累计各种机电设备的运行时间，在可以利用备用设备的情况下，自动循环使用常用设备和备用设备。
这样可以延长它们的使用寿命。
（4）保证舒适的环境
BAS的优点不仅在于对设备的监控，还可对特定的对象如环境温湿度进行精确的自动控制。
对空调系统就可通过回风温度与设定温度比较，采用PID（线性、连续模拟）方式调节水阀来保持回风温度的恒定，以创造一个舒适环境。
1.2系统设计说明
1.2.1系统总体说明
系统设计以满足甲方的要求、采用最先进的技术和系统、根据设计院有关图纸，以最高价格性能比为原则，采用优化的设备配置、运行方案及管理方式，为曼哈顿商业广场工程提供高效率的系统管理，为建筑的机电设备提供良好的运行环境和舒适工作环境。
曼哈顿商业广场应该说是一座超大规模的集空调自控、消防报警、安全防范及诸多子系统于一体的综合性智能化建筑。
裙楼部分由于覆盖面积比较大，暖通空调部分采用了分区覆盖的方式，设置了三组冷冻站和热交换设备为大厦提供冷热媒，各自覆盖所属区域。
根据此建筑特点，我们选择Honeywell最新推出的EXCEL5000EBI系统。
该系统是目前世界上最为先进的高效能、集成化的BMS系统，该系统根据需要可将大厦的楼宇控制系统、消防报警系统及安保自动化系统集成在EBI平台上，并适用于大楼的建筑特点及先进的控制和管理要求，包括选用最先进的LonWork技术的数字控制器，以及与其他供应商系统及OA系统的开放性接口。
在EXCEL5000EBI系统下，选用3套HoneywellEXCEL500系统，设立3套工作站，分别管理三组冷冻站和热交换设备及所属区域的设备。
系统设计以满足标书的要求、采用最先进的技术和系统、根设计院有关图纸，以最高价格性能比为原则，采用优化的设备配置、运行方案及管理方式，为曼哈顿广场提供高效率的系统管理，为大楼的机电设备提供良好的运行环境，为大楼提供舒适工作环境。
1.2.2本方案设计内容
本方案EBI监控范围及系统目标包括以下几部分：
Ø系统设备监控，包括冷冻机组，一、二次空调水系统，空调机及送排风机的监控。
ØHVAC新风机组的监控
Ø照明回路的监控。
Ø给排水系统的监控。
Ø生活热水及热交换系统监测。
Ø提供与物业管理系统和集成系统的接口。
1.2.3采用开放式、可扩展软硬件系统
曼哈顿商业广场BAS系统共有700左右个物理点，考虑与其他系统的集成，选用1000点的EBI系统软件。
在设计本监控方案时，我司亦根据以上的原则，对控制器及其控制模块进行了合理安排，并有足够的系统扩充容量。
EBI系统能实现将楼宇设备控制系统、安保系统（CCTV、出入口控制、防盗报警及保安巡更系统等）及消防报警系统集成在EBI中央主机上，便于BMS系统的集中管理及监控，方便与上位机及OA系统集成，以共享数据。
该系统的网络符合BACnet协议标准，提供一系列的标准开放性接口，便于与众多不同的楼宇自动化子系统的通讯，以及可以灵活地扩充或缩减，因而能真正满足用户使用功能及经济上的需要。
能在许多不同类型的前卫的开放型系统技术下运作，因此系统的灵活性很高。
自推出到现在，已在多个国家、地方及多种不同类型的建筑物上应用过，包括商业楼宇、机场、工业设施、政府设施等。
本方案所采用的主要组件中央软件、控制器及主要的现场传感器均是Honeywell生产的标准设备，在世界各国得到广泛的应用。
Honeywell的楼宇控制设备均采用工业标准，具有极高的可靠性。
1.3监控功能说明
1.3.1中央站监控功能
采用EBI服务器，将C-Bus连接至主机，通过服务器的COM口与智能化电力变送器相连，如果距离较远，则需加入adapter进行转换。
为保证系统的正常工作，特为系统配置了不间断电源UPS。
配置的矩阵打印机可连续记录报警打印输出，保证报警记录的连续性。
1.3.2与相关系统接口
♦消防报警系统、安保系统可通过以太网连接至EBI主机，并通过配置相应的API接口可开发与相应系统的集成。
♦对于垂直电梯的接口，通过对方提供的标准接口，建议采用
MODBUS通讯协议，我司的软件工程师可开发相应的接口软件，实现所需的通讯要求。
EBI与其他子系统、OA系统及上位IBMS服务器均通过以太网通讯，通讯采用的通讯协议为最常用的TCP/IP，传输网络为以太网,速率为10/100MHZ。
1.3.3空调及通风系统
1.3.3.1空调水系统
1、空调水系统一次回路
（1）冷水机组台数控制
根据供水管的流量及集水器、分水器的温差，计算负荷，对冷冻机组进行群控。
－机组启动后通过彩色图形显示，显示不同的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任意修改设定值，以达到最佳的工况
－机组的每一点都有列表汇报，趋势显示图，报警显示
－设备发生故障时，自动切换
－程序控制冷冻水系统，目的是达到最低的能耗，最低的主机折旧
－根据程序或大楼的日程安排自动开关冷冻机组
－根据大楼的要求自动切换机组的运行时间，累积每台冷冻机组运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本相等，目的是延长机组使用寿命
a）根据冷源系统总负荷量（一次供回水温差X总流量）进行冷水机组台数控制。
运行台数需与负荷相匹配，实现机组最优启停时间控制，使设备交替运行，平均分配各设备运行时间。
对各季节的优先使用设备进行指定，发生故障时自动切换，根据送水分水器温度进行减少，回水集水器进行增加的冷/热源运行台数补充控制。
负荷计算：
Q＝K×M×（T1－T2）
Q：
负荷K：
常数M：
流量
T1：
回水总管温度T2：
供水总管温度
b）冷冻水系统控制方案
所有冷冻机组的启停与相关的负荷控制连锁，用户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自行修改和设定。
BAS系统通过安装在冷冻机房内的Excel5000系列直接数字控制器来完成对冷冻机组的控制要求：
冷冻机台数控制运行顺序的转换控制根据水系统的供回水温差和流量计算空调系统的冷（或热）负荷，以此来对冷水机组、冷/热水泵、冷却水泵、冷却塔风机、冷却塔进水阀及相关的水阀实现联动控制,同时监视其运行状态及故障状态。
冷水机组开机台数控制方案如下：
负荷
开机台数
0<负荷<33%
1台
33%<负荷<66%
2台
66%<负荷<100%
3台
联动起动顺序：
冷却水塔风机冷却水塔电动蝶阀冷冻机的冷凝器电动蝶阀冷却水泵水流开关信号指示冷冻机的蒸发器电动蝶阀冷冻水泵水流开关信号指示制冷机
联动停止顺序：
制冷机（延时5分钟）冷冻水泵冷冻机的蒸发器电动蝶阀冷却水泵冷冻机的冷凝器电动蝶阀冷却水塔电动蝶阀冷却水塔风机
（2）冷冻水泵、冷却水泵：
∙监测运行状态、故障状态，启停控制。
∙取水流开关的状态作为水泵的运行状态。
∙冷冻水系统：
压差旁通控制，保持系统流量和压力的稳定。
∙监测设备的手/自动状态。
备用冷冻,冷却水泵切换:
同时在自动运行模式下，常用泵如发生故障，备用泵将自动切入。
∙根据室外温度可根据昨日负荷对启动负荷进行预测。
∙累计运行时间，开列保养及维修报告。
通过联网将报告直接传送至有关部门。
中央监控对系统中各种温度、设备运行状态和报警及各种设备的启停。
中央可编制节假日上、下班等时间运行程序，在不同时间段合理地运行设备，节约能源。
冷却塔控制
监测风机运行状态、故障状态，手/自动状态，启停控制冷却塔运行台数按冷却水供水温度进行控制。
当供水水温低于设定值时减少冷却塔运行台数，反之则增加运行台数，以降低能耗。
冷却塔数量为0时，代表冷却塔的风机不需开启，冷却水仅需通过自然冷却即可达到要求，此时，相应的冷却塔的水阀需打开。
DT-为避免冷却塔的冷却水供水温度在设定值附近变化时冷却塔频繁开启，所设定的一个调节死区温度值。
基于节能方面的考虑，每台冷却塔的风机运行台数也可根据冷却水供水温度来决定。
控制关系如下：
风机开启数量与冷却水供水温度的关系图
说明：
T1~T8的数值需与设计院共同确定
DT-调节压区温度值
对于多风机的冷却塔，如果在所有风机全开启后，冷却水供水温度仍不能满足工艺要求，这时通过BAS程序会开启另外一台冷却塔来增加冷却效果。
∙累计运行时间，开列保养及维修报告。
通过联网将报告直接传送至有关部门。
（4）.压差旁通监控内容
－在总进水管和总回水管上设置压力传感器（AI）
－通过计算供回水之间的压差，将压差与设定值进行比较，用PI方式调节电动两通阀，使压差保持在设定的范围内。
2、二次空调水系统
监控内容：
∙根据实际负荷对冷/热水交换器进行台数控制（负荷的计算请参考冷水机组负荷计算公式）。
通过调节一次侧的进水阀门的开度来控制板式热交换器的出水温度，根据设定的温度与实测的出水温度的差，对阀门开度进行PID调节。
热交换器与循环泵和水阀进行联锁控制，停泵时关闭水阀。
∙对循环水泵的运行状态、故障报警进行监测，并进行启停控制。
监测水泵水流状态。
∙为保持系统流量和压力的稳定。
监测热水供水回路的压力，根据压力控制热水旁通阀进行PID调节。
∙监测设备的手/自动状态。
1）系统将采集典型室外温湿度参数，供系统作最优启停控制与焓值
控制及其他的节能控制。
各空调机组的参数设定值由中央站进行设
定，由DDC自动控制.
1.3.3.2新风机组
监控内容：
1）送风温度控制：
根据送风温度与设定温度，对冷/热水阀开度进行PID调节，从而控制回风温度。
在夏季工况时，当送风温度高于设定值时，调节水阀开大；当送风温度低于设定值时，调节水阀开小。
在冬季工况时，当送风温度高于设定值时，调节水阀关小；当送风温度低于设定值时，调节水阀开大。
使送风温度始终控制在设定值范围内。
2）联锁控制：
新风风阀与风机和水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀及水阀，风机启动前，延时自动打开风阀。
3）新风阀根据维持最小新风量。
4）中央对系统中各种温度进行监测和设定。
5）过滤网的压差报警，提醒清洗过滤网。
6）运行状态及故障状态监测，启停控制。
7）监测设备的手/自动状态。
8）编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间。
9）与空调机组共用典型的室外温湿度，以供新风机组作最优的启停及节能控制。
1.3.4排烟风系统
监控内容：
风机运行状态及故障状态监测。
同时累计风机的运行时间。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间（手动时）、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
1.3.5照明监控系统
A.设备监测
监控设备
数量
监控内容
照明回路
未定
开关状态，开关控制
－监视开关状态（DI）
－照明回路的控制（DO）
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
B.系统软件可自动满足如下自动控制要求：
－按照大楼物业管理部门要求，定时开关各种照明设备，达到最佳管
理，最佳节能效果。
－统计各种照明的工作情况，并打印成报表，以供物业管理部门利用
－根据用户需要可任意修改各照明回路的时间控制表。
－累计各开关的闭合时间。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
1.3.6给排水系统
－监视水泵的运行状态，故障报警和手/自动状态（DI）
－水泵的启停控制（DO）
－监视废/污水池的高液位状态，如液位高于设定的高水位时，排潜水泵开启排水，水位到达低水位时，排潜水泵停止。
同时进行高液位报警。
－监视生活水箱的高低液位状态，如液位高于设定的高水位时，同时进行高低液位报警。
中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。
1.3.7热交换系统
系统监控对象：
4台热交换器、4台空调热水循环泵及相关温度参数。
由于该系统监控点较多，可用模块实现相关监测控制功能。
系统主要监控点如下：
·热水循环泵手/自动状态、运行状态、故障报警、启/停控制。
·一次水供回水温度。
·二次水供回水温度。
·一次水供水电动阀门调节，保持供水温度在设定范围内。
具体监控内容如下：
·监测
监测热水循环泵手/自动状态、运行状态、故障报警
监测热水循环泵累计运行时间，发出定时检修提示
-
监测一次水供回水温度
-
监测二次水供回水温度
·控制
-
定时控制：
按预先编排的时间假日程序控制系统设备启停
-
根据二次水供水温度与设定值之差，PID调节一次水供水阀门开度，保持空调热水供水温度在设定范围内
根据二次水供水温度，控制热交换器和热水循环泵运行台数
-
根据DDC内部存储的机组累计运行时间，对机组进行时间均衡调节：
需要启动时，优先开启累计运行时间最短的机组；
需要关闭时，优先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：
热水循环泵→热交换器
停机：
热交换器→热水循环泵
1.3.8生活热水系统
系统监控对象：
4台热交换器、4台空调热水循环泵及相关温度参数。
由于该系统监控点较多，可用模块实现相关监测控制功能。
系统主要监控点如下：
·加热器手/自动状态、运行状态、故障报警、启/停控制。
·热水循环泵手/自动状态、运行状态、故障报警、启/停控制。
具体监控内容如下：
·监测
监测加热器手/自动状态、运行状态、故障报警
监测加热器累计运行时间，发出定时检修提示
-
监测热水循环泵手/自动状态、运行状态、故障报警
-
监测热水循环泵累计运行时间，发出定时检修提示
·控制
-
定时控制：
按预先编排的时间假日程序控制系统设备启停
-
根据DDC内部存储的机组累计运行时间，对机组进行时间均衡调节：
需要启动时，优先开启累计运行时间最短的机组；
需要关闭时，优先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：
1.4自动控制系统设计特殊说明
根据楼宇的控制系统的要求，参考了相关的设计图纸和文件，针对曼哈顿商业广场作为一座综合性高层智能化办公大楼，其机电设备较为分散的特点，为便于中闵大厦的物业管理，在设计过程中，有以下几点需特殊说明。
1.4.1分布式模块控制器
●
控制器选用Lonwork技术的XL500（分布式、模块式）控制器，所采用的控制器及系统软件都是HONEYWELL代表目前世界最新技术的产品。
XL500控制器支持LonWork技术，标准的模块化结构，可适应不同现场不同监控类型和点数需要。
Lon模块可直接设置在远离控制器主机而放置在监控设备旁，具有灵活配置和分布模块的特点，可在总监控点数范围内灵活方便地进行扩充。
XL500控制器可连接操作终端、调制解调器
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