恒温恒湿系统方案IBS5000.docx
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恒温恒湿系统方案IBS5000
恒温恒湿方案
1.系统设计概述
楼宇自控系统（Building Automation System，简称BAS）是智能建筑的一个重要组成部分。
BAS是基于现代分布控制理论而设计的集散系统，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的目标就是对建筑内部的机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控，以确保建筑物舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求，并对特定事物作出适当反应。
通过BAS对大厦内的机电设备进行自动化监控和有效管理，可以使大厦内的温湿度控制达到最舒适的程度，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。
这极大地方便了设备的操作与维修，减少了管理和维护人员，取得节约能源和人力资源的良好效益。
本方案采用北京柏斯顿（BESTON）公司的IBS-5000智能建筑物自动化系统。
该系统不仅在图形控制、历史记录、动态绘图、事件安排、报警 和远程访问等方面具有优越性，还在系统规模、网络支持、开放性及通讯速度等方面有了很大的提高。
该系统是基于微机上先进的Windows NT 4.0操作系统，采用国际上通用的CAN通讯系统网络进行数据传输，性能先进，质量可靠，价格合理，中文图形化界面操作使用简便易行，从功能、速度和容量等诸多方面考察都非常适合于本项目。
中法燕达医院是由河北三河燕达实业集团和法国FHMF有限公司合资兴建的集医疗、老年养护、科研、专业人才培训于一体的三级甲等特型综合医院。
医院位于北京东燕郊经济技术开发区，西临潮白河与北京通州区相接壤，北靠京秦铁路和京哈高速公路，交通便利、地理位置优越。
整体项目建筑面积约40万平方米，分两期开发。
一期楼控工程设计医技楼、门诊楼、综合楼，医技楼设立综合餐厅数个，总建筑面积53331.3平方米，地上4层，门诊楼建筑层数为地下一层、地上4层，本期楼宇自控系统是对燕达医院医技楼、门诊楼的公用机电设备，包括对建筑群内的空调系统、冷水系统、新风系统、送排风系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、医用气体远传报警系统等进行集中监测和遥控管理，用来提高整个中法燕达医院的管理水平，降低设备故障率，减少维护及营运成本。
本系统按国家《智能建筑设计标准》（GB50314-2000）甲级标准设计。
2.系统设计原则
●先进性：
采用国际或国内通行的先进技术，适应时代发展需要。
●成熟性：
以实用为原则采用成熟的经过工程验证的先进技术。
●开放性：
采用开放的技术标准，避免系统互联或扩展的障碍。
●按需集成：
根据本项目特点，按照需要分层次实现集成。
●标准化：
采用标准化的设计和标准化的产品。
●可扩展性：
本工程设计应考虑到未来发展，在预埋和线缆布设上留有余量。
●安全性、可靠性：
包括系统自身安全和信息传递的安全，以及运行的可靠性。
●设计、施工、运营与服务：
强调以人为本的设计思想，为医院大楼提供安全、舒适、方便、快捷、高效、节约的医疗、工作环境，提高效率。
●二次深化设计图纸完成后，需经中元设计院相关专业工程师审核签认，方可进行施工。
3.系统设计依据
本系统设计是以“中法燕达医院智能化弱电系统招标书”和与业主的沟通，及所附图纸为基础，参照以下标准进行设计：
●《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16/92）
●《智能建筑设计标准》（GB50314-2000）
●《采暖通风与空调设计规范》（GBJ19-87）
●《民用建筑照明设计规范》（GBJ133-90）
●《电气装置工程施工验收规范》（GBJ232-82）
●《电子计算机机房设计规范》（GB0174-93）
●《计算机场地安全要求》（GB9361-88）
●《计算机场地技术条件》（GB2887-89）
●《BESTON楼宇自控系统应用手册》及其它技术资料
BESTON IBS-5000
系统概述
1.上位机系统
本工程中，上位机采用BESTON公司的IBS5000系统。
该系统引进西门子技术研发生产，符合国际安全认证标准，适应性非常强，既可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域的、分散的楼宇集中管理。
该系统能够方便的同西门子PLC、MBC等下位机系统通信，上位机与下位机构成完整的集散式控制系统。
在上位机上可以实现对各子系统的集中监测、管理与最优控制，实时显示各子系统上各监测点的参数、表格及动态画面，也可定时或即时打印报表。
●界面形式：
上位机软件的人机界面十分友好，具有鼠标与快捷键皆可使用的优点和在线帮助等功能。
全汉化界面，并可根据业主建筑物的实际结构、所选设备的实际流程形式编写界面。
平面流程及三维立体图形可选，符合中国国情，易学易用。
●信息处理：
系统信息分两极处理，上下位机各自独立处理本身监控对象的信息；上位机作为中央处理机负责整个系统的信息处理，其内容包括报警状态监视、测量值越界监视、下位机设定值优化、下位机状态控制和系统工况优化、各信息归档分析等功能。
●数据显示和输出：
上位机可显示系统总图或多个子系统的实时画面。
对于发生故障的子系统进行显示报警，记录故障点及发生故障的时间、原因，进行故障打印。
对所有监视信息、命令进行实时记录，其中包括人工输入信息、越限信息和系统本身监视信息的事件记录、班报表、日报表、曲线图（曲线图时间为5分钟-48小时可设定，便于业主进行控制效果分析及控制趋势分析）等。
一般的记录可保留三个月，故障资料可保留12个月，也可按业主要求确定保留纪录周期（最长为1年，1年以上可以EXCEL标准格式转储）以备查阅。
●控制功能：
上位机可对现场控制器直接进行操作。
指定单台或多台设备的开机、关机、修改设定参数。
定时开/关机功能，可按操作员设定时间（如上、下班时间），定时对指定的部分或全部设备进行开、关机。
●扩展功能：
上位机支持以太网络工作环境，可方便的与消防系统、保安监视系统、管理信息系统等其他系统联网，构成一套完整的智能大厦集成控制系统。
●硬件配置：
PⅢ计算机，1.44M软驱，40X光驱，鼠标，键盘，硬盘容量不小于10GB，内存容量大于128M、SVGA显示卡、声卡、1024×768彩色显示器，具有两个串行口、一个USB口。
不间断电源（UPS）一台，激光或喷墨等类型的高速打印机一台。
2.通讯系统
通讯系统采用了唯一被国际标准化组织批准为国际标准（ISO11898ISO11519）、被美国军方广泛采用、具有极强的抗干扰能力及纠错能力的现场总线CAN BUS。
其高通讯速率、高可靠性、超长通讯距离（无续接器可达3KM）、PEER TO PEER（点对点）及BROADCAST（广播）通讯功能、任意网络拓扑结构、可与任何具有开放通讯接口的控制设备直接连接、支持以太网络工作环境等的多项功能而成为最有发展前途的通讯系统。
通讯系统由插在中央管理计算机内的智能网络控制器（NCU）及通讯软件构成。
由专用通讯电缆与分布在现场的控制器联接，构成网络系统，实现数据交换。
网络上标准子站配置为110个，这些节点都具有不同的优先级，在任意时刻均可主动向网络上的其他节点发送信息（点对点通讯或一点对多点的广播功能），而不分主从节点。
当两个节点同时向网络上传送信息时，采用非破坏性总线裁决技术，让优先级低的节点主动停止数据传输，而不影响优先级高的节点继续发送数据。
通讯距离最远可达10KM（5KBPS），通讯速率最高可达1MBPS（40M），通讯方式为每帧8个有效字节，传输时间短，受干扰的概率低，每帧信息皆采用CRC校验，可靠性极高，是构成高性能现场总线的首选网络控制器。
系统主站与子站间采用了全光隔技术。
对因雷击造成的干扰及因误操作引入强电而导致设备损坏，具有极强的保护作用。
3.直接数字控制器（DDC）系统
直接数字控制器（又称下位机），通过通讯线与中央管理计算机（上位机）构成一套完整的集散式控制系统。
下位机可以就地采集现场各点的温湿度等模拟量和防冻、火警等开关量，实现自动开、关机和自动调节相关阀门，以达到控温控湿或控制其他状态参数的目的。
●硬件部分
◇先进的技术性能
现场控制器的硬件与全汉化软件是在我国空调制冷控制著名专家、清华大学张瑞武教授的指导下，在引进技术基础上由本公司与清华大学电机系、环境系、自动化系、热能系等共同开发的。
产品设计参考了多种国外同行业名牌产品，并结合中国国情加以改进。
自89年至今应用于多种现场，性能优异，得到了用户的好评，多次被国际知名大公司选做其主控设备的配套控制系统。
此外，它不仅在国内工程中应用，而且出口俄罗斯、朝鲜、叙利亚等国家。
95年又推出采用国际最新技术的一体化超大规模集成电路为主控芯片的多点数控制器，其综合性能达到世界先进水平。
◇高抗干扰性能
考虑国内现场工作环境一般较为复杂、恶劣，尤其是在采用变频控制又没有良好接地系统的条件下。
该控制器采用了电磁耦合、全光电隔离、电源电压监测、瞬变干扰电压抑制、看门狗等多达十余项抗干扰措施，使系统具有极强的抗干扰能力，可以与强电柜合一并直接挂在被控设备上构成机电一体化系统。
◇宽电压工作范围
针对国内电源电压特殊条件，现场控制器的电源电路采用了宽电压工作电源，有效地保证了控制器在恶劣供电条件下的可靠工作。
其正常工作输入电压实测指标达220V+15%至220V -20%，即允许电源电压变化范围内175V-250V，远远超过国内外同类产品。
◇可靠的故障分隔及保护措施
现场控制器采用了全光电隔离技术，选用了耐压达1500V的光电耦合器件，从而保证了系统的安全运行。
不但控制器内部的各主要电路在电气上是完全隔离的，而且系统各子站的通讯接口也是全光电隔离的，电源为多路隔离电源，并具有过压、过流、短路保护等功能。
可在出现意外情况时，最大限度地缩小故障影响范围。
◇结构合理易于维护
由于现场控制器采用了先进的插件结构或单板结构，使维护极为方便。
一级维护通过更换插件的方式即可完成，故障产品经替换后送回生产厂进行二级维护。
●软件部分
现场控制器（DDC）采用了具有通用的组态软件包。
可根据不同的控制对象对软件进行组态，实现PID控制、自适应控制及模糊控制。
空调控制软件配备了完善的节能多工况分区、判断与自动转换功能。
开机后机组自动进入节能工况，自动调节到节能最优运行状态，即在舒适性空调系统中，根据气象条件、室内热湿负荷及舒适度等要求自动整定温湿度设定值自动决定风速，使之达到节能优化运行。
当应用对象为工艺空调时，应以实现高精度恒温恒湿为首要目标。
本系统可实现高能度恒温恒湿控制。
当控制对象为舒适性空调时，软件设计上在满足用户对环境要求的同时，能充分考虑节能的要求，当采用IBS系统及多工况分区软件后，系统综合节能可达30%以上。
●直接数字控制器功能
◇现场控制器具有自动和软手动功能，可在控制器处于任意状态（自动或手动）时，通过控制器实现手动开/关机及调节电动阀开度。
◇温度、湿度、压力、流量等模拟量的巡检及显示。
◇防火报警及显示，并自动停机和火警上传。
◇防冻报警及显示，并自动处理上传。
◇过滤器堵塞报警及显示。
◇所有网络上下传信息的接收及执行。
◇自适应控制功能。
◇自动工况转换，过渡节能运行功能。
◇恒温恒湿高精度控制。
◇CAN-BUS通讯功能。
楼宇自控系统方案
1.建筑实现智能化的意义
现代化的建筑为了创造一个良好的环境，提高生活或工作的质量，都配置了大量的机电设备，以保证整个建筑群的良好舒适的环境和便利的生活、工作空间。
而大量机电设备的使用，必将引起管理人员的增加、能耗费用的巨额支出和管理工作的复杂。
因此建造智能建筑，使建筑实现智能化能使建筑系统得到以下益处：
●节电：
楼宇自控系统通过电脑控制程序对全楼的机电设备进行监视和控制，统一调配所有设备用电量，可以实现用电负荷的最优控制，有效节省电能，减少不必要的浪费。
当前，在世界上已经有多座建筑使用柏斯顿公司的IBS-5000智能建筑物自动化系统，在这些建筑中，一般的情况下节省用电可以达到25%到30%，这种效益如果靠采用人工操作是绝对无法实现的。
●节省人力：
由于楼宇自控系统采用集中电脑控制，因此在投入使用后可以大量减少运行操作人员和设备维护维修人员，并能及时发现和处理受控机电设备出现的问题。
在没有楼宇自控系统的建筑物中，设备的开关、维护及保养都需要人去操作，这样不可避免地要求建筑配置庞大的人员队伍，而采用了自动控制系统之后，上述工作均由楼宇自控系统根据预先设计好的程序自动完成，大批的人力将被减少下来，首先节约了管理上的开支，同时也减少了由于管理人员众多所引起的一系列问题。
在建筑内配置楼宇自控系统之后，可以减少三分之二的负责设备运行、维护的管理人员。
●延长设备的使用寿命：
在配置了楼宇自动控制系统之后，设备的运行状态始终处于系统的监视状况之下，楼宇自控系统可提供设备运行的完整记录，同时可以定期打印出维护、保养的通知单，这样可以保证维护人员及时进行设备保养，因此可以使设备的运行寿命加长，大大降低了建筑在机电方面的运行费用和维护保养费用。
●保证建筑及人身安全，提高管理效率：
此外，楼宇自控系统还可以将安全防范系统、车库管理系统以及火灾消防报警系统集成在同一系统平台中，从而极大地提高建筑的管理水平。
2.楼宇自控系统功能
●通过配置系统的硬件和软件，实现测量各类机电设备状态的参数、设置并控制设备启停、提高设备运行有效效率等功能。
●监视并显示系统监控设备的工作状态，故障时提供报警。
●对现场自动控制组织的安全调整功能。
●根据工艺流程合理调整能量的使用。
●根据运营要求提供内部最佳集中管理策略。
●可以由系统干预设备工艺操作过程。
●根据系统记录，管理分析当前和过去运行过程。
●提供计算和预测工具、用于优化操作参数并组合、建立新的运行方式。
●实现楼宇自控系统与其他系统的数据交换。
●对受控实现设备遥控操作。
●系统检测方便、友好的修改、扩展、检测工具。
●通过密码保护，实现数据安全功能。
●分级对系统实施程度不同的管理。
3.楼宇自控系统控制方案
●冷冻站系统
◇监控范围
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔流量调节阀。
冷水机组自带开放通讯接口与BA系统IBS-5000进行通讯。
配置MBC控制器控制冷冻泵、冷却泵、冷却塔等设备。
◇监控要点
（1）参数监测
◎监测冷冻水的供回水温度，供水压力。
◎监测冷冻水的供水流量。
◎监测冷冻水的水流状态。
◎监测冷冻水的供回水总管压差。
◎监测冷却水的供回水温度。
◎监测冷却水的水流状态。
◎监视冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔的启动控制、运行状态、故障报警和电动阀开关控制。
◎监测冷水机组启动柜的电压及电流、总开关状态和跳闸警报。
◎具体每台冷冻机的内部参数可通过接口及适配器联入BAS，如监测油压、冷凝器和蒸发器压力、运行电流等。
（2）冷负荷计算
根据冷冻水总管上的供回水温度和供水流量，可以计算出大楼的负荷情况，从而确定需要开启的冷水机组台数。
根据冷水机组的开启命令，实行电动蝶阀、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵之间的连锁。
（3）机组运行
冷水机组的投入或退出运行的过程是按预先编制的控制程序进行的。
夏季开机程序如下：
◎开车指令打开冷却水蝶阀，启动冷却水泵；打开冷冻水蝶阀，启动冷冻水泵；打开冷却塔进水蝶阀，启动冷却塔，得到阀打开信号及水流开关信号返回后延时30秒启动冷水机组。
夏季停机程序如下：
◎停车指令关闭机组；关闭冷却塔，延时5分钟关闭相应的冷冻、冷却水泵；延时1分钟关闭相应的冷冻水、冷却水蝶阀。
（4）系统保护
当在冷水系统中有某一设备发生故障时，则系统立即发出报警到终端，同时锁定该设备以防再次启动，并同时自动启动另一个相应的备用设备或一组其他关联设备。
当故障设备已维修完成需要重新加入自控行列时，必须在BAS终端手动复位相应的锁定逻辑，这样才能使锁定的设备再次进入自控行列。
（5）冷却塔控制
冷却塔的投运是由冷冻机启动时，由控制程序打开相应的冷却塔进水蝶阀确定的。
当温度在一定范围内时分别投入相应的风机运行，当主冷却回 水温度低于20℃时，冷却塔的风机按次序停止运行；当冷却水储水池水温低于10℃时启动电加热器。
当风机发生故障时，延时30秒将发出报警到BAS终端。
当风机发生故障时，控制程序将发出报警并且锁定该风机的再次投入。
在排除风机故障后，必须在BAS终端手动复位相应的锁定逻辑，这样才能使设备重新投入自动运行。
（6）旁通调节
在冷冻水总供回水管间设旁通管。
在冷却水系统管道亦设有一个常闭式电动旁通调节阀，用以控制进入冷水机组冷凝器的冷却水温度不会低于设定值。
在冷却水供水管道上设有温度传感器，以控制该阀的操作。
（7）水泵监测
系统监测泵的运行情况，按工艺要求启停泵，水泵启动后，根据水流开关的状态判断水路是否开通，若未开通，自动停泵。
备用泵会在其它泵故障时自动投入运行，并能累积运行时间、提醒维修等。
●新风机组
◇监控范围
新风机组26套（包括四管制、两管制）
◇控制要点
（1）新风温度、湿度测量。
（2）初、中效过滤器堵塞报警。
（3）送风温度、湿度。
（4）防冻开关状态监测。
（5）送风机运行状态监测、故障监测。
（6）机组手、自动状态。
（7）风机启/停。
（8）盘管水阀控制。
（9）风阀控制（开/关）。
（10）防火阀监测。
（11）显示新风机组运行及故障报警。
（12）按时间顺序（含夜间及节日程序）控制风机启/停。
（13）调节冷冻水调节阀开度，控制送/回风温度。
（14）冷冻水调节阀与风机联动，盘管水阀的PID控制。
（15）新风机组风阀的开关控制，柜式空调机风阀的开度调节控制。
◇性能要点
（1）对送风温度进行监测。
通过对冷水阀进行PID调节，以保证送风温度控制在合适的范围内。
（2）当空调机组有不正常的状态时，中央监控电脑会显示及打印报警，并指出报警时间，空调机组的报警包括：
◎过滤器压差报警
◎防冻报警
◎火灾报警
◎送风机故障报警
（3）特别时间表控制，例如用于节假日设备的调度运作。
（4）设备运行时间累计。
●空调机组
◇监控范围
空调机组22套（包括四管制、两管制）
◇控制要点
（1）室外/新风温度、湿度。
（2）初、中效过滤器状态。
（3）送/回风温度、湿度。
（4）防冻开关。
（5）风压状态。
（6）风机故障报警。
（7）机组手自动状态。
（8）风机启/停。
（9）盘管水阀控制。
（10）加湿水阀控制。
（11）新、回风阀控制。
（12）防火阀监测。
（13）显示空调机组运行及故障报警。
（14）按时间顺序（含夜间及节日程序）控制风机启/停。
（15）调节冷冻水调节阀开度，控制送/回风温度。
（16）冷冻水调节阀与风机联动，盘管水阀的PID控制。
（17）新风机组风阀的开关控制，柜式空调机风阀的开度调节控制。
◇性能要点：
（1）对送、回风温度进行监测。
通过对冷水阀进行PID调节，以保证送风温度控制在合适的范围内。
（2）当空调机组有不正常的状态时，中央监控电脑会显示及打印报警，并指出报警时间，空调机组的报警包括：
◎过滤器压差报警
◎防冻报警
◎火灾报警
◎送风机故障报警
（3）特别时间表控制，例如用于节假日设备的调度运作。
（4）设备运行时间累计。
●洁净空调机组
◇监控范围
洁净空调机组2套（四管制，安装在中心供应室）
◇控制要点
（1）机组风机的启停。
（2）回风温度监测。
（3）初、中效过滤器堵塞报警。
（4）防冻开关状态。
（5）风机前后压差测量。
（6）送风温度监测。
（7）显示空调机组运行及故障报警。
（8）按时间顺序（含夜间及节日程序）控制风机启/停。
（9）调节冷冻水调节阀开度，控制送/回风温度。
（10）冷冻水调节阀与风机联动，盘管水阀的PID控制。
（11）新风机组风阀的开关控制，柜式空调机风阀的开度调节控制。
◇性能要点
（1）对回风温度进行监测。
通过对冷水阀进行PID调节，以保证送风温度控制在合适的范围内。
（2）当空调机组有不正常的状态时，中央监控电脑会显示及打印报警，并指出报警时间，空调机组的报警包括：
◎过滤器压差报警
◎防冻报警
◎火灾报警
◎送风机故障报警
（3）特别时间表控制，例如用于节假日设备的调度运作。
（4）设备运行时间累计。
●给排水系统
◇监控范围
（1）给水系统：
生活水池、消防水池、生活水箱、生活水泵
（2）排水系统：
28个集水坑、排污泵
（3）热交换系统
◇控制要点
（1）给水系统
◎水池液位监视（包括屋顶水箱、地下消防水池溢流水位报警）
◎水泵运行、变频器状态监视，故障报警，手/自动状态
◎生活水泵出口主管压力显示
◎水泵启停
（2）排水系统
◎水泵运行、变频器状态监视，故障报警，手/自动状态
◎水泵启停
◎地下集水坑超高液位报警（DI）、低水位状态（DI）
（3）热交换系统
◎热水循环泵开/关控制（DO）、开/关状态（DI）、故障报警（DI）、手动/自动状态（DI）
◎各区热交换器水温显示
◎各区热交换器出口压力显示
◇性能要点
（1）当系统有不正常的状态时，中央监控电脑会显示及打印报警，并指出报警时间。
（2）特别时间表控制，例如用于节假日设备的调度运作。
（3）设备运行时间累计。
●高低压配电系统
◇控制范围
本次高低压配电系统在配电值班室设有变配电计算机监控系统，需要时也可给楼宇提供相关信号。
BAS系统可通过高级接口读取发电机和变压器的三相电压、电流等参数。
◇控制要点
楼宇自控系统读取高低压配电系统的下列讯号：
（1）高压系统
◎断路器开、合状态
◎事故跳闸
◎三相电流数值
◎三相电压数值
◎三相功率数值
◎功率因数数值
◎频率及电度数值
◎变压器超温报警
（2）低压系统
◎监察各空气断路器/模制外壳断路器，自动切换ATS的关、合、事故跳闸讯号。
◎监察进线及联络母线电压、电流、功率因数、有功功率、电度量、频率。
◎监察各配电盘柜内断路器的开关状态。
●照明监控系统
◇控制范围
电梯厅照明、公共区域照明、停车场照明、室外照明（包括泛光照明、节日装饰照明、屋盖照明）
◇控制要点
（1）照明配电箱开/关控制
（2）开/关状态
（3）手动/自动状态
◇性能要点
（1）当系统有不正常的状态时，中央监控电脑会显示及打印报警，并指出报警时间。
（2）按照物业管理部门要求，程序时间控制各种照明设备的开关，达到最佳管理、最节能的效果。
（3）设备运行时间累计。
（4）统计各照明回路的工作情况，动力设备运行时间并打印成报表，以供物业管理部门利用。
●医用气体远传报警系统
通常，医用气体包含以下几个系统：
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