商务小区能源管理系统.docx

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商务小区能源管理系统

楼宇自控系统

1、概述

楼宇自控系统（BAS，BuildingAutomationSystem），是智能建筑弱电系统的重要组成部分，包含了对空调系统、给排水系统、照明系统、变配电系统等的管理与协调，将对整座写字楼内部的空调机组、送排风机、制冷机组、冷却塔、锅炉、换热器、水箱水泵、照明回路、变配电设备、电梯等机电设备进行信号采集和控制，实现设备管理系统自动化，起到改善系统运行品质、提高管理水平、降低运行管理劳动强度、节省运行能耗的作用。

2、需求分析

本项目的机电设备主要有冷水机组、冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵、膨胀水箱、热交换器等冷热源设备，空调机组、新风机组等空调设备，送风机、排风机等送排风设备，集水井、污水泵等排水设备，电梯设备和变配电设备等。

空调机组和新风机组均为二管制系统。

另外需要对地下车库的一氧化碳浓度以及人流密集处二氧化碳浓度、pm2.5浓度进行监测，当车库部分一氧化碳浓度达到一个比较高的数值的时候，会加大排风机的功率从而使地下车库的一氧化碳的浓度降低达到标准值，环境中的二氧化碳浓度达到一个比较高的数值时，会自动开启送风机从室外送入大量的新风来降低二氧化碳的浓度，pm2.5则是一个环境的监视指标，新风机过滤网会降低其含量，同时除尘式的净化装置，该系统可以和新风机做一个联动，数值升高开启除尘净化装置，使其达到最适合人出的环境。

根据本项目建筑占地面积和建筑物分布情况，大量的机电设备分布在各个不同的建筑物里，为达到使用者提供舒适便捷的工作环境，并在此基础上通过资源的优化配置和系统的优化运行达到节约能源和人力的目的，利用先进的计算机监控技术对大楼的机电设备进行集中的实时监测和控制，本系统设计将基于以上分析，致力于以下目标：

1、实现各种机电设备的自动控制和管理

如温度的自动控制、新风量的自动调节、送排风机的程序启停、风冷热泵机组开启台数的自动控制，设备故障报警的自动接收，备用设备自动切换运行等。

按管理者的需求，自动形成各种设备运行参数报表或随时变更设备运行参数。

2、降低营运成本

设计系统只需在监控中心安排一至二名操作管理人员，即可承担对系统所有监控设备管理任务，从而大大减少有关的管理人员及其日常开支。

另外通过一流的能源管理方案，在满足舒适性条件下，能耗可大大降低，从而进一步降低了日常营运支出，提高效益。

3、延长机电设备的使用寿命以及提高安全性

系统可以通过编程实现有关机电设备的平均使用时间，从而提高此类设备（如风冷热泵机组、各种水泵等）的使用寿命；设计具有极强的系统联网功能，在需要时，完全可以将消防报警系统、安保系统等其它弱电子系统纳入；同时监察此类系统的“运行”、“报警”等状态，使安全性管理更可靠。

4、进一步提高品质和品位

通过建筑物设备控制与管理系统的建设，真正为大楼提供系统的有效的增值服务，保护用户的投资。

系统能确保整个工程提供的设备为先进的、节能的、便于维护、操作方便，自动控制、技术经济性能符合规格书的要求，既满足高度智能化和系统集成化的技术要求，又能满足系统今后升级换代及系统扩展的需要。

3、设计原则

设计建筑设备管理系统的主要目的，在于将建筑物内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段并结合现代计算机技术对各系统设备进行全面有效的监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致的高效、有序状态下运行，以确保建筑物内舒适和安全的环境。

尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，使投资能得到一个良好的回报。

◆保留足够的扩展容量

随着建筑业务的发展，需要控制的场合和设备都会不断增加，所以控制容量上保留一定的余地，不全部用满，以便在系统中加入新的控制点；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

◆管理灵活方便

系统基于Internet及分布的网络管理，管理人员可在任何时候，从任何地方通过标准的Web浏览器进行控制和管理，管理人员或客户可以方便地对其所关心的机电设备和环境进行监控和管理：

●无须安装专门的软件，只要用户电脑具备上网功能即可访问系统。

除了可以基于windows平台运行，也可以基于Unix或Linux平台运行；

●客户端的数量不受限制，只要经过授权即可访问系统；

●只要网络能够连接，可以实现远程访问。

◆针对性控制策略

系统将针对本项目建筑不同功能区域采用不同控制策略：

●对于会议中心、大堂、电梯厅等人流密集场所，采用二氧化碳或空气品质监控，当参数超出设定范围时增大新风量；

●对于商铺以及各租户区风机盘管采用时间程序启停控制，由各商业租户设定温度并进行就地控制；

●对于VIP办公室等高级场所进行独立温控，单独采集该区域温度参数，实现更精准更具有针对性的控制策略。

4、设计概述

从本项目弱电系统的实际需要考虑，参考相关的建筑图纸，本项目建筑设备管理系统需监控的内容有：

Ø冷热源系统设备监控

Ø空调系统监控

⏹空调机组设备监控

⏹新风机组设备监控

Ø送排风系统的监测

Ø给排水系统的监测

Ø照明系统的监控

Ø电梯系统的监测

5、BA子系统设计说明

5.1冷热源系统

BAS通过开放通信接口方式与冷水机组相连，采集相关数据，但不对制冷站设备进行启/停控制。

●监控要求

冷水机组运行状态、故障报警的监测；

冷却塔运行状态、手自动状态及故障报警的监测；

空调水泵运行状态及故障报警的监测；

空调水的供/回水温度的监测；

空调水的回水流量的监测；

空调水供/回水压差的监测；

根据测量供/回水压差与设定温度的比较，调节旁通电动二通阀的开度；

冷水机组、冷却塔、循环水泵及相关管路电动阀等的启停控制及相关设备的联动控制；

通过检测空调水的总供水、回水温度、回水流量，计算冷热负荷量而决定冷水机组的运行台数和机组的开关程序，使系统始终处于最佳节能状态运行。

●监控方案

BA系统通过现场DDC控制器读取冷源系统的参数，并采用通讯接口的方式来读取冷水机组设备内部的参数。

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、空调水总管的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。

采用通讯接口的方式来监测锅炉的运行状态、故障报警，监测锅炉机组的供回水温度，锅炉给水泵开关状态、锅炉高低水位报警，锅炉燃烧器故障报警，锅炉的排烟温度、蒸汽出口压力、供水流量、燃气耗量、水阀开关度等内容。

群控和节能控制：

首次开机时先开启1台热回收水型冷水机组。

此后，根据设计院图纸，当冷冻一次旁通管的顺回流（由冷冻水供水口向回水口）流量达到一台冷水机组额定流量的90%时，增开一台冷水机组及相关的冷冻一次泵、冷却塔和冷却水泵，根据冷冻水供回水温度、流量计算出用户侧所需冷负荷，并决定开启冷水机组台数及相关阀门开关；冷冻二次泵的转速按保持冷冻水供、回水总管压差恒定的原则进行调节；根据冷却塔出水和回水温度，控制冷却塔风机和相关阀门的开关，增减冷却塔的运行台数。

启停顺序控制

冷却塔（1台）塔顶蝶阀打开、冷却塔风扇启动→（适当延时后）冷却塔塔底蝶阀打开、冷却泵（1台）启动→（适当延时后）冷水机组（1台）冷却水蝶阀打开→（冷却水水流开关闭合后）冷冻一次泵启动→冷水机组出口蝶阀打开→（冷冻一次水流开关闭合后）冷水机组启动→（适当延时后）冷冻二次泵启动，停止顺序与之相反。

中央监控站可对系统中各种温度、设备运行状态和报警及各种设备的启停实施监控。

中央监控站可编制节假日、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；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。

5.2空调系统

5.2.1组合式空调机组监控

楼宇自控系统通过控制冷热水阀开度、加湿膜加湿启停等方式实现建筑区域的舒适性及节能性要求。

●监控要求

送风、回风温湿度的监测；

风机运行状态、手自动状态及故障状态的监测；

空气过滤网“堵塞”状态及报警的监测；

电动风阀的控制；

根据测量回风温度与设定温度的比较，首先调整风机的供电频率，当供电频率到达最低点时，再调节电动二通阀的开度；

根据室外温度与回风温度的比较，调节新风风门开度，以求节约能源；

风机的启动和关机均有预先时间程序控制；

●监控方案

该机组带有水阀调节控制、过滤网压差传感器、送风温度监测以及水阀、新风阀调节控制。

该部分空调是大楼空调的主要形式。

分别提供冷热源。

联锁控制：

根据新风风阀开关控制，并与风机、水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀及水阀，风机启动时，延时自动打开风阀。

启动顺序:

开风阀→启风机→确定风机运行→调节空调水阀；

停机顺序:

停风机→关新风阀→关空调水阀。

预冷和预热控制：

空调机启动时，关闭新风和排风阀，风机频率设为100%，根据回风温度对冷水和热水盘管的二通阀进行比例积分控制。

停机时，全部关闭合电动二通阀和新风管上的电动风阀，冷热水盘管上的电动二通阀全闭采用时限控制（10min左右）。

过滤网的压差报警，提醒清洗过滤网。

风机运行状态及故障状态监测，启停控制。

升温控制：

空调机开始运转使，将新风阀全闭1小时，进行空调机的运转。

升温运转中禁止加湿控制。

空气质量控制：

部分区域，如人流量较大的区域，建议增加空气质量控制，即监测空气中CO2浓度，控制新风量，当空气中CO2含量超标，增加新风量，直到空气质量达标。

温度串级控制:

建筑的大堂、大空间区域（如大型会议厅、展厅）等处，送风回路存在较多干扰，例如冷热水温度压力的变化，新风温度的变化等，建议采用温度串级控制，以送风系统作为副回路，回风系统作为主回路。

送风温度能够迅速反映副回路的诸多干扰，送风副回路对送风干扰有较强的克服能力。

这种干扰在影响主参数（室温）之前即可较快地克服，从而改善调节品质。

楼层/区域独立控制：

建筑各区域人员活动差异性大，部分区域某些时段甚至没有人员活动。

空调设备分楼层/区域独立控制,关闭无人员活动区域的空调设备，以节省能耗。

温度梯度控制：

办公楼室内区域的温度控制，应遵循梯度控制原则：

∙冬季温度：

办公区域>走道/电梯厅>办公楼大堂

∙夏季温度：

办公区域<走道/电梯厅<办公楼大堂

过渡季节的焓值控制（建议）：

定风量全空气调节系统中，过渡工况下，分别计算室外新风和室内回风的焓值，进行比较决策，自动控制新风阀、回风阀开度，以达到自动调节混风比的作用，最大限度利用新风来节能。

不同的气象条件，采用不同的新回风比和运行方式，以减少空调能耗，达到节能目的。

过渡工况，不仅包括春秋过渡季节，还包括夏冬季的过渡时段。

报警功能：

如机组风机未能对启停命令作出响应，发出风机系统故障警报；风机系统故障、风机故障均能在手操器和中央监控中心上显示，以提醒操作员及时处理。

待故障排除，将系统报警复位后，风机才能投入正常运行。

启停时间控制从节能目的出发，编制软件，控制风机启／停时间；同时累计机组工作时间，为定时维修提供依据；例如，正常日程启／停程序：

按正常上、下班时间编制；节、假日启／停程序；制定法定节日、假日及夜间启／停时间表；间歇运行程序：

在满足舒适性要求的前提下，按允许的最大与最小间歇时间，根据实测温度与负荷确定循环周期，实现周期性间歇运行。

编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间。

节能运行措施包括：

A.间歇运行:

在不影响环境舒适程度的前提下，使设备合理间歇启停，主要用于酒店大堂、餐厅等。

B.最佳启动:

根据建筑物人员使用情况,预先开启空调设备,晚间之后,不启动空调设备。

C.最佳关机:

根据建筑物人员下班情况,提前停止空调设备。

D.调整设定值:

根据室外空气温度对设定值进行调整,减少空调设备能量消耗。

E.调整新风回风混合比例：

根据室外温湿度的状况，节能程序自动调节新风和回风的混合比例，一般夏季的高温高湿、冬季的低温低湿都属于不利的环境条件，在这种状态下，新风阀在保证区域内空气清新度的前提下尽量关小新风阀开度。

F.设定值差别化：

室内区域的温度控制，应遵循梯度控制原则：

冬季温度：

办公区域>走道/电梯厅>大堂      夏季温度：

办公区域<走道/电梯厅<大堂。

G.夜间通风:

在凉爽季节,用夜间新风充满建筑物,以节约空调能量。

新风机组监控

BMS系统通过控制冷热水阀开度、加湿器启停等方式实现建筑区域的舒适性及节能性要求。

●监控要求

送风温度的监测；

风机运行状态、手自动状态及故障状态的监测；

空气过滤网“堵塞”状态及报警的监测；

根据测量送风温度与设定温度的比较，调节电动二通阀的开度；

根据室外温度来改变送风温度设定值，以求节约能源；

根据室内人员数量，调节新风风门的开度，以求节约能源；

风机的启动和关机均有预先时间程序控制。

●监控方案

送风温度控制：

根据空调控制器采集送风温度，计算与设定温度的差值，进行PID运算，调节电动二通阀的开度，使送风温度接近于设定温度。

调节水阀控制：

在制冷模式时，当送风温度高于设定温度时，阀门开度增大；当送风温度等于设定温度时，阀门开度保持原有开度不变；当送风温度低于设定温度时，阀门开度减小。

在过渡季节，阀门保持关闭状态，这是（时）主要靠室外新风进行温度调节。

在制热模式时，当送风温度高于设定温度时，阀门开度减小；当送风温度等于设定温度时，阀门开度保持原有开度不变；当送风温度低于设定温度时，阀门开度增大。

风机压差报警：

监测风机两端的压差，当风机两端压差超限时产生报警。

风机监控：

包括风机运行状态、手自动状态及故障状态监测，启停控制；风机故障状态包括两部分的内容，一个是风机控制柜热继电器过热跳开，另一个为起停命令发出后风机运行状态不能及时反馈回来，通常之间延迟5秒钟；当出现故障信号时，控制程序将进行故障锁定，当设备故障排除后，必须在BAS终端手动复位相应的锁定点，这样才能使锁定的设备再次进入自控行列，以防止设备未经确认的突然动作。

风机的起停控制包括两种控制方式：

一种是定时控制，另一种为直接命令控制，两种控制方式可以通过监控界面轻松进行转换，另外风机的起停控制与风机故障和风机手自动状态进行联锁，只有风机处于非故障状态和自动控制状态时，才允许启动风机。

部分空调机组含有变频器具有变频控制、变频反馈监测；根据频率来控制风机的转速，从而调节风量的大小。

联锁控制：

风机启动时，先开启新风阀，风机延迟开启，风机开启后水阀开始自动进行调节；风机停机时，先关闭风机，然后自动关闭新风阀及水阀,冬季为了保护热水盘管冻裂，热水阀通常保持10%（可调）的开度。

启停时间控制从节能目的出发，编制软件，控制风机启／停时间；同时累计机组工作时间，为定时维修提供依据；例如，正常日程启／停程序：

按正常上、下班时间编制；节、假日启／停程序；制定法定节日、假日及夜间启／停时间表；间歇运行程序：

在满足舒适性要求的前提下，按允许的最大与最小间歇时间，根据实测温度与负荷确定循环周期，实现周期性间歇运行。

编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间。

节能运行措施包括：

A.间歇运行:

在不影响环境舒适程度的前提下，使设备合理间歇启停；

B.最佳关机:

根据建筑物人员下班情况,提前停止空调设备；

C.调整设定值:

根据室外空气温度对设定值进行调整,减少空调设备能量消耗；

D.夜间通风:

在凉爽季节,用夜间新风充满建筑物,以节约空调能量。

送排风系统

●监控要求

风机的启动和关机均有预先时间程序控制；

风机运行状态、手自动状态和故障状态的监测；

正压风机、排烟风机等消防设备，不做控制。

地下车库内安装CO浓度监测点，实施车库空气质量控制。

●监控方案

自动监测各个送排风机的运行状态、故障报警及手自动状态。

根据时间表定时启停各送排风机。

系统启动后，通过彩色图形显示不同的状态和报警，显示每一个参数的值和送排风机累积运行时间，通过鼠标可任意修改设定值，以达到最佳的工况。

根据事先设定的工作日及节假日作息时间表，定时启停机组。

启停时间控制从节能目的出发，编制软件，控制风机启停时间；同时累计机组工作时间，为定时维修提供依据；例如，正常日程启停程序：

按正常上、下班时间编制；节、假日启停程序；制定法定节日、假日及夜间启停时间表；间歇运行程序：

编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间。

当送排风机出现故障时，自动报警，提请相关人员进行维修机组的每一点都有列表汇报，趋势显示图，报警显示等功能。

显示打印：

中央站用彩色图形显示上述各参数，记录状态、报警、计量及各种参数的动态图形及报表，并列出设备保养及维修报告。

5.4给排水系统

楼宇自控系统负责对给排水系统各机电设备进行监视，给水系统采用市政管网供水。

●监控要求

生活水泵运行状态、手自动状态和故障状态的监测；

生活蓄水池高低液位的监测；

热水储水罐的高低液位报警；

污水泵运行状态、手自动状态和故障状态的监测；

集水井高低液位的监测。

●监控方案

监视水箱/水池的高低液位状态。

监视集水井的高低液位状态。

当液位超限时发生报警。

监测生活泵组、热水泵组、污水泵等各个水泵的故障报警。

监测生活泵组、热水泵组、污水泵等各个水泵的运行状态和手自动状态。

系统软件可自动满足如下控制要求：

✧系统启动后，通过彩色图形显示不同的状态和报警，显示每一个参数的值和各种水泵的累积运行时间，通过鼠标可任意修改设定值，以达到最佳的工况。

✧以每台水泵运行累积小时数为准，决定动力设备的启停顺序，即启动时运行累积数少的先开，停止时运行累积小时数多的先停，以此延长平均动力设备机械使用寿命；

5.5照明系统

楼宇自控系统对本项目公共区域照明进行时间程序启停控制。

●监控要求

照明的启动和关机均有预先时间程序控制；

公共走道照明启停，开关状态和手自动状态进行控制。

●监控方案

监视开关状态、手自动状态。

照明回路的控制。

中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

系统软件可自动满足如下自动控制要求：

✧按照建筑物业管理部门要求，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；

✧泛光照明可设休息日、节假日和重大节日三种场景进行控制；

✧累计各开关的闭合时间；

✧BMS按照制定的时间程序和室外照度条件，自动启停公共区域照明，监测其开关状态；

✧中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

5.6电梯系统

楼宇自控系统通过通讯接口方式，对电梯机组进行监视。

●监控要求

电梯运行状态、故障报警和上下行状态的监测。

●监控方案

监视每部电梯的运行状态及综合故障报警。

为了安全考虑，对电梯系统的运行状态，由楼宇自控系统实施监视而不作任何控制，一切控制操作均留给现场操作人员执行。

统计电梯的工作情况,并打印成报表,以供物业管理部门利用

统计各种电梯的工作情况，并打印成报表，以供物业管理部门利用

中央站用彩色图形显示上述各参数，记录状态、报警、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

5.7室内环境参数监测

●地下车库空气品质监测：

在地下车库等有汽车通过的区域，考虑到汽车尾气的排放会影响室内环境参数，设置室内CO浓度检测点，实时监测CO浓度，当浓度过高时联锁控制开启相关区域的送排风机组，使CO浓度维持在安全范围以内。

●室内空气品质监测：

空气质量控制：

部分区域，如人流量较大的区域，建议增加空气质量控制，即监测空气中CO2浓度，pm2.5参数等。

控制新风量，当空气中CO2含量超标，增加新风量，直到空气质量达标。

●室内温湿度监测：

在室内环境参数要求较高的场所，设置室内温湿度传感器，以便实时了解室内环境参数的变化。