智能大厦楼宇自控系统设计方案设计.docx

1、智能大厦楼宇自控系统设计方案设计XXXX楼宇自控系统方 案 设 计1. 工程概况1.1 建筑概况XXXX座A座地上为23层的办公建筑。地下作为汽车库及设备用房。本工程设计地下为一层，为汽车库及设备用房等；地上一至三层设有门厅，阅览室及档案室，餐厅，职工厨房等；四至二十三层设有共用会议室，办公室。项目总建筑面积： 44830m2，其中地上建筑面积：40011m2，地下建筑面积：4819m2；建筑总高度99.550m。 1.2 编制依据A. 业主提供的暖通、给排水和强电专业施工图纸。B. 与本项目相关的国家规、法律、法规及地方政策。C. 澳大利亚和欣控制东北办事处以往的工程经验。2. 系统概述2.

2、1 设计依据本工程采用的主要规程规如下：国家相关规A. 国家及当地与本专业相关的设计规、标准、规程综合布线工程设计规B. 国家标准民用建筑供暖通风与空气调节设计规(GB50736-2012)C. 国家标准公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)D. 国家标准高层民用建筑设计防火规(GB50045-95) 2005年版E. 行业标准地面辐射供暖技术规程(JGJ142-2004 J365-2004)F. 行业标准供热计量技术规程(JGJ173-2009)G. 省地方标准公共建筑节能(65%)设计标准(DB21/T1899-2011)H. 省地方标准地面辐射供暖技术规程(DB21/T1686

3、-2008)I. 全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力(2009版)J. 全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力(2007版)62.2 设计围本工程设置楼宇自控系统监控容如下： 制冷站系统1套，包括离心式冷水机组2台，螺杆式冷水机组1台，冷冻水一次泵5台，冷却塔循环泵5台，冷冻水补水泵2台，冷却塔补水泵2台，冷却塔4台，软化水箱1个，分集水器1套； 空调系统包括柜式空气处理机组（变频）4台，新风机组3台，组合式新风机组（热回收）2台； 风机盘管 1037台 换热系统2套，包括板式换热器4组，循环泵6个，补水泵4个，软化水箱1个，淋浴热水循环泵2个。 给排水系统包括集水坑1

4、4个，生活加压泵7个，生活水箱1个，3. 楼宇自控系统3.1 系统简介本系统将建筑物的建筑设备管理与控制子系统（包括冷热源系统、暖通空调系统、给排水系统、风机盘管联网系统等机电系统设备）进行分散控制、集中监视、管理，从而提供一个舒适、安全的居住环境和工作环境。通过优化控制提高管理水平，达到节约能源和运行成本的目的，并能方便地实现物业管理自动化。我司将本项目的建筑设备自控及管理系统设计成一套完整的分布式集散控制系统，它采用标准化局域网技术和众多子系统集成技术实施对楼所有实时监控系统的集成监控、联动和管理，系统既可相对独立运转，又可联合成为一个有机整体，对不同工作站及现场控制器的控制权限的设定，由

5、网络管理服务器完成。本系统为分布式智能系统，在总线通信网络失效时，各直接数字控制器(DDC)均能独自继续其正常运作。通过通信网络，各报告及状态数据传至工作站终端，供存盘及操作员监控。楼宇系统各设备的供电，均设有UPS不间断供电单元，DDC则备有电池作为存的后备供电。采用的澳大利亚和欣(Hysine)EMS-500系列的楼宇自控能源管理系统，为业主打造高性能、舒适易用、高性价比的楼宇自控管理平台。3.2 设计围本系统主要针对如下子系统进行控制及监视： 冷热源系统 空调通风系统 给排水系统 风机盘管联网系统3.3 用户需求分析本项目建筑面积庞大、建筑功能比较复杂，为此配置了大量的机电设备，以保证整

6、个建筑良好舒适的环境和便利的工作空间。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，对楼宇自动控制系统来说，必须实现以下功能要求：3.3.1全面监控设备运行的需求如前所述，本工程的楼宇自动控制系统对制冷、供热和空调通风系统、给排水系统、风机盘管联网系统等实现监控管理。因此，系统能够根据设定的参数要求、合理控制设备的运行，监视各类设备和系统的运行状态，以保证XXXX座受系统监控的设备运行正常。3.3.2优化能源管理的需求楼宇自动控制系统通过各现场控制器对XXXX座的各类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

7、能，减少不必要的浪费。通过目前有关本工程的相关资料和图纸并结合我们在楼宇自动控制领域多年的行业经验，我们对的主要能耗进行了一个整体的预测分析：空调：占总耗能的60%左右（或更高），至少为50%水泵：占总耗能的13%15左右作为一座现代化的建筑来说，由于其庞大的建筑面积，以及众多的机电设备，因此在整个XXXX座投入使用后，电力的消耗是非常惊人的。为本项目配置合理的楼宇自动控制系统后，可以有效地调度全楼的负荷分配。3.3.3节省人力的需求由于楼宇自动控制系统采用集散式的控制管理模式，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，并能及时处理设备出现的问题。在没有楼宇自动控制系统的建筑物中

8、，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的后，用户可方便清晰的获得报警事件并对其进行处理，通过中央监控系统提供所有的报警记录外，还有用户自定义的报警声音提醒、报警自动跳图等功能。所有报警信息都在记录在数据库中，以备查询或打印报表文件，同时根据条件过滤或权限设定，不同的操作员接受并处理不同的报警记录。同时本系统还有强大的数据报表功能，能提供多种专业的、标准的设备运行数据报表，可以用选择的方式配置所需要表格的的形式，系统提供预置表格：报警/事件查询、报警间隔、档案数据、点的属性、点的交叉引用等。只需要点击相应按钮就可产生相应的报表，并可

9、输出到指定的一台、数台或网络打印机上。同时也将数据保存到硬盘，并可根据要求传送到其他计算机。上述工作均由楼宇自动控制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众多人员所引起的一系列问题。3.3.4延长设备使用寿命的需求通过配置的楼宇自动控制系统，设备的运行状态始终处于系统的监视中，楼宇自动控制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，大大降低了整个XXXX座的运行费用。3.3.5系统的开放性楼宇自动控制系统采用完全开放的系统结构，从而保证用户

10、在众多产品供应商中自由选择优质的产品。通过标准的TCP/IP协议它可以同以太网或者标准的网络设备相连接。现场设备的通讯支持BACnet协议，该协议技术在全球围已经被3000个生产厂家所应用。软件按模块形式设计，除具备基本功能外，根据用户需要还能提供各种丰富的应用开发功能，例如：OPC、DDE、ODBC等，以利于程序的开发、扩展和修改。3.3.6安全性作为现代智能建筑，其机电系统的安全可靠性是建筑良好运行的保证，对于发生故障的处理措施是保证系统安全运行的重要手段。A. 通讯线发生故障：在系统运行时通讯线的故障并不影响现场控制器的正常工作。由于每个控制器都拥有各自独立的CPU单元，控制程序事先编辑

11、完毕下载到控制器中，控制器按照各自的程序运行，使得控制器既可以单独工作也可以作为系统中的一个控制器工作。因此通讯线的故障并不影响控制器的运行。B. 当现场控制器的CPU发生故障时：当现场控制器的CPU发生故障不能运行时，工作人员可在控制器柜就地对所控制的设备进行手动控制。C. 楼宇自动控制系统中安全和授权被分为两部分：安全：用户必须通过登陆验证，需要输入用户名和密码正确才能进入系统。授权：系统管理员可以分配给用户/组以下4种权限中的一种权限 普通用户：User；权限：Read，即只读。 操作管理员：Operation manager；权限：Read/Write，即读/写。 编程管理员：Prog

12、ram manager；权限：Change，即编程修改。 系统管理员：System manager；权限：Full control，即全部可修改。同时根据权限的不同访问类型分以下几种： 无权访问（No access） 只读（Read（R） 读写（Read/Write（RW） 改变（Change（RWXD） 全控（Full control）D. 楼宇自动控制系统拥有数据库备份功能，可实现完全备份，或增量备份。可备份网络上的所有操作单元的数据库到一个普通的网络服务器上。从而保证了系统数据的安全性。3.4 楼宇自控系统的网络结构本工程的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

13、，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。A. 中央工作站：楼宇设备自动化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，中央工作站设在控制中心机房。中央工作站系统由PC主机、显示器及打印机组成，是BAS系统的核心，整个大楼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。楼宇自控工作站建议配置表：CPUINTEL双核E5500或更高存DDR2 2G或更高硬盘500G或更高显示器19吋宽屏液晶显卡512M或更高网卡100M外置存储器DVD刻录机音箱外置音箱2.

14、1或更高建议选用联想品牌商用电脑，品牌价值高，售后保证好。B. 网络控制器：网络控制器为一个微处理机基础的智能化控制盘，为中央监控及通讯网络的重要装置，能够通过BAS部通讯网络，将分布在建筑物各处的DDC连接，并透过局域网数据通讯网络与操作员工作站及其它网络控制器保持紧密联系。直接与数据通讯网络及其它现场DDC控制器连接。本项目使用的和欣BR-50型网络控制器，可连接到1个10Base-T或100Base-TX BACnet以太网或独立工作，每台BR-50控制器在1个BACnet MS/TP局域网，支持现场控制器。C. 直接数字控制器（DDC）：楼宇自控系统的控制器DDC是用于监视和控制系统中

15、有关机电设备的控制器，它是一个完整的控制器，具备应有的固件及硬件，能完全独立运行，不受到网络或其它控制器故障的影响。DDC控制器既可作为智能控制器独立运行，控制现场设备，监视现场环境，也可接入LON总线，从而成为控制网络的一部分，与其它系统实现智能集成。DDC控制器包含了DI、AI、DO、AO等4种接线端子，分别对应监控数字输入、模拟输入、数字输出、模拟输出等4类监控点。和欣的EMS-500系列的配套DDC产品，其DI、AI两种端子可通用，合称UI。EMS-500系列的DDC产品有多种型号可供选择，通过产品型号即可对产品的特点一目了然，比如BCU-1666即为16个UI点，6个DO点，6个AO

16、点。DDC负责实时采集末端传感器所采集的信号，并上传到楼控工作站。其中，网络控制器及直接数字控制器（DDC）构成了本系统的第二级。D. 传感器及执行机构：系统配备了多种传感器及执行机构，如：风道温度传感器、过滤器压差开关、风机压差开关、防冻开关、液位开关、水流开关、调节型风阀执行器、水阀及执行器（包括开关量水阀执行器和调节量水阀执行器）等。它们共同构成了本系统的第三级：现场传感器及执行机构。E. 系统网络架构：管理层网络支持TCP/IP协议，中央站可以通过网络把信息传送到任何需要的地方。现场控制网络则采用符合BACnet通信协议的网络，同时现场控制器可以独立于网络完成控制功能。工程楼宇自控系统

17、既可以作为一个平台集成电梯系统、锅炉系统、变配电系统等，又提供开放的接口被智能化系统集成所集成，与其他子系统形成联动功能。本系统采用最新技术的视窗图形用户界面，形象地监控各机电设备，有关的图形是动态显示，将采集到的模拟量/数字量等数据在图形相位置中实时显示运行工况。同时采用多任务、多用户实时操作系统方式，操作员可在屏幕上观察不同的任务视窗信息，并在视窗之间进行切换。收集和分析采样数据，系统自动生成图表，包括历史数据，进行数据传输。设置在控制中心的中央工作站可显示整个XXXX座的楼层平面图、各系统工艺流程图、自动控制系统图等，直观显示受控设备的位置，同时自动记录各种参数、状态、报警、记录启停时间

18、、累计运行时间，可预定、调整日程功能表以及节能控制，并记录其它历史数据等。一旦报警，显示器立即显示相应的图形界面，系统记录报警时间和地点，并自动在打印机上输出打印报告，可设置系统报警类别的优先权，按轻重缓急来处理异常事件。为保证系统运行的安全性，系统监控软件采用当代最先进且符合业界标准的软件技术，运行在多任务多线程主流的操作系统之上。具有功能强大的可扩展的人机接口图形界面，能够对设备系统进行完善的集成监控和管理。采用面向对象的图形界面，操作界面和相关的文档采用简体中文描述。系统监控软件包含运行该软件所需的操作系统和其他相关软件平台。本系统由系统集成工作站、网络控制器、直接数字控制器(DDC)、

19、末端传感器等组成，网络传输采用国际通用的BACnet通讯协议。3.5 楼宇自控系统的监控容3.5.1制冷站系统BAS主要监控点如下： 冷水机组信息参数采集； 冷水机组运行状态、故障报警、手自动状态及启停控制； 冷却水供回水总管水阀控制及反馈； 冷冻水供回水总管水阀控制及反馈； 冷冻水一次泵启/停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态； 冷冻水一次泵水流状态； 冷冻水补水泵启/停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态； 冷却塔循环泵启/停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态； 冷却塔循环泵水流状态； 冷却塔补水泵启/停控制、运行状态、故障报警、手/自动状态； 冷却塔补水泵变频器启/停控制、变频

20、器频率调节及反馈； 冷却塔补水管道压力； 冷却塔风机启/停控制、运行状态、故障报警及手/自动状态； 冷却塔供回水管水阀控制及反馈； 室外温湿度监测； 软化水箱高、低、超高、超低液位； 分集水器压力； 分集水器压差旁通阀开启度调节及反馈； 空调水总管供回水温度； 空调水总管回水流量控制容和控制方式： 如果冷水机组带有以微处理器为核心的单元控制器，则冷水机组不设监控点，只由设备控制厂商提供与楼宇自控系统的通讯接口，否则将采用干接点的控制方式，控制冷水机组的启停，并监测其运行状态、故障状态及手自动状态。 一次泵根据负荷控制。通过冷冻水一次回水流量、与冷冻水一次供水温度、回水温度的差值计算出所需要的冷

21、量和，以此确定一次泵与冷水机组的运行台数。 冷却塔的控制：根据冷却塔的出水温度与设定值之差，控制冷却塔风机的启停，以保证冷却水温度在冷水机组的允许围之。 根据冷却水供水温度，调节旁通阀的开度。当冷却水的供水温度较低时，可以让一部分水不必再经过冷却塔冷却而直接回流至冷水机组。 根据冷却塔的液位自动控制变频补水泵的运行。 根据空调软化水箱的液位自动控制补水电磁阀的开启，以保证软化水箱的水位维持在正常围之，当软化水箱的液位高于超高液位或低于超低液位时，报警启动。 监测冷冻水一次泵与冷却塔循环泵的水流状态，以便监测管道是否有水流过。 冷水机组冷冻侧与冷却侧的阀门均采用电动蝶阀，用于当该台冷水机组停止运

22、行时切断水路，以防水流短路。 接于冷却塔进水管的电动蝶阀，用于当冷却塔停止运行时切断水路，以防水流短路，同时可以适当调整进入各冷却塔的水量，使其分布均匀，以保证各冷却塔都能达到最大出力。 冷却塔进水水阀与系统连锁，以保证冷却水系统运行中不同数量冷机运行时的设备匹配。 注意在冷水机组关闭后，至少要运行1020分钟后才能陆续关闭水泵以及水阀，以避免出现故障。 所有循环水泵可实现设备的自动转换，运行过程中设备故障，备用设备可自动投运；自动累计水泵运行时间，自动排序水泵组进行设备轮运，平均分配水泵组各泵运行时间，合理进行设备运营；监测循环泵启动运行时间，进行时限保护控制，当循环泵运行时间大于设定及设计

23、时限，自动启动备用泵。 趋势记录：机组的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并可以作到定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。 设备的监测：系统设备运行状态、故障、手/自动状态、水温、流量、压力等各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并可以作到同步打印。 所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。3.5.2换热系统BAS主要监控点如下： 板式换热器二次侧供回水温度； 板式换热器一次侧供回水温度监测； 板式换热器一次侧供水流量监测； 板式换热器二次侧供回水压力； 一次侧回水水阀调节及反馈； 一次侧供水蝶阀控制及反馈； 二次侧回水蝶

24、阀控制及反馈； 循环泵启/停控制、运行状态反馈、故障状态反馈、手/自动状态反馈； 补水泵运行状态、故障报警、手自动状态、启停控制； 软化水箱高、低、超高、超低液位监控； 淋浴热水循环泵运行状态、故障报警、手自动状态及启停控制控制容和控制方式： 根据板式换热器二次侧供水温度来调节一次侧回水水阀。 监测二次侧总管供回水压力，如压力超过设定的警戒值时，则发生报警，联动关闭补水泵，以满足用户的要求。 监测软化水箱的高、低、超高、超低液位，在水箱液位高于超高液位或低于超低液位时，应报警。 监测一次水流量，与供、回水温差计算，作为能量统计核算的依据。 一次侧的供水和二次侧的回水采用电动蝶阀进行控制。3.5

25、.3空调系统柜式空气处理机组（变频）BAS主要监控点如下： 新风、送风温度； 初效过滤器压差状态； 防冻报警； 送风机启停控制及运行状态、故障报警、手自动状态； 变频器启停控制、变频器频率调节及反馈； 送风压力监测； 新风阀调节及反馈； 冷、热水盘管水阀的调节及反馈；监控容和方式： 启停控制：空气处理机根据预先设定的时间程序自动启/停机组送风机，每台机组都有每周工作天数的设定，每天4-8条工作时间通道设定，并另有特殊工作日及节假日的时间设定。开机后检测风机的运行状态、故障状态，如异常发出报警信息。 顺序控制：开机：依次开新风阀、送风机、盘管水阀；关机：依次关盘管水阀、送风机、新风阀。 过滤器的

26、检测：空气处理机组设有初效过滤器，在其两端设置压差开关，当风机启动后，在过滤器前后会产生风压差，当过滤器堵塞时，风压差将大于压差开关的设定值，其接点闭合发出过滤器堵塞报警信号。 防冻报警：当冬季因某种原因造成盘管温度过低时（通常在+5左右），低温防冻开关将发出报警信号，系统接收到报警信号后，立刻停止风机的运行，关闭新风阀，将热水阀开至100%，以防止盘管冻裂。在报警信号没有排除之前，系统无法自动开启。当盘管温度达到正常时，自动重新启动风机、打开新风阀，恢复机组的正常工作。 温度控制：盘管水阀控制：夏季关机时，机组盘管的电动水阀关闭。开机时，根据送风温度与设定温度的偏差，对冷盘管的电动水阀进行自

27、动PID调节，控制电动水阀的开度，使送风温度控制在设定的围之。冬季当室外温度不过低（一般高于+5摄氏度），停机时热盘管均关闭。开机时，根据送风温度与设定温度的偏差，对热盘管的电动水阀进行自动PID调节，控制电动水阀的开度，使送风温度控制在设定的围之。 夏季、冬季工况时,室外温度值远高于或低于新风温度值时,新风风门按最小换气次数来决定其最小开度,并与风机同步开启,在保证室空气的卫生标准的前提下,最大限度地节约能源。 在过渡季节时,调整新风阀的预设开度,最大程度地利用室外空气的焓值（热能之总和）。 根据送风压力对变频器的频率进行PI调节。 运行时间的累计：运行状态符合要求，开始累计设备的运行时间，

28、每满1小时将自动记录，累加的时间自动显示在动态画面上。 趋势记录：空气处理机组的各动态运行参数可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。 控制机组的监测：新风、送风温度、空气处理机组的送风机状态、故障状态、手自动状态、初效过滤器状态、防冻开关状态等各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并可以同步打印。 系统可以根据预设程序自动或手动进行季节转换。 所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。新风机组BAS主要监控点如下： 新风温度、送风温度； 初、中效过滤器压差状态； 风机压差； 防冻开关状态； 送风机启停控制及运行、故障、手自动

29、状态； 新风阀的调节及反馈； 冷、热水盘管水阀的调节； 预热段水阀调节及反馈；监控容和方式： 启停控制：新风机组根据预先设定的时间程序自动启/停机组的送风机，每台机组都有每周工作天数的设定，每天4-8条工作时间通道设定，并另有特殊工作日及节假日的时间设定。开机后检测风机的运行状态、故障状态，手自动状态如异常发出报警信号。 顺序控制：开机：依次开新风阀、送风机、盘管水阀，关机：依次关盘管水阀、送风机，新风阀。 过滤器的检测：新风机组设有初、中效过滤器，分别在过滤器两端设置压差开关，当风机启动后，在过滤器前后会产生风压差，当过滤器堵塞时，风压差将大于压差开关的设定值，其接点闭合发出过滤器堵塞报警信

30、号。 防冻报警：当冬季因某种原因造成盘管温度过低时（通常在+5左右），低温防冻开关将发出报警信号，系统接收到报警信号后，立刻停止风机的运行，关闭新风阀，并且将热水阀开至100%，以防止盘管冻裂。在报警信号没有排除之前，系统无法自动开启。当盘管温度达到正常时，自动重新启动风机、打开新风阀，恢复机组的正常工作。 温度控制：水阀控制：夏季关机时，机组冷盘管的电动水阀关闭。开机时，根据送风温度与设定温度的偏差，对冷盘管的电动水阀进行自动PID调节，控制电动水阀的开度，使送风温度控制在设定的围之。冬季当室外温度不过低（高于+5摄氏度），停机时热盘管均关闭。开机时，根据送风温度与设定温度的偏差，对热盘管的

31、电动水阀进行自动PID调节，控制电动水阀的开度，使送风温度控制在设定的围之。 夏季、冬季工况时,室外温度值远高于或低于新风温度值时,新风风门按最小换气次数来决定其最小开度,并与风机同步开启,在保证室空气的卫生标准的前提下,最大限度地节约能源。 运行时间的累计：运行状态符合要求，开始累计设备的运行时间，每满1小时将自动记录，累加的时间自动显示在动态画面上。 趋势记录：新风机组的各动态运行参数可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。 控制机组的监测：送风温度、同时监测新风机组的送风机状态、故障状态、手自动状态、过滤器状态，各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并可以同步打印。 监测风机两侧压差状态，当风机压差超过设定值时，即可显示风机报警状态。 当新风温度过低时，开启预热段水阀，对新风进行预热，使室温度保持在舒适的环境。 系统可以根据