楼宇自控系统设计方案.docx

1、楼宇自控系统设计方案楼宇自控系统设计方案目 录 第一章 楼宇自控系统 2 1.1 总述 2 1.1.1 系统设计标准 2 1.1.2 系统设计依据 3 1.2 系统功能及技术要求 4 1.2.1 BAS监控方案 4 1.2.2 能量管理系统EMS的节能功能 9 1.3 系统设备选型 11 1.4 系统概述 13 1.4.1 系统特点 13 1.4.2 系统结构 15 1.4.3 系统硬件功能 17 1.4.4 系统软件EBI说明 19 1.5 设备监控点数总表(见附表一) 20 1.6 系统设备清单及报价 20 第一章 楼宇自控系统 1.1 总述 楼宇自控系统（BAS）是建筑技术、自动控制技术

2、与计算机网络技术相结合的产物，使大楼具有智能建筑的特性。现代建筑内部有大量机电设备，这些设备多而分散。多，即数量多，被控、监视、测量的对象多，多达上千个点以上；散，即这些设备分布在各楼层和各个角落。如果采用分散管理，就地控制、监视和测量是难以想象的。采用楼宇自控系统，就可以合理利用设备，节约能源，节省人力，确保设备的安全运行，加强楼内机电设备的现代化管理, 并创造安全、舒适与便利的工作环境，提高经济效益。 罗湖边检站办公大楼是一座以边检办公为主体的、对现场以及信息安全性要求较高的综合型现代化大厦。大楼由主楼和副楼两部分组成，其中主楼高20层，副楼高7层，地下2层，总建筑面积24000平方米左右

3、，属一类建筑物。 本工程的楼宇自控系统主要考虑对该大楼的机电设备，如中央空调系统、通风系统、公共照明系统、给排水系统、电梯系统和变配电系统等进行监控和管理。BA系统中央站设在地下二层，上述各系统由中央控制站统一管理，协调运作。 1.1.1 系统设计标准 楼宇自控系统是通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，共同完成集中操作、管理和分散控制的综合监控系统。 一、系统目标 楼宇自控系统的目标就是对大厦内所有机电设备采用现代计算机控制技术进行全面有效的监控与管理，确保大厦内所有设备处于高效节能、安全可靠的最佳运行状态，从而更好地发挥建筑物的潜能。 二、系统设计原则 除满足业

4、主提出的“简单、实用、适当超前”的总体设计原则外,还应满足以下原则： * 技术先进、成熟、功能实用性强。系统采用国际标准通信协议及总线技术，保证了系统的可靠性，安全性，开放性及互操作性。 * 集散式设计,模块化结构，组态方便，扩展容易，能为今后系统的扩展留有充分的余地，为升级提供便利。 * 开放性与兼容性良好，要求各系统设置的DDC均有RS232/RS485接口和标准协议，能实现系统的软、硬件连接，做好界面的细节设计，使系统之间充分开放，容错性好，能安全可靠地进行信息交流。 * 扩展功能多样化。凡被测控的设备已有自动控制功能的均予以保留和利用，系统通过与其联机实现信息交换、监视、控制和管理。

5、* 经济、节能，能显著节省能源，减少维护、管理人员，优化设备运行。人机界面良好，运行管理方便，现实形象，内容丰富，数据准确，反应迅速，操作简便，易于开发，全部汉化，具有历史数据纪录，标表统计，计划管理和趋势图分析功能，对大楼内的中央空调系统、电梯系统、给排水系统。照明及变配电系统等进行监控管理。 1.1.2 系统设计依据 民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92 采暖通风与空调调节设计规范 GBJ 19-87 火灾自动报警系统设计规范 GBJ116-88 智能建筑设计标准 (DBJ-08-47-95) 总站办公楼智能控制系统设计方案招标文件 甲方提供的土建、电气、空调、给排水、消防等各专业图

6、纸 1.2 系统功能及技术要求 根据招标书的功能及技术要求结合本项目的实际情况，我们在进行方案设计时着重考虑了以下基本功能： * 机电设备运行的监控功能 * 中央空调系统的节能功能 * 通过图形软件实现管理维护的可视化 1.2.1 BAS监控方案 本方案严格按照招标书的要求设置监控点，并留有20%的裕量。BAS配置的监控点共计752点，（详见罗湖边检站办公大楼BAS监控点数总表）监控范围包括： * 中央空调系统的监测，记录及控制、调节。 * 通风设备的监测，记录及控制。 * 电梯系统之运行状态的监测及记录。 * 给排水设备、消防水系统的监测及记录及控制。 * 变配电设备运行状态的监测及记录。

7、* 照明设备开关状态的监测，记录及控制。 * 其它系统之干接点的监测及记录。 一、中央空调及通风系统 本系统的冷水机组、冷冻水系统和冷却水系统,均集中在地下二层的空调机房。冷却塔和水箱放置在天面，空调末端设备包括空调机组、新风机、排烟排风、通风机等，分别位于各个楼层，比较分散。 冷冻水和冷却水系统 由于冷水机组由空调供应商提供的控制器单独控制，BAS采用OPENLINK接口Q9200A与冷水机组的控制电脑相联，读取每台机组相关信息，对冷水机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵及相关阀门进行监控。监控内容如下： 冷水机组的运行状态、手/自动状态、故障报警及启停控制 冷冻水泵的运行状态、手/自动状态、故

8、障报警及启停控制 冷却水泵的运行状态、手/自动状态、故障报警及启停控制 冷却塔风机的运行状态、手/自动状态、故障报警及启停控制 冷却塔水阀开关状态及开关控制 冷却水总供/回水管温度监测 冷冻水总供/回水管温度监测,供水管流量监测。 冷冻水总供回水压差监测及旁通阀调节 冷水机的冷却水及冷冻水的水流监测 冷水机电动蝶阀开关状态及开关控制 冷水机的冷冻水出水温度监测 机组启动后通过彩色图形显示各设备运行状态、故障状态、参数值及运 行参数越限报警，通过鼠标可任意个性设定值，以达到最佳运行状态。 机组的每一点都列表汇报，参数值有趋势显示图，报警显示及汇总。 BAS工作站可通过系统设置的紧急停机开关量信号

9、控制整个冷水机组紧 急停机。 可对各设备的运行时间进行累计 控制原理如下： * 冷水机组台数控制： 通过冷冻水供回水温度差和供水流量计算出冷冻水系统的冷负荷，并根据实际冷负荷及时调整投入运行的冷水机组及相关设施的数量，以达到最佳的节能状态。 * 联锁控制： 为了确保冷水机组及相关设备的正常运作，控制程序在设备启停次序上将作以下编排。 i. 启动：冷冻水泵冷却水泵冷却塔风机冷冻机 ii. 停止：冷冻机冷冻水泵冷却水泵冷却塔风机 * 故障转机： 制冷系统中，各台冷冻机/冷冻水泵/冷却水泵/冷却塔互为备用。当任何一台设备出现故障时，DDC控制器会停止该设备运转，并根据有关设备的运行时间累计，启动运行

10、时间最短的同类设备，以保证整个系统的连续运作。 * 水流开关检测： 当系统检测到任何一台冷冻机的冷却水或冷冻水的水流开关报警后将停止有关机组的运行，并投入另一机组运行。 * 压差旁通调节阀控制： 冷冻水系统中总供回水压差值与BA系统中的差压设定值进行比较后，控制压差旁通阀的开度，以维持冷冻水系统压差在合理的水平。 * 冷却塔风机启动/停止控制： 冷却塔风机采用分级控制的方案，冷却水回水温度与BA系统中的冷却塔回水温度各级设定值进行比较后，DDC控制器决定冷却塔风扇的启动/停止的数量。 * 冷冻机的优化运行控制： DDC控制器根据制冷机组的运行累积时间，每次启动累积时间最少的一台制冷机组，以达到

11、机组运行时间的平衡。BAS通过集成设备与冷水机组控制单元通讯，可以对以下数据进行检测和控制： 冷冻负荷数据； 蒸发器压力过低/过高； 油压过低； 冷凝器压力过高； 排气温度过高； 油温过高/过低； 液流温度过高； 水流开关故障；水温过低； 水温过低； 线电压过低； AC电压过低； 防止重复启动； 热电偶开路； 蒸发器的传感器故障； 电源故障； 机组周期性停机； 空调机组 空调机组由新风系统、回风系统和送风系统组合而成，我们通过控制风机的启停，还有控制冷冻水阀、新风阀和回风阀的开度，来改善室内空气的质量，达到舒适、节能的目的。由于南方的空气比较潮湿，我们在设计时只侧重调节温度，不调节湿度。 控制

12、内容如下 ： * 空调机的开关状态、故障报警、手/自动状态及开关控制 * 回风温度监测 * 送风管风压监测 * 室外温/湿度监测 * 过滤网压差监测 * 送风阀和回风阀开度调节 控制原理如下 ： * DDC控制器对回风温度进行PID控制。通过调节冷冻水二通阀的开度，使回风温度保持在设定值范围内，当风机停止时冷冻水二通阀将会关闭。 * 根据室外的空气焓值调节新风阀/回风阀。新风阀/回风阀在软件中设置联锁，即开大新风阀的同时关小回风阀，反之亦然。 * 压差开关将会监察过滤网的状况，当过滤网堵塞时，压差开关便会发出讯号，以催促维护人员清洗过滤网。 * 风机运行状态与风阀联锁，所以当风机停止时，风阀便

13、完全关上。 * 风机可根据预先编制的时间假日程序来控制启停 * 根据室外温/湿度的值来调节新风阀的开度。 新风机 控制内容如下 ： * 送风温度监测。 * 新风机运行状态、手/自动状态、故障报警及开关控制。 * 根据室外温度来改变送风温度设定值，以求节约能源。 * DDC控制器对送风温度进行PID控制。通过调节冷水电动阀的开度，使送风温度保持在设定值范围内。当新风机停止时，冷水电动阀将会关闭。 * 压差开关将会监察新风机过滤网的状况，当过滤网堵塞时，压差开关便会发出讯号，以催促维护人员清洗过滤网。 * 风机运行状态与风阀联锁，所以当风机停止时，风阀便完全关上。 * 可根据上下班时间制订时间控制

14、程序。 排烟排风机（进风风机） 控制内容如下 ： * 排风烟机、进风机运行状态、手/自动状态，故障报警及开关控制。 * 排风烟机平时根据地下室的CO浓度、CO2浓度进行间歇排风；发生火灾时，完全由消防报警系统控制。 * 可根据上下班时间制订时间控制程序。 二、给排水系统 BAS系统根据大楼用水量的变化,及时调整系统中生活水泵的运行台数以达到供水量与需水量之间的平衡,实现泵房的最佳运行,实现高效率、低能耗的最优化控制，从而达到经济运行的目的。 根据给排水的初步设计，所有潜水泵均可有磁性浮球液位控制器控制启停，消防水泵由消防系统单独控制，因此BAS系统对潜水排污泵和消防水泵只监不控。 监控内容如下

15、: * 生活水池、水箱高/低水位监测及报警。 * 集水井高水位的监测及报警。 * 生活水泵的运行状态、手/自动状态、故障报警及开关控制。 * 潜水泵的运行状态、手/自动状态、故障报警。 * 消火栓泵及喷淋泵的运行状态、手/自动状态及故障报警。 控制原理如下: * 根据生活水池的高、低水位控制地下水泵房生活水泵的启停。同时，当地下水池水位降到消防水位时，自动停止给水泵。地下水池水位超过消防水位时，才能启动给水泵。 * 楼宇自动化系统记录全部运行状态及报警信息，监视水池及集水井的水位状态，并统计全部水泵的运行时间。在有备用时，根据运行时间的统计，启动运行时间最短的设备，平衡有关设备的运行时间，降低

16、维护及保养开支。 三、电梯系统 本设计在电梯房设置DDC控制器，监视4台客梯和1台消防电梯的工作状态及故障报警情况。在中央监控中心就能了解电梯的使用状态，及时发现故障并排除。 BAS系统对电梯进行监控并同时实现以下功能: c) 报警及数据记录 监察各类电梯的运行状态及故障报警。当电梯出现故障时，中央工作站会显示及打印报警，并指出报警时间。 b) 维修指示 自动累积运行时间，当到达某一限度时便在工作站显示维修, 指示信息。 四、供配电系统 监控范围包括高低压配电柜、发电机及变压器等设备，监测内容： * 高压进线开关柜之开关状态及故障报警 * 低压重要回路之开关状态、故障报警(DDC先预留点数,具

17、体回路有待甲方决定) * 低压进线开关柜之开关状态及故障报警 * 变压器之油温、高温报警、故障报警 * 发电机之运行状态及障报警 * 发电机的电压、电流、功率因数、频率、用电量等 操作员可按需要，对重要的供电设备的用电量，电流等参数编定各类型的报表及趋势图分析。 五、照明系统 包括公共照明，应急照明，室外景观照明的开关状态监视及开关控制，BA系统按照预先编制的控制程序实现照明控制。 监控内容: * 公共场所照明之监控 * 应急照明之监控 * 室外景观庭院照明之监控 以上各部分分设不同的时间控制程序，能根据日期自动确定每日灯光系统开始运行及关闭的时间，同时还可根据室外光线强弱，自动调整开闭时间。

18、 六、消防报警系统 BAS提供集成设备，消防报警系统厂商应提供一个开放的通讯接口，可以是RS232或RS485接口，同时应提供数据的表达格式，通过集成设备将所感知的重要报警信号，发送给BAS，以便BAS可以分析了解其数据内容。 我国消防部门在验收系统时规定，要求配置较完善的消防控制设备，且要求其他系统不能影响消防系统的运行。因此我们的系统集成方案对消防自动报警系统是“只监不控”。完全满足消防法规的要求。同时又能够使大厦的中央管理控制中心对火警状况了如指掌。实现了较高水平的系统集成。 1.2.2 能量管理系统EMS的节能功能 据统计，空调系统的能耗约占整个大厦能耗的40%，因此BAS系统在对空调

19、系统的监控与调节过程中体现节能，意义十分重大。本项目在节能方面采取了如下措施： * 冷负荷计算 综合从厂家得到的冷冻机电能消耗和工作指标，由冷冻水的供回水温度和流量，计算出制冷量Q = FT，根据系统实际冷负荷，控制冷水机组数及水泵的运行台数，以达到节能效果。 * 冷却塔控制 根据冷却水温度调节冷却塔风机的开启数量。 * 焓值控制 充分考虑空气潜热，调节新风与回风的比例，最大限度地利用室外空气进行室内温度控制，尽量减少空调设备运行时的能耗。 * 零能量冷却 在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约空调能耗。 * 负荷间隙运行 在满足舒适性要求的极限范围内，按实测温度和负荷确定循环周期与分断时间

20、，通过固定周期性或可变周期性间隙运行基本些设备来减少设备开启时间，减少能耗。 * 设定值再设定 根据不同季节的气候变化，自动改变新风机和空调机的送风或回风温度设定值，尽量扩大空调对象的温湿度控制范围。例如：夏季温度设定值每升高1，约可节省8%的冷量，对减少建设投资与节约能源均有重要意义。 * 提高控制精度 采用自适应控制与模糊控制等高级控制软件，提高控制精度；在设置PID控制模块的各个参数时，为了避免温度变化很小时动作缓慢或温度变化很大时积分饱和，采用积分压制：在PID输出量25%或85%时，禁用积分。从而进一步扩大温度允许控制范围，达到优化节能的目的。例如：一般舒适空调要求夏季最高室内温度不

21、超过26，假如控制精度为1，则设定值为25，如果控制精度为0.5，则设定值可提高0.5，从而可节省投资和运行费用。 * 最佳启动 根据人员使用情况，提前开启设备。在保证人员进入时环境舒适的前提下，提前时间最短为最佳启动时间。 * 最佳关机 根据人员使用情况，在人员离开之前的最佳时间，关闭HVAC设备，既能人员离开之前空间维持舒适的水平，又能尽早地关闭设备，减少设备能耗。 * 分散功率控制 在需要功率峰值到来之前，关闭一些事先选择好的设备，以减少高峰功率负荷。 1.3 系统设备选型 楼宇机电设备监控系统设备的选型配置，将直接影响大楼机电设备的运转、能源利用的效率和楼宇自动化的水平，所以系统设备的

22、选型配置具有重大意义。 从产品质量及网络技术性能的先进性、操作软件功能、价格以及业绩和售后服务等综合考虑，目前在国际上具有几十年历史的、著名的BA系统专业公司及产品有： 美国HONEYWELL 公司Excel5000系统 美国JOHNSON CONTROLS 自控有限公司METASYS系统 英国SATCHWELL控制系统有限公司 BAS2800系统 根据对以上产品的性能综合比较，标书的总体技术要求和系统与网络集成的要求以及性能价格比，我们建议本项目BAS系统优先采用美国HONEYWELL 公司最新的Excel5000建筑物自动化系统EBI，其理由如下： 厂商比较 JOHNSON CONTROL

23、S HONEYWELL SATCHWELL 价格 高 较高 中 系统可靠性 较好 好 好 编程软件功能 强 强 一般 图形界面是否中文化 是 是 是 系统集成功能 强 强 一般 系统可扩展性 好 好 好 Lonworks技术应用情况 好 好 好 售后服务 一般 好 一般 以下是关于美国HONEYWELL 公司的Excel5000系统的简单介绍： 最先进的技术 Excel5000系统(最新的系统型号为EBI)采用最先进的技术实现受控设备完全自动化控制，此系统已广泛应用于世界各地，它提供给用户超过12种语言以上的相同介面。并且又有honeywell公司百年的控制经验为强大的后盾，同时，honeyw

24、ell拥有自己独特的控制方式是其它厂家无法比拟的，其生产的控制器、传感器、执行器和网络设备都可被特制成满足于各个地区需要的专用设备。 标准的兼容性 Excel5000系统集成支持包含目前楼宇自控及信息产业中绝大多数的标准，因此我们的系统具备了灵活性、互操作性以及同其它楼控系统甚至企业内部信息网络的可连接性等特点。 易于施工、安装、操作和维护 一个好的系统就应该保证它运行的简便稳定性，Excel5000系统通过当地的办事处或指定安装商，使全球范围内的各个用户均能受到适当的培训，从而更好地操作Excel5000系统，让其达到最佳的运行状态。 可扩展性 由一个或多个现场控制器、输入输出扩展模块和高级

25、操作站，组成最基本的系统结构，honeywell系统可以不断满足受控设备扩展的需要。 演变更新 你永远都不用担心Excel5000系统会过时，因为它不断的增加新的技术、新的应用、新的工具、新的硬件以及更简单易用崭新的操作系统，Excel5000的这种演变更新是永远都不会停止的。 1.4 系统概述 根据标书的要求，本智能系统采用国际标准通信协议及现场总线技术，保证系统的可靠性、开放性及可操作性。 1.4.1 系统特点 简洁易懂 * 采用集散系统,现场控制域内的通讯总线为无主式的,点对点同层通讯； * 结构直观简单，系统通讯速度96001M波特，使用快捷,方便； * 直观的图形操作员接囗，包括历史

26、和动态趋势报表,易学易懂； * 编程简单，使用方便，用图形组态方式编程。 模块式设计 系统设计有操作站至控制器，完全是根据控制点的数量及功能而定。而数量方面，可随日后控制点的改变而随意更改而绝不影响目前的运作。而每一个控制器也是多功能的，他可以任意调校以达到控制不同的设备。 分散式设计 整个系统的基础为不同的控制器联网，控制器的位置完全取决于设备的位置，不受任何其他限制。 符合国际标准设计 设计方针是以国际标准为基础，从品质管理方面开始，符合ISO9000的标准。从技术方面，不论软件或硬件的采用，也是从国际标准开始。操作系统应采用美国微软件公司的视窗（Microsoft Windows NT）操作系统，硬件则采用IBM的计算机。从管理系统看，配合BACNET、TCP/IP（楼宇管理系统标准）及LONWORK（LonTalk标准）的设计。 开放式设计 系统开放设计是Excel5000系统的最大特色，它的开放设备可分为三大类： * 它本身设计上具系统集成功能。它的集成设备和第三方接口界面设计，已令Excel5000系统可与其它厂家的设备联上，使它们也成为整套楼宇建筑管理系统的一部分。 * 软件方面：Excel5000系统也大大的开放了结合的条件，如所有具D