楼宇自动化系统设计方案.docx
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1、第1章 楼宇自动化系统1.1. 概述楼宇自动化系统作为智能建筑内非常重要的部分,担负着对整座建筑内机电设备的集中监测与控制,保证所有设备的正常运行,并达到最佳状态。同时,在计算机软件的支持下进行信息处理、数据计算、数据分析、逻辑判断、图形识别等,从而提高了智能建筑的高水平的现代化管理和服务。它一般采用分布式控制系统,设有中央管理(操作)站,管理站通过控制网络、通信总线或通信接口(TCP/IP、Ethernet、RS-232/485等),将直接数字控制器控制器(DDC)、智能机电设备与中央管理站相连组成楼宇自控网络,完成冷热源设备、空调通风设备、电力及照明设备、给排水设备等的监视及控制。1.1.
2、1. 楼宇自控系统组成1.1.1.1. 中央管理站中央管理站以全中文图形界面运行楼宇自控系统管理人员的日常控制、监视、和调度管理工作,采集数据的归档、统计、报表管理等。对上级管理系统如IBMS开放数据接口进行集成。1.1.1.2. 现场控制器直接数字控制器(DDC)直接对大楼空调冷源、空调通风、照明、电梯、给排水、供配电等设备进行监视和控制,接收设备的运行状态、故障报警、手/自动状态和传感器信号,进行数据处理后对设备进行自动化管理。1.1.1.3. 末端设备末端传感器检测现场和设备的参数、运行情况,并把数据上传给直接数字控制器进行处理。如温度、湿度、压力、流量、水位等传感器。执行器接受DDC的
3、指令控制各种水阀、风阀、继电器的动作,使大楼的环境达到舒适和适应各种应用要求。1.1.2. 楼宇自动化系统的主要功能A、自动监视并控制各种机电设备的启停,显示或打印当前运行状态。B、自动监测、显示、打印各种设备的运行参数及其变化趋势和历史数据。C、根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备始终运行于最佳状态。D、监测并及时处理各种意外、突发事件。E、实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。F、自动提供最佳能源控制方案,达到合理、经济地使用能源。G、设备档案管理(设备配置及参数档案)、设备运行报表和设备维修管理等。1.1.3. 楼宇自控系统的优越性三元里大厦由于建筑面积大,建筑功
4、能复杂,为此配置了大量的机电设备,以保证整个建筑良好舒适的具备环境和便利的生活、工作空间。大量设备的使用,必将引起管理人员的增加、能耗费用的巨额支出和管理的复杂。在建筑物内应用楼宇自动控制系统,能使建筑物得到以下益处: 1.1.3.1. 节电楼宇自控系统通过电脑控制程序对全楼的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。本工程作为一座现代化的大厦来说,电力的消耗是非常惊人的。大楼中各种设备都是“耗电大户”。以空调系统为例,根据设计图纸提供的资料,由此所消耗的电耗更是惊人;在大楼配置楼宇自控系统之后,系统可根据设置在楼内各处的传感器所检
5、测的数据,计算出大厦实际的冷负荷,与机组的制冷能力进行比较,如果能力富裕很多,说明设备组全部开动是没必要的,就按程序中事先指定的顺序关闭其中的一台;如果此时能力仍然富裕很多,就顺序关闭第二台。反之,当冷负荷增加时就顺序开启设备。通过调节设备开启,既保证正常需要,又降低能源消耗。1.1.3.2. 节省人力由于楼宇自控系统采用集中电脑控制,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
6、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。根据我们的经验,在建筑内配置楼宇自控系统之后,在今后可以减少三分之二的设备运行、维护人员。1.1.3.3. 延长设备的使用寿命在建筑内配置楼宇自控系统之后,设备的运行状态始终处于系统的监视之下,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不超前、不误时地进行设备保养,因此可以使设备的运行寿命加长,也就是降低了建筑的运行费用。1.1.3.4. 提高大楼的舒适性楼宇自控系统能够实时监测大工业楼的温湿度和空气质量,按照设定的工艺启停设备并调节
7、设备的工况,在满足节能要求的条件下使大楼环境更舒适,或在优先考虑环境舒适性条件的下使大楼更节能。1.1.3.5. 保证建筑及人身安全先进的楼宇自控系统可以将保安管理、停车管理融在同一系统中,同时可方便地与消防报警系统联网,因此可极大的提高建筑的管理水平,减少部门之间的协调。在欧洲国家,在对大楼进行保险时,配有楼宇自控系统的建筑可享受到很大的优惠,由此可见楼宇自控系统的重要程度。1.1.4. 楼宇自控系统的作用通过配置系统的硬件和软件,实现测量各类工艺、设备状态的参数、设置并控制设备启停、提供设备运行报告等功能;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;
8、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数据交换; 对受控实现设备遥控操作; 系统方便、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。作为一流的智能化建筑项目,与其配套的楼宇设备自动控制系统必须具有国际先进水平。依据楼宇自动化系统要求,以提供舒适的环境,并使能量消耗最省,实现本大厦建筑物的自动化管理,我们本着平衡系统的经济性与超前性以避免片面追求超前性而脱离实际,或片面追求经济性
9、而损害智能大厦的初衷与初期投资,并遵循实用性、实时性、安全性、易维护性、开放与可扩展性等原则。1.2. 设计依据(GB/T50314-2000)(JGJ/T16-92)(GBJ19-87)其他相关的国家规范及行业标准行政大楼楼宇自控系统监控点需求总表三元里大厦楼宇自控系统监控点需求总表1.3. 设计方案1.3.1. 设计概述三元里大厦楼宇自控系统BAS的工作范围包括:制冷空调主机设备的监测、记录及控制、调节。空调通风设备的监测、记录及控制变配电设备的监测、记录供水、排水设备的监测、记录电梯的监测、记录其它系统监测记录及控制行政大楼和三元里大厦具体监控要求见两大楼的监控点总表。1.4. 各BAS
10、子系统监控功能设计1.4.1. 空调冷源系统冷冻机群控需要监测和控制多个包括水泵、冷却塔、水流量、温度、压力及旁通阀等设备,对这些设备的状态监测和控制进行采集和控制,并将信息上传到BAS监控主机。监控内容:冷冻机组、冷却塔、循环水泵的运行状态,水流和蝶阀状态,冷冻水温度和流量、压差,冷却水温度、冷冻水压差,冷冻机组内部参数,膨胀水箱水位,冷冻机组、冷却塔、循环水泵及其它机电设备的故障报警等,以及对冷冻机组、冷却塔、水泵等设备进行遥控启/停。设备启/停顺序按预先编制的时间表每日自动对机组进行启/停控制;设备启动顺序为:“冷却水电动阀冷却水泵冷却塔风机冷冻水电动阀冷冻水泵监视水流状态冷冻机组”;设
11、备停止顺序为:“冷冻机组冷冻水泵冷冻水电动阀冷却塔风机冷却水泵冷却水电动阀”;冷冻机开启台数根据冷冻水总供水、总回水的温度以及总回水流量计算冷冻水系统的负荷,按其实际的冷负荷决定投入冷冻机组的数量,实现冷冻机组运行台数的优化控制,以达到节能的效果;冷冻水压差调节根据冷冻水总供水、总回水之间的压差值与BAS系统中设定的压差值进行比较,以PI(比例加积分)控制冷冻水旁通阀的开关,从而保证冷冻供水/回水的压差稳定;水流检测、水泵控制通过水流开关检测水流状态,如果流量太小或者没有信号,则自动报警并自动停止相应冷冻机组运行。当某一水泵出现故障,备用泵立即自动投入运行。冷却水温控制将冷却塔回水温度与系统中
12、设定的值相比较后,控制冷却塔电动蝶阀及风机的开关和启停(运行参数),使冷却水温控制在冷冻机组工作温度范围内。运行时间统计对冷冻机组、水泵等设备统计运行时间,每次启动时自动选择运行时间最短的设备,以延长设备的使用寿命,并为维修保养提供时间依据。1.4.2. 空调通风系统据统计,现代化综合大楼的60%的能耗来自于空调系统,大楼建成后每年因能源管理水平低所浪费的费用都是相当惊人的。通常在大楼安装机电设备监控系统(BAS),采取有效的节能方式对空调设备进行自动控制和管理,将可节省20%左右的能耗,大大降低大楼的运行开支。1.4.2.1. 空调机组BAS通过DDC和前端传感器、执行器及预先编制的程序对各
13、楼层的空调机组进行监视和控制,并把设备的工作状况,以图形方式显示在彩色监视器上及通过打印机记录所有事故。监控内容:空调机组运行状态、故障报警、滤网淤塞、回风温度,以及机组的启/停、冷水阀和风阀的控制等。联动控制按设定的程序,风机、空调水阀进行联动。当风机停止时,空调水阀自动关闭,减少冷冻水能量以节省能源;时间表运行按预先编制的时间,并结合建筑人员的使用情况,按优化启停和间歇运行的方式每日对空调机进行启/停控制;室温控制将空调回风管的温度与系统设定值进行比较,用PID(比例加积分加微分)方式调节冷冻水阀的开度,以调节冷冻水的流量,使室内温度保持在设定范围之内;夜间新风在凉爽季节,用夜间风充满建筑
14、物,以节约空调能耗。1.4.2.2. 新风机组BAS通过DDC和前端传感器、执行器及预先编制的程序对各楼层的新风机组进行监视和控制,并把设备的工作状况,以图形方式显示在彩色监视器上及通过打印机记录所有事故。监控内容新风机组运行状态、故障报警、滤网淤塞、送风温度,以及机组的启停、冷水阀的控制等。联动控制按设定的程序,风机、空调水阀进行联动。当风机停止时,空调水阀自动关闭,减少冷冻水能量以节省能源;时间表运行按预先编制的时间(节假日),并结合建筑人员的使用情况,按优化启停及间歇运行方式每日对空调机进行启/停控制;送风温度控制将空调送风管的温度与系统设定值进行比较,用PID(比例加积分加微分)方式调
15、节冷冻水阀的开度,以调节冷冻水的流量,使送风温度保持在设定范围之内;夜间新风在凉爽季节,用夜间风充满建筑物,以节约空调能耗。1.4.3. 送/排风机BAS通过DDC对送排风机进行状态监视,并按预先编制的时间程序实现以下功能。设备的工作状况以图形方式显示在彩色监视器上及通过打印机记录所有事故。BAS对消防系统相关的正压、排烟风机等不作监控。时间表运行按预先编制的时间(节假日)每日对风机进行启/停控制;1.4.4. 给排水系统给排水系统设备的运行状况将以彩色动态图形方式在中央操作站上显示,并通过打印机将事件、报警等信息打印报表。BAS可以根据水位控制器直接控制水泵的启停或只对给排水系统自配系统进行
16、监视。BAS对消防系统用水泵、水池不作控制。1.4.4.1. 生活给水由于生活给水系统采用自动变频控制,BAS不参与控制,只对变频系统进行监视。1.4.4.2. 生活排水生活排水采用就地控制,BA系统只对污水池溢流水位及潜污泵运行状态、故障报警等进行监视。1.4.5. 变配电系统变配电系统主要由高压开关柜、变压器、低压配电屏、应急发电机等配电设施构成。鉴于变配电系统的重要性,花溪新区三元里大厦BAS在变配电机房对变压器、发电机组、低压进线、联络柜等进行监控,并以图形界面对上述各设备及电力状态进行遥信、遥测。BAS通过通信接口和智能仪表通信,各种状态及参数以彩色动态图形方式在BAS操作站上显示及
17、打印记录,并对异常、超限等进行报警。1.4.6. 电梯BAS通过DDC对各电梯的运行状态、故障报警等进行监测并对事件、报警等作打印纪录,并统计运行时间为电梯维修提供信息提示。设备的运行状况将以彩色动态图形方式在中央操作站上显示,并通过打印机将事件、报警等信息打印报表。1.4.7. 系统集成BA系统通过OPC与BMS系统进行集成。1.5. 楼宇自控系统选型设计1.5.1. 招标选型要求1. 全开放系统,系统中的任一控制器可以通过替换通讯模块适用于LON, TCP/IP和EIB网络。2. 单个控制器(指有自主控制芯片和存储器)的最大物理监控点数(IO点)不超过32点。3. 控制器监控点配置保留20
18、%以上的余量。4. 无主从结构,控制器间直接进行对等通讯,无需经过中央控制计算机或其它超中央管理控制器。5. 提供互联网,局域网授权用户远程监控功能。即使您远在国外,也能对系统进行实时监控。6. 提供系统远程维护功能。根据招标要求,对比市场上主流的楼宇自控系统HONEYWELL, 江森,瑞典REGIN、施耐德TAC、和西门子开放性可知,HONEYWELL、JOHNSON、TAC 都是选用LON通讯协议的开放性系统,但同一控制器不能同时支持TCP/TP 和EIB欧州总线技术,西门子采用PROFIBUS,支持EIB,但不能同时支持开放协议TCP/IP和LON,而瑞典REGIN(瑞晶)同一控制器可同
19、时支持欧州EIB,LON和TCP/IP,需要做仅是更换控制器上的通讯模块。因此,我们向建设方推荐瑞典REGIN楼宇自动化系统。1.5.2. 省政府七号办公楼楼宇自控系统的选型原则a) 先进性与开放性楼宇自控制系统的发展趋势是执行全开放的楼宇自控的工业标准,实现不同厂家之间的产品的互联互通(即要走类似于GSM和Internet的发展道路,不管是哪一厂家生产的手机,插上GSM卡马上可以入网使用,全球任何一地的任一品牌的个人电脑,在配置了TCP/IP协议后,都可以与另外的一台电脑通过INERNET互联)。目前公认的开放性楼宇自控通讯协议标准是LONTALK协议和BACNET协议。因此,目前楼宇系统的
20、开放性的标准是采用BACKNET协议(注:LON协议是BACNET协议之一)b) 可靠性系统应是国际上的知名品牌,而且应有多年的成功运行经验,而不是一个刚推出的新系统。控制器的设计应尽量接近工业标准,运行速度更可靠,保护(抗干扰)措施更强,可靠性更高。c) 可扩展性系统可以在未来根据需要,随时增加调整系统,以满足未来大厦业务发展的需要。根据以上选型原则,我们向省政府七号办公楼推荐瑞典瑞晶全开放的楼宇自控系统REGIN EXO楼宇自控系统.。1.6. 楼宇自控系统REGIN EXO主要功能介绍1.6.1. 楼宇自控系统REGIN EXO简介AB Regin Group是欧州的一个大型楼宇环境设备
21、供货商,是国际上最著名的楼宇自控系统供货商之一,由AB Regin , Regin EXOMatic AB 和Osby Armatur AB等国际知名子公司组成。瑞晶公司是楼宇开放系统的坚定拥护者和推动者。是全球最大的建筑及环境监控系统提供商之一。其产品的主要特点是:1)工业控制级的楼宇自控系统。其高可靠性足以满足核工业领域的应用需求。REGIN楼宇自控系统的技术发明人是同时拥有多个国际著品楼宇自控系统的发明专利。REGIN控制系统的软硬件系统的设计汲取了目前国际上几大主要产品的优点,更科学合理,保护功能更强大,其控制器已接近工业控制级的标准。在欧州的供暧系统区域控制、给排水系统区域监控系统等
22、大型公用事业应用系统中,REGIN控制系统占了80%以上的份额,其它20%是工业控制器PLC,REGIN控制系统甚至被用在要求极高的枋电站及核潜艇上,在控制界享有极高的声誉。1) 真正全面开放的系统。它全系统控制产品除了内置了遵从BACNET标准的EXOLINE通讯外,还可以通过加配通讯模块的方式使用通用标准通讯协议TCP/IP 和LON通讯协议,意味着只要有需要,REGIN任一款控制产品都可以实现与其它开放产品的互连互通,这是目前其它市面上的其它厂家的控制器都做不到的。因为其它厂家的控制器最多只能和使用同一种通讯协议的控制器互连互通,如LON, TCP/IP等。2) 业务遍布全球Regin(
23、瑞晶)在全球四十多个国家地区设立办事处,在全球绝大部分国家开展业务,这使瑞晶的产品和系统可以适应全球不同地区不同的工作环境要求。 REGIN EXO采用开放式结构与Lon Works及TCP/IP技术,完全符合工业标准,所以用户可以跟上软件及硬件的不断发展,并且保证了系统以后的发展,因此投资于REGIN公司的REGIN EXO是明智及长远的选择。该系统是世界上最先进的集散式中央监控系统,对建筑物内设备进行集中管理和分散控制,为整个大厦的管理提供了简单有效的手段,使大厦达到最佳节能效果,提高大厦的管理效率。REGIN EXO是模块化设计,用户可以只采购现时所需的设备,将来的扩展并不会损失今天的投
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