常用空调自控系统技术方案.pdf
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1、常用空调自动控制系统 技术方案 二 O 一四十二月二十六日目 录 1 项目需求分析 1.1 项目概述 本建筑地上全部采用夏季中央空调系统,该系统选用4台离心式冷水机组和1台螺杆式冷水机组为系统提供冷源、7台变频冷冻水泵、7台工频冷却水泵、系统利用海水作为冷源,经过空调板换器为系统提供冷却水。冷水机组的冷冻水泵及冷却水泵之间均采用一对一运行,而机、泵又各自并联连接。中央空调冷源部分的冷水机、冷冻泵、冷却泵等大型设备的能耗占整个中央空调系统能耗的60%或以上。建筑物内的冷负荷,以变化的冷冻水温和流量的方式传递到冷源系统,最终集中表现在冷水机的负荷上,因此,节能就几乎全靠对冷源系统的大型设备的合理调
2、节来获得。为了在使用空调设备的同时得到节能和优化管理的要求,我们本着设计简洁可靠,确保系统整体的安全性和可靠性,并符合工程运营、管理和发展的需要,在一定时期内保持其先进性,我们推荐使用HONEYWELL-TREND智能监控系统,它有如下的好处:更直观更清晰地监测冷水机各种运行状态;发现机组故障及时报警;远程设定机组的冷冻水出水温度;遥控冷水机开停;实现机组的联锁,当某台冷水机因故停机时,备用的冷水机自动投入运行,保证冷量的正常供应;在机房控制室里,可以全面综合地了解冷水机的运行状态,不再用抄表,参数自动存入计算机硬盘;可以根据自动采集的读数自动生成运行曲线,便于做机组日常运行数据分析;可以妥善
3、地使用和维护冷水机组,而且可以提高对关键设备的管理水平;实现冷冻水泵的变频控制,达到最佳的节能效果。1.2 系统监控范围 冷源系统 对冷源系统进行集群控制,能根据实际负载调节主机运行台数。同时对冷却水泵、冷冻水泵联锁控制并且对其它相关工艺参数进行监视、测量、控制与记录。空调机组系统 对空调新风机、空气处理机组进行监视、测量、记录、冷量控制、风机变频控制。送/排风系统 对送、排风机的运行工况进行监视、控制与记录。2 系统设计总则 设计空调自动控制系统的主要目的,在于将建筑物内空调系统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设备进行全面有效的监控和管理,使
4、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。2.1 设计依据 该系统的设计配置,是依据项目方提供的设计说明以及实际使用需求,再结合 TREND 系统的特点所做的配置。2.2 技术标准 该系统实施所涉及的技术标准和规范,产品标准和规范及工程标准规范包括如下:民用建筑电气设计规范(JGJT16-92)智能建筑设计标准(GB/T50314-2000)智能建筑工程质量验收规范(GB 50339-2003)建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T50311-2000 建筑
5、与建筑群综合布线系统工程验收规范GB/T50312-2000 建筑物防雷设计规范 2000 年版GB50057-94 电气装置安装工程施工及验收规范(CBJ23292)高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)中国采暖通风与空气调节设计规范(JGJ/T16-92)系统设计构成原则 我公司对该系统的设计思路,均遵循以下优化原则:保证系统的先进性和适用性 系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平;同时,系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行,容易掌握,适合中国国情和本项目的特点。追求最优化的系统设备配置 在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下,追求最优化的系统
6、设备配置,以尽量降低系统造价。实现一体化控制要求 将楼内的空调系统设备置于一个中央监控系统监视、控制之下,不但方便安装和操作,节约系统投资,并且不同的子系统连接起来后,还可以产生单独控制所不具备的新功能。保留足够的扩展容量 随着大楼业务的发展,需要控制的场合和设备都会不断增加,也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。TREND IQ3 系统可以进行灵活扩展以适应系统需要。我公司向贵方推荐采用的 HONEYWELL-TREND 监控系统,结合其先进卓越的系统性能和我公司的精心优化设计,将致力于以下方面,为您实现高枕无忧的使用享受及超值的投资回报。2.3.1 舒适提供舒适良好的工作环境 系统根据季
7、节、人员和空气流动情况的变化,将各区域的室内温度控制在设计要求值上,同时参考国际上的通用标准(如:ASHRAE 舒适标准、ISO7730 的热舒适指标 PMV、国标 GB5701-85 中的舒适温度指标等),使楼内人员感觉最舒适。该系统可以根据有关的环境参数随时自动地调节各种参数,使楼内环境始终处于舒适的条件下。2.3.2 节能降低能耗和管理成本 在满足舒适性的前提下,系统通过合理组织设备运行,使大楼的运行费用为最低。即以能耗值最低为控制目标,进行优化系统控制。系统软件设有节能程序,可以控制设备得以合理运行。系统通过计算机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
8、负荷的最优控制,有效节省电能,减少浪费。作为一座现代化的建筑来说,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,一台空调机组的功耗在到 55kW 是非常常见的(如:上海通惠开利产品),而一台冷水机组的功耗更是惊人,在大楼配置自动化监控系统之后,系统可根据设置在楼内各处的传感器所检测的数据,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。根据实用暖通空调
9、设计手册提供的数据,供暖时,加热温度每低 1可节能 1015%;供冷时,制冷温度每高 1可节能 10%左右,安装自动化监控系统后可以按舒适性空调的要求,将空调区域的温度设定在最合适的温度上,使能源消耗大大降低,对一个大型建筑来说,每年可节约大量的费用。2.3.3 安全提供突发故障的预防手段 如果建筑内的机电设备突然发生故障而停机,将会产生不良后果。自动化监控系统可以从以下几个方面预防这种局面的出现:1.随时检查设备的实际负载和额定负载,一旦发现设备过载,立即自动卸载同时向中央控制室发出报警信号,以防损坏贵重设备;2.监视设备运行状况,一旦发现其中某台设备运行异常,立即报警通知检修人员前去检查,
10、以防引起更大范围的设备故障;3.自动记录设备的累计运行时数,当累计值达到规定的维修时间时,自动报告中央控制室,及时提醒进行设备检修;4.当一组设备中的某台设备出现故障不能继续运转时,自动切换到备用设备;同时,对于临时停电的情况,当恢复供电后,系统自动执行顺序启动程序,可保证设备顺利投运,避免通电后对设备造成损害。通过这些检测、报警和处理方式,使智能建筑对机电设备突发故障具备有效的预防手段,以确保设备和财产安全。在建筑内配置自动控制系统之后,所有受控设备的运行状态始终处于系统的监视之下,系统可提供设备完整的运行记录,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
11、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。2.3.4 高效提高设备运行效率、减少管理人员数量 系统能够实现设备运行状况的监测、诊断和记录,早期发现和排除故障,及时发出维护和保养的通知,保证设备始终处于良好的工作状态和大厦的正常运营。在没有自动控制系统的建筑物中,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。根据我们的长期经验,在建筑内配置自动控制之后,在今后可以减少三分
12、之二的设备运行、维护人员。同时,我们知道对人员的管理工作是比较困难的,但有了自动控制系统,对工作人员的监督就变得准确、及时了。比如:通过检测空调机组的过滤器状态就可以有效的及时地清理过滤网,并能对工作人员起到有效的监督作用。2.3.5 实惠降低初期的投资及未来升级费用 我们所设计提供的自动控制系统的扩展性能极强,实现起来极其灵活方便。扩展时只需将所需的扩展模块连接至原有的控制器,或将新增的控制器直接连接到楼内计算机局域网的网络通讯线上即可。这个特点非常适用于现已广泛建设办公自动化系统(OAS),实施采用计算机综合布线的智能建筑上,能将智能建筑中的两大系统楼宇自动化系统(BAS)与办公自动化系统
13、(OAS)直接在底层硬件上实现无缝集成统一,引领了当今建筑智能化系统的发展潮流。3 TREND IQ3 智能化楼宇监控系统 我公司推荐采用Honeywell-TREND公司领先于全球的,基于以太网控制器的智能化楼宇监控系统。HONEYWELL-TREND 公 司 是 美 国 Honeywell 集 团 的 核 心 成 员 之 一,HONEYWELL-TREND智能化楼宇自控系统拥有数十年的生产经验,除了在英国市场常年居于领导地位,也是全球少数几个最大的BA生产厂家之一,在欧洲、美洲、亚洲、大洋洲等地开展业务,持有ISO9001、EN29001和BS5750等国际高端认证。Honeywell公司
14、是一家拥有240多亿美元营业额,在航天和航空产品和服务、楼宇和工业控制技术、汽车产品、发电系统、特种化学品、纤维、塑料和先进材料等多种技术和制造方面起着领导潮流作用的企业。Honeywell公司总部位于(美国)新泽西州Morriston,公司的股票是道琼斯三十种工业指数之一。美国Honeywell有限公司(Honeywelllnc.)成立于1885年,其一贯致力于自控领域的产品开发、技术研究及系统服务工作。在历经超过百年,持之以恒的努力以后,目前Honeywell的业务遍布全球95个国家和地区;全球雇有多达十二万名员工,在全世界经营几百家工厂。公司的股票在纽约和伦敦证券交易所以HON代号上市。
15、世界各地共有五百万座办公大楼和八千条工业控制线安装了Honeywell的自控系统。HONEYWELL-TREND公司无论在技术的先进性还是在产品质量上都处于同行业中的领先地位,生产从32位处理器的各类智能DDC控制器到阀门、执行器机构、传感器、变送器等一系列楼宇监控产品,系统成套性高。为用户提供高品质、高可靠性的楼宇自动化系统。并设有庞大的研究发展部以在技术上保持领先优势。HONEYWELL-TREND公司的智能楼宇监测与控制系统体现了最好的质量,性能,可靠性方面的工业标准,数十年来被全世界数以万计的用户广泛采用。3.1 TREND IQ3 系统结构及优势 建筑自动化系统(BAS)始于二十世纪
16、五十年代,以每十年为一个台阶,技术逐步发展,发展至上世纪九十年代主流的BAS,控制总线及现场总线仍基本使用传统RS485技术,管理总线则已多采用基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/互联网协议)的开放性以太网总线,并已成为今后发展的趋势。而管理总线与控制/xxxxx 研发及生产基地 R&D and manufacturing 销售公司 Sales offices现场设备之间的连接,仍须通过独立的网络服务设备,作为不同总线技术的接口,将控制/现场层设备的数据转换为管理层WEB可访问的信息,整个系统并未完全开
17、放。这不可避免地将BAS的系统网络结构复杂化,并需要单独进行BAS管线系统的设计施工,需要特定而昂贵的管理软件进行监控,需要采购额外的连接设备等等,造成设计、施工、调试、使用及维护全过程中的实施难度和运行成本一直居高不下。TCP/IP网络技术的最大优势就在于其完全的开放性及由此而带来的的高效率和低成本。全球很多不同的厂家生产各种型号的计算机及数据通信设备,它们运行完全不同的操作系统和底层硬件平台,但TCP/IP协议组件允许它们互相进行通信。这一点很让人感到吃惊,因为它的作用已远远超出了起初的设想。TCP/IP起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目,到现在已发展成为计算机通讯设备
18、之间最常应用的组网技术。它是一个真正的开放系统,因为协议组件的定义及其多种实现可以不用花钱或花很少的钱就可以公开地得到。它事实上已成为Ethernet(以太网)及Internet(因特网)的基础。至上世纪末,智能建筑的发展开始一直与以太网技术有着密不可分的关系,这首先表现在智能建筑的通信自动化子系统CAS(主要指综合布线系统和计算机网络系统)的重要目的之一就是为用户提供访问Internet/Intranet,实现信息共享的传输通道和数据交换设备;其次是表现在随着以太网的迅猛发展,智能建筑与以太网之间产生了越来越多的结合点,我们可以看到目前基于以太网智能建筑应用技术和产品大批的涌现出来,为智能建
19、筑向开放性的发展提供了更广阔的空间。Honeywell-TREND 公司研制出的 IQ3 控制器系统,是全球第一款内嵌图形化网络服务器,直接完全基于 TCP/IP,以开放的 Ethernet(以太网)直接作为管理/控制/现场总线进行监控数据通讯及网络互联的最新型控制器。IQ3控 制 器 直 接 向TCP/IP网络开放,这意味着 基 于成熟的网络技术,无 论 是一个IQ3控制器,还是成百上千个IQ3组成的控制系统,都完全直接依托于智能建筑中的通信自动化子系统CAS的综合布线与计算机网络,形成BAS与CAS的无缝集成。这两种技术的结合,完全克服了上述传统BAS中的弊病,获得了全开放条件下的高效率与
20、低成本;无论是从BAS的前期设计一直到后期维护,都是革命性的突破。以 IQ3 控制器为核心的 HONEYWELL-TREND 智能楼宇自动化监控系统,较采用传统 DDC 控制器技术的楼控系统所不具备的特点优势:操作容易 IQ3带领互联网络技术进入楼宇监控系统内,对于大厦操作员和系统安置者带来极大的方便,在设计和安装上,都是以综合布线为中心,简单直观,对于用户操作很方便,使用图形网页界面,操作容易。设计方便 IQ3是累积多年-TREND在生产自控控制器的经验而设计出来的,只要一个IQ3控制器的型号及配合扩展模块便能适合不同大小的专案要求。扩展灵活 按照要求增加监控点或额外的输入/输出扩展模块,没
21、有必要增加更多控制器,连接时只需要简单地使用一根导线,提供多种输入/输出扩展模块选择 开放及标准的网络技术 使用以太网及TCP/IP网络技术,不但在世界普及,亦符合国际标准和协议开放,而且安装方便,安装成本低及减少安装时间,而且传送速度快、稳定可靠,是现今最流行的资讯网络,适合各类型的建筑物。从这些年互联网的神速发展便知道网络的扩展灵活。内嵌式图形化 Web 网页服务器 Graphic IQ IQ3 控制器内嵌网页服务器,基于通用的 HTML 格式,为用户提供简单直接的解决方案,无需特定的软件,只需使用标准的网页浏览器便可以进行监控。IQ3 更提供图象及图表显示,用户可以直观地监控楼宇设备,并
22、且根据用户登录的许可权级别,用户可以直接在网页上调节及改变参数,不同级别的用户可监控不同页面,安全而高效。即时存取 通过互联网,无论在何时何地,无需特定软件,通过标准的路由设备连接宽带网络或采用拨号连接,都能即时监控,更可使用PDA或移动电话等同时访问网络,一切尽在掌握之中。内部适用严格工业通讯标准 IQ3内部使用工业通讯标准CANbus。CANbus标准严谨、先进互动速度迅速,在工业自动化及汽车系统上得以广泛使用,如奔驰、富豪、宝马亦有应用。编程灵活 编程工具(SET)均以图表为主,且编程方式没有任何限制,在设计监控程序时,有极大的自由度,对各种不同的应用要求都能灵活达到。强大的网络功能 I
23、Q3之通讯网络都是以基于TCP/IP协议的综合布线为中心,网络扩展容易且强大,而控制器与控制器之间是对等网络(Peer-to-Peer)结构,控制器之间没有级别之分,资料存取及互相控制更直观和迅速,大大减低了因某些控制器影响整个网络功能的问题。TCP/IP WWW TMNG C -TREGSM PDA 彻底开放的集成性能 由于直接在底层硬件上基于 TCP/IP 及 Internet技术,使得 HONEYWELL IQ3 系统与任何现今楼宇控制系统产品都能真正且低成本的集成兼容。3.2 TREND IQ3 控制器及扩展模块 Honeywell-TREND 公 司 研 制 出 基 于 功 能 强
24、大 的 32 位MotorolaColdfire中央智能处理器的第四代楼宇自控系统控制器IQ3,使用现今最先进、最流行的网络技术。业内优先使用以太网及全开放式通讯协议TCP/IP,全球首家内置图形化Web网页服务器,不单显示文字及数据资料,还可以显示图表及图象,不需要特定的软件在任何地方、任何时候都可以监控大厦内的所有楼控设备;另外,其灵活编程软件及模块化硬件设计,在应用及扩展时更方便有效,节省时间及金钱。IQ3控制器使用以太网及TCP/IP网络技术通信,带来最大经济效益,并且促进楼宇自控系统的综合化,以及和其他楼宇服务的系统集成。因为TCP/IP被作为数据通讯协议,在监控楼宇系统时,用户可在
25、任何地方通过网络直接来监测和控制,如使用PDA(个人数字助理)或一个使用GPRS网络的移动电话,方便而且更有效率。另外,与所有TREND的新产品一样,IQ3能够向后兼容,能跟-TREND的IQ2系列控制器一起运行,通过以太网相连的TREND963管理系统对IQ3系统作出监控。使用最新的-TREND视窗图形软件工具(SET)为所有控制程序编程。IQ3是累积TREND多年在生产自控控制器的经验而设计研发出来的,只要一个IQ3控制器的型号及配合扩展模块便能适合不同大小的专案要求。IQ3控制器及相应扩展模块的输入为通用类型,所有的工业标准电流(4-20mA)、电压(0-10V)、电阻、开关触点以及这些
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