智能化建筑楼宇自控系统设计方案.docx

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1、智能化建筑楼宇自控系统设计方案1 .系统概述22 .需求分析23 .设计原则34 .系统设计34. 1.系统结构34. 2.中央管理系统44. 3.冷冻站系统监控44. 4.热源系统监控84. 5.空调机组监控104.6.新风机组监控124. 7.照明系统监控184.8.电梯系统运行监视18系统功能：二次水温自动调节：自动调节热交换器一次热水/蒸汽阀开度，保证二次出 水温度为设定值。自动联锁：当循环泵停止运行时，热水/蒸汽调节阀应迅速关闭。设备启停控制：根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停设备, 自动统计设备运行时间，打印设备工作及维修报表。4. 5.空调机组监控设计空气调节系统的目

2、的在于，创造一个良好的空气环境，即根据季节变化 提供合适的空气温度、相对湿度、气流速度和空气洁净度，以保证办公人员的工 作效率。本项目的空调机组主要使用区域：门诊大厅、候诊室、住院部大厅、各诊室 的候诊区域、各楼层的公共走道、阶梯教室等大开间及公共区域。监控内容： 启停控制(DO)运行状态(DI) 手/自动状态(DI)故障状态(DI) 滤网压差(DI)风机压差(DI) 新风阀调节(A0)回风阀调节(A0) 冷/热水阀调节A0)送风温度(AI) 回风温湿度(AI)加湿开关(DO)系统功能：回风温度自动控制：冬季时，根据传感器实测的回风温度值自动对热水阀 开度进行PID运算控制，保证空调机组回风温

3、度达到设定温度的要求；反之，夏 季根据传感器实测的回风温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。通过调节 水阀的开度，使回风温度达到用户的设定值；在过渡季节则根据室外送入新风的 温湿度自动计算焰值，并与室内回风的焰值进行PID运算，其结果将自动控制新 风阀、回风阀、排风阀的开度，以达到自动调节混风比的作用。回风湿度控制：根据湿度传感器的实测值自动对加湿阀进行PID运算控制， 保证回风湿度达到用户的湿度设定值。过滤网堵塞报警：空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显 示及打印报警，并指出报警时间。空气质量调节：在重要场所设置二氧化碳测量点，根据测量值的浓度自动调 节新风比。空调机组启停控

4、制：根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定 时启停空调机组，自动统计机组的运行时间，提示定时对空调机组进行维护保养。联锁保护控制：风机停止后，新回排风风门、电动调节阀、电磁阀自动关 闭；风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；当温度过低时，进 行防冻保护，开启热水阀，关闭新风门，停风机，并在图形操作站上显示报警。节能运行,包括： 间歇运行：使设备合理间歇启停，但不影响环境舒适程度。 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。 最佳关机:根据建筑物人员下班情况，提前停止空调设备。 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

5、量消耗。 夜间风：在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约空调能量。4. 6.新风机组监控为了保障室内空气品质，室内小型空间配备集中新风系统，而供应新风并对 新风进行处理，配合各个房间或者区域的风机盘管使用。本项目的新风机主要配合VRV空调使用，主要区域为：各个功能房间、病房 等空间比较小的常用房间。监控内容：启停控制(DO)运行状态(DI) 手/自动状态(DI)故障报警(DI) 滤网压差(DI)风机压差(DI) 新风阀控制(DO)冷/热水阀调节A0) 送风温湿度(AI)加湿开关(DO)系统功能：送风温度自动控制：冬季时，根据传感器实测的温度值自动对热水阀开度 进行PID运算控制，保证新风机送

6、风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据 传感器实测的温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。通过调节水阀的开度, 使送风温度达到用户的设定值。送风湿度控制：根据湿度传感器的实测值自动对加湿阀进行PID运算控制， 保证送风湿度达到用户的湿度设定值。过滤网堵塞报警：空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显 示及打印报警，并指出报警时间。新风机启停控制：根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时 启停新风机，自动统计新风机运行时间，提示定时对新风机进行维护保养。联锁保护控制：风机停止后，新风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭； 风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；当温度

7、过低时，进行防 冻保护，开启热水阀，关闭风门，停风机。节能运行,包括： 间歇运行：使设备合理间歇启停，但不影响环境舒适程度。 最佳启动：根据建筑物人员使用情况，预先开启设备，晚间之后，不启动设 备。 最佳关机:根据建筑物人员下班情况，提前停止设备。 调整设定值:根据室外空气温度对设定值进行调整,减少设备能量消耗。 夜间风：在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约能量。联网型风机盘管系统网络温控系统采用高性能单片机技术，集成了电动阀控制功能和风机盘管控 制功能，通过信息传输系统，对空调末端实施开关机、温度设置、运行状态查询 等远程控制操作。广泛应用于酒店、写字楼、高级住宅、文化宫、机关办公大楼

8、的中央空调系统中，达到智能管理、合理节能的目的。目前非联网型的温控面板因其固有的局限，其控制精度与节能要求远远不能 满足客户需求，存在以下问题：温控器数量众多，分布广泛（散落在各个房间内），缺乏有效的管理手段， 事实上处于监管失控状态。管理人员无法实时获知风盘的工作状态、工作模式、风速、温度等参数信息, 也不能根据季节转换与环境温度的变化及时修改设备参数；一旦用户离开房间忘记关闭空调，本地温控器并不会自动关闭，而管理人员 又不能进入用户的房间关闭温控器，因此造成巨大的能源浪费。公共区域温控器，温度设定等参数容易被人为修改，不能保证设备处于最佳 最经济的运行状态。随着节能控制日益成为现代建筑中一

9、个重要的管理内容，对温控器的控制精 度和节能效果提出了更高的要求。联网型温控器通过联网实现实时监测、集中控 制，并能根据外部环境的变化对温度进行及时有效的调节，为风机盘管系统提供 了一套行之有效的精细化管理手段，可以显著降低能源的消耗，节省运营成本。系统功能：温度控制功能：根据时段定温或定时开关，根据一天的温度变化，将设定温 度划分为不同时间段。温控器根据当前所处时间段的设定温度控制风盘运行，实 现高精细化调控。节能模式：当温控器检测到门窗打开后，自动进入节能运行模式，风机低速 运行，制热模式下，设定温度为16C；制冷模式下，设定温度为30。制热上限、制冷下限设置：制热模式下，设定温度最高调节

10、至制热上限值； 制冷模式下，设定温度最低调节至制冷下限值。在保证房间温度适宜、舒适的同 时，防止温度设得过高或过低，造成不必要的能源浪费。双温双控选择功能（可接外置温度传感器）：因为安装位置的原因，利用温 控器本身所带的感温元件，可能造成监测温度与实际环境温度差异较大。外置传 感器接口，可接入一个外置温度信号，进行双温双控功能选择，从而使环境温度 保持在更精确的控制范围内。保护功能：当温控器处于关闭状态，室温降至某一危险温度时，温控器自动 开启并切换到制热模式以便让温度升高，待室温升至安全值后关闭，防止冻坏风 盘，保护设备投资。累计运行时间、辅助计费功能：温控器可累计风盘低、中、高速的运行时间

11、 并存储，结合区域能量表构成能量+时间型计费系统。运行时间支持本地查询或 通过远程查询，作为内部用能考核或计量收费的依据。键盘锁定：温控器可以实现键盘锁定，键盘锁定后本地操作被禁止，温控器 由控制中心统一进行管理，解锁需要联系控制中心。可有效防止误操作、无关人 员随意修改温控器参数，保证管理方设置参数的唯一性，使风机盘管处于有效的 监管状态。远程管理：管理中心能远程实时查看设备状态、参数信息，并可根据环境变 化对温控器进行远程开关、冷热模式设定、温度设定、风速调整、温度校准、群 开群关、LED背光时间设置等操作，实现设备管理自动化、合理化、精细化，通 过管理手段提高工作效率，节约维护成本；分体

12、式网络型风机盘管控制器优势： 强/弱电分离，大幅降低故障率、不易受干扰、通信更稳定 数据更安全，数据存储在控制器中，更换温控器不影响数据信息 控制器有足够的冗余接外围设备 安装维护更方便、降低施工成本鉴于以上特点和优势，分体式网络风机盘管控制器适用于大楼的公共区域、 大开间风机盘管安装比较密集的场所。分体式-控制器技术参数： 网络：BACnet MS/TP 额定电压：220Vac 10%, 50Hz 功耗：4. 5VA (连接墙装面板) 外部传感器类型：NTC20K 风机控制输出：4(3) A 230 VAC 阀控制输出：2(1) A 230 VAC 电路保护保险：250V 6. 3A ip

13、等级：IP20分体式-控制面板技术参数： 电源：通信总线馈电 控制算法：PL开/关输出 控制精度：土 1 21 设置点温度范围：0-32 (HT9610P0100)/ 5-35 (HT9610P0200) 温度显示范围：0-37 安装：86X86 mm (2X4 inch)接线盒 保护等级：IP20一体式网络温控器技术参数：一体式网络风机盘管控制因性价比高，适用于控制大型建筑的房间内的风机 盘管，降低项目造价成本。 通讯协议：RS485 Modbus RTU协议 工作电压：220/230 VAC； 50/60Hz 控制方式：比例积分算法，开关型输出 控制精度：21 C时为1 自耗功率：2 W

14、负载容量：风机阻性3A,感性2A阀门阻性2A,感性1A 防护等级：IP20 温度设置范围：10-32 温度显示范围：0-37送排风机组监控内容： 启停控制(D0) 运行状态(DI) 手/自动状态(DI) 故障报警(DI)系统功能： 时间程序自动启/停送风机，具有任意周期的实时时间控制功能。 监测送排风机的运行状态和故障信号，并累计运行时间。 在车库设置co （一氧化碳）浓度传感器,通过监测co浓度启停送/排风机, 并相应开启新风门，可达到有效节能并保证空气质量。 在变配电房设置室内温度传感器，通过监测室内温度启停送/排风机，并 相应开启新风门，可达到有效节能并保证空气质量。 中央站彩色图形显示

15、，记录各种参数，包括状态、启停时间、累计运行 时间及其历史数据等。给水系统本项目以变频给水机组分区供水为例进行给水系统的控制说明。监控内容： 生活水泵组运行状态（MODBUS协议） 生活水泵组故障状态（MODBUS协议） 生活水泵组手/自动状态（MODBUS协议） 生活水泵组运行频率（MODBUS协议） 供水管供水压力（MODBUS协议） 生活水箱/水池液位（AI）系统功能： 监测水泵的运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间。 监测生活水箱液位，低液位、超高液位时显示及报警。 监测供水压力，超出压力值范围时显示及报警排水系统监控内容： 地下集水井超高、低液位报警（DI） 排/污水

16、泵运行状态（DI） 排/污水泵故障状态（DI） 排/污水泵手/自动状态（DI）系统功能：监测潜水泵的运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间。集水井超高液位报警，低液位时，并水泵处于运行状态时报警。对上述给排水设备记录其运行情况，生成趋势图，并打印报表。系统通过彩色三维图形显示，显示不同设备的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任 意修改设定值，以求达到最佳工况。同时累计水泵及其他给排水设备的运行时间。4. 7.照明系统监控本项目照明系统控制主要针对公共区域，如：电梯厅、走道、地下室、各个 门诊大厅、候诊区域等。以及室外照明，如：泛光照明、节日装饰照明、障碍灯 照明灯等。监控内容

17、： 照明电源箱开/关控制(DO) 手动自动选择(DI) 照明电源箱开/关状态(DI)系统功能：按照物业管理部门要求，程序时间控制各种照明设备的开关，达到最佳管理 及最佳节能的效果。统计各照明回路的工作情况，动力设备运行时间并打印成报表，以供物业 管理部门利用。当故障报警时，在中央监控电脑会显示及打印报警。4. 8.电梯系统运行监视系统监测及报警：自动监测电梯状态、故障及紧急状态报警、电梯上行状态、 电梯下行状态、电梯楼层等信息。通过通信接口控制可将电梯厂商提供的接口直接连接到BAS系统的MS/TP现 场控制总线内。经过数据交换及读取，我们可以对电梯的运行状态、故障报警、 楼层显示等信息进行监视

18、。1 .系统概述楼宇自动化系统或建筑设备自动化系统（BAS系统）是将建筑物或建筑群内 的电力、照明、空调、给排水等管理设备或系统，以集中监视、控制和管理为目 的而构成的综合系统。BAS通过对建筑（群）的各种设备实施综合自动化监控与 管理，为业主和用户提供安全、舒适、便捷高效的工作与生活环境，并使整个系 统和其中的各种设备处在最佳的工作状态，从而保证系统运行的经济性和管理的 现代化、信息化和智能化。因此，采用BAS系统可以大量的节省文化宫人力、能源、降低设备故障率、 提高设备运行效率、延长设备使用寿命、减少维护及营运成本，提高建筑物总体 运作管理水平。2 .需求分析根据图纸和荆州市总工会文化宫项

19、目的功能需求，采用楼宇自动化控制系统 对大楼的主要建筑机电设备进行集中监视和控制，以实现节能和降低运行成本为 目标，保证大楼空气质量和环境舒适度，同时，提高物业管理人员的工作效率， 保证设备的正常运转和日常保养，最终达到舒适、高效、节能的目标。该项目BAS 系统主要包括以下主要内容：空调冷热源系统包括对冷冻站及热源系统的运行工况进行监视、控制、测量与记录。空调机组及通风系统包括空调机组、新风机组、送排风机。通过楼宇自动化控制系统保证室内的空气温湿度、环境质量等参数在一定控 制范围内，同时程序化机组启停，实现舒适、节能的目标。给排水系统包括对生活水系统、排水系统、集水井高低液位监测，相关水泵运行

20、监视和 联动控制。变配电系统通过接口方式读取主要电力参数，监视电力配电情况，记录和分析不同时段 电力负荷，提交能源管理系统和集成管理系统。照明控制监视主要照明回路的手/自动状态和开关状态的记录，控制以及联动控制部 分照明回路。电梯系统通过接口方式监视电梯的运行数据与其它系统的数据交换和通信一方面通过通讯接口实现与冷热源系统、智能照明系统、变配电系统、电梯 系统的数据通讯，另一方通过建筑设备控制与管理系统与大楼集成管理系统的集 成，实现与消防集成管理系统数据通讯和联动控制功能。3 .设计原则在对楼宇自动化系统的设计中我们遵循以下的原则：可靠性:采用集散分布型控制系统，即将任务分配给系统中每个现场

21、处理器, 免除因系统内某个设备的损坏而影响整个系统的运行。灵活性：系统具有可扩充性，以便满足将来扩展网络服务范围的需要。系统 可在日后任何地方增加现场控制器及操作终端而不影响本系统操作。实用性：系统可容纳建筑物内机电系统的不同工艺需要。并综合各系统资料, 显示于操作员终端，方便管理。开放性:系统采用开放式结构，在系统网路架构内完全采用开放式的国际标 准BACnet协议。经济性：系统中的现场处理器足够应付日后技术的快速发展，现阶段的投资 可以得到充分利用及保护。4 .系统设计. 1.系统结构该系统采用如下结构及协议,具体见示意图:新办公室控制系统监控功能监控功能能源管理功能报警/日志管理功能日程

22、与月历管理功能监控界面/ 客户端 服务器数据库 口口口区域控制器DAU-LonWorks 网关 (DAU Lon)安防等系统LonWorks路由器 (Lon IP) |Moubus网关 (Mod IP)冷水泵风机盘管主机集约空调CISE E E 送风管道阀门LonWorks风机盘管Modbus/RTU空调系统办公室会议室走廊DAU照明系统安防等系统能源系统Modbus/RTU本系统采用共享总线型网络拓扑结构,本系统采用共享总线型网络拓扑结构,本系统管理层设置了1个中央监控中心、N个操作员终端、1个BCM-ETH/MSTP网络控制器，通过MS/TP现场控制总线， 连接若干个DDC控制器。监控管理

23、功能集中于中央站，实时性的控制和调节功能 由现场控制层的DDC控制器完成。中央站的工作与否不影响分站功能和设备的运 行及网络通讯控制。管理层网络TCP/IP (BACnet IP)的数据传输速率为100Mbps, BACnet&MS/TP 现场控制层总线数据传输速率为76. 8Kbpso4. 2.中央管理系统简体中文的3维真彩色现场仿真型图形化操作界面监视整个BA系统的运行状 态，提供动态图形、工艺流程图、实时曲线图、记录报表、监控点表、绘制平面 布置图，以最贴近现场设备实际情况的直观的3维动态图形方式显示设备的运行 情况。可根据实际需要提供丰富的图库，绘制平面图或流程图并嵌以动态数据， 显示

24、图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示，提供多窗口显示 操作功能。矩阵打印机可连续记录报警打印输出，保证报警记录的连续性。4. 3.冷冻站系统监控以一个冷冻站建设为例，夏季空调冷冻站提供712 的冷冻水，空调冷热水集中由机房制备,通过循环水泵分送到各末端设备，水系统为闭式两管制水循 环系统。水路系统定压采用开式膨胀水箱。冷水机组监控内容： 机组运行状态(DI)机组故障讯号状态(DI) 机组手/自动状态(DI)机组冷却水和冷冻水水流状态(DI) 机组启停(DO)机组电动阀门状态(DI) 机组电动阀门控制(DO)冷媒泄露浓度监测及报警(MODBUS协议) 冷媒泄露报警装置的状态(MOD

25、BUS协议)机组冷冻水供回水温度(MODBUS协议) 机组冷却水供水温度(MODBUS协议)机组冷冻水供回水压力(MODBUS协议) 机组冷却水供水压力(MODBUS协议)机组冷冻水温度再设定(MODBUS协议) 机组电流百分比(MODBUS协议)冷冻水泵及冷却水泵监控内容水泵运行状态(DI) 水泵故障状态(DI)水泵手/自动状态(DI) 水泵启停控制(DO)水流状态显示(D0I) 水泵变频器频率反馈(AI)水泵变频器频率调节(A0)冷冻/却水供回水总管监控内容冷冻水总管供回水温度(AI) 冷冻水总管回水流量(AI)冷却水总管供回水温度(AI) 冷却水总管供回水压力差(AI)冷冻水总管旁通阀控

26、制(A0) 冷却水总管旁通阀控制(A0)冷冻/冷却水总管切换阀状态(DI) 冷冻/冷却水总管切换阀状态(DO)地源热泵冷却塔监控内容地源热泵冷却塔风机运行状态(DI) 地源热泵冷却塔风机故障状态(DI)地源热泵冷却塔风机手/自动状态(DI) 地源热泵冷却塔风机启停控制(DO)冷却水管电动阀门状态(DI) 冷却水管电动阀门控制(DO)室外温湿度(AI)系统系统功能：根据负荷自动启/停冷冻机组，并具有重新设定和修改控制参数的功能。根 据测量及计算冷量负荷，实现对冷冻机组启停台数的控制，实现群控。根据冷热源系统总负荷量(一次供回水温差XX总流量)进行冷水机组台数控 制。运行台数需与负荷相匹配，实现机

27、组最优启停时间控制，使设备交替运行, 平均分配各设备运行时间。对各季节的优先使用设备进行指定，发生故障时自动 切换，根据送供水分水器温度进行减少，回水集水器温度进行增加的冷/热源运 行台数补充控制。负荷计算：Q = KXMXCXdTQ：负荷 K：常数M：流量 C:系数 dT:温差根据预先编排的时间表，按“迟开机早关机”的原则控制冷冻机组的启停以 达到节能的目的。完成电动蝶阀、冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵、冷冻机组的顺序联锁启 动，以及冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、电动蝶阀、冷却塔风机的顺序联锁停 机。各联动设备的启停程序包含一个可调整的延迟时间功能，以配合冷冻系统内 各装置的特性。当一台冷冻

28、水泵/冷却水泵发生故障时，备用泵自动投入运行。并互为备用 水泵实现轮换工作。当旁通流量达到一台泵流量时，关停一台水泵，当总供回水压差低于设定值 开启水泵，以达到变量控制，实现空调系统综合节能的目的。测量冷冻水系统供/回水总管的压差，控制其旁通阀的开度，以维持其要求 的压差，并监测阀的开度。取各水泵水流开关信号作为泵的运行状态及水流状态反馈信号。通过测量冷却水回水温度，控制冷却塔风机的启停和运行台数，维持冷却水供水温度，使冷水机组能再更高的效率下运行。供水温度，使冷水机组能再更高的效率下运行。.iciheumMew IIL.n I-FvtRM PW. U.ityft监测冷却塔风机运行状态、故障状

29、态，手/自动状态，冷却塔运行台数按冷 却水供水温度回水温度进行控制。当供回水水温低于设定值时减少冷却塔运行台 数，反之则增加运行台数，以降低能耗。风机开启数量与冷却水供水温度的关系 图如下：说明：T1T4的数值需与设计院共同确定说明：T1T4的数值需与设计院共同确定风机台数DT：调节死区温度值冷却塔数量为0时，代表冷却塔的风机不需开启，冷却水仅需通过自然冷却 即可达到要求，此时，相应的冷却塔的水阀需打开。DT-为避免冷却塔的冷却水 供水温度在设定值附近变化时冷却塔频繁开启，所设定的一个调节死区温度值。对于多风机的冷却塔，如果在所有风机全开启后，冷却水供水温度仍不能满 足工艺要求，这时通过BAS

30、程序会开启另外一台冷却塔来增加冷却效果。冷却塔总供回水温度监测。根据供水温度进行旁通阀的比例调节。根据冷却水总管供回水温度对冷却塔进行台数控制，同时比例调节旁通开度 进行冷却水供水温度控制。冷却塔进水阀与冷却塔运行状态进行联动，自动开关控制。累计运行时间，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。中央站将监测的数据以3D彩色动态图形显示，并记录各种参数、状态、报警, 记录启停时间、设备累计运行时间及其他的历史数据等。4. 4.热源系统监控假设本工程的热源采用热水锅炉。在锅炉房设有3台热水锅炉。冬季由热水 锅炉提供95/70C高温热水为热源，通过热交换系统制取低温热水供空调系统供 暖

31、使用。在锅炉房设有四组容积式热交换器供生活热用。锅炉监控内容: 锅炉运行状态(DI)锅炉故障讯号状态(DI) 锅炉手/自动状态(DD锅炉热水水流状态(DI) 锅炉启停(DO)锅炉电动阀门状态(DI) 锅炉电动阀门控制(DO)锅炉热水供回水温度(MODBUS协议) 锅炉热水供回水压力(MODBUS协议)系统功能：通过软件接口读取锅炉运行参数，对热水锅炉的运行压力，启停状态，流量 等进行监测。对凝结水箱/软水箱高低液位进行监测。对容积式热交换器，监测一、二次侧的进出口温度，监测一次侧的蒸汽压力, 控制一次侧蒸汽阀的开度。累计运行时间，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O 热换器监控内容： 水泵运行状态(DI)水泵故障状态(DI) 水泵手/自动状态(DI)水泵启停控制(DO) 热源供/回水温度(AI)循环热水供/回水温度(AI) 热水总回水管水流量(AI)热水交换器电动阀控制(A0) 热交换器供回水温度(AI)