1 楼宇自动化系统
楼宇自动控制系统(BAS)是建筑技术、自动控制技术与计算机网络技术相结合的产物,它使整个大厦具有了智能建筑的特性。现代智能化建筑内含有着大量的机电设备,比如:中央空调系统、通风系统、给排水系统、电扶梯系统、变配电系统等等,这些系统中设备多而分散。多,即数量多,被控、监视、测量的对象多,多达成千上万点;散,即这些设备分布在各楼层的各个角落。如果采用分散管理,就地控制、监视和测量是难以想象的。采用楼宇自动控制系统,就可以合理地利用设备,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。
对于某酒店的智能化系统中最重要的系统-楼宇自动控制系统来说,在本工程中将完成对制冷、供热、通风和空调系统、给排水系统、变配电系统、电梯系统等设备或系统的监控管理,从而实现创造一个高效、节能、舒适、高性能价格比、温馨而安全的工作环境,提高管理水平,达到节约能源、节约人工成本的目的。
2 楼宇自动控制系统的作用
根据该酒店及写字楼工程的特点,本工程的楼宇自动控制系统具备以下几个作用。
2.1 本系统是某酒店及写字楼智能化运行的骨干系统
由于该酒店及写字楼建筑面积庞大,设计功能完善,如空调控制系统中就涉及到冷、热水系统、风系统,因此,本系统的成功实施和良好运行是保证建筑内环境舒适的关键,是智能化运行的最基本的体现,因此,本工程的楼宇自动控制系统是该酒店智能化运行的骨干系统。
2.2 本系统是实现优化管理的核心系统
由于该酒店及写字楼建筑功能比较复杂,经由楼宇自动控制系统监控的各类机电设备众多,因此系统是否能够成功实施将直接影响到该酒店的环境控制效果,直接影响到中该酒店的节能、高效的控制和管理,直接影响该酒店的运行成本。
2.3 本系统充分体现当前科学技术较成熟的应用成果
楼宇自动控制系统在我国的应用在八十年代才开始,经过近二十年的实践,其重要性已经越来越被人们认可。而系统本身也从最初的基地式的气动仪表、液压仪表、电动单元组合仪表发展到今天的集散式和现场总线式、应用当前最新网络通信技术、最新数据库管理技术、开放的、可持续发展的综合管理系统。因此,该酒店所配置的系统充分体现当前科学技术较成熟的应用成果。
3 楼宇自控系统方案设计
3.1 设计目的
设计包括如下几个系统:冷热源系统、空调通风系统、给排水系统、变配电系统和电梯监视系统。
我公司设计该酒店楼宇设备自动化系统的目的是:首先要保证工作人员室内环境的舒适性,其二要提供最佳的能源的供应方式,达到节约能源和减少运行成本的目的,其三是实现设备管理的现代化,因为设备管理很多的数据及参数都来自楼宇设备自动化系统。所以我司主要从这三方面来考虑该酒店的楼宇自控系统设计。
首先是舒适性,此项可以根据室外室内的温度进行调整控制,达到最佳的控制方案,提供一个舒适良好的环境空间。
其二从节能的角度来考虑。根据整个大厦使用功能和区域划分,在空调通风系统上实现区域管理和控制。使正在使用的区域和功能房间能达到设计的空调效果,而未使用的区域的功能房间不开通空调系统;其他如通风等消耗能源大的区域按时间确定启动设备,以此来实现在保证使用功能的前提下,最大限度地节约能耗和运行成本。这样做不但能满足实际的使用效果,也能有效地节省运行成本和节约能耗。同时对各分路做好时间及运行状态的记录,便于统一管理。使信息大厦楼内的机电设备通过计算机技术进行全面有效的监控和管理,以确保建筑物内舒适和安全的办公环境,同时实现高效节能的要求。
其三从管理现代化来考虑,楼宇设备自动化系统的一个重要的作用是它可以采集很多的数据,如水、电、风系统的运行数据、冷热量计量及各种传感器所采集的数据,这些数据对于管理者分析设备运行状况、维修时间、能源状况、费用计算都提供了依据。这些数据由经集成后可以进行各种分析与处理,可以指导制定维护计划、备品备件的库存量设置、成本核算、各类的收费依据等等。
3.2 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,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。
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内。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,整个大楼内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。第二级为直接式数字控制器,第三级为采集现场信号的传感器和执行机构。直接数字控制器、传感器及执行机构随被控设备就近设置。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。
该酒店及写字楼工程楼宇自控系统既可以作为一个平台集成电梯系统、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。
4 能源管理系统的应用
准确利用能源管理软件,建立能源管理系统,实现能耗跟踪、节能的远程及就地控制。能源管理系统由各种计量仪表和软件程序组成,安装于各种基本的空调设备(如制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、风机等)上的计量仪表不仅可以在系统运行时采集该设备的适时运行原始数据,还可以协助中央控制器,在系统软件控制下,实现系统的节能运行。软件程序则是能源管理系统的中枢。
首先,由各种计量仪表采集的设备运行原始数据,通过数据传输通道传输到中央处理器,利用软件程序对其进行分析整理,从而建立系统高效低能运行数据库,为以后的能源管理提供基本依据。
然后,在空调系统的运行过程中,各种计量仪表采集相应的运行数据传输给中央处理器,通过软件程序的对比分析,拟合出系统的运行曲线,从而判断系统是否处于节能运行状况。若发现运行异常,系统软件可根据采集的适时运行数据及所拟合的运行曲线,自动确定故障部位、发出声光报警信号,通知故障检测程序自动排障或指示设备管理人员人工排障。
此外,能源管理软件还可自动存储或打印设备运行数据和运行曲线,为后续的系统完善提供可靠资料。各种计量仪表也可通过显示屏直接显示运行数据,提高管理人员的节能意识。
5 施工注意事项
楼宇自控系统是实时反馈,实时执行性设备,施工准备和施工质量关系着楼控系统是否能够有效节能运行,所以楼宇自控系统的施工要求高素质,有丰富经验的施工队伍。
5.1 传感器的安装
作为系统控制依据,传感器探测的信号准确与否直接影响到系统调节的范围和精度,传感器的安装应按照施工规范和设备安装说明,规定如下。
(1)室内、室外温湿度传感器:应安装在避免阳光直射的位置,远离有较强振动、电磁干扰的区域;尽可能远离门窗和出风口;并列安装的传感器,距地高度应一致。
(2)风管型温、湿度传感器:应安装在风速平稳的风管直管段,应在风管保温层完成之后安装。
(3)水管温度传感器:应与工艺管道预制安装同时进行,应在水流温度变化灵敏和具有代表性的地方安装,不宜在阀门等阻力件附近和水流流束死角和振动较大的位置安装。
(4)压力、压差传感器、压差开关:应安装在温湿度传感器的上游侧;风管型压力、压差传感器应在风管的直管段安装;安装压差开关时,宜将薄膜处于垂直于平面的位置。
(5)水流开关:应与工艺管道预制安装同时进行;应安装在水平管段上,不应安装在垂直管段上。
(6)电磁流量计:应安装在避免有较强交直流磁场或有剧烈振动的场所;应设置在流量调节阀的上游,上游应有一定的直管段,长度为L=10D(D为直径),下游段应有L=4~5D的直管段。
(7)水阀与执行机构:阀体上箭头的指向应与水流方向一致,阀门的口径与管道通径不一致时,应采用渐缩管件,同时阀口径一般不应低于管道口径二个等级;执行机构应固定牢固,操作手轮应处于便于操作的位置;有阀位指示装置的阀门,阀位指示装置应面向便于观察的位置;一般安装在回水管口,如条件允许,安装前宜进行模拟动作和试压试验。
风阀与执行机构:风阀控制器上开闭箭头的指向应与风门开闭方向一致;风阀控制器应与风阀门轴连接牢固;风阀控制器应与风阀门轴垂直安装,垂直角度不小于85度;风阀控制器安装前宜进行模拟动作。
5.2 盘管水阀的选择
盘管水阀的调节是控制送、回风温度的主要控件。我们在工程实施过程中,所选择的调节阀的容量是由它的流通能力来决定的。调节阀的口径决定了阀门的调节精度,阀门口径选择过大,不仅增大业主投资成本,而且使阀门基本行程单位变大,阀门经常工作在很小的开度下,导致阀门调节精度降低,达不到节能目的;阀门口径选择过小,往往会出现即使水阀全部打开系统也难以达到设定值,无法实现控制目标。一般调节阀都要缩径安装,一是由于暖通专业在设计水路时往往考虑了较大的水量预留,二是要想使调节阀保持良好的调节特性,就必须保证调节阀始终工作在线性区。因此,设计计算出的调节阀口径往往要比工艺管径小,但是不会对系统的正常运行造成影响。
5.3 管线敷设要求和电气配合
从中央控制站至现场直接数字控制器之间采用专用的通讯电缆沿镀锌钢管敷设,从直接数字控制器至执行机构采用屏蔽或非屏蔽线,在冷冻站、变配电所、空调机房等处线缆集中的地方采用金属线槽进行敷设,其它零散测点线缆较少的地方采用穿镀锌钢管进行敷设。
为控制器配置的控制柜可提供控制器工作所必需的电源、继电器板、接线端子等,控制器内置于控制柜中。控制柜安装在被控对象附近,便于操作及施工,每台现场控制柜需提供一个AC220V,50Hz,1000W的电源,或在附近留有电源插座。
需要控制的风机、水泵和照明控制等设备的配电柜内需设置手自动转换开关,转换开关置于手动状态时,用手动启停按扭控制风机、水泵和照明启停;转换开关置于自动状态时,由现场控制机提供的无源常开触点控制风机、水泵照明启停。被控风机、水泵和照明配电柜需提供一对常开无源辅助触点,留有现场控制机使用,以检测风机、水泵照明的运行状态。
6 结语
楼宇自控系统使得建筑物内机电设备的管理在统一的界面上完成一切操作,极大地方便了机电设备的操作与维修,减少了管理和维护人员数量以及其劳动强度,基本上可以做到“无人职守”,同时节约了建筑能耗,为用户创造更舒适、安全的环境。
摘要：智能建筑是适应发展的必然产物,通过智能化技术可增强建筑功能、提高管理水平、节约建筑运营能耗、保障建筑及人身安全、提高建筑内环境舒适度。
关键词：楼宇自动化系统,方案设计,网络结构,施工注意事项