弱电--楼宇自控系统节能方案

华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第1页弱电系统建筑楼宇设备系统（BAS）一、系统分析华敏帝豪大厦是1栋甲级办公楼及超五星级酒店，位于上海市北京西路繁华地段，总建筑面积近19万平方米。建筑格局为地下室4层和地上60层，包含3层避难层，其中1F~4F为裙房部分，5F~28F为办公楼，29F~54F为酒店55F~56F为俱乐部，57F为设备层。为了满足国家关于节能减排的要求，我们针对大楼内的所有的机电设备如HVAC设备、供配电及照明设备、给排水设备等进行统一管理，致力于创造节能、安全、高效的环境。结合华敏帝豪大厦项目的实际功能和档次，我们在本工程的楼宇自动化管理系统的节能设计和应用中，主要突出以下重点：1、有效节约能源大家公认的一个事实是：建筑内空调系统的能量消耗几乎占整个大楼的绝大部分，如何使这些设备高效运行，是楼宇自控系统必须考虑的问题。因此，采用最优化的控制模式来满足大楼的功能要求，就会为建筑的管理者带来很大的经济效益。采用BAS，节能的具体表现：设备控制加强了能量管理空调机组系统采用多种节能控制程序设备的优化控制措施加入了室外气象边界条件2、大量节省人力作为一幢高层建筑，大楼内机电设备数量和型号众多，并且分布于大楼的各个楼层，采用楼宇自控系统统一管理这些设备，只需在工作站上就可监控所有设备的运行情况，并且可以通过设定时间让BA系统自动对设备定时控制。这样不仅节省了人力，而且避免了复杂的人事等一系列问题。华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第2页3、延长设备使用寿命利用BAS系统的软件功能，自动累计各种机电设备的运行时间，在可以利用备用设备的情况下，自动循环使用常用设备和备用设备，设备始终处于最佳运行状态。另外BAS实现设备的统一管理，快速反映故障，可及时处理，使危险降至最小。4、有效加强人员管理在不采用楼宇自动化的建筑中，操作人员是否及时处理设备故障及维护保养，有关领导很难掌握；但楼宇自动化系统由电脑统一管理设备，计算机不会隐瞒、欺骗任何人，使有关领导及时掌握第一手资料，避免人员管理的各种问题5、管理必要性1.从技术上讲，有些设备的运行要求靠人力是无法达到的；如一台空调的温、湿度随负荷变化调节可以实现，几台空气处理机控制同一个区域的温、湿度，靠人工不可能同时调节几台设备的运行状态以保证设定的温、湿度，必须依靠集散型自控系统来完成。2.采用先进的、现代化的设备管理系统才能发挥楼内所有先进设备的先进性，否则手动操作空调、电力等先进设备，这些设备则无先进可言。3.节电、节能、精简机构是现代化经济的大势所趋，采用楼宇自控系统正好符合这一潮流。4.设备数量多，布置分散，将来的设备运行管理工作中必然存在大量无法预料的问题；楼宇自动化系统是用电脑将所有设备统一管理起来，解决上述问题。总体来讲，一座大楼中的各种设备（如空调机组、各种风机等）都是是消耗产品，设备每天要消耗电能,要花钱维护保养，总有一天会报废，业主的投资是无法收回的。唯有楼宇自控系统能给业主节约资金，也就是能回收资金的设备。二、设计依据：民用建筑设计通则GB50352-2005建筑防雷设计规范GB50057-94(2000年版)民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92智能建筑设计标准GB/T50314-2006华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第3页智能建筑评估标准DG/T08-2001智能建筑工程质量验收标准GB50339-2003中国采暖通风与空气调节设计规范GBJ19-87自动化仪表工程施工及验收规范GB50093中国工程标准化委员会标准相关行业的规定及规范三、系统说明华敏帝豪大厦是1栋甲级办公楼及五星级酒店，其智能化建设的要求非常高，在本工程中，为了使帝豪大厦能够实现上述要求和目的，我们选用美国江森自控公司的以NAE（网络控制引擎）为核心的MSEA系统。1、网络层次BMS系统采用控制层和管理层两层网络结构，服务器、操作站、网络通信设备等通过管理层网络相联，管理层网络采用100MBASE-T以太网，以标准TCP/IP协议互相通信，在物理连接上利用现有的综合布线路由，通过网络设备的设置将管理层网络连通；所有控制器能通过控制层网络以BACnet方式通信，控制层网络通信速率为9.6kbps，传输距离1500米。采用分布智能式控制系统，控制层网络中任一节点故障时均不致影响系统的正常运行和信号的传输。1.管理层网络管理层网络除了将系统自身的管理设备连接起来外，还将建筑物中其他相关系统和独立的智能化系统连接起来，实现各系统之间的数据通信、信息共享以及其他厂商设备和系统的通讯。同时管理层网络还将建筑设备监控系统中的所有监控信息及时地反馈到信息共享管理系统中的中心数据库，并获取信息共享管理系统的相关运行信息，实现相关信息的双向通讯。管理层网络通讯速率：100Mbps。2.监控层网络监控层网络采用了BACnet总线，通讯速率为9.6kbps。华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第4页我们设计的楼宇自控系统可提供对华敏帝豪大厦内各种HVAC等设备运行情况的监视、控制及管理，可节约运行能耗，延长设备的使用寿命，从而达到减少整个建筑生命周期内的费用支出。我们本着节能、安全、控制方便的目的，为华敏帝豪大厦设立一套高质量的楼宇自控系统。按要求本工程共设计3674个控制点位，590个DO、2382个DI、342个AO、360个AI，这些点位分布在以下四个子系统中：1.冷热源系统2.空调通风系统(含送排风系统)3.给排水系统4.照明系统1、冷热源系统根据要求，空调的冷水机组及锅炉的一次二次机电设备均不直接接入BA系统，大厦对冷热源部分的监控由机组厂家自行完成，节能效果由其独立的监控系统完成。BA系统通过通讯接口的方式与冷热源监控系统相连，读取冷热源的相关重要数据，只监不控。但对其相关重要数据在BA系统中保留历史数据，以供需要时进行查看。BA系统对冷热源仅处理避难二层及避难三层的冷热源二次交换相关设备。BA的二次水循环系统包括避难二层及避难三层的4台冷水阀、6台热水阀及4台冷水泵、6台冷BBrroowwsseerrssSSeerrvveerrss华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第5页水泵的监控以及6个膨胀水箱高低液位状态由BA进行监测。所有的阀门均由机电供应及安装、所有液位传感器均由机电供应及安装。系统设计20个DO点，64个DI点，12个AO点，32个AI点。在本工程中应对冷热源的监控内容如下：热交换器二次侧供回水温度热交换器二次侧回水压差空调二次循环水泵开关状态空调二次循环水泵故障报警空调二次循环水泵手/自动状态空调二次循环水泵开关控制热交换器水阀调节控制热交换器水阀开度反馈控制程序现场控制器根据测量热交换器二次侧供回水温度与设定值的偏差，以PID（比例积分微分）方式调节热交换器水阀的开启度，使二次侧供回温度保持在设定范围内。现场控制器会按日期／累计运行时间设定空调二次循环水泵的起停程序，以保证各台空调二次循环水泵的运行时间趋于一致，减少设备损耗。现场控制器根据测量二次水供回水压力差与设定值的偏差，以PID（比例积分微分）方式调节电动旁通阀的开启度，使系统压差保持在设定范围内。以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。2、空调系统按照统计大厦共有办公区25台空调机组和新风机，酒店区6台新风机，以及裙房39台空调机组及新风机组。大厦采用4管制空调，我们将针对不同区域采用具有针对性的控制方案。我们采用模块化控制器，依据机组的分布情况和监控点数进行就地相对集中的控制，保证为大厦提供充足的新鲜空气。华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第6页1、空调机组：监控内容：风机手/自动状态过滤网堵塞报警风机故障报警风机开关状态风机压差状态防冻开关状态回风温度监测回风湿度监测室外温湿度新风阀开度调节控制回风阀开度调节控制风机启停控制蒸汽加湿阀开度控制蒸汽加湿阀开度反馈电动调节水阀开度控制电动调节水阀开度反馈软件控制内容按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动风机后，控制程序投入工作。根据回风温度与设定值之偏差，用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度，以保证回风温度恒定，从而达到最佳工作状态。根据回风湿度与设定值之偏差，用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度，以保证回风湿度恒定，从而达到最佳工作状态。当风机停止时，关闭风阀，关闭水阀，关闭加湿阀。当收到防火阀关闭信号时，立刻停止运行中的空调处理机。现场控制器记录设备的累计运行时间，当运行时间达到某一限度时，中央监控站会显示维修指示信息。以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第7页2、新风机直接数字控制器（DDC）对新风处理机一对一进行监控。监控内容风机手/自动状态过滤器堵塞报警风机故障报警风机开关状态送风温度监测送风湿度检测新风阀开关控制风机启停控制电动调节水阀开度控制电动调节水阀开度反馈蒸汽加湿阀开度控制蒸汽加湿阀开度反馈控制程序按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动风机后，控制程序投入工作。根据送风温度与设定值之偏差，用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度，以保证送风温度恒定，从而达到最佳工作状态。根据送风湿度与设定值之偏差，用比例积分控制来调节电动调节水阀之开度，以保证送风湿度恒定，从而达到最佳工作状态。当新风机停止时，关闭新风阀，关闭水阀，关闭加湿阀。现场控制器记录设备的累计运行时间，当运行时间达到某一限度时，中央监控站会显示维修指示信息。以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。3、送排风机按统计，大厦有259台送排风机。主要有以下监测点：华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第8页1、排风机通过机房直接数字控制器（DDC）至送排风机、排风兼排烟风机控制屏进行监控。监控内容手/自动状态火警断路信号风机故障报警风机运行状态风机启停控制控制程序按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动风机后，控制程序投入工作。地下室的排风机只做大空间的排风系统，小房间的排风机不接入BA系统。地下室的诱导风机自成一套系统，当地下室CO浓度达到一定值时将发送一个干结点状态信号给BA系统，BA系统开启排风及新风机。现场控制器记录设备的累计运行时间，当运行时间达到某一限度时，中央监控站会显示维修指示信息。以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。2、排烟机排烟机通过风机房直接数字控制器（DDC）至排烟机控制屏进行监视，楼宇自控系统对排烟风机只监不控。监控内容风机故障报警风机运行状态以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。4、给排水系统按要求，经过统计共有地下四层集水井49个、排污泵92台，给水系统分别分布于地下四层、避难二层、避难三层、30层及屋顶层。给排水系统共设计24个AO点，562个DI点，61个AI点。给排水系统之传感器及阀门均由机电承包商供应，并提供相应信华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第9页号给BA系统，BA系统对给排水系统只监不控。监视内容：生活水泵运行状态生活水泵故障报警生活水泵手/自动状态变频给水泵运行状态生活水池高位、低位水位报警生活水箱高位、低位水位报警消防水箱高位、低位水位报警热水箱高位、低位水位报警消火栓水泵运行状态消火栓水泵故障报警喷洒水泵运行状态喷洒水泵故障报警生活热水供回水温度热水蒸汽加热阀调节控制热水泵运行状态热水泵故障报警热水泵手/自动状态热水泵开关控制集水井潜水泵运行状态集水井潜水泵故障状态集水井潜水泵手/自动状态集水井高水位、低水位、溢流水位报警以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。5、照明系统按要求，1-4层按照每层5个回路进行控制，办公楼标准层每层按2个回路控制，华敏帝豪大厦弱电系统建筑楼宇设备系统第10页酒店标准层每层按2个回路控制，总计126个回路。系统126个DO点，252个DI点。楼宇自控系统对照明系统通过配电房直接数字控制器（DDC）至照明控制屏进行监控。1、监控内容照明开关状态照明开关控制照明手/自动状态2、控制程序按内部预先编写