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一、前言
随着建筑智能化技术的迅猛发展,楼宇自控系统已经成为了大型建筑的必备系统。据统计,建筑中楼宇自控系统部分的投资回收期为3年左右,远远高于建筑的其他部分;安装了楼宇自控系统的建筑运行费用和能耗比常规建筑低15%~30%,而售房率和出租率则比常规建筑高出约15%。因此,结合建筑物的实际需求,有目的的安装楼宇自控系统对降低建筑物的使用、管理和维护费用,有着非常重要的经济和现实意义。
二、工程概述
北京新世界正仁大厦位于崇文门外大街新世界二期太华公寓南侧,地下三层、地上十四层,建筑面积约56817平方米。此项目的楼宇自控系统由北京朗迈控制系统工程有限公司负责配合设计及施工,并与2002年6月竣工并移交物业使用,至今运行正常。北京新世界正仁大厦是一座集商场、饮食娱乐、办公与一体的智能化综合建筑。大厦内有大量的空调通风设备、变配电设备、给排水设备以及其他一些动力照明设备。新世界正仁大厦机电设备较多,这些建筑设备是否稳定、合理的运行将直接关系到大厦的舒适程度和运营、维护、管理成本。
三、楼宇自控系统设计
1、设计原则
(1)保证系统的先进性和适用性
(2)追求最优化的系统设备配置
(3)实现一体化控制要求
(4)保留足够的扩展容量
2、BMS系统的监控内容
(1)冷水系统
本工程冷源集中供给。冷冻机房位于地下一层,有3台离心式冷水机组提供7/12℃冷冻水。本系统设有3台冷冻循环水泵及3台冷却循环水泵。冷水系统选用1台高位膨胀水箱,1台软化水箱,2台补水泵和3台冷却塔。
A、楼宇中央管理系统能实施以下功能:
◎ 自选择启停
该功能是通过在维持正常的大楼环境的同时减少设备的“运行时间”来达到节能的目的。通过监测室内外的温度、相对湿度,大楼内部温度,再考虑到日期和运行时间表,从而决定在保持环境舒适的同时尽可能的延迟开动冷冻系统,尽可能的提前关闭冷冻系统。
◎ 领先/滞后的控制
在拥有3台冷冻机的情况下,为了使每台冷冻机的运行时间趋于合理,通过比较各台冷冻机的运行时间从而决定各台冷冻机开启的顺序。
◎ 冷冻水再设定
该功能在保持环境舒适的同时使冷冻水的设定温度保持尽可能的最大值,从而达到减少能耗的目的。该功能需监测冷冻水供回水温度、冷冻水流量、室外温度、室外湿度。
B、根据大楼内部设置的不同特点,可有以下3个控制方案供选择:
◎ 系统平均负荷
该方案通过监测冷冻水供回水温度和冷冻水流量计算出大楼的冷负荷,在此基础上对冷冻水温度进行再设定。
◎ 最大区域需求
该方案通过满足具有最高温度的区域的负荷需求来对冷冻水进行再设定。
◎ 室外空气温湿度
该方案通过监测室外温湿度,计算得出焓值,再根据焓值决定设定值的大小。
所有楼宇中央管理系统对制冷机组的控制工作,可以通过系统与机组之间的通讯完成。楼宇自控系统可以直接与YORK、TRANE或McQuay等品牌的机组进行通讯,不需增加任何附加工作。
C、楼宇中央管理系统具体监控内容如下:
◎ 冷水机组运行状态显示/故障报警/启停控制;
◎ 冷水机组冷却水、冷冻水出口水流量及供回水温度的监测;
◎ 冷水机组冷冻水供回水压力检测;
◎ 冷冻水泵运行状态显示/故障报警显示/启停控制;
◎ 冷却水泵运行状态显示/故障报警显示/启停控制;
◎ 冷却水塔风机运行状态显示/故障报警显示/启停控制;
◎ 冷却水供回水蝶阀开关控制。
为平衡冷冻水供回水压差,通过测量冷冻水供、回水压力对冷冻水供回水总管上的电动旁通阀进行调节。
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机和管路上的蝶阀进行电气联锁。
冷水系统采用冷量控制冷水机组及其对应水泵、冷却塔的运行台数。通过监测冷冻水供、回水温度和流量计算出大楼的平均负荷。
系统通过检测膨胀水箱的液位情况连锁启停补水泵,完成补水控制。
D、系统能提供运行报告,包括冷冻水供回水温度,冷却水供回水温度,流量,累计冷水机组、各个水泵的运行时间,开列设备保养及维修单等。在非满负荷工作的情况下,对设备的运行实行定时转换,以保持平均运行时间,实现节能功能。
E、以上各项均在现场控制器的监视下完成,并可在中央工作站上显示,在机组运行正常时,系统累计机组的运行时间,在机组出现故障报警时,及时在中央工作站或通过网络控制器提示,提示可以是在屏幕显示、讯响报警、打印输出等几种方式。
(2)热水系统
大楼内的采暖供热和生活热水热源由城市热力管网提供,热力站设在地下一层。冬季供给130/70℃高温热水,夏季供给70/40℃热水。热源经4台热交换器提供二次热水。
用于空调的热水由热交器提供。考虑到如果出现热力供应不稳定的情况会影响到建筑内空气调节的质量,我们在二次侧热水供回水管路上设置了温度传感器,在一次侧设置调节阀,根据二次侧温度来调节一次侧热源流量,从而控制二次侧水温。在二次侧供回水管路上设置压力传感器,通过测量供回水压差调节热水旁通阀,以平衡热水供回水压力。
另外还设置热水循环泵运行状态、故障报警的监视及启停控制。在二次侧出口设置水流开关,用以检测水泵的水流状态。
热水的补水也是通过检测膨胀水箱的液位来连锁控制补水泵的启停实现的。
(3)空调、新风机组的控制和监视
正仁大厦共有36台空调、新风机组,其中空调机组10台、带加湿新风机组19台、不带加湿新风机组7台。
大厦地下一至五层商场部分采用全空气一次回风形式,共有9台空调机组;地下二、三层车库部分采用新风机组冬季对车库送风进行加热,共有6台不带加湿新风机组;地上一至十三层办公区采用风机盘管加新风形式,共有19台带加湿新风机组;美食广场采用全空气一次回风形式,共有1台空调机组;厨房采用全新风形式,共有1台不带加湿新风机组;局部值班室、机房、维修人员办公室等采用65/55度热水采暖。空调水系统采用两管制。夏季由冷冻机房供7/12℃冷水,冬季由热交换站供60/50℃的热水。
A、对于商场的全空气系统的控制,楼宇中央管理系统通过对商场内不同区域的温湿度和空调机组的回风温湿度的测定,来自动分区调节。比如,夏季商场某区域的温度过高,那么系统会按着一定的控制算式来自动调节该区域的空调机组表冷器冷水阀门的开度,使送风温度达到理想值。
B、对于办公区的新风加风机盘管系统的控制可以采用集中加就地的方式,DDC可以对新风机组进行控制,就地可以用风机盘管控制器控制风机盘管。
C、楼宇中央管理系统对空调、新风机组实行以下监控功能:
◎ 机组风机运行状态的监视、故障报警的监视、启停控制;
◎ 通过接口电路监视风机的运行状态,故障情况和进行启停的控制。
◎ 根据送风(或回风)温度调节盘管水阀开度,控制送风温度;
当现场控制器接受的被测温度与设定值有偏差时,现场控制器发出控制信号到调节阀,调节阀调节盘管内的水流量,这样构成闭环控制,通过在现场控制器内置的控制算式,如PID(比例积分微分)和优化PID算式,保持被控温度在要求的控制范围内。
◎ 在过滤器两侧配置压差开关,监视过滤器状态;
当压差开关两侧的压差达到设定值时,压差开关在工作站上产生报警,表明此时该过滤器需要及时的清洗。
◎ 在盘管上配置防冻开关,对盘管防冻报警保护;
由于冬季室外温度过低,所以为防止加热盘管冻裂,分别在各台冬季运行并从室外获取新风的机组的盘管上设置了防冻开关。当防冻开关发出报警,系统关闭新风阀,停风机并向中控室发出报警信号,同时全部开启加热盘管的水阀。以避免因盘管冻裂而造成的损失。
◎ 新风阀的控制;
风阀与风机进行连锁,当风机启动时,新风阀打开;风机停止时,新风阀关闭。可以通过控制风阀开度来控制新风量,从而调节空气,节约能源。
对于空调机组还有回风温度的测量和回风阀门的控制。
如有排风机与新风机组连动,则同时监视其运行状态和故障报警以及进行启停控制。
◎ 对于有加湿的机组,系统还通过测量室内的湿度或回风的湿度来控制加湿,从而保持室内的湿度稳定。
以上各种监控功能均在工作站上以图形和数字的形式进行显示,并可打印记录。
(4)通风设备的控制和监视
本工程设置了双速机械排风兼排烟机,平时排风使用低挡,火灾时由消防控制中心控制转换为高速运行。
本工程还配置了机械通风设备。
楼宇中央管理系统完成以下功能:
◎ 监视风机运行状态,风机故障报警和风机设备启停的控制。
◎ 根据车库的一氧化碳浓度决定启停风机时间,过度季节时控制商场的排风。
(5)电气设备的监视和控制
A、变配电系统的监视
本工程在地下一层一个变配电室,楼宇中央管理系统主要有以下功能:
◎ 监视变压器的故障报警信号,远程监测变压器的工作温度;
◎ 低压主进线的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数及母联开关状态、主要断路器的开关状态的监测;
◎ 高压进线的进线电压、电流及高压出线B项电流的检测;
◎ 发电机组的各项运行参数;
-柴油发电机的三相电压、电流、水温、机组转速、频率
-电源自动切换工作状态、机组运行方式、机组过载、短路、过压、欠压、 超速、欠频、低油压
-机组启停、加载、减载
◎ 蓄电池电能质量(蓄电池输出电流、电压);
B、照明设备的监视和控制
对建筑照明实行监控不仅简化操作,还可以进行时间表控制或照度控制,使被控灯具按时熄灭,利于节约电能。监控如下:
◎ 室内外公用照明开启的时间设定;
◎ 室外按既定程序开启室外照明、立面照明、装饰照明;
◎ 监测室内外各公共照明回路开关状态;
◎ 监察事故电源箱正常供电/事故供电状态;
(6)给排水系统的控制与监视
给排水设备包括生活给水系统、消防水系统和排水系统。监测各水箱水位状态。
楼宇中央管理系统完成以下功能:
A、生活(消防)水系统
本工程室内地下各层到地上三层的供水由市政管网直接供水,四层以上生活水由设在地下室的生活水池经变频机组供水。
◎ 楼宇中央管理系统在生活水池上设置了液位开关,分别测量超高液位、超低液位。当液位超高将要发生溢出或液位超低时,系统向监控中心发出报警信号;
◎ 楼宇中央管理系统可以进行3台变频给水泵的工频状态及变频状态的检测;
◎ 楼宇中央管理系统监视消防水池的超高、超低水位。
B、污水系统
本工程地下层积水池和污水池中的水经加压后排出。
楼宇中央管理系统实现以下功能:
◎ 监视污水液位,超高/超低液位报警;
◎ 监视污水泵运行状态、故障报警;
◎ 当液位升高至启泵液位时,开启1台污水泵进行排水;当液位升高至超高液位时,开启全部污水泵进行排水,并向中控室发出报警信号;当液位降至停泵液位时关闭污水泵。
(7)电扶梯设备的监视
根据要求,楼宇中央管理系统监视电梯、扶梯设备的状态、故障信号及累计运行时间。
(8)监察各弱电系统的状态
BMS系统与其他各弱电系统相联,监察各弱电系统的状态,具体监察如下:
◎ 监察闭路电视监控系统故障;
◎ 监察卫星电视系统故障;
◎ 监察保安报警系统故障;
◎ 监察广播音乐系统故障
3、BMS与其他系统的联动
在其他系统开放协议的情况下,KMDigital系统可以通过网关与其他系统进行连锁控制,在该项目中,KMDigital系统与安防系统的网关NT17相连,进行联动。具体内容如下:
根据某一区域的撤、设防情况来决定该区域照明的开关;空调系统的启停也可以类似控制;
当发生非法入侵时,强制打开该区域的照明。
四、楼宇自控系统的选择
经过认真分析,新世界正仁大厦楼控系统具有如下特点:
◎ 机电设备较多,设备位置分散;
◎ 所需集成的第三方设备较多;
◎ 楼控系统监控点位数量较大(共计1076点);
◎ 大楼结构复杂。
结合以上正仁大厦的特点,所采购的楼宇自控系统应具有如下特点:
◎ 区域控制器应为小点数控制器,可以按照被控设备随意搭配,以节省不必要的设备冗余投资;
◎ 楼控系统区域控制器(DDC)应具有本地控制功能,以减少网络通讯数据通讯量,提高系统运行的稳定性;
◎ 楼控系统的各级网络应具有较高的通讯速率,以减少由于系统过大点数过多所造成的监控延时;
◎ 所选楼控系统应为开放式系统,支持各种方式的集成,以减少集成第三方设备时的难度;
◎ 所选楼控系统应为模块化积木式结构,以便于系统的改建与扩充。
根据以上分析,楼控系统设备选型时我们选择了美国KMC公司的楼宇中央管理系统(BMS)对大厦内的设备进行智能化的管理。
五、正仁大厦楼控系统的展望
建筑物以及建筑设备本身就是一体的,只是由于技术时线上的问题与规范上的要求人为的将它分成了各个独立的系统。在弱电技术迅速发展的今天,我们完全可以利用弱电系统使这些独立的系统集成起来,以发挥它们的最大优势。
结合新世界正仁大厦的其它弱电系统的情况,下面探讨一下以楼控系统为核心,集成其它的弱电系统,从而充分发挥弱电系统的最大优势。
正仁大厦楼宇自控系统采用了美国KMC的产品,如果进行弱电系统集成可以通过两种方式来实现:
1. 网络控制器层集成方式:对于KMDIGITAL系统来说,它的网络控制器KMD-5210可以支持BACNET、LONWORKS、ETHERNET等的通讯方式,我们可以将它直接联入BACNET、LONWORKS或者ETHERNET网中,让它与其它具有相同接入技术的子系统进行直接通讯,在上端放置服务器,通过服务器的数据库进行数据的集中及处理,系统采用SERVER/CLIENT方式,客户端根据权限不同对系统进行不同管理。
2. 计算机后台数据库集成方式:在各个子系统管理主机的上层加装一台服务器,通过管理软件后台数据库的接口,实现对各个子系统数据的集中及处理。
正仁大厦防盗报警采用了德国西门子公司的产品,对于它的集成可以通过后台数据库(SQL)接口方式与其进行集成,并且西门子公司在软件中已经明确了后台数据库的接口方式,我们已经在新世界家园小区成功的对这套系统进行了系统集成。
正仁大厦闭路监控系统采用了德国西门子公司的产品,可以通过RS-485通讯方式,将其与防盗报警系统进行集成,并且西门子公司也开发了相应的集成软件,可以实现例如当报警点触发时将摄像机且至相应位置并且进行录像等功能。
正仁大厦巡更、门禁系统是西门子公司的安防系统的一部分,无需另外进行系统集成。
正仁大厦停车场系统采用了德国西门子公司的产品,对于它的系统集成可以通过后台数据库(SQL)接口方式与其进行集成,通过数据库接口时调取车场内的各种信息。
通过上述方法将正仁大厦弱电系统进行集成后,那对于这么一个智能型大楼来说,还可以实现以下功能:
◎ 将办公状态及其照明、空调系统之间进行协调控制,可以达到人走(通过门禁系统)灯关,相应区域内所有人员都离开时关闭相应区域的空调设备;
◎ 与约克冷水机组进行系统集成后,可以使楼控系统取到冷水机组内的各项参数,使楼控系统的控制更安全、更可靠、更符合实际;
◎ 将防盗报警、闭路监控、门禁系统及楼宇控制之间进行协调控制,可以当有人非法入侵时,打开相应区域的灯光照明、摄像机切至相应区域录像机开始录像、关闭相应区域的出入大门甚至卷帘门,使入侵者无处可逃;
◎ 可以实现真正的一卡多用,一张卡可以用于停车场、用于消费、用于门禁系统身份识别、用于考勤记录、用于人员楼内定位,如果与网络系统相结合可以实现员工的跨区域办公等;
◎ 在调取到消防报警信息后,可以实现空调、排风系统的联动,可以自动切换摄像机至相应位置进行观测,可以联动门禁打开逃生通道等。
六、结束语
楼宇自控系统既需要满足降低能源消耗、降低运行操作和改造成本,而且楼宇自控系统还要满足住户的灵活性、高质量工作环境需求。楼宇自控系统在设计时应理解成一个整体的运行理念,而不是一个单独产品。所以一个良好的楼宇自控系统除了选择优良的自控产品外,还应注意楼控系统的设计规划是否符合大厦实际情况、楼控系统的安装及调试是否合理等问题。
本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
随着建筑智能化技术的迅猛发展,楼宇自控系统已经成为了大型建筑的必备系统。据统计,建筑中楼宇自控系统部分的投资回收期为3年左右,远远高于建筑的其他部分;安装了楼宇自控系统的建筑运行费用和能耗比常规建筑低15%~30%,而售房率和出租率则比常规建筑高出约15%。因此,结合建筑物的实际需求,有目的的安装楼宇自控系统对降低建筑物的使用、管理和维护费用,有着非常重要的经济和现实意义。
二、工程概述
北京新世界正仁大厦位于崇文门外大街新世界二期太华公寓南侧,地下三层、地上十四层,建筑面积约56817平方米。此项目的楼宇自控系统由北京朗迈控制系统工程有限公司负责配合设计及施工,并与2002年6月竣工并移交物业使用,至今运行正常。北京新世界正仁大厦是一座集商场、饮食娱乐、办公与一体的智能化综合建筑。大厦内有大量的空调通风设备、变配电设备、给排水设备以及其他一些动力照明设备。新世界正仁大厦机电设备较多,这些建筑设备是否稳定、合理的运行将直接关系到大厦的舒适程度和运营、维护、管理成本。
三、楼宇自控系统设计
1、设计原则
(1)保证系统的先进性和适用性
(2)追求最优化的系统设备配置
(3)实现一体化控制要求
(4)保留足够的扩展容量
2、BMS系统的监控内容
(1)冷水系统
本工程冷源集中供给。冷冻机房位于地下一层,有3台离心式冷水机组提供7/12℃冷冻水。本系统设有3台冷冻循环水泵及3台冷却循环水泵。冷水系统选用1台高位膨胀水箱,1台软化水箱,2台补水泵和3台冷却塔。
A、楼宇中央管理系统能实施以下功能:
◎ 自选择启停
该功能是通过在维持正常的大楼环境的同时减少设备的“运行时间”来达到节能的目的。通过监测室内外的温度、相对湿度,大楼内部温度,再考虑到日期和运行时间表,从而决定在保持环境舒适的同时尽可能的延迟开动冷冻系统,尽可能的提前关闭冷冻系统。
◎ 领先/滞后的控制
在拥有3台冷冻机的情况下,为了使每台冷冻机的运行时间趋于合理,通过比较各台冷冻机的运行时间从而决定各台冷冻机开启的顺序。
◎ 冷冻水再设定
该功能在保持环境舒适的同时使冷冻水的设定温度保持尽可能的最大值,从而达到减少能耗的目的。该功能需监测冷冻水供回水温度、冷冻水流量、室外温度、室外湿度。
B、根据大楼内部设置的不同特点,可有以下3个控制方案供选择:
◎ 系统平均负荷
该方案通过监测冷冻水供回水温度和冷冻水流量计算出大楼的冷负荷,在此基础上对冷冻水温度进行再设定。
◎ 最大区域需求
该方案通过满足具有最高温度的区域的负荷需求来对冷冻水进行再设定。
◎ 室外空气温湿度
该方案通过监测室外温湿度,计算得出焓值,再根据焓值决定设定值的大小。
所有楼宇中央管理系统对制冷机组的控制工作,可以通过系统与机组之间的通讯完成。楼宇自控系统可以直接与YORK、TRANE或McQuay等品牌的机组进行通讯,不需增加任何附加工作。
C、楼宇中央管理系统具体监控内容如下:
◎ 冷水机组运行状态显示/故障报警/启停控制;
◎ 冷水机组冷却水、冷冻水出口水流量及供回水温度的监测;
◎ 冷水机组冷冻水供回水压力检测;
◎ 冷冻水泵运行状态显示/故障报警显示/启停控制;
◎ 冷却水泵运行状态显示/故障报警显示/启停控制;
◎ 冷却水塔风机运行状态显示/故障报警显示/启停控制;
◎ 冷却水供回水蝶阀开关控制。
为平衡冷冻水供回水压差,通过测量冷冻水供、回水压力对冷冻水供回水总管上的电动旁通阀进行调节。
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机和管路上的蝶阀进行电气联锁。
冷水系统采用冷量控制冷水机组及其对应水泵、冷却塔的运行台数。通过监测冷冻水供、回水温度和流量计算出大楼的平均负荷。
系统通过检测膨胀水箱的液位情况连锁启停补水泵,完成补水控制。
D、系统能提供运行报告,包括冷冻水供回水温度,冷却水供回水温度,流量,累计冷水机组、各个水泵的运行时间,开列设备保养及维修单等。在非满负荷工作的情况下,对设备的运行实行定时转换,以保持平均运行时间,实现节能功能。
E、以上各项均在现场控制器的监视下完成,并可在中央工作站上显示,在机组运行正常时,系统累计机组的运行时间,在机组出现故障报警时,及时在中央工作站或通过网络控制器提示,提示可以是在屏幕显示、讯响报警、打印输出等几种方式。
(2)热水系统
大楼内的采暖供热和生活热水热源由城市热力管网提供,热力站设在地下一层。冬季供给130/70℃高温热水,夏季供给70/40℃热水。热源经4台热交换器提供二次热水。
用于空调的热水由热交器提供。考虑到如果出现热力供应不稳定的情况会影响到建筑内空气调节的质量,我们在二次侧热水供回水管路上设置了温度传感器,在一次侧设置调节阀,根据二次侧温度来调节一次侧热源流量,从而控制二次侧水温。在二次侧供回水管路上设置压力传感器,通过测量供回水压差调节热水旁通阀,以平衡热水供回水压力。
另外还设置热水循环泵运行状态、故障报警的监视及启停控制。在二次侧出口设置水流开关,用以检测水泵的水流状态。
热水的补水也是通过检测膨胀水箱的液位来连锁控制补水泵的启停实现的。
(3)空调、新风机组的控制和监视
正仁大厦共有36台空调、新风机组,其中空调机组10台、带加湿新风机组19台、不带加湿新风机组7台。
大厦地下一至五层商场部分采用全空气一次回风形式,共有9台空调机组;地下二、三层车库部分采用新风机组冬季对车库送风进行加热,共有6台不带加湿新风机组;地上一至十三层办公区采用风机盘管加新风形式,共有19台带加湿新风机组;美食广场采用全空气一次回风形式,共有1台空调机组;厨房采用全新风形式,共有1台不带加湿新风机组;局部值班室、机房、维修人员办公室等采用65/55度热水采暖。空调水系统采用两管制。夏季由冷冻机房供7/12℃冷水,冬季由热交换站供60/50℃的热水。
A、对于商场的全空气系统的控制,楼宇中央管理系统通过对商场内不同区域的温湿度和空调机组的回风温湿度的测定,来自动分区调节。比如,夏季商场某区域的温度过高,那么系统会按着一定的控制算式来自动调节该区域的空调机组表冷器冷水阀门的开度,使送风温度达到理想值。
B、对于办公区的新风加风机盘管系统的控制可以采用集中加就地的方式,DDC可以对新风机组进行控制,就地可以用风机盘管控制器控制风机盘管。
C、楼宇中央管理系统对空调、新风机组实行以下监控功能:
◎ 机组风机运行状态的监视、故障报警的监视、启停控制;
◎ 通过接口电路监视风机的运行状态,故障情况和进行启停的控制。
◎ 根据送风(或回风)温度调节盘管水阀开度,控制送风温度;
当现场控制器接受的被测温度与设定值有偏差时,现场控制器发出控制信号到调节阀,调节阀调节盘管内的水流量,这样构成闭环控制,通过在现场控制器内置的控制算式,如PID(比例积分微分)和优化PID算式,保持被控温度在要求的控制范围内。
◎ 在过滤器两侧配置压差开关,监视过滤器状态;
当压差开关两侧的压差达到设定值时,压差开关在工作站上产生报警,表明此时该过滤器需要及时的清洗。
◎ 在盘管上配置防冻开关,对盘管防冻报警保护;
由于冬季室外温度过低,所以为防止加热盘管冻裂,分别在各台冬季运行并从室外获取新风的机组的盘管上设置了防冻开关。当防冻开关发出报警,系统关闭新风阀,停风机并向中控室发出报警信号,同时全部开启加热盘管的水阀。以避免因盘管冻裂而造成的损失。
◎ 新风阀的控制;
风阀与风机进行连锁,当风机启动时,新风阀打开;风机停止时,新风阀关闭。可以通过控制风阀开度来控制新风量,从而调节空气,节约能源。
对于空调机组还有回风温度的测量和回风阀门的控制。
如有排风机与新风机组连动,则同时监视其运行状态和故障报警以及进行启停控制。
◎ 对于有加湿的机组,系统还通过测量室内的湿度或回风的湿度来控制加湿,从而保持室内的湿度稳定。
以上各种监控功能均在工作站上以图形和数字的形式进行显示,并可打印记录。
(4)通风设备的控制和监视
本工程设置了双速机械排风兼排烟机,平时排风使用低挡,火灾时由消防控制中心控制转换为高速运行。
本工程还配置了机械通风设备。
楼宇中央管理系统完成以下功能:
◎ 监视风机运行状态,风机故障报警和风机设备启停的控制。
◎ 根据车库的一氧化碳浓度决定启停风机时间,过度季节时控制商场的排风。
(5)电气设备的监视和控制
A、变配电系统的监视
本工程在地下一层一个变配电室,楼宇中央管理系统主要有以下功能:
◎ 监视变压器的故障报警信号,远程监测变压器的工作温度;
◎ 低压主进线的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数及母联开关状态、主要断路器的开关状态的监测;
◎ 高压进线的进线电压、电流及高压出线B项电流的检测;
◎ 发电机组的各项运行参数;
-柴油发电机的三相电压、电流、水温、机组转速、频率
-电源自动切换工作状态、机组运行方式、机组过载、短路、过压、欠压、 超速、欠频、低油压
-机组启停、加载、减载
◎ 蓄电池电能质量(蓄电池输出电流、电压);
B、照明设备的监视和控制
对建筑照明实行监控不仅简化操作,还可以进行时间表控制或照度控制,使被控灯具按时熄灭,利于节约电能。监控如下:
◎ 室内外公用照明开启的时间设定;
◎ 室外按既定程序开启室外照明、立面照明、装饰照明;
◎ 监测室内外各公共照明回路开关状态;
◎ 监察事故电源箱正常供电/事故供电状态;
(6)给排水系统的控制与监视
给排水设备包括生活给水系统、消防水系统和排水系统。监测各水箱水位状态。
楼宇中央管理系统完成以下功能:
A、生活(消防)水系统
本工程室内地下各层到地上三层的供水由市政管网直接供水,四层以上生活水由设在地下室的生活水池经变频机组供水。
◎ 楼宇中央管理系统在生活水池上设置了液位开关,分别测量超高液位、超低液位。当液位超高将要发生溢出或液位超低时,系统向监控中心发出报警信号;
◎ 楼宇中央管理系统可以进行3台变频给水泵的工频状态及变频状态的检测;
◎ 楼宇中央管理系统监视消防水池的超高、超低水位。
B、污水系统
本工程地下层积水池和污水池中的水经加压后排出。
楼宇中央管理系统实现以下功能:
◎ 监视污水液位,超高/超低液位报警;
◎ 监视污水泵运行状态、故障报警;
◎ 当液位升高至启泵液位时,开启1台污水泵进行排水;当液位升高至超高液位时,开启全部污水泵进行排水,并向中控室发出报警信号;当液位降至停泵液位时关闭污水泵。
(7)电扶梯设备的监视
根据要求,楼宇中央管理系统监视电梯、扶梯设备的状态、故障信号及累计运行时间。
(8)监察各弱电系统的状态
BMS系统与其他各弱电系统相联,监察各弱电系统的状态,具体监察如下:
◎ 监察闭路电视监控系统故障;
◎ 监察卫星电视系统故障;
◎ 监察保安报警系统故障;
◎ 监察广播音乐系统故障
3、BMS与其他系统的联动
在其他系统开放协议的情况下,KMDigital系统可以通过网关与其他系统进行连锁控制,在该项目中,KMDigital系统与安防系统的网关NT17相连,进行联动。具体内容如下:
根据某一区域的撤、设防情况来决定该区域照明的开关;空调系统的启停也可以类似控制;
当发生非法入侵时,强制打开该区域的照明。
四、楼宇自控系统的选择
经过认真分析,新世界正仁大厦楼控系统具有如下特点:
◎ 机电设备较多,设备位置分散;
◎ 所需集成的第三方设备较多;
◎ 楼控系统监控点位数量较大(共计1076点);
◎ 大楼结构复杂。
结合以上正仁大厦的特点,所采购的楼宇自控系统应具有如下特点:
◎ 区域控制器应为小点数控制器,可以按照被控设备随意搭配,以节省不必要的设备冗余投资;
◎ 楼控系统区域控制器(DDC)应具有本地控制功能,以减少网络通讯数据通讯量,提高系统运行的稳定性;
◎ 楼控系统的各级网络应具有较高的通讯速率,以减少由于系统过大点数过多所造成的监控延时;
◎ 所选楼控系统应为开放式系统,支持各种方式的集成,以减少集成第三方设备时的难度;
◎ 所选楼控系统应为模块化积木式结构,以便于系统的改建与扩充。
根据以上分析,楼控系统设备选型时我们选择了美国KMC公司的楼宇中央管理系统(BMS)对大厦内的设备进行智能化的管理。
五、正仁大厦楼控系统的展望
建筑物以及建筑设备本身就是一体的,只是由于技术时线上的问题与规范上的要求人为的将它分成了各个独立的系统。在弱电技术迅速发展的今天,我们完全可以利用弱电系统使这些独立的系统集成起来,以发挥它们的最大优势。
结合新世界正仁大厦的其它弱电系统的情况,下面探讨一下以楼控系统为核心,集成其它的弱电系统,从而充分发挥弱电系统的最大优势。
正仁大厦楼宇自控系统采用了美国KMC的产品,如果进行弱电系统集成可以通过两种方式来实现:
1. 网络控制器层集成方式:对于KMDIGITAL系统来说,它的网络控制器KMD-5210可以支持BACNET、LONWORKS、ETHERNET等的通讯方式,我们可以将它直接联入BACNET、LONWORKS或者ETHERNET网中,让它与其它具有相同接入技术的子系统进行直接通讯,在上端放置服务器,通过服务器的数据库进行数据的集中及处理,系统采用SERVER/CLIENT方式,客户端根据权限不同对系统进行不同管理。
2. 计算机后台数据库集成方式:在各个子系统管理主机的上层加装一台服务器,通过管理软件后台数据库的接口,实现对各个子系统数据的集中及处理。
正仁大厦防盗报警采用了德国西门子公司的产品,对于它的集成可以通过后台数据库(SQL)接口方式与其进行集成,并且西门子公司在软件中已经明确了后台数据库的接口方式,我们已经在新世界家园小区成功的对这套系统进行了系统集成。
正仁大厦闭路监控系统采用了德国西门子公司的产品,可以通过RS-485通讯方式,将其与防盗报警系统进行集成,并且西门子公司也开发了相应的集成软件,可以实现例如当报警点触发时将摄像机且至相应位置并且进行录像等功能。
正仁大厦巡更、门禁系统是西门子公司的安防系统的一部分,无需另外进行系统集成。
正仁大厦停车场系统采用了德国西门子公司的产品,对于它的系统集成可以通过后台数据库(SQL)接口方式与其进行集成,通过数据库接口时调取车场内的各种信息。
通过上述方法将正仁大厦弱电系统进行集成后,那对于这么一个智能型大楼来说,还可以实现以下功能:
◎ 将办公状态及其照明、空调系统之间进行协调控制,可以达到人走(通过门禁系统)灯关,相应区域内所有人员都离开时关闭相应区域的空调设备;
◎ 与约克冷水机组进行系统集成后,可以使楼控系统取到冷水机组内的各项参数,使楼控系统的控制更安全、更可靠、更符合实际;
◎ 将防盗报警、闭路监控、门禁系统及楼宇控制之间进行协调控制,可以当有人非法入侵时,打开相应区域的灯光照明、摄像机切至相应区域录像机开始录像、关闭相应区域的出入大门甚至卷帘门,使入侵者无处可逃;
◎ 可以实现真正的一卡多用,一张卡可以用于停车场、用于消费、用于门禁系统身份识别、用于考勤记录、用于人员楼内定位,如果与网络系统相结合可以实现员工的跨区域办公等;
◎ 在调取到消防报警信息后,可以实现空调、排风系统的联动,可以自动切换摄像机至相应位置进行观测,可以联动门禁打开逃生通道等。
六、结束语
楼宇自控系统既需要满足降低能源消耗、降低运行操作和改造成本,而且楼宇自控系统还要满足住户的灵活性、高质量工作环境需求。楼宇自控系统在设计时应理解成一个整体的运行理念,而不是一个单独产品。所以一个良好的楼宇自控系统除了选择优良的自控产品外,还应注意楼控系统的设计规划是否符合大厦实际情况、楼控系统的安装及调试是否合理等问题。
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