智能弱电工程设计与应用
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5.4 BAS楼宇自控系统工程案例

工程案例:《中国某国际文化论坛会议中心》。由六层主楼(地上四层、顶层和地下两层)、主要用于餐饮的三层附楼(地上两层、地下一层)和面积很大的花园环境三部分构成。

BAS系统工程范围:包含空调、新风、冷热源、送排风、给水排水、公共照明、室外泛光照明、安保、电梯及变配电等监控系统。

5.4.1 需求分析

本案例的需求分析如下:

1)为大楼提供舒适、洁净的空气环境,提高人员的舒适感,展示各种照明的效果氛围。

2)大量机电设备分散在大楼的各个楼层和角落,若采用分散管理,就地监测和操作将占用大量人力资源,有时几乎难以实现;需要对所有机电设备实行集中监控和管理。

3)从统计数据来看,机电系统占整个大楼的耗能的50%以上,大量机电设备的能源消耗必须采取有效的节能降耗措施。

4)确保楼内所有机电设备安全运行,提高机电维护人员的工作效率,节省人力约50%。

1.BAS系统设计原则

严格按照国家相关设计规范和节能标准。

《智能建筑设计标准》(GB/T 50314—2006);

《民用建筑电气设计规范》JGJ16—2008;

《智能建筑工程施工质量标准》ZJQ00-SG-026—2006;

《信息技术互连国际标准》(ISO/IECl1801—1995);

《采暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2003);

《分散型控制系统工程设计规定》(HG/T 20573—1995);

《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2005)。

2.BAS系统设计依据

大楼建筑面积、平面布置图和监控点位表。

5.4.2 工程范围及系统构架

1.工程范围及产品选型

1)工程范围。根据需求,本工程BAS系统包含以下10个子系统,表5-7是建筑物监控点位表。

①冷热源监控系统。

②给水排水监控系统。

③新风监控系统。

④风机盘管监控系统。

⑤空调监控系统。

⑥送/排风监控系统。

⑦照明监控系统。

⑧安保监控系统。

⑨变配电监测系统。

⑩电梯监测系统。

表5-7 建筑物监控点位表(监控总点数:1500)

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(续)

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(续)

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2)产品选型。国际文化论坛会议中心建筑机电设备采用集中管理和分散控制。BAS监控和管理系统采用世界著名品牌SIEMENS公司的APOGEE楼宇自控系统。

SIEMENS公司APOGEE楼宇自控系统的特点:

①所有DDC控制器均与中央站位于同一层总线上(Peer to peer),实现点对点通信。不但保证了较高的通信速率,而且可避免两级总线因为子站连接器或网络通信管理器故障而中断DDC与中央工作站的通信,导致丧失有关控制功能和因网络控制器故障引起的系统瘫痪。

本系统的每一个DDC控制器在整个网络中都是同等的关系,与中央工作站都可以直接通信,任何一个控制器故障都不会影响系统其他部分。

②系统采用全开放网络结构,将冷热源设备监控、VAV空调系统监控、变配电设备监控、第三方设备控制系统集成在一个统一的操作平台。

③系统总线的通信速率为115.2kbit/s,结点容量为100个DDC。

DDC硬件配置:DDC的CPU位数均为32位,存储器容量最大40MB。控制器掉电后,RAM数据保存不少于60天。

④用户无须分别采购系统编程软件和用户应用软件。因此,用户在使用过程中可以根据实际需要随时更改监控程序和添加监控功能。系统还可以提供Web远程访问及管理功能。提供动态的图形化显示及操作界面。

⑤所有DDC控制器均有内置节能程序,系统具有有效用成本管理功能,实时分析、整理被控设备能耗数据,提供节能方案。

⑥DDC控制器全部采用模块化设计,可根据实际需要配置监控点数,既减少投资又方便扩展。

⑦电动液压阀门驱动器采用大口径(65mm以上)的水阀驱动器。该驱动器采用液压驱动方式,无噪声,无磨损,免维护,使用寿命达数十年。

⑧提供带弹簧复位功能的新风风阀驱动器,掉电及故障时可自动关闭风门,保护机组。

2.APOGEE系统组成

APOGEE楼宇自控系统无论在可靠性和技术上都处于世界领先水平,图5-19是BAS系统原理图。

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图5-19 BAS系统原理图

DDC直接数字控制器包括:MBC模块化楼宇控制器、MEC模块化设备控制器、RBC远程楼宇控制器、PXC模块化可编程序控制器、FLN楼层控制器、TEC终端设备控制器等。PXM点扩展模块,可提供额外的数字监控点容量。

APOGEE数据传输采用三层总线网络架构:

(1)管理级网络(Management Level Network,MLN)。支持C/S(Client/Server,即客户机/服务器)结构,采用高速以太网连接,运行TCP/IP协议,可以利用大楼内的综合布线系统实现。操作员可以在任何拥有足够权限的工作站实施监测设备状态、控制设备启/停、修正设定值、改变末端设备开度等得到充分授权的操作。目前,APOGEE系统在得到授权的前提下,最多可以通过以太网连接25台工作站(服务器)。

(2)楼宇级网络(Building Level Network,BLN)。最多可以同时支持4条楼宇级网络,每条楼宇级网络最多可连接99个DDC控制器,例如最常用的模块式楼宇控制器(MBC)和模块式设备控制器(MEC)。楼宇级网络使用24AWG双绞屏蔽线,最快支持115kbit/s的通信速率。

(3)楼层级网络(Floor Level Network,FLN)。重要的DDC控制器都支持最多3条楼层级网络,每条楼层级网络最多可连接32个扩展点模块(PXB)或终端设备控制器(TEC)。楼层级网络支持38.4kbit/s的通信速率。

图5-20是BAS系统被控设备分布图。

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图5-20 BAS系统被控设备分布图

5.4.3 中央监控管理计算机系统

中央监控管理计算机系统是BAS系统的管理中心,由BMS楼宇管理服务器、图形工作站、以太网接口(冷冻机组控制接口、VRV空调接口、变配电接口等)、屏幕显示器及打印机等设备组成。可以连接一台或多台工作站(服务器)作为副控器,用作辅助控制和工作备份。大楼受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示,内装中/英文Insight工作软件,向操作人员提供下拉式菜单、人机对话界面、动态显示图形,操作者可通过鼠标和键盘管理整个BAS系统。主机房设在主楼地下一层,可以直接和以太网相连。

为保证系统安全,BAS控制系统具有Ghost镜像备份,可在5min内快速恢复,防止主机崩溃或病毒侵入造成系统的瘫痪。

1.操作系统

APOGEE操作系统为楼宇自控系统提供强大的工作平台,操作员通过操作系统程序,可以在楼宇自控系统内取存各项资料和监控。

(1)指令输入及菜单选择的方式。操作员可以通过常规键盘和“鼠标”进行操作,包括机电设备的启/停,更改设定监控点,选择菜单等各项操作。

(2)图形及文字显示。操作员在操作站可以图形或文字方式显示楼宇自控系统的每一个监控点。

(3)多方面资料的显示。操作系统可以“窗口”方式同时显示多方面的资料,以便对不同运行状态进行分析。

(4)密码保护。为了防止系统被非授权人员误操作,提高系统的安全性,该操作系统设有多级别的密码授权,限制不同部门人员使用楼宇自控系统。同一密码系统可同时应用在所有的操作装置上(如操作站、手提检测器等)。当改变密码时,所有授权的操作装置会自动配合,不需要在个别的操作装置上做出更改。密码系统至少分为下列五级:

①第一级:资料取存及显示权限。

②第二级:第一级+操作员改变程序的权限。

③第三级:第二级+更改资料库的权限。

④第四级:第三级+重新设定资料库的权限。

⑤第五级:第四级+更改密码系统权限。

如果操作人员离开前忘记退出密码容许的操作权限时,系统可提供1min至1h可调时间延迟,将操作人员的密码自动撤除,使系统继续受密码保护。

(5)操作员的授权指令。操作系统容许授权操作员可进行下列各项操作:

1)启/停有关的设施、装置。

2)设定和调校监控点。

3)增加、取消或修正时间控制程序。

4)执行或停止各项计算机程序。

5)停止或接通有关监控点的报警状态。

6)执行或停止有关监控点的运行时间累积记录。

7)执行或停止有关监控点的动向趋势记录。

8)操控有关微积分控制回路的设定点。

9)输入临时性的操控表。

10)设立假期表。

11)修正系统内的日期、时间。

12)加入或更改模拟量输入点报警的上下限数值。

13)加入或更改模拟量输入点危险提示的上下限数值。

14)执行或停止每个电表的最大用电量控制。

15)执行或停止每个负荷的“工作次序”。

(6)记录及摘要。楼宇自控系统可通过人工或自动方式制作系统运行状况记录表,可用打印机或显示屏显示,也可把全部数据资料存放在硬盘/磁碟内。容许操作员可方便、容易地获得下列记录表:

1)所有监控点总表。

2)正在报警的监控点。

3)系统网络停止联系的监控点。

4)正在操控的监控点状态。

5)正在停止活动的监控点。

6)正在被锁上的监控点。

7)被指定为需要跟进的项目。

8)一星期启/停活动表。

9)假期启/停活动表。

10)上下限数值及静区。

11)系统同时可以提供以下的摘要:有关监控点、互相关联点的组别、操作员自行选择的组别。在任何情况下,操作员在指示楼宇自控系统提供记录或摘要时,并不需要提供有关硬件的地址码。

(7)彩色动态图形显示。为更快确定报警位置和更容易分析系统的表现,监控系统根据系统方案要求,提供彩色动态图形显示,包括楼层的平面图及机电装置的系统示意图,如图5-21所示。

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图5-21 空调系统温度、湿度动态监控系统图

操作系统容许操作员通过菜单的选择、文字的指令或图像的途径而到达不同系统的图形示意图或平面图。

有关的图形是动态显示,将温度、湿度、流量、状态等在图形正确位置中不断以实时的数值及状态显示出来。

操作站以“窗口”式运作,可同时显示多幅图形,以便分析或将报警的图形显示出来而不影响正在进行的工作。彩色动态图形软件容许操作员增加、取消或修正图形显示。

(8)系统界定及修正。所有温度及装置的控制策略及节能程序可以由用户决定,在做出界定或修正程序时不会影响楼宇自控系统正常的运作。

2.软件功能

西门子APOGEE楼宇自控科技提供所有软件,支持本方案所阐明的操作及监控系统。这些软件可在每个现场控制器中运行。

(1)控制软件对DDC控制器的控制模式。

1)两态控制。

2)比例控制。

3)比例加积分控制。

4)比例加微积分控制。

5)控制回路自适应调节。

6)逻辑顺序控制。

控制软件提供一个备用功能,用以限制装置每小时的控制周期次数。控制软件对重型装置提供延迟开启功能,用以保护重型装置在过度开启情况下可能造成的损坏。当停电恢复正常后,控制软件将会根据每一个装置的个别启/停时间表,对装置发出启/停的指令。

(2)节能软件。西门子楼宇科技公司提供以下的节能软件,这些软件程序在系统内自动运作而不需要操作人员的介入。软件有足够的灵活性,可以让用户根据现场情况而做出修订。

1)每日预定时间表。

2)每年预定日程表。

3)节假日安排表。

4)临时操控安排表。

5)最佳启/停功能。

6)夜间自动调节控制设定。

7)焓值切换功能。

8)限制高峰期的用电量。

9)重置温度设定点。

10)制冷机组合及次序控制。

(3)故障报警管理。故障报警管理包括监察、缓冲、储存及将报警显示。应显示有关报警监控点的详细资料,包括发生的时间及日期。

根据故障的严重性,故障报警最少分为三级,以便更有效及快速地处理严重报警。用户可以为不同的报警自行设定严重性的级别。

(4)监控点历史及动向趋势记录。

1)监控点历史记录:楼宇自控系统内所有监控点的历史都自动存放在相关的网络控制器内。模拟量输入监控点每半小时取样本一次。用户随时可以提取过去24h内的记录进行分析研究。

2)动向趋势记录:用户可用动向趋势软件查看任何监控点的动向趋势样本资料。根据需要,用户可自行选择监控点抽取样本的频度(从1min1次至2h1次)。每个网络控制器最少可以储存五千个样本资料。

(5)累积记录。每个网络控制器都拥有下列累积记录:

1)运行积累记录:例如水泵的运行积累时间记录。

2)模拟量及脉冲积累记录:例如用电量。

3)发生事项的积累记录:例如水泵、风机启/停的积累次数。

如果积累记录超过用户所定的限额,系统会自动发布警告信息。

5.4.4 DDC控制器

西门子新一代以太网楼宇自控系统可以采用MODULAR、PXC控制器,通过10/100Base-T以太网线连接至标准以太网上。

楼宇级以太网网络是一个连接到以太网的APOGEE自动系统控制器的集合。由连接到以太网的1~1000台MODULAR、PXC控制器构成。以太网MODULAR、PXC控制器通过交换控制协议/Internet协议(TCP/IP)相互通信,以及和Insight工作站进行通信。与其他的以太网设备相同,每个控制器在出厂时都已配置了一个唯一的硬件以太网MAC地址。

多个楼宇级以太网网络可以连接到同一个以太网中,每个楼宇级以太网网络通过APOGEE软件与一台工作站进行通信。每个APOGEE工作站可以管理多个楼宇级以太网网络。

以太网MODULAR、PXC控制器可进行下面各项工作:

1)与Insight(显示)工作站和其他控制器在以太网上通信。

2)在10Mbit/s和100Mbit/s的网络中自动切换。

3)可以接受一个固定IP地址,也可以从动态主机配置协议服务器(DHCP)上获得IP地址。

4)通过域名解析服务器(DNS)解析在以太网中的其他控制器和APOGEE工作站的IP地址。

5)通过以太网使用固件版本指令,使用Telnet远程登录。

6)允许更快的改变变量和更快捷的收集趋势数据。

7)直接与网络中其他的以太网控制器通信。

8)用APOGEE中的交叉主干线服务可以同其他专用或远程的楼宇级网络进行通信。

9)APOGEE快速下载和上传控制器中的信息。

如果用户把DDC控制器连接到以太网络,每个控制器被分配了一个网络IP地址和子网掩码。DDC控制器可以使用一个固定的IP地址,也可以使用DHCP服务器动态分配的IP地址。在楼宇级网络上的APOGEE楼宇控制器通过专用双绞线相互通信。

用户可以将超过1000台DDC控制器连接到同一个以太网中。为了优化APOGEE自控系统,DDC控制器可以构成逻辑楼宇级网络和物理以太网点。

5.4.5 冷热源系统

1.中央空调监控子系统

冷热源系统自己本身有一套单独的监控系统。建筑设备监控系统通过网关实现对冷热源系统运行数据采集和运行状态监视功能。

(1)数据采集。冷冻、冷却系统的运行数据,例如:采集进出口风道的温度、压力和流量数据;对冷冻系统的制冷量进行统计分析和整理;适时优化整个系统的运行方案,达到节能的效果。

换热器的出水温度设定为恒温系统,根据换热器出水温度调节一次热水量,保证二次供水温度恒定。并对热水循环泵实现运行状态检测和运行故障报警。

冷热源系统自成一体,建筑设备监控系统通过OPCCLIENT网关读取冷热源系统的数据,进行统一分析和管理。

(2)监视功能。

1)冷水机组运行状态、就地/远程控制状态、故障报警。

2)冷冻水泵手/自动状态、运行状态、故障报警。

3)冷却水泵手/自动状态、运行状态、故障报警。

4)冷却塔风机手/自动状态、运行状态、故障报警。

5)冷冻水蝶阀开关状态。

6)冷却水蝶阀开关状态。

7)冷却塔供水蝶阀开关状态。

8)冷冻水供、回水温度、流量。

9)冷却水供、回水温度。

10)冷冻水供回水压差、旁通阀调节、旁通阀开度。

11)膨胀水箱液位。

12)冷冻水补水泵手/自动状态、运行状态、故障报警、软化水箱液位、软化水装置状态、故障报警。

2.给水排水系统的输入输出量

给水排水监控的对象主要是水箱、集水坑、潜水泵设备。给水排水系统的输入、输出量包括:

1)检测水池的高、低液位数据输入(DI)。

2)控制给水泵启/停的数据输出(DO)。

3)监测给水泵运行状态,手/自动状态及故障报警(DI)。

4)监测集水坑超高、超低液位检测报警(DI)。

5)控制污水泵启/停(DO)。

6)监测污水泵运行状态,手/自动状态及故障报警(DI)。

5.4.6 新风机组的控制和监视

本工程大量采用新风机组加风机盘管系统。新风系统除分区自动控制外,还考虑每个用户对环境的不同要求,增加就地直接控制方式,即在每个房间内分别设置用于控制风机盘管的温控器。

楼宇自控系统对新风机组完成以下监控功能:

送风机组运行状态和手/自动状态的监视,故障报警的监视,可按时间、程序或人工进行(联锁)启、停的控制。图5-22是新风机组动态监控图。

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图5-22 新风机组动态监控图

根据送风温湿度数据,调节盘管水阀开度或控制加湿器,从而保持设定的送风温湿度。当现场控制器接受的被测温湿度与设定值有偏差时,现场控制器发出控制信号到调节阀或加湿器,这样构成闭环控制。通过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,保持被控温湿度在要求的控制范围内。因此可以实现不同时间段、不同季节以及不同人流情况下的温湿度自动调节。

为保证过滤网的通透性,提高维护人员的工作效率,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,即表示过滤网已经堵塞到一定的程度,压差开关在中央管理工作站上产生报警,表明此时该过滤器需要及时清洗。

由于地区冬季室外温度较低,因此在表冷器的表面安装防冻开关。该装置具有充满惰性气体的3m或6m长的毛细管,安装时充分接触表冷器的表面,以准确反映出表冷器的表面温度,当达到设定温度(一般为5℃)时输出干接点信号到控制器,控制器联动关闭风机和新风阀,热水阀全开,以防止盘管冻裂而造成重大损失。

以上各种监控功能均在中央管理工作站上以图形和数字的形式进行显示,并可累计工作时间,打印记录,提供维修保养单。

5.4.7 风机盘管控制

风机盘管主要是配合新风系统独立工作,不纳入计算机监控网络系统。

1)在独立的房间内,根据每个人不同的需求,设定风机盘管的工作模式、自动控制三速风机和电动二通阀。

2)通过设定温控器上的温度值,当内置温度传感器检测到室内温度达到设定值时,温控器输出开关信号,自动控制电动二通阀和风机。通过控制冷热盘管水的流量和风速,从而达到控制房间温度的目的。

5.4.8 空调机组的控制和监视

本工程采用了大量空调机组,根据空调机组功能的不同,监控的功能也有不同,具体的点数配置详见表5-6。监控内容如下:

1)送风机手/自动状态、运行状态、故障报警、启/停控制。

2)回风温湿度。

3)室内温湿度。

4)低温报警。

5)过滤器堵塞报警。

6)新、回风阀控制。

7)盘管电动水阀控制。

8)空气质量检测。

9)加湿阀控制。

监测风机手/自动转换状态:确认空调机组风机是否处于楼宇自控系统控制之下,同时可减少故障报警的误报率;

监测送风机压差状态:确认风机机械部分是否已正式投入运行,可区别机械部分与电气部分的故障报警;

过滤网淤塞报警:DDC控制器会监察过滤网两端的压差,当过滤网淤塞时,两端的压差有变化,超过设定值就以声光报警形式在操作站上显示,以提醒操作人员安排有关人员做检修工作。

调节新风/回风阀门:冬夏季节在保证满足空调空间新风量需求的前提下,尽量减少室外新风的引入,以达到充分节能的目的;在过渡季节,通过调节新风、回风阀门,充分利用室外新风,一方面可推迟使用冷/热水的时间达到节能的目的,另一方面可增加空调区域内人员的舒适感。图5-23是空调机组自控系统监控图。

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图5-23 空调机组自控系统监控图

焓值控制过程如下:

通过对安装于水盘管回水侧二通电动调节阀的自动调整,实现对回风温度的控制。DDC控制器会监测回风温度并将它与预设的温度值作比较,进行PID运算,然后自动控制冷水或热水阀门,调节温度。

此外,冷水或热水阀门会与风机状态联锁,夏天将热水阀门关死,冬季保留热水阀门30%的开度。这样,既满足了节能的需要,又能对水盘管起到保护作用。冬季运行时,根据室温控制热水阀,采用最小新、回风比,即新风电动阀为最小开度,回风电动阀全开。

当热水阀已全关时,如果室温仍超过设定值下限,则说明系统已不需要外界热源,室温由控制热水阀改为控制新、回风比,通过调节新风、回风电动阀的开度来实现,这一季节即是冬季过渡季的控制方式。

新风阀全开后,如果室温仍超过设定值上限,则说明只靠新风冷源已不能承担室内全部冷负荷,因此必须对空调机组供冷水。这时有两种情况将决定新、回风比的控制:

1)通过测量室内外温湿度,计算出室内外空气焓值,当室内空气焓值大于室外空气焓值时,很显然机组处理全新风的耗冷量小于利用回风时的耗冷量,因此这时应采用全新风,新风及排风电动阀全开,回风电动阀全关,同时室温控制冷水阀。这种情况即是夏季过渡季的控制方式。

2)如果这时室内空气焓值小于室外空气焓值,则说明利用回风是更节能的方式。这时应采用最小新回风比,室温仍然控制冷水阀,自控系统由此进入夏季工况的控制。

夏季状态向冬季状态过渡时的转换过程与上述正好相反。为了防止系统振荡,在工作状况转换过程中,各转换边界条件留有适当的不灵敏区。

安装在机房内的DDC直接数字式控制器将按内部预先编写的软件程序来满足空调机的自动控制和操作顺序。

以上工作状况通过网络通信可将现场情况用文字或图形显示于中央控制室内的中控机的彩色显示屏上,供操作人员随时使用,其中的重要数据可通过打印机打印出来作为记录。

5.4.9 变风量空调控制系统

变风量(VAV)空调系统是根据室内负荷变化,采用改变送风量的方式来维持室内温度平衡的方法。它的主要特点是节能,可根据建筑特点灵活分布,不会发生像风机盘管冷凝水和霉变等问题,设备维护工作量较小。

图5-24所示的VAV变风量空调系统由变风量空调机组(VAVAHU)和VAV末端装置(VAV Terminal)两部分组成。VAV末端根据控制区域的热负荷,通过开启PID比例积分控制器控制末端的送风量。

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图5-24 变风量(VAV)空调控制系统

变风量空调机组根据各VAV末端的需求,通过变频风机控制总的送风量。本方案提供的APOGEE系统使用西门子ATEC专用控制器来实现对VAV末端装置的控制,而使用MEC或MBC控制器来控制变风量空调机组(VAV AHU)。

采用VAV空调系统可显著节约风机耗能。因为在全年空调的建筑物里,大部分时间,空调系统都不在满负荷状态下工作,而采用末端变风量系统,控制系统根据热负荷调节风机总的送风量,则风机耗能将大大减少。除此之外,VAV末端都有隔离噪声的作用。

图5-25是VAV末端装置的控制系统,由压差传感器Δp、调节风阀、VAV专用控制器、室内温度传感器等组成。

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图5-25 VAV末端装置的控制系统

VAV控制器根据压差监测值和风管面积计算实际送风量,与送风量设定值比较,通过风阀调节送风量。而室内温度传感器及其控制回路的作用是修订送风量设定值的作用。根据不同的室内温度设置,重新调节风量的设定点。如夏季室内较冷时,即室内的热负荷较低时,减小送风量的设定值;室内热负荷较大时,则增大送风量的设定值。

图5-26是典型的压力无关型变风量末端装置控制系统的控制原理图。

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图5-26 典型的压力无关型变风量末端装置控制系统的控制原理图

图中温度传感器(Tsensor)反映的是房间的实际温度,设定温度Tset是各房间设定的温度要求,也是控制系统最终要实现的目的,由用户给出或系统管理人员根据实际情况分别设定。流量测量传感器Gsensor为VAV末端测量的流量,由VAV控制器内置的对照表及修正系数转换而来。设定流量Gset是由温度PID控制回路根据房间温度偏差设定的一个合理的房间要求风量。由设计人员给出该房间最大、最小设计风量,并存入VAV控制器的数据库中。数据库中的GmaxGmin即分别对应于最大、最小风量。房间需要的风量Gset可用下式确定:

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式中,Gmax为VAV控制器数据库中的最大风量;Gmin为VAV控制器数据库中的最小风量;Kt为房间温度偏差,转换为PID比例积分控制器的输出信号,范围是0~100。

从VAV末端装置的控制原理图可以看出,VAV末端的控制实际上使用了一个串级控制。整个串级控制环路中共有两个实时测量值,即温度、流量测量值;一个直接设定参数,即房间设定温度Tset;一个中间变量,即设定风量Gset;以及输出给VAV末端的阀位控制信号。

5.4.10 送/排风机控制

楼宇内各类风机,分散在各个区域,根据不同需求,为楼内各区域送风和排风。有些区域排风系统与排烟系统合用风管,平时排风口打开,排烟口关闭;火灾发生时排风口关闭,排烟口打开。平时送风机低速运转,火灾发生时由低速转高速。

1.送/排风机监控的输入和输出:

1)风机开/关控制(DO/数字量输出)。

2)风机运行状态(DI/数字量输入)。

3)手/自动转换状态(DI)。

4)故障报警(DI)。

5)室内温度(AI/模拟量输入)。

6)室内湿度(AI)。

7)室内空气质量(AI)。

8)停车场一氧化碳(AI)含量。

2.送/排风机控制功能:

1)定时、事件启/停送/排风机。

2)采用CO传感器检测地下车库的汽车尾气的浓度,根据CO浓度的高低控制送/排风机自动启/停,并检测风机运行状态。

3)根据楼内温湿度传感器和室外温湿度比较、判定后,确定送/排风机自动启/停方式,并检测风机运行状态。

4)根据楼内空气质量情况,自动启停排风机,并检测风机运行状态。

5)监测风机手/自动状态和故障报警。

6)累计风机运行时间,记录并打印保养及维护报告。

5.4.11 照明系统

建筑照明是第二大耗能系统,系统实行统一管理、节能控制,进一步提高节能效果。

1)按照时间程序开启和关闭大楼立面的泛光照明控制。

2)安装光照度传感器,依据室外光亮度对室内公共照明灯具实行自动开启和关闭。

3)根据季节变化,对相应区域的公共照明进行控制。

4)大厅、餐厅、会场、多功能厅及室外景观等独立场所实行智能灯光控制。

5.4.12 变配电系统

变配电系统自成一体,建筑设备监控系统通过OPCCLIENT网关读取变配电系统的数据进行统一分析和管理。

本系统采用OPC通信接口网关,对变配电系统实施下列监视功能,各种监视功能均在工作站上以图形和数字的形式显示,并可打印记录。

1)监视高压进线的电压、电流、功率因数、进线和母联开关的状态及故障。

2)监视变压器的温度,散热风机的运行状态和故障报警情况。

3)监视低压进出线的电压、电流、功率因数、进线和母联开关的状态及故障。

4)监测发电机油罐的油位和UPS蓄电池的电压。

5.4.13 电梯及客梯

通过BAS监控系统,监视电梯及客梯的运行状态和故障报警。

1)监视电梯及客梯运行状态。

2)监测电梯及客梯运行的电流和用电量。

3)电梯及客梯故障报警。

5.4.14 环境监测

1)检测室外温湿度,根据室外温度自动选择设定送风温度,实现空调系统最佳经济运行。

1)根据新、回风温度,在DDC中自动进行新风及回风焓值计算。按新风和回风的焓值比例,控制新风阀和回风阀的开度比例,使空调系统在最佳的新、回风比状态下运行,达到最大节能效果。

5.4.15 楼宇自控系统接口及工作界面

楼宇自控系统作为大楼内的一个重要组成系统,虽然系统的功能设计已经比较成熟和完善,但在系统实施过程中,由于接口问题导致系统最终功能时常会发生丢项、甩项等事情。

接口问题牵扯的面比较多,涉及工程实施中的暖通、给水排水、变配电等多个专业,因此在工程前期,明确工作界面的划分和接口要求,非常必要,具体如下:

1)明确各方的责任及工作内容,避免出现问题时互相推卸责任。

2)确保系统实现设计的全部功能,避免漏项或重复,浪费资金。

1.电控箱的接口要求

1)设备运行(开关)状态信号应由接触器的无源辅助触点引出(此接点为无源常开接点)。

2)设备故障报警信号均应由热保护继电器的无源辅助触点引出。

3)相关设备的控制箱内应设置手/自动转换开关,开关为无源常开接点。

4)自控系统提供AC24V电源;在楼宇启/停控制回路中加装AC24V继电器,控制设备启/停。

5)楼宇自控系统电源要求:所有与楼宇自控系统相关设备的配电盘和机柜应为楼宇自控系统留出自控系统电源接线端子(相线、零线、地线),供给楼宇自控系统使用的电源应取自同一相(比如A相),以及为楼宇自控系统留出接线端子排(如设备运行状态、故障报警、设备启/停、手/自动转换开关等),并在接线端子排上清晰标明统一的识别编号。

6)提供给楼宇自控系统的无源接点的引线应单独捆扎,做好与强电隔离的工作。

图5-27是电控箱的接口标志。

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图5-27 电控箱的接口标志

2.电梯的接口要求

1)电梯上、下行状态的监测信号和故障报警信号,均应从无源触点引出至接线端子排;并在接线端子排上清晰标明统一的识别编号。

2)电梯厂商应提供并安装电梯轿厢内摄像机至电梯中继箱的随行视频电缆SYV-75-5,并做好屏蔽,以防视频信号被干扰。

3)电梯厂商应提供并安装电梯轿厢摄像机至电梯中继箱的随行AC24V电源线RVV3×1.0。

4)随行视频电缆、电源线长度以现场实际情况为准,电梯轿厢内视频电缆、电源线预留2m,电梯中继箱内视频电缆、电源线预留10m。

5)电梯厂商应全力配合弱电系统施工单位完成电梯摄像机系统的安装,电梯与楼宇自控系统的接通等。

3.变配电系统接口要求

变配电监测系统分为高压配电柜和低压配电柜两部分,有普通型配电柜和智能型配电柜。本项目采用干接点方式实现对变配电系统的监测。

(1)变压器温度监测接口。

1)变压器厂家应在变压器的适当位置安装监测变压器温度传感器(由变压器厂家提供),并把传感器的输出信号连接至楼宇自控系统的端子排。

2)提供变压器超温报警信号,此信号为无源干接点(常开),并把超温报警信号引至楼宇自控系统的接线端子排。

(2)高、低压侧电流、功率因数和用电量监测。在高、低压配电柜总开关的下口安装母线式电流互感器,将电流互感器的二次侧引线接入楼宇自控端子排。为便于设备维修,此端子排应设有专用短连片连接并正确编号。

在总开关的上口将三相电压、功率因数和用电量监测信号正确编号后引至楼宇自控系统的端排。

(3)高压侧电压监测。厂家应把高压测量信号正确编号后引至楼宇自控系统的端子排。

(4)主开关状态监测。将主开关的辅助接点常开信号正确编号后引至楼宇自控系统的端子排。

4.冷水机组的接口要求

冷水机组的接口方式有三种。一种是干接点方式,另一种是采用RS-232串口通信方式,还有一种是采用OPC(OLE for Process Control)网络通信方式。

干接点方式实现起来比较简单和可靠,不足之处是采集的信息点比较少;采用网络通信方式可以克服干接点方式信息点较少的不足,但实现起来比较难,受通信协议不同和产品厂家是否开放接口等因素的制约。

采用干接点方式的接口要求说明如下:

1)为自控系统提供冷水机组的运行(开关)状态信号,此信号接点应为无源常开接点,引至楼宇自控系统接线端子排。

2)为自控系统提供冷水机组的故障报警信号,此信号接点应为无源常开接点,引至楼宇自控系统接线端子排。

3)为自控系统提供冷水机组的手/自动状态信号,此信号接点应为无源常开接点,引至楼宇自控系统接线端子排。

4)为自控系统提供控制冷水机组启/停接点信号,并引至自控系统接线端子排,楼宇自控系统可以输出常开接点信号或AC24V电源,用于控制冷水机组启/停。

5.风阀及水阀要求

风阀截面积为1.5~3m2时,建议选用一台风阀执行器驱动。风阀截面积更大时则需要选用组合阀;组合阀可由多台执行器并联运行,应提供相应的执行器驱动主轴。

6.楼宇自控系统的供电电源

楼宇自控系统的供电电源包括:中央控制室设备电源、现场DDC控制器电源和部分传感器及风阀执行器电源。

为保证系统安全运行的可靠性,楼宇自控系统所用的电源,必须全部取自同一相电源,如现场DDC全部取自A相的话,则中控室部分的设备也必须全部取自A相电源,且与系统集成的有关其他子系统也必须取自同一相电源。

(1)中央控制室设备电源。中央控制室的用电设备包括工作站、显示屏、打印机、楼宇自控系统专用不间断UPS等,由中控室电控箱供电。电控箱由弱电专业提出技术要求,强电专业负责设计、安装。

中央控制室需由专用供电回路供电,为提高用电可靠性,供电回路宜用一路供电,一路备用,末端自动切换的双回路供电方式。供电质量:电压波动不大于±10%、频率变化不大于±1Hz、波形失真率不大于20%。

(2)DDC现场控制器电源。DCC现场控制器的电源主要取自现场就近的强电控制箱。电源管线与其他监控信号的管线要单独分开,电控箱应为楼宇自控系统预留出电源端子排。

(3)传感器及执行器部分。传感器主要是指需要外部单独供电的传感器,如湿度传感器、压力传感器、室外温湿度传感器等;执行器主要是指风阀执行器与阀门执行器;传感器与执行器的电源取自楼宇自控系统现场的DDC配电盘。一般提供DC24V或AC24V电源。

7.系统接地

中央控制室的接地取自强电电控箱的接地端子;现场DDC控制器的接地取自现场强电控制箱的接地端子。系统接地电阻应小于1Ω。