楼宇自控方案与系统集成.docx

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楼宇自控方案与系统集成

楼控自控系统技术建议方案

设计方：

2004年7月

一、系统简介

北辰中医院作为一个新建的综合性医院，使用者需要利用一套先进的楼宇自控系统对这些设备进行合理、有效的管理，为大厦创造一个良好的舒适环境，并在提高机电设备的使用寿命的同时降低日常的使用能耗。

1.1监控内容

北辰中医院的楼宇自控监控内容包括：

水源水系统（换热器、循环水系统、稳压装置），空调通风系统（水源空调机、水源新风机、送排风机），给排水系统，变配电系统，照明供电系统，电梯系统等八个系统。

系统中可采用以下2种方式进行监控：

一、采用通讯网关的形式进行监控，如变配电系统。

二、采用集散式控制方式，如水源水系统，空调通风系统，给排水系统，照明供电系统，电梯系统，通过现场控制器（DDC）结合末端设备（各种传感器及执行机构）的方式进行监控。

以楼宇自控为平台，采用OPC技术，安全防范系统进行集成。

（集成方案及OPC接口技术请见第六节）系统同时支持LonWorks,Modbus技术。

1.2系统特点

北辰中医院作为一个新建医院，建筑群内分布着大量的各种不同使用功能的机电设备，这些设备一方面价格昂贵另一方面在使用过程中是大厦中的耗能大户。

因此，大厦使用者需要利用一套先进的楼宇自控系统对这些设备进行合理、有效的管理，在提高机电设备的使用寿命的同时降低日常的使用能耗。

由于系统非常复杂，因此对“楼宇设备智能自控系统”提出了较高要求。

BAS系统不仅在图形控制、历史记录、动态绘图、事件安排、报警和远程访问等方面具有优越性，还在系统规模、网络支持、开放性及通讯速度等方面有了很大的提高。

该系统是基于微机上先进的WindowsNT/2000操作系统，采用国际上通用的Ethernet网进行数据传输，性能先进，质量可靠，价格合理，中文图形化界面操作使用简便易行，从功能、速度和容量等诸多方面考察都非常适合于本项目。

该系统具有以下优点：

Ø系统和产品的配套兼容性强

Ø利于系统将来的维护和更新换代

Ø具备多项独特的世界专利

该系统适应性非常强，系统组成为模块化，可分为不同等级的独立系统，每级都具有非常清楚的功能和权限，这就使得既可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域的、分散的楼宇集中管理。

1.2.1可靠性

在设计上充分体现了分散控制、集中管理的特点，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。

系统当中的各级别设备都可独立完成操作，即在同一时刻组成不同级别的集散系统（或不同级别的结构组织形式），使用界面非常亲切，其全套楼宇自控产品、统一的生产管理体系保证了系统的配套性，同时使系统可靠性大为增加。

1.2.2先进性

系统在网络扩展方面提供了强大的功能，可与其他厂家的系统或产品（包括各种形式PLC，消防系统等）联接。

系统优越的远程通讯功能，能够使不同楼宇间的控制系统联系起来组成一个群集系统。

系统网络结构的开放性和兼容性，确保了它和先进通讯技术结合的能力，并且保证系统结构在产品更新换代时的延续性。

1.2.3经济性

系统结构形式为模块式，控制方式极其灵活。

使得楼宇管理系统可以很方便地扩展，节省初期投资，系统各部分可分别随调试完成投入使用。

1.3水源热泵技术简介和特点分析

水源热泵技术是利用地球表面浅层水如地下水、地热水、地表水、海水及湖泊中吸收的太阳能而形成的低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术

水源热泵机组的工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源热泵中提取能量，油热泵原理通过空气或水作为载冷剂，提升温度后送到建筑物中。

通常水源热泵消耗1kw的能量，用户可以得到4kw以上的热量或冷量。

目前，我国利用较多的是水源热泵，就是以地下水作为冷热“源体”，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放，实现对建筑物制冷。

传统的暖通空调系统需要很多辅助系统或设备来完成一个完整的暖通空调功能，如冷却塔。

而水源热泵系统只是通过与地下水的热交换来完成制冷或制热效果。

制应用一个硬件系统，通过在不同季节进行冷凝器和蒸发器的转换，就可以完成制冷或制热功能的转换。

水源热泵机组由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀、制冷管道系统、水源系统、控制系统等组成。

水源热泵空调系统的特点：

（1）体积小，布置灵活，可以实现天棚内连接送回风管，配合较高档次的装饰；

（2）机组噪声一般在45dB以下，满足写字楼的低噪声要求；

（3）系统管网少，冷却水系统通常不需要保温；系统没有大型设备，安装也很方便；对建筑的要求不高；

（4）水源热泵机组可以单独计量电费，冷却水系统运行用电较少，因此在计算摊收公用建筑空调费时，与用户矛盾较小；

（5）还可以同中央空调系统互为补充，在高区使用水源热泵系统，中低区使用中央空调系统，所以该方式在高层民用建筑中应用越来越广泛；

（6）水源热泵系统冬天供暖、夏季制冷，还能提供日常生活热水，实现三联供，且具有较高的能效比，其消耗1度电，最高可产生4kwh的能量，最重要的是该系统节能降耗又无污染，这使得该系统越来越广泛地被广大用户所采用。

水源热泵系统分类：

可以分为双井抽灌及单井抽灌得水源热泵。

所谓单井抽灌，就是指抽水井和回灌井是同一口井，这样即节省了占地面积，又减少了回灌井的投资，而且还能有效地防止移沙，为用户带来收益。

所谓双井抽灌，就是指抽水井和回灌井是两口井，这样做能够使得冷、热源循环情况良好，但占地面积较大，增加了回灌井的投资且存在移沙问题。

二、需求分析

由于医院的特殊性，对空调系统的要求与一般楼宇不同，有以下一些特点：

对空气品质要求高，包括温度、湿度、新风量、换气次数、洁净度等；

医院一般在温湿度控制时采用湿度优先的原则，因为经研究，在相对湿度50%时，细菌浮游10分钟后死亡，但相对湿度偏高或偏低时，2小时后大部分细菌仍存活。

此外，在新风量方面也要求达到每人60立方每小时，是普通办公楼的2-4倍。

因为新风量大，所以对节能要求明显；

由于大量使用新风，使能源消耗明显增加，所以对楼宇自控系统的需求也更为明显。

如楼宇自控系统能够在某些新风要求较高的区域，在无人状态下先进行新风换气，从而减少正常使用时的能耗。

正压/负压控制；

医院的部分场合有正压或负压的要求，如手术室一般有正压的要求，而传染病区则要求负压，只有采用楼宇自控系统才能保证压力的动态变化。

由于北辰中医院中的各种机电设备非常众多，因此业主对设备的运行成本、管理成本和管理效率十分重视，楼宇设备管理系统自动高效地控制设备能耗，完全能够降低运行成本和设备管理成本，提高管理效率。

同时在每台控制器（DDC）中都留了部分的预留，以满足系统今后设备增加的需求。

由于大楼各层的机电设备的数量和分布位置都不太相同，如控制系统的控制器配制不合理会引起系统的不稳定和增加日后管理人员的工作难度和工作量。

因此我们在方案的中是根据各控制器的特点结合受控设备的位置进行控制器的配制。

如：

地下部分设备比较多，而且多为大厦的核心设备（变电站、水源水系统），这部分设备监控内容复杂而且监控点数非常多，因此我们采用模块化控制器进行监控；而对于分布在各层的水源空调机及新风机，由于这类设备的监控内容相对比较固定而且监控点数不多，因此我们采用模块化设备控制器进行监控。

三、设计依据

为了更好做到建筑机电设备管理和节约能源，我们在楼宇设备自控系统设计方案中。

纳入管理系统的机电设备主要包括：

水源水系统、空调通风系统、给排水系统、变配电系统及照明系统、电梯等。

3.1设计依据

本方案的设计依据如下：

JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》

GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》

GB/J93-96《自动化仪表工程及验收规范》

GB/J131-96《自动化仪表工程质量检验评定标准》

CBJ19-87《中国采暖通风与空气调节设计规范》

CBJ16-8795修订《建筑设计防火规范》

EIA/TIA-568A《商用建筑线缆标准》

ISO/IEC11891-95《信息技术互连国际标准》

GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》

GBJ232-92《电气装置安装施工及验收规范》

需要提供以下基本设计资料和条件：

北辰中医院住院部大楼给排水、暖通、电气的专业图纸

有关照明、风机的强电箱的接口

自带控制箱的主要设备（如变配电、污水泵）的接口

电梯、变配电的接口

3.2设计原则

3.2.1实用性和先进性

Ø系统设置既强调先进性也注重实用性，注重系统设置的经济效益，达到综合平衡

ØBA系统按照甲级智能建筑的标准设置，达到标志性建筑

3.2.2集成性和可扩展性

ØBA系统设计遵循全面规划和分步实施的原则，并有充分的余量，以适应将来发展的需要

Ø保证BA系统总体结构的先进性、合理性、可扩展性和兼容性。

3.2.3标准化和结构化

系统设计依照国家和北京地区的有关标准外，还根据本系统的功能要求，作到系统的结构化和标准化，能综合体现出当今的先进技术

3.2.4便利性

Ø系统能适应多功能、外向型的要求，讲究便利性和舒适性，达到提高工作效率、节省人力和能源的目的

Ø对于来自本系统内外的各种类型的信息予以收集、处理、存贮、传输、检索。

3.2.5安全性

本BA系统具有极高的安全性、可靠性和容错性

3.2.6经济性

在实现先进性、可靠性前提下达到功能和经济的优化设计。

系统遵循开放性原则，提供符合国际标准的软件、硬件、通信、网络，操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具，系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。

3.2.7经济性

Ø系统满足其性能与价格化在同类系统和条件下达到最优。

Ø保证系统的先进性、适用性、可靠性和安全性

Ø追求最优化的设备配置和较高的性能价格比

Ø提供开放性、兼容性强的系统性能

Ø保留足够的扩展能力和容量

四、系统建议方案

北辰中医院工程建筑建成后，将纳入楼宇自动化系统监控的对象包括：

中央工作站、水源水系统、水源空调机、水源新风机、给排水系统、送、排风机系统、变配电监控、照明供电、电梯系统。

4.1中央监控管理系统

在中央监控中心设置一中央管理工作站。

操作人员通过工作站中运行软件，以彩色动态图形方式灵活地监控楼内的设备，在主/副菜单的帮助下，用户操作十分方便。

此外，软件包还可支持具有操作权限的使用者通过浏览器方式对系统进行浏览和操作的功能。

软件包强大的功能包括:

Ø基于Windows2000/NT的真正实时多任务软件包。

Ø图形化界面，全汉化提示。

Ø连续监视系统运行状态，最大限度节能。

Ø水源空调机运行参数动态显示。

Ø六级密码保护，可满足50个用户需要，有效保护数据库文件。

Ø具有三维HVAC图形库。

Ø日期时间设定程序。

Ø故障及维护性报警显示。

Ø对水源空调机的远程手动操作。

Ø各类监控信息的打印记录及报警自动记录。

Ø室外温度自动补偿。

ØPC机硬盘与现场盘数据库共享。

Ø报警等级自动识别。

Ø设备运行时间累积，提示操作人员定期维护。

4.2水源水系统控制

换热器

Ø监测地热水一次、二次测的水温。

Ø控制板式换热器的电动阀。

Ø记录设备运行时间状态。

Ø动态实时地显示各测量参数；BAS可根据系统的数据转换成各种动态图像，使用户可迅速直接地掌握系统各方面情况。

冷热水循环泵、中间循环泵

Ø控制冷热水循环泵、中间循环泵的启停，监测其运行状态、手/自动状态和故障报警；

Ø监视水流状态；

Ø水泵运行时间积累等；

Ø