北京某大厦自动化工程实例.docx

北京某大厦自动化工程实例.docx

《北京某大厦自动化工程实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京某大厦自动化工程实例.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

北京某大厦自动化工程实例

北京某大厦自动化工程实例

　　一、概述

    北京某大厦位于北京市三元立交桥东北角，紧靠首都机场高速公路，是中外合资兴建的具有现代化特点的高标准写字楼。

其建筑面积70000m2，地上使用部分共28层（后应业主要求局部加至32层）；地下局部三层。

地上部分总高度为110m，地下部分深度为10.5m。

建筑外围结构采用全玻璃幕墙，结构形式为内筒外框式。

裙房地下室一至三层为地下停车场（地下三层还兼作人防），主楼地下二层主要为机电设备用房（冷冻机房、空调机房、水泵房、热交换间等），另外还设有物业管理办公用房；主楼地下一层除设置变配电间外，其余为职工餐厅、对外餐厅、桑拿、健身及部分办公室；首层设有西餐厅及入口大厅；二、三层为出租办公室；四层以上为标准的出租写字间。

标准层层高为3.4m。

  电气设计

  张文才

  该工程，从电气设计方面，包含有以下内容：

  1、变配电系统；

  2、电力系统；

  3、照明系统；

  4、防雷接地系统；

  5、火灾自动报警及联动控制系统；

  6、楼宇自控系统；

  7、语音和计算机的综合布线系统；

  8、保安系统；

  9、停车场管理系统；

  　　在以上各系统中，有些系统是由综合布线系统综合在一起，即以综合布线为基础，将一些系统归入到其中，如楼宇自控系统，保安系统等。

由于消防方面的火灾自动报警及联动系统，消防主管部门不允许将其纳入到楼宇自控系统中来，因此，只能将其作为一个独立的系统。

该工程建成使用已近一年的时间，一些国外的较大机构已在里面办公，从使用效果来看，是令人满意的，各系统运行均达到设计的要求。

尤其是该工程采用了变风量控制，每个VAVBOX均由楼宇自控系统进行控制，达到了满意的效果，这也是北京地区近些年采用VAV系统较为成功的一项工程，以往的几项工程中，由于设备以及其它方面的原因，变风量系统最后都成为定风量系统，不能进行风量控制。

而且，本工程中，变风量控制系统中的空调送回风口，均利用办公室中的日光灯具，使办公室中吊顶的布置以及美观程度更提高了一步。

  　　下面对各系统的设计作一简单介绍。

  一、变配电系统

  　　本工程在地下一层设变配电室，另设有电缆分界小室。

由供电部门外线电缆，先进入电缆分界小室，采用两进四出的系统，其中两出给本大厦，两路向外供出。

原定电缆分界小室设在室外，后经甲方与供电部门协商，改在地下一层，在四米多层高的分界室内，架起一钢平台，将环网柜设在平台上，平台高约1.5米，电缆均在平台下方敷设。

  　　在地下一层变配电室的下方，是冷冻机房和控制室，因此，在征求供电局的意见后，将向冷冻机等制冷设备等供电的变压器设在地下二层制冷设备控制室内。

在变配电室内，高压采用两路高压供电，四路出线，两路供本配电室内的照明等设备用变压器，两路供地下二层控制室内的变压器。

由于变配电室在地下一层，无法采用电缆下进下出的方式，因此，均采用了电缆上进上出的方式，采用电缆桥架，选用上进上出线方式的高低压柜。

这种做法，节省了土建做夹层或电缆沟的费用。

在高低压柜的后上方，安装电缆桥架，将高低压电缆分别敷设在各自的桥架内。

从柜内出线的电缆，在从电缆桥架至柜顶这一段，根据电缆数量的多少以及电缆的粗细，采用小些的桥架（或称金属线槽）连接，因此，在变配电室内从视觉上看，显得整齐，大方。

另外考虑到变配电室设备运行的环境温度以及设备的发热情况，除采取机械送排风外，还专门设置了两台柜式空调机，使变配电室的环境温度控制在30℃以下，创造了一个舒适的工作环境。

  　　本工程变配电系统，根据负荷计算，空调、给排水系统选用两台1250KVA带风机的干式变压器，照明以及其它负荷选用两台1600KVA带风机的干式变压器。

  　　为了监测的自动化，在设计中对变配电室选用了一个DDC的工作站，对高低压系统设有电流、电压、有功功率、功率因数的监测。

对高压进、出线断路器和联络断络器以及低压主进、联络开关和大容量的出线开关的状况进行监视；对变压器温度监测和异常值报警。

  　　另外，对设在主楼外边发电机房的柴油发电机进行监测。

二、电力系统 

  　　从设计角度分工，一般还是习惯于将除照明以外的其它负荷归结为电力系统中，尽管其电价有时会有区别。

本工程由于属于高档的对外出售和出租的写字楼，供电部门对其电价不作区别，统一一个电价。

本工程电力系统主要包括：

制冷系统，空调系统，送、排风系统，给、排水系统，消火拴泵和自动喷淋泵系统等。

这部分设备，均由设在地下二层冷冻机房旁的控制室内的变压器供电。

（电梯等则由地下一层变配电室供电）。

在控制室内，设有2台环网柜，从地下一层变配电室高压出线，直接进入环网柜，再出线至变压器。

由于环网柜为下进下出线，因此，特设置了一个钢平台，解决下进下出的问题，其余设备仍采用上进上出方式，引出控制室的电缆采用电缆桥架敷设的方式。

  　　电力控制，是电力系统设计的主要环节。

由于采用的是DDC系统，其控制系统图比以往传统的控制方式相比，要简单许多，尤其是对于两台设备，一用一备，或只一台使用，满足不了要求时，第二台再投入使用。

这在采用传统继电控制方式中，其中的联锁及备用是比较复杂。

而采用DDC系统，则可视之为每台设备为一个独立的系统，由DDC系统来统一管理，发出相应的指令，哪台设备运行，哪台备用，下一次又是如何轮换。

所以，其控制原理图中，仅仅需要考虑每一台设备的控制，考虑运行和就地控制。

其它的联动等，则由软件来完成。

例如，有两台电机，运行要求为一用一备，设计时，每台电机的控制图完全一样，当第一次运行时，为1号机运行，2号机备用，当运行结束后的下一次启动，要求自动轮换，为2号机运行，1号机备用。

DDC控制系统发出指令，1号机运行，同时，1号机将其运行信号返回给控制器，当确认1号机完全处于正常状态，2号机则处于备用状态，若1号机起动失败或运行过程中出现故障，将其故障信号送至DDC控制器，控制器根据其得到的信号作出判断，停止1号机，而起动2号机。

每次的运行，均有记录，以便DDC系统作出判定，下一次该哪号机运行或备用。

  　　在整个工程中，电力系统的控制原理图仅仅考虑采用了三种类型。

第一种是普通的风机空调、送排风机、水泵等，它们是与消防无关的设备，均纳入DDC系统。

第二种是与消防有关的设备，这些设备，由于进入消防联动系统，而不纳入DDC系统。

第三种是一些大容量的设备，需采用降压起动方式。

三种类型，根据不同容量，选择不同的交流接触器和热保护继电器，因而，对于加工制作来讲，就比以往的设备加工要简单多了。

三、照明系统

  　　本工程的照明，其特点是，照度比国内规定的照度值要高，因为考虑到此楼是面向外商和外企办公用，因此，在确定其照度值时，既参照国际上的办公室照度标准，又适当考虑中国的国情，定为500LUX。

在光源选择方面，采用36W节能型日光灯，要求其输出流明为2700LM，根据灯具的布置，决定每个灯具内选用两管日光灯。

经过手工计算以及请照明专业厂家利用计算机计算，其照度值均为500LUX左右。

完全满足设计要求。

本工程中的最大特点，是空调采用变风量控制，所有灯具均作为空调的出风或回风口，因此灯具的造型方面，与普通灯具有所不同。

作为出风口的灯具，灯具的上方加有一个H型的静压箱。

所有灯具均考虑为1200X600的尺寸，少量的灯具为600X600，灯具的两边有一开口，作为出风或回风用。

静压箱做成H型，是考虑到灯管散热，不至引起空调的冷量损耗。

  　　在标准层中，每层有14间办公室，照明配电设计时，给每个办公室留有一个小配电箱，供其照明和插座用电，另外还给自己办公室内的变风量控制的VAVBOX供电。

在每层的电气竖井内的总配电箱的主进开关，设有分励脱扣装置，以满足在火灾情况下，由消防系统切断正常照明电源。

分励脱扣装置选用直流24伏型，完全和消防系统的电源匹配，因而省去了不必要的电源转换或不同电压等级的电源隔离措施。

所有的正常照明，在竖井内部是采用插接母线供电，在从首层到25层，每层有两个竖井，每次竖井内均有插接母线。

从26层以上，由于建筑平面缩小，变为一个竖井。

  　　由于是出租和出售型办公楼，各用户的用电根据业主的要求，均需进行计量。

因此，在每个电气竖井内，均设有电表盘。

每个电表均采用脉冲输出的方式，便于物业部门集中管理。

用电量的计量，是采用电力载波的方式，将信号由每层的控制器通过插座的电源线，传至物业管理中心。

所以，除了在每个竖井内的电表盘及控制器之间有导线之外，在竖井之外，无任何附加的线路，都是利用插座的电源线。

每个竖井内设6～8块电表不等，在顶层的竖井内设10块电表。

在物业管理中心的控制器上，能很方便地获取每个用户的用电量，并能与微机相联，打印出各种报表或收费单据。

四、防雷接地系统

  　　本工程由于基础采用了打桩和大扳方式，因此，和以往的结构形式有所不同。

桩长在12米左右，尽管大底板采取了防水措施，但每根桩没有做防水，因而，就利用桩基做接地。

没有在室外专门打接地极。

屋顶的防雷引下线，仍旧按规范要求，利用桩内两根主筋，通长焊接，在桩基处做成方格状。

屋顶周边设避雷带。

由于本建筑在靠近三环一边的顶上设有一根∮500的不锈钢管，作为建筑的装饰，而且钢管的顶端高出屋面最高处近20米，对于此突出的金属物体，一方面与屋顶的避雷带相连，另一方面，在此钢管的顶部，增设了法国依丽达的避雷针。

从地面看，由于在一百多米的高空，并未影响建筑的装饰效果，同时，又提高了防雷的效果。

在进行防侧向雷击，做均压环的过程中，与玻璃幕墙承包商也进行了仔细的配合。

由于安装玻璃幕的框架与预埋件的连接过程中，加有绝缘的垫圈，因此，要求承包商在指定的位置进行两边的搭接，形成良好的欧姆接触，从而可利用其框架作为均压环。

从整个建筑完成后实测接地电阻，在1欧姆以下，满足了规范中强弱电合用接地极，要求接地电阻小于或等于1欧姆的要求。

从建筑建成到目前为止，也遇到北京的雷雨天气，均未发生任何问题。

  五、火灾自动报警及联动控制系统

  　　在本工程中，采用的火灾自动报警系统是美国江森公司的IFC-2020系统，该系统是一个全智能类比系统，集报警及联动于一身，可根据不同环境，在中央报警控制盘上对每一个探测器进行灵敏度设定，并可反映其浓度，而当环境有任何变化，中央报警控制盘可对探测器的灵敏度自动做出补偿。

  　　每个中央报警控制盘IFC-2020可以有10个回路，每个回路可带99个智能探测器、99个智能模块，因此，每一个中央报警控制盘可带990个智能火灾探测器和990个智能模块。

根据工程中数量的多少，可由数个中央报警控制盘相联在一起，以满足其点数的要求。

  　　整个系统采用二总线制环路，也可采用树形接线方式，比较方便灵活。

中央报警控制盘对系统不停地进行巡回检测，80个字符的液晶显示器向用户提供如：

火警、故障信息、消防联动设备的启停状态、日期、时间和历史资料等。

触摸式按钮能实行报警确认、系统复位、系统测试、指示灯检验、信号鸣响终止等功能。

发光二极管能显示系统电源、报警信号、系统故障、显示器故障、信号被抑制等。

中央消防报警控制盘可储存400个历史资料，如：

以往探测器的报警与故障，操作人员以往曾执行的报警确认、系统复位等。

该系统可设定5～50秒的探测器确认时间，当报警信号送到中央报警控制盘上，所有的联动程序并不会立即执行，在所设定的时间后，如探测器仍然报出报警信号，此时，系统则执行有关的联动动作，从而，提高了系统的可靠性，降低了系统误报和误动作。

  　　该系统不足之处是其自检测的时间较长，要对全部探测器进行测试，所需时间在几十分钟，甚至一个多小时。

这是系统本身的通信制式所造成的，和有的厂商的系统，采取的广播导址方式比较，有一段差距。

  　　在进行系统的设计和安装过程中，曾想与楼宇自动控制系统联网，这在国外已有这么做的，但未得到消防部门认可，因此，仍旧采取独立的一个系统。

在首层的消防中心内除设有报警控制主机外，还设置了彩色图形显示装置，用图形方式显示报警的区域、报警的探测器位置、有关联动设备的工作状态等，使工作人员能更清楚地了解火灾情况。

另外配备打印机，能将所有报警信号及消防设备启停状态和系统的历史资料打印出来。

  　　在工程实施中，承包商提供的均为类比式探头，该种智能探头将周围环境中的烟雾浓度或温度等物理量转变为电信号，并连续向主控机报告，以便测出由于环境变化引起探头本身灵敏度变化，从而减少误报。

这种探头可设置高、中、低三种灵敏度，以满足各种场所的要求。

对于IFC-2020系统中采用的智能摸块，从其功能分类，只有三种，从设计角度看，便于记忆，选用较方便，省事。

第一种为监视模块，它是一种能监视触发装置电路且可编址的设备。

它可与非智能型探测器以及接触型装置相接口，如：

水流开关、手动报警按钮、排烟阀等。

第二种为控制模块，它是控制和管理报警设备的电路。

用于触发警铃或其它需控制动作的设备。

例如分励脱扣、防火卷帘门、排烟阀开启、消防泵动作、排烟风机动作、加压阀和加压风机动崐作等等。

第三种则是隔离模块。

它起到回路中短路保护的作用，使在某处发生的故障不会影响别处设备的工作，提高系统的可靠性。

  　　在联动系统中，自动喷淋和消火栓系统，除了报警系统可采用模块控制外，还有专门的硬线拉到水泵房的这两种泵的控制柜内。

另外，对于排烟风机、加压风机、防火卷帘门也同样如此，除系统中有控制模块控制外，还有硬线直接控制。

对于防排烟系统，当火灾发生时，IFC-2020报警控制主机接收到火灾信号并确认后，立即开启排烟风机和打开着火层以及着火层的上、下层的排烟阀；灭火后先停排烟风机，后关闭排烟阀。

对于加压送风系统，当火灾发生时，控制主机接收到火灾信号并确认后，立即开启加压送风机和打开着火层及其相邻上、下层的送风阀，以保证消防前室和楼梯间为正压状态，防止烟气侵入，保证人员安全疏散。

  　　当发生火灾时，报警控制主机将有关新风、空调机组停止运行，并切断火灾相关层的正常照明电源。

系统发出指令，将所有电梯降至首层，消防电梯降至首层待命。

紧急广播系统在火灾时，向着火层及上、下相邻层进行广播，（当地下层发生火灾时，向首层及全部地下层广播，首层发生火灾时，向全部地下层及首层、二层进行广播）。

楼内设置的消防电话，可向消防及有关人员提供通话，便于火灾的扑救工作。

六、楼宇自控系统 

  　　本工程中，将空调专业的制冷系统、空调通风系统，VAV系统、给排水专业的生活泵、排污泵、热水循环泵等以及电气专业的变配电系统监测，楼内公共区域照明，室外立面照明、 

  　　路灯照明，航空障碍灯以及锅炉房等，均纳入楼宇自控系统中来。

  　　楼宇自控系统的优点，在许多文章中都有介绍，在此不再叙述。

本工程采用的楼宇系统，是美国江森公司的产品。

  　　对制冷系统，由于冷冻机本身带有一系列的控制和保护，因此，对制冷系统的自动控制主要是针对冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔以及阀门等的控制以及该系统的顺序起停。

如开机时，先开启电动阀，冷却塔风机、阀门、再开启冷却水泵、冷冻水泵，最后开启冷冻机。

当需停机时，顺序与上述过程相反。

此制冷系统，在冬季，还担负着向大楼供暖的任务，由锅炉房过来的热水，经本系统向楼内各空调机供出热源。

（冬季冷却塔崐停止工作）。

  　　对于新风机组和进风机组，它们和空调机不同，空调机带回风系统。

对于新风机组，DDC控制器控制和监测的参数主要有：

控制新风进入系统的风门，其控制，根据江森公司的产品，

  　　可利用两个DO点来进行。

监测过滤器两边的压差，即可得知过滤器清洁状态如何，一旦压差超过一定值，则给出一个DI信号，通知人员进行清洁处理。

对于阀门和温、湿度的控制和监测，阀门开度控制为AO，温度和湿度值为AI，另外，风机的起停控制及状态、故障等为DO和DI信号，风机的状态是取自风机两端的压差值。

对于空调机组，还需要监测其回风温度。

由于本工程采用的是变风量控制，对于变风量系统的新风和空调机系统，还需对风机进行变风量控制。

另外，变风量系统中的每一个VAVBOX，其本身就是一个小型的DDC控制器。

  　　对于给排水系统的监控，则是监测水池和屋顶水箱的液位，决定是否到达启泵或停泵的条件，或是否达到报警的超高或超低水位。

另外就是对水泵（生活泵或排污泵）的起停、状态和故障的控制和监视。

这种控制与监测，与空调系统相比，并无什么节能的效果。

空调系统采用DDC控制，可使系统达到最佳运行效果，从而节能效果明显。

给排水的这些设备的监控，则效果没什么，仅仅是可集中进行监视，便于设备的控制或轮换工作。

例如生活泵系统，当屋顶水箱的液位下降到该起动水泵时，无论是采用传统的控制还是DDC控制，都要起泵，当达到高水位时，均需停泵。

一种是传统的液位计，信号一般到就地控制箱处，DDC系统则传到中心。

一旦系统有什么故障，在中心能很快获得信息。

  　　对于变配电系统的监视，这是受到供电部门限制，因此不能进行任何控制。

但是，对于照明系统，则可以对前面所提到的那些内容进行控制，一方面可以节省人力，同时也可节省电能。

根据不同区域的照明，先从配电回路上加以分开，以便采用较合理的点数来控制全楼公共区域和室外的照明。

照明控制全部都为开关量信号。

  七、综合布线系统

  　　在本工程中，综合布线系统承包商担当了弱电系统（除火灾报警系统外）的总协调工作。

将楼宇自控系统、通讯、计算机系统以及保安监控系统、会议电视系统、金融信息系统等综合在一起。

综合布线系统采用了加拿大北方电讯产品，其产品的选型为：

  a：

信息插座

  　　数据及话音用插座均选用北电第五级RJ45模块插座，根据跳线架上的接线，既可接电话，也可接计算机，具备通用性，插座选用有单孔和双孔型。

从信息点的分布，原则上是按每10平方米为一个工作区，每个工作区内设有一个话音，一个数据点。

由于大厦是出租和出售型办公楼，用户及其办公室内的装修一般在设计阶段尚不确定，因此采用了地面线槽的方式。

从线槽内敷设三类和五类线缆至信息插座。

  b：

水平布线

  　　由各层接线间至各个工作区子系统的电缆，根据需要，话音部分选用北电第三级非屏蔽双绞线，DIW四对八芯线，它可支持10MHZ的传输速率，完全满足话音，以太网以及ISDN传输要求。

数据线选用北电第五级非屏蔽双绞线BDNPLUS四对八芯线，它可支持高达155MHZ传输速率。

  　　对于楼宇自控的信息点，选用的为第三级非屏蔽双绞线，DIW四对八芯线，因为就目前楼宇自控系统的信号传输速率，普遍都在10MHZ以下，就算采用以太网为基础的大楼控制系统，也只需要10MHZ。

  c：

垂直干线 

  　　话音用的垂直干线，采用北电100对非屏蔽双绞线，根据各层信息点的数量，计算出垂直干线的数量，因此，自地下一层的主配线架MDF至各层的垂直干线，各有一至四根不等。

  　　为了提高各系统在布线上的灵活性，在地下一层程控交换机房的MDF与首层楼宇自控室的MDF之间，多布三根300对电缆，方便各系统的走线至各层。

  　　保安系统采用北电50对三级非屏蔽双绞线，型号为ATMM，自首层的MDF引至各层接线间。

  　　电视会议的垂直干线，采用北电25对五级非屏蔽双绞线，型号为2550025，自地下一层的MDF引至各层各有二根。

  　　楼宇自控系统的垂直干线，采用北电25对三级非屏蔽双绞线，自首层楼宇自控室的MDF引至各层接线间各一根。

  　　数据传输则采用多模光缆作为垂直干线，其优点是:

  1、大楼总高度超过90米，用多模光缆可突破双绞线在长度上的限制。

  2、保密性能好，对金融业的客户更显信心。

  3、对未来高速率的传输有一长远的保障。

  　　从信息中心至各层接线间各引一根十二芯光缆，其型号为北电的X9909302。

  　　由于某大夏属于出租和出售型办公楼，很难在设计中对所有的用户情况了解清楚，因此在系统设计中，考虑在每层预留部分保安监视点，便于用户加装设备。

另外还预留今后装设防盗系统的手动报警器及红外、微波或超声波探测器和电子门崐锁，如读卡机等的节点。

  　　另外，前面提到，大厦内办公层，主要采用变风量空调系统，整个大厦约有1500个VAVBOX，在每个VAVBOX中，都有一个小型的DDC控制器，为了节省布线，每间办公室（均为在100平米以上的大开间）预留-BIX桥子，每个桥子用一根DIW三级线连到配线间。

  　　干线的接合方式，采用点对点接合方式，由MDF线经电缆桥架进入弱电竖井，再经弱电竖井，放射式至各层接线间的分配线架（IDF）。

主干光纤则由光纤跳线架经弱电竖井至各层的光纤分跳线架，再经过光纤／双绞线适配器，连至各层的电缆跳线架上。