工程領域

樓宇自控工程




樓宇自控系統工程

一、概述

1.1 工程概述

智能樓宇系統系統擬配置一套先進的系統管理軟件,系統管理軟件需要滿足當前IT的主流技術。包括WEB SERVICE技術、JAVA技術、XML技術等,以備將來與信息系統的集成。

 

1.2 樓宇自控基本概念簡述

樓宇自控系統(Building Automation System,簡稱BAS )即通常所指的BA系統,通過將計算機技術、通信技術、信息技術、控制技術的有機結合實現對弗太商場項目的機電設備的集中管理和控制。在全面滿足功能需求的基礎上,追求最合理的投資和最大的靈活性,以取得長期最大限度的滿足經濟、管理與環境效益的總目標。

其監控范圍通常包括空調系統、冷熱源系統、送排風系統、給排水系統、照明系統、配電系統等。

通過監控軟件將以上子系統集成在一個平臺上 , 以圖形畫面形式直觀有效地對上述機電設備進行監控和管理。以確保建筑內有一個舒適和安全的工作環境,同時實現高效節能的管理要求。

通過全面滿足弗太商場項目功能需求的基礎上,集各種優秀產品與技術之長,追求最合理的投資和最大的靈活性,以取得長期最大限度的滿足經濟、管理與環境效益的總目標。

系統能穩定和準確地自動監測建筑內設備的各項參數,記錄和統計系統的運行參數及系統運行趨勢和規律,為建筑內人員提供舒適、安全的工作環境。

系統對整個建筑機電設備進行監控,提供可靠的、經濟的最佳能源供應方案,使設備始終處于最佳運行狀態及最佳利用率,大量減少不必要的能源浪費;同時對各種需要監控的重要機電設備實現集中管理、優化配置,使系統在全自動的狀態下運行。本系統全天候監測所有需要設備的運行狀態,以最小的人力物力達到最完善的管理效果。

最大限度地降低設備的運行成本。設備在系統的統一管理之下始終處于最佳運行狀態。系統會按照設備的運行情況打印維護保養報告,提示管理人員對設備及時進行維護,延長設備的使用壽命。

提高人員與設備的整體安全水平,堅持“以人為本”的原則。該系統對設備的運行狀態進行實時監視,可使管理人員及時發現設備故障、問題與意外,消滅故障于隱患之中,保證人身的安全。一旦設備有故障發生,計算機可以報告故障發生的位置及故障發生的原因,以便維護人員快速排除故障,恢復設備正常運行。

項目采用樓宇自控系統后能夠達到的效果為:

實時監控,有效規避風險。

電子化管理,提高物業管理水平。

1.3 項目設計需求

1) 監控中心可以對所有監控機電設備進行有效、快捷的管理。

2) 設計方案應充分反映系統的實用性、先進性、擴展性和經濟性。

3) 控制中心可實時顯示所有設備的運行、故障狀態及系統設定參數等,并可通過中央對現場設備進行設定、修改。

4) 當中央停止運行時,現場DDC控制器仍可獨立運行。

5) 當工作設備故障時,可自動投入備用設備,同時報警,提示進行檢修。

6) 通過優化暖通空調、配電照明和機電設備控制工藝流程,制定符合本項目特點和特色的節能控制策略,節約長期運營成本、延長設備生命周期、節省運營管理人員,真正實現“水、電、氣、暖、機”的統籌管理、可控運營、節能降耗之目標。

本設計主要針對弗太商場內的冷熱源系統、空調系統、給排水系統、送排風系統、照明系統以及電梯系統進行監控。

1)冷熱源系統

對空調冷熱源(熱泵機組和循環水泵)進行監測和控制。設備的開關可通過電腦遠程控制或者根據設定的開關時間自動控制,達到節省人力和降低能耗的目的。

根據弗太商場內的能耗需求,自動調整熱泵機組開啟臺數和水泵開啟臺數。同時保證所有設備輪換工作,確保設備使用壽命。

2)空調系統

對樓內的空調機組進行監測和控制。機組的開關可通過電腦遠程控制或者根據設定的開關時間自動控制,達到節省人力和降低能耗的目的。

機組的開、關機嚴格按照預先設定的流程執行,如檢測到故障,系統會自動中斷流程,并在軟件上報警提示,預防設備在故障狀態下運行而造成的損壞。

根據新、回風溫度、室內CO2濃度及設定值,自動調節新風閥與回風閥開度按比例控制,在保證滿足空調空間新風量需求的前提下,盡量減少室外新風的引入,以達到充分節能的目的;

3)給排水系統

通過對給水和排水兩部分的監測和控制,保證綜合樓供水和排水的正常運轉。

通過對水位的監測,防止溢水和缺水情況的發生,并可根據液位進行相關機電設備的聯動控制,防止機電設備自身控制的失效。如水泵發生故障導致集水井液位溢出,BA系統自動報警,及時提醒管理中心人員,進行緊急處理。

4)送排風系統

對送風和排風兩部分的監測和控制,保證綜合樓內通風系統的正常運轉,確保弗太商場內的空氣質量和環境。

對風機的定時啟停控制和聯動控制功能,當有故障發生時,BA系統立即發出報警提示,提請值班人員及時處理。

5)照明系統

對照明回路運行狀態的監測,照明回路啟停控制。可以根據用戶需求,按照時間或者照度要求進行控制,達到節省能源的目的,同時可以及時監測故障的發生,提高工作效率。

5)電梯系統

與電梯廠家提供的電梯協議接口通信,遠程監測樓內電梯。監測內容包括上下行狀態、運行狀態和故障報警狀態,便于控制室實時了解電梯運行狀況并及時發現、處理故障問題。

6)變配電系統

與供電廠家提供的協議接口通信,遠程監測地下車庫配電房內的變配電系統—高壓進線柜 低壓進線柜 變壓器,便于控制室實時了解變配電的狀況并及時發現、處理故障問題。

二、系統設計

2.1 系統管理目的

© 規避風險

用戶可對建筑內樓宇自控系統下的所有機電設備的使用狀態進行監控,能夠有效規避由設備故障或其他風險造成經濟上的損失。

© 運行優化控制,降低能耗

對建筑內樓宇自控管轄下的機電設備或機電系統按需運行,根據控制策略確定運行模式,運行數量,運行負荷,啟停時間。

© 降低勞動強度

樓宇自控管轄下的各個機電設備或機電系統實現由電腦根據程序實現集中管理(監測、遠程控制)。可大大降低維護員工的勞動強度和減少設備管理人員,有效降低勞動力成本。

© 設備運行參數管理

樓宇自控實現電子化管理,設備運行記錄,報警記錄,操作日志,歷史曲線可形成電子分類報表,可任意查詢和打印。

© 設備電子臺帳明細記錄

應包含設備屬性,維修保養情況,設計壽命,啟用時間,更換情況等報表。

2.2 設計依據

《智能建筑設計標準》 GB/T50314-2006

《智能建筑工程質量驗收規范》 GB50339-2003

《采暖通風與空調調節設計規范》 GBJ 19-87

《建筑設計防火規范(2001年版)》GBJ 16-1987

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》 GBJ232-82

《電子計算機場地通用規范》GB/T2887-2000

《民用建筑電氣設計規范》JG/T16-92

《電子計算機機房設計規范》GB50174-93

《工業企業通信設計規范》GBJ42-81

《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》 GBJ93-86

《公共建筑節能設計標準》 GB50189-2005

《建筑物防雷設計規范》 GB50057-94

《建筑物電子信息系統防雷技術規范》 GB 50343-2004

相關設計單位提交的設計說明、圖紙等文檔。

2.3 設計原則

本項目樓宇自控系統設計從項目的實際情況出發,具有充分的安全性、可靠性,技術的先進性及必要的靈活性、擴展性,能夠充分滿足弗太商場工程的近遠期需要。具有友好的人機界面,能滿足業務擴展的需求,同時還具備升級能力,保證用戶投資的長期利益。

系統設計除國家法律法規,行業規范,用戶需求外,還遵循以下原則:

? 實用性

BAS系統的設計應以實用為第一原則。在符合需要的前提下,合理平衡系統的經濟性與超前性,以避免片面追求超前性而脫離實際,或片面追求經濟性而損害建筑物的智能性。

? 可靠性

系統必須保證能支持長期連續工作。子系統故障不影響其他部分運行,也不影響集成系統除該子系統之外的其他功能的運行。

? 易維護性

基于弗太商場項目性質,建筑監控系統必須具有高度的安全性和易維護性,做到所需維護人員少,維護工作量小,維護強度低,維護費用低。

? 開放可擴展性

系統必須采用開放性技術標準,符合國家和國際標準及規范,兼容不同廠商、不同協議的設備和系統的信號傳輸,各子系統可方便加入系統中。

? 應用配置靈活性

BAS系統需要控制現場設備種類繁多,分布情況復雜多變,所以,BAS系統能夠具有靈活的配置功能,只要簡單增減或調整控制器,就能滿足系統整改或分期建設的需要。

? 操作方便、簡單易學

系統應該是友好的圖形化操作界面,操作方便、和簡單易學。



2.4 控制方案

根據設計院的要求,并結合臺達樓宇自控系統的特點,為弗太商場工程進行了合理的產品配置,具體如下:

本項目BA系統主要通過對弗太商場內的冷熱源系統、空調系統、給排水系統、送排風系統、照明系統、電梯系統、熱水鍋爐等建筑設備的集中管理與控制,實現設備自動管理、能源自動監測、達到環境舒適、并降低設備運行和維護成本的目標。

本項目系統具體功能如下:

2.4.1 冷熱源控制方案

1)在冷熱源系統總管安裝溫度及流量傳感器,通過測量供水溫度、回水溫度和流量,計算出系統的實際負荷值。

2)通過在冷熱源供水管安裝溫度傳感器監測供水溫度

3)對水泵啟停控制,監測熱水泵運行狀態、故障報警。

4)通過modbus通訊接口方式,讀取冷熱源主機的內部運行參數。

 2.4.2 空調系統控制方案


監控設備

監  控  內  容

空調機組AHU

1、濾網堵塞報警監測;2、送/回風溫濕度監測;3、冷/熱水閥調節控制;4、機組手/自動狀態監測;5、機組運行狀態監測;6、機組故障狀態監測;7、機組啟停控制;8、變頻控制;9、變頻反饋;10、送/回風風閥控制;11、室內CO2濃度監測;12、加濕開關控制

新風處理機組PAU

1、濾網堵塞報警監測;2、送風溫濕度監測;3、冷/熱水閥調節控制;4、機組手/自動狀態監測;5、機組運行狀態監測;6、機組故障狀態監測;7、機組啟停控制;10、新風風閥控制;11、加濕開關控制;12、室內CO2濃度監測

新風機組根據樓控點表,進行監控點配置。

主要監控內容:

2 通過中央監控系統監測空調機組的運行狀態及故障報警狀態。

2 在回風口安裝風管式溫度傳感器,根據回風溫度調節冷熱水二通閥,使回風溫度保持在設定范圍內;

2 根據回風溫度與新風溫度的比較,自動調節新回風比例,在春秋過度季節,盡量使用新風能量;在冬夏季節,在保持最小新風量的前提下,盡量利用回風能量,以達到節能效果。

2 在人員密度相對較大且變化幅度較大的房間內設置CO2濃度監測系統,空調季節根據室內CO2濃度變化增加或減小新風量,達到衛生和節能的目的。

2 空調機組與各設備進行聯鎖控制:空調風機組停止時,關閉空調水二通閥及電動風閥。

新風風門與風機連鎖。根據送風溫度PID調節冷水或熱水閥,使送風溫度與設定值保持一致。根據回風濕度控制加濕器開關,使回風濕度保持在設定范圍內。

2.4.3 給排水系統


監控設備

監  控  內  容

消防水池

超高、高/低液位報警狀態;

生活水箱

超高、高/低液位報警狀態;

生活水泵

啟停、運行狀態、故障報警、手自動狀態

集水坑

超高、高/低液位報警狀態;

潛水泵

運行狀態和故障狀態;

節能型加熱器熱水循環泵

運行狀態和故障狀態;


給排水系統包括生活給水系統、生活污水系統以及消防水系統。系統中的水泵與水箱或水池、集水坑液位狀態聯動,僅在需要時才投入運轉,避免不必要的浪費,節約水源。實現對給排水系統集中管理和自動監測,就能確保每一個液位報警信號及時地反饋到中央監控室,同時聯動給排水泵的啟停;使給排水系統的機電設備安全運行;大大提高大樓內物業人員的工作效率。監測各水泵的運行狀態、故障。同時監測水箱、水池、集水坑的高低液位報警及超高液位報警。各監測參數超限或異常均自動發出報警。

2.4.4 送排風系統


監控設備

監  控  內  容

排風風機

1、啟停控制;2、運行狀態;3、手/自動狀態;4、故障狀態(4臺變頻取變頻信號)

送排風機主要用于地下室、車庫和公共區域。控制系統顯示各類風機手/自動狀態、運行狀態狀態及故障報警。排風機/送風機根據預先設定的時間程序自動啟停送排風機。每臺機組都有每周工作天數的設定,并另有特殊工作日及節假日的時間設定。

2.4.5 電梯系統方案

樓宇自控系統對電梯的運行狀態和故障報警進行監測,以保證電梯系統的正常運行。

監控設備

監  控  內  容

扶梯

運行狀態、故障報警

貨梯

運行狀態、故障報警

客梯

運行狀態、故障報警

通過modbus通訊接口方式,讀取電梯的運行參數。

2.4.6 變配電系統方案

樓宇自控系統對變配電系統的運行狀態和故障報警進行監測,以保證變配電系統的正常運行。

通過modbus通訊接口方式,讀取變配電系統的運行參數。

三、系統及產品概述

3.1系統概述

在提升樓宇管理與運作效率的工作上,隨著技術演進,樓宇自動化扮演著愈來愈重要的角色。無論是為各式各樣的樓宇運行設備打造一個便利操作、縮短應對時間的綜合性管理平臺,亦或是為樓宇能源消耗提供充分的信息與控制系統來達成節能目的,都需要一套與時俱進的樓宇自動化管理系統,以便有效控制樓宇生命周期內的成本花費,進而提升樓宇資產價值。

為此目的,臺達電子特別與具有先進技術,且經驗豐富的奧地利 LOYTEC electronics GmbH 公司策略聯盟,合作推出完整的樓宇管理及控制系統,以及包含本地全方位服務的解決方案。

臺達樓宇管理及控制系統(DELTA BMCS)結合創新軟件技術和集成各種國際協議,可以有效集成冷熱源、空調、通風、變配電、照明、給排水、電梯、房間控制及安防等樓宇設備,兼顧管理的可延伸性與就地控制的獨立與方便;開放且注重信息安全的設計,使其與各種辦公自動化、飯店管理、物業管理系統都可無縫連結,充分實現智能樓宇的愿景。


3.2 典型系統方案架構

3.3 產品概述

3.3.1 臺達自動化服務器介紹

1) 產品種類多樣,適合不同應用

2) 整合各種標準通訊協議

3) 本地連接及全局連接自動完成

4) 功能特色

集成數據記錄及分析

集成型 OPC 服務器(XML-DA / UA)

? 集成型網頁服務器

? 可集成至L-WEB 系統

定制化圖形具動態內容可儲存至 L-INX 自動化服務器

 3.3.2 臺達現場控制模塊介紹

獨立 L-IOB I/O 模塊,適用于各 LonMark 系統以及 BACnet 系統

可以擴充 L-INX 自動化服務器或 L-IOB I/O 控制器的實體輸入及輸出 (I/O)

多種硬件可供選擇 (I/O 編譯、通訊接口)

? 128x64 背光顯示屏幕以及旋鈕,方便現場操作

? 可通過顯示屏以及旋鈕來進行設備設

? 產品種類豐富,滿足不同應用需要、

3.3.3 臺達人機界面介紹

?  L-VIS 觸控屏幕,適用于樓宇自動化中,可視化及操作之應用

?  L-VIS 各型觸控屏幕均提供LONMARK 系統或BACnet 網絡接口


? 顯示屏種類豐富

?  TFT 觸控顯示屏,可調背光

?  玻璃或陽極氧化的鋁制邊框

?  5.7“, 320x240, 256 色

?  12.1“, 800x600, 65535 色

?  15“, 1024x768, 65553 色

 

3.3.4 臺達DALI燈光控制器介紹

針對智能照明目前國際上采用DALI通訊協議, 臺達L-DALI燈光控制器可以:

? 最多64個DALI 裝置/通道

? 直接訪問最多16 個DALI 群組/通道

? 場景控制最多16個DALI 群組/通道

? LONMARK系統或BACnet網絡整合DALI多傳感器

? 支持第三方傳感器 

? 監控燈或是整流器故障所有的燈具 

? DALI裝置的更換不需要額外的軟件工具

? 支持緊急燈的周期測試

? 支持燈的燒機模式

? 整合DALI協議分析儀

? 能源消耗與燃燒持續時間的計算

3.3.5 臺達區域/房間控制器介紹

? 可程序設計于L-STUDIO

?  房間區塊靈活的內建管理(最多16)

?  網絡可透過備援機制或分離的IP網絡

?  整合AST? 功能,每一個房間區塊具有警報,時程和趨勢

?  整合LWEB-802/ 803房間控制

?  整合到LWEB-900系統

?  兩個網絡端口具有交換或是分離的網絡

?  整合web服務器配置和監控

?  128x64背光圖形顯示

?  手動操作使用旋鈕和LCD顯示

?  透過VNC客戶端遠程手動操作

?  擴充實體輸入和輸出使用L-IOB I/O模塊(LIOB-Connect, LIOB-FT,或LIOB-IP852/BIP)

?  透過Ethernet/ IP 或USB配置

?  支援WLAN 通過LWLAN-800 界面

區域/房間控制方案

具有優點和特色:

最多可劃分16個區域

? 容易設定,靈活的操作

? 數秒之內即可對隔間變化作出控制系統變更

? 在房間自動化層次,可支持所有標準通訊協議

? IP 通訊直至房間層次

云端控制

功能及圖形表示之面向對象建模  

? 以計算機、平板及智能手機進行網頁式的房間控制操作

區域設定示例:

四、系統軟件功能

我們提供眾多產品使用于樓宇自動化的相關應用。這些相關應用為主的產品,經常結合不同功能,集成于單一設備上(L-INX自動化服務器、具備IP通訊能力的L-IOB I/O模塊、控制器、L-ROC房間控制器、L-GATE網關、L-V IS觸控面版),使得同一種產品可以用于不同的任務。例如,L-GATE除了當作網關使用外,還具有能提供可視化接口的動態網站,或記錄歷史趨勢資料。L-INX自動化服務器是可編程的控制器,但也可視所支持的通訊協議當成網關使用。

我們有高標準的產品研究、開發與生產流程。為了提供客戶相同的高標準,只有通過合作伙伴認證計劃的公司才能購買可編程的控制器。

對于所有的功能,確保設置與運作一般流程的正確性。設置流程在每一種設備都相同。在集成不同通訊網絡技術、建立排程、報警條件、趨勢記錄與設計圖形化項目上也是如此。若要高效的完成工作(視網絡技術而定),用戶可以通過網絡掃描或文件導入方式,建立單一數據點或可以使用在所有設備上的配置模板。使用單一配置工具,在同一系列產品上,像L-INX自動化服務器、L-IOB I/O模塊、L-IOB I/O控制器與L-GATE網關,可以顯著減少使用產品時,所需花費的學習時間。

單一設備上的不同功能組合,與通用的設置與操作流程,在選擇產品以應用在不同的功能要求上,有極大的靈活性。

4.1 臺達管理軟件功能介紹

1)配

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