樓宇自控控制系統(tǒng)如何去設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

隨著智慧城市的提出及智能建筑的興建，更多人認(rèn)識(shí)了樓宇自控系統(tǒng)。如今，許多的辦公樓及商場都會(huì)設(shè)計(jì)樓宇自控系統(tǒng)。下面就隨小編一同去了解一下，樓宇自控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案吧。

一、需求分析

建筑物設(shè)備管理系統(tǒng)的作用是對(duì)建筑物內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)、冷熱水系統(tǒng)、通排風(fēng)系統(tǒng)、公共照明系統(tǒng)和電梯系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效的自動(dòng)監(jiān)測、控制和管理。保證設(shè)備的正常運(yùn)行，并達(dá)到最佳的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能管理。建筑物設(shè)備管理系統(tǒng)在保證獨(dú)立運(yùn)行的同時(shí)，還可通過BA服務(wù)器與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及共享，實(shí)現(xiàn)連鎖控制和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到提高工作效率，改善用戶工作生活環(huán)境的目的。

本項(xiàng)目為一個(gè)商業(yè)、百貨綜合的建筑，人員眾多，對(duì)空氣質(zhì)量、溫濕度等舒適性指標(biāo)要求非常高，必須有一套系統(tǒng)來保證。而且大樓的空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備和冷熱源設(shè)備能耗非常大，對(duì)節(jié)能要求也比較強(qiáng)，因此設(shè)置一套樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)是非常必要的。

二、設(shè)計(jì)原則

樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)作為智能化系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分之一，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵守以下原則：

1、先進(jìn)性

應(yīng)盡量采用國際上先進(jìn)的解決方案，選用先進(jìn)、成熟的產(chǎn)品，并且考慮各系統(tǒng)間的集成和聯(lián)動(dòng)。避免系統(tǒng)在安裝階段就處于落后或?qū)⒈惶蕴牡夭健?/p>

2、設(shè)備與系統(tǒng)的開放性和互操作性

樓宇自控系統(tǒng)品牌多，可選范圍大，技術(shù)復(fù)雜和市場競爭力不同。為保證系統(tǒng)獲得最優(yōu)組合和最佳性價(jià)比，通常會(huì)選用多個(gè)廠家的產(chǎn)品，因此備選產(chǎn)品應(yīng)具有開發(fā)性和互操作性，以保證系統(tǒng)的可運(yùn)行性和維護(hù)性。

3、選擇符合主流標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)和產(chǎn)品

目前業(yè)界公認(rèn)的樓宇自控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，一個(gè)是美國ASHREA制定的BACNET網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是LONMARK制定的LONMARK標(biāo)準(zhǔn)。本方案將選用BACNET網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

4、系統(tǒng)安全性

系統(tǒng)的構(gòu)成必須保證系統(tǒng)和信息的高度安全，采取必要的措施如防雷、后備供電等，使系統(tǒng)在遭受意外時(shí)所遭受的損失能降低到最小。

5、可靠性和容錯(cuò)性

根據(jù)設(shè)備的功能、重要性的不同，分別采取熱備份、冗余、容錯(cuò)等技術(shù)，確保系統(tǒng)長期工作的穩(wěn)定性和可靠性。

6、經(jīng)濟(jì)性

這是我們堅(jiān)持的一項(xiàng)基本設(shè)計(jì)原則，即在滿足用戶要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，系統(tǒng)造價(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用越優(yōu)越好。

三、設(shè)計(jì)依據(jù)

我們根據(jù)以下最新規(guī)范依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)：

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16-92

《建筑電氣安裝工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50303－2002）

《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50314-2006）

《智能建筑工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ14-S5-2004）

《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343－2004）

《電力裝置的電測儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ63-92）

《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50062-92）

《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)范》（DL400-91）

《靜態(tài)繼電器及保護(hù)裝置的電氣干擾試驗(yàn)》（GB6162-85）

《電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議》（DL476-92）

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189－2005）

四、建設(shè)目標(biāo)

1、創(chuàng)造舒適環(huán)境

為使用者創(chuàng)造一個(gè)安全、方便、舒適、高效率、高品質(zhì)的環(huán)境。

2、降低運(yùn)營能耗

對(duì)耗能大戶，如暖通空調(diào)、冷熱源裝置、照明、水泵等機(jī)電設(shè)備嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)控、以節(jié)約能源、降低運(yùn)營成本。

3、保障設(shè)備的安全

把樓內(nèi)的機(jī)電設(shè)備納入樓宇自控管理系統(tǒng)內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一臺(tái)設(shè)備的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控并進(jìn)行科學(xué)的管理，確保各類機(jī)電設(shè)備的安全、可靠地運(yùn)行并得到及時(shí)維護(hù)，延長其使用壽命。

4、實(shí)現(xiàn)物業(yè)管理現(xiàn)代化

BAS的主要任務(wù)之一是對(duì)機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管理，達(dá)到自動(dòng)化、智能化，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化物業(yè)管理，在合理的投資下盡量提高建筑物的智能化與現(xiàn)代化的形象，以求最大的經(jīng)濟(jì)效益。

5、為系統(tǒng)集成奠定基礎(chǔ)

采用國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO16484-5）開放型BACnet和LONWORKS協(xié)議的BA產(chǎn)品，為樓內(nèi)其它弱電系統(tǒng)的集成提供軟件、硬件平臺(tái)和接口。本方案電梯系統(tǒng)的監(jiān)視就是采用集成接口的方式。

五、具體設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)范圍

本項(xiàng)目的建筑設(shè)備管理系統(tǒng)的控制和管理內(nèi)容包括：

1）冷源系統(tǒng)的監(jiān)測

2）空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控

3）給排水系統(tǒng)的監(jiān)控

4）照明系統(tǒng)

5）電梯系統(tǒng)

2、通信鏈路及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

BA系統(tǒng)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP的傳輸速率不低于10Mbps，無需任何轉(zhuǎn)接設(shè)備，每條總線長度可達(dá)到1000米，總線上所連接的DDC控制器的數(shù)量將依據(jù)樓宇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的點(diǎn)數(shù)確定。

本項(xiàng)目的設(shè)備主要集中在地下一層，像冷水機(jī)組、換熱機(jī)組、各種泵等。因此，設(shè)計(jì)采用帶CPU模塊及擴(kuò)展模塊的DDC來控制。其他樓層的設(shè)備，如新風(fēng)機(jī)組、照明和通排風(fēng)機(jī)等采用小型DDC控制器來控制。

本方案DDC模塊配置以箱體為單位，以一定集中區(qū)域的設(shè)備為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便使每個(gè)DDC至受控設(shè)備的距離最短，從而節(jié)省線纜，進(jìn)而提高系統(tǒng)的性能。

管理工作站設(shè)在負(fù)一層消防控制中心。

3、各子系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

1）冷源系統(tǒng)的監(jiān)測

冷源系統(tǒng)：包括冷凍機(jī)組、冷卻塔、冷凍水泵、冷卻水泵、及相關(guān)水箱、供回水溫度、流量等；

冷凍站系統(tǒng)的群控由空調(diào)專業(yè)本身獨(dú)立完成，群控系統(tǒng)包括對(duì)冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水壓差等的監(jiān)控，BAS只對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行相關(guān)參數(shù)監(jiān)測，但是不控制。

2）空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控包括如下設(shè)備：

空調(diào)機(jī)組；

新風(fēng)機(jī)組；

送風(fēng)、排風(fēng)機(jī)；

3）給排水系統(tǒng)的監(jiān)控

給排水系統(tǒng)監(jiān)控包括如下設(shè)備：

給水系統(tǒng)；

排水系統(tǒng)；

4）照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)監(jiān)控包括如下設(shè)備：

室內(nèi)公共部分的照明（主要走廊）；

地下室公共照明；

5）電梯系統(tǒng)

檢測內(nèi)容：

電梯運(yùn)行狀態(tài)；

電梯故障報(bào)警；

電梯上行；

電梯下行；

配合電梯廠家完成五方通話。

六、被監(jiān)控設(shè)備配電盤、柜的接口要求

手動(dòng)啟/停（開/關(guān)）與自動(dòng)啟/停（開/關(guān)）信號(hào)為并聯(lián)關(guān)系。

所有由建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的設(shè)備的運(yùn)行（開關(guān)）狀態(tài)信號(hào)均應(yīng)自無源觸點(diǎn)引出。有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行（開/關(guān)）狀態(tài)信號(hào)可由接觸器的無源輔助觸點(diǎn)引出。如果沒有輔助觸點(diǎn)，可在接觸器的下口與零線之間增加一個(gè)繼電器，將其無源常開點(diǎn)（常閉點(diǎn)也可以）作為該設(shè)備的運(yùn)行（開/關(guān)）狀態(tài)的監(jiān)測點(diǎn)。

所有由建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測的設(shè)備的故障報(bào)警信號(hào)均應(yīng)自無源觸點(diǎn)引出。有關(guān)設(shè)備的故障報(bào)警信號(hào)可由熱保護(hù)繼電器的無源輔助觸點(diǎn)引出。如果沒有輔助觸點(diǎn)，可在該繼電器的常開點(diǎn)與電源線之間增加一個(gè)繼電器，將新增繼電器的無源常開點(diǎn)（常閉點(diǎn)也可以）作為該設(shè)備故障報(bào)警的監(jiān)測點(diǎn)。但其前提是熱保護(hù)繼電器的動(dòng)點(diǎn)（刀）使得在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)熱保護(hù)繼電器既能切斷設(shè)備的供電回路，又能同時(shí)將新增繼電器的供電回路接通，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

所有由建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的控制設(shè)備啟/停（開/關(guān)）的信號(hào)均只能串接在以220VAC為電源的控制回路里。

所有與建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備的配電盤、柜內(nèi)均應(yīng)為建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)留出接線端子排。將需要由建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的信號(hào)統(tǒng)一、清楚、正確的編號(hào)，壓號(hào)后接至上述端子排的一側(cè)。

除上述信號(hào)外，該端子排還應(yīng)為建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的自控箱留出電源接線端子（火線，零線，地線）。

供給建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)使用的電源應(yīng)取自同一相（比如A相），并且與所控回路同相?？傊ㄖO(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制箱內(nèi)不得出現(xiàn)380VAC電壓。

直接控制器和總線的屏蔽部分都接入聯(lián)合接地，接地電阻不大于1歐。

七、工程實(shí)施中對(duì)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)所需電源的考慮

本項(xiàng)目建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的電源主要分為三部分，一是中控室設(shè)備需要的電源，二是現(xiàn)場控制器需要的電源，三是部分傳感器及風(fēng)閥執(zhí)行器、閥門執(zhí)行器需要電源。

1、中控室部分

中控室設(shè)備主要包括服務(wù)器、工作站、打印機(jī)等，其電源取自中控室集中UPS。建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中控室所需電源的用電負(fù)荷約為5.0KVA，供電質(zhì)量應(yīng)以電壓波動(dòng)不大于±10％、頻率變化不大于±1Hz、波形失真率不大于20％為標(biāo)準(zhǔn)。

此外，除電源外還應(yīng)對(duì)中控室的環(huán)境進(jìn)行要求如下：

（1）周圍環(huán)境相對(duì)安靜。

（2）無有害氣體或蒸汽以及煙塵侵入。

（3）遠(yuǎn)離變電所、電梯房、水泵房等易產(chǎn)生電磁輻射的場所，距離不宜小于15米。

（4）無蟲、鼠害、忌潮濕。

（5）應(yīng)設(shè)空調(diào)，一般可取自集中空調(diào)系統(tǒng)，否則應(yīng)設(shè)專用空調(diào)并采取噪聲隔離措施。

（6）中控室宜設(shè)鋁合金支架活動(dòng)地板，高度不低于0.2米。各類導(dǎo)線在活動(dòng)地板下線槽內(nèi)敷設(shè)，電源線與信號(hào)線之間應(yīng)采取隔離措施。

（7）中控室宜采用天棚暗裝室內(nèi)照明，室內(nèi)最低平均照度150～200Ix，必要時(shí)采用壁燈做輔助照明。

2、現(xiàn)場控制器部分

現(xiàn)場控制器的電源主要取自現(xiàn)場的強(qiáng)電控制箱，電源管線與其它監(jiān)控信號(hào)的管線要單獨(dú)分開，電控箱的廠家要事先為建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留出電源端子排。如空調(diào)機(jī)房里面的DDC，其電源取自空調(diào)機(jī)組的電控箱。

3、傳感器及執(zhí)行器部分

傳感器主要是指需要外部單獨(dú)供電的傳感器，如濕度傳感器、壓力傳感器、室外溫濕度傳感器等；執(zhí)行器主要是指風(fēng)閥執(zhí)行器與閥門執(zhí)行器；傳感器與執(zhí)行器的電源取自建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場的DDC盤箱。一般是DC24V或AC24V。

4、系統(tǒng)接地

中控室設(shè)備的接地取自強(qiáng)電的電控箱的接地端子，現(xiàn)場控制器的接地取自現(xiàn)場的強(qiáng)電控制箱的接地端子。系統(tǒng)接地電阻同整個(gè)大樓的聯(lián)合接地電阻，一般情況下理論值是小于1歐姆，但實(shí)際測試時(shí)，一般都是在0.4歐至0.5歐之間。

【設(shè)計(jì)要點(diǎn)說明】

為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠性，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)所用的電源，必須全部取自同一相電源，如現(xiàn)場DDC全部取自A相的話，則中控室部分的設(shè)備也必須全部取自A相電源，且與系統(tǒng)集成有關(guān)的其它子系統(tǒng)也必須取自同一相電源。

八、管線敷設(shè)和設(shè)備安裝

從中央控制站至現(xiàn)場直接數(shù)字控制器之間采用專用的通訊電纜沿鋼管或橋架敷設(shè)，從直接數(shù)字控制器至執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用屏蔽或非屏蔽線，在冷凍站、變配電所、空調(diào)機(jī)房等處線纜集中的地方采用金屬線槽進(jìn)行敷設(shè)，其它零散測點(diǎn)線纜較少的地方采用穿鋼管進(jìn)行敷設(shè)。

通訊系統(tǒng)由通訊卡、現(xiàn)場通訊接口和通訊線路組成，通訊卡安裝在中央管理工作站，與中央管理工作站的計(jì)算機(jī)相聯(lián)，現(xiàn)場通訊接口安裝在每臺(tái)現(xiàn)場控制機(jī)內(nèi)，通訊線將中央通訊卡與現(xiàn)場通訊接口依次相連。

為控制器配置的控制柜可提供控制器工作所必需的電源、繼電器板、接線端子等，控制器內(nèi)置于控制柜中?？刂乒癜惭b在被控對(duì)象附近，便于操作及施工，每臺(tái)現(xiàn)場控制柜需為DDC控制器提供獨(dú)立回路220V工作電源。需要控制的風(fēng)機(jī)或水泵等設(shè)備的配電柜內(nèi)需設(shè)置手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，用手動(dòng)啟停按扭控制風(fēng)機(jī)或水泵啟停；轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由現(xiàn)場控制機(jī)提供的無源常開觸點(diǎn)控制風(fēng)機(jī)、水泵啟停。被控風(fēng)機(jī)或水泵配電柜需提供一對(duì)常開無源輔助觸點(diǎn)，為現(xiàn)場控制機(jī)使用，以檢測風(fēng)機(jī)或水泵的運(yùn)行狀態(tài)。并提供熱保護(hù)繼電器常開干觸點(diǎn)作為被控設(shè)備故障狀態(tài)反饋采樣。

傳感器、執(zhí)行器安裝在工藝管道上，每個(gè)元件需要的電纜視不同產(chǎn)品而有所不同。當(dāng)風(fēng)道溫度傳感器與濕度傳感器一同安裝時(shí)，應(yīng)注意順風(fēng)走向，溫度應(yīng)置濕度傳感器上測。

各個(gè)傳感器不應(yīng)安裝于管路彎頭處。

風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器安裝一定要注意閥的葉片軸與驅(qū)動(dòng)器軸同心。

電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)器安裝，注意閥的實(shí)際開啟方向與驅(qū)動(dòng)器指示方向相符。

流量計(jì)一定要注意于直管段豎直安裝，流量計(jì)前至少要有10倍流量計(jì)通徑的距離；流量計(jì)后至少要有5倍流量計(jì)通徑的距離。

DDC箱體一般靠近控制被控對(duì)象的電控箱，采用明裝壁掛式安裝，控制箱安裝高度為底距地1.2m。

DDC箱內(nèi)有變壓器、空切開關(guān)、繼電器、接線端子排、走線線槽和DDC設(shè)備，我們?cè)谠O(shè)備安裝前會(huì)設(shè)計(jì)出每個(gè)DDC箱內(nèi)所有設(shè)備的安裝、排列以及接線端子的連接圖紙（稱為盤表），盤表是系統(tǒng)竣工資料的內(nèi)容之一，同時(shí)也將每個(gè)DDC箱的盤表貼在DDC箱蓋的內(nèi)側(cè)，方便系統(tǒng)安裝、調(diào)試及維修。

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