楼宇自控系统

楼宇自控系统

1.1系统概述

现代的智能建筑往往是从建筑设备自动化系统开始的。智能建筑内部有大量的电气设备，如：环境舒适所需要的空调设备、照明设备及给排水设备等，这些设备多而散，多，即数量多，被控制、监视、测量的对象多，多达上千点甚至上万点；散，即这些设备分散在各个层次及角落。如果采用分散管理，就地控制，监视和测量难以想象。为了合理利用设备，节省能源，节省人力，确保设备的安全运行，自然地提出了如何加强设备的管理问题。

随着人民生活水平的日益提高，人们对生活、工作环境的要求也越来越高，随之也带来了能源的高消耗等一系列问题，楼宇自动控制系统应运而生。而计算

机技术和信息技术突飞猛进的发展，对大厦内的各种设备

的状态监视和测量不再是随线式，而是采用扫描测量。系

统控制的方式由过去的中央集中监控，转而由高处理能力

的现场控制器所取代的集散型控制系统，中央处理机以提

供报表和应变处理为主，现场控制器以有关参数自动控制

相关设备，来达到控制目的。

现在我国的楼宇自控系统主要应用于各大型写字楼、宾馆、酒店等。随着大厦功能的多样化及精致化要求的提出，大厦中的各种机电设备也日趋复杂，技术含量日益提高，同时机电设备又是大厦的主要能耗单位，节能性成为大厦运转成本的主要指标，所有这些都决定了楼宇自控系统已成为大厦必不可少的一个组成部分。

1.2 楼宇自控系统的重要作用

A．强化物业管理方面

作为现代化建筑在硬件上的突破并不是代表其本质的唯一方面，如何提升物

业管理的水准是每个使用者面临的重要问题，而工程在投入使用后，在内部管理机制上的改革将通过楼宇自控系统的应用而达到节约人力、强化内部管理，减少传统内部管理所带来的不必要的人为消耗。

B. 节约人力

由于主要设备由计算机监控，工程人员可以通过电脑很快

获得各区域的温度、湿度情报，了解设备的运行状况，及时确

定维修保养措施，并且直接对设备进行启停控制，大大提高了控制精度。

C．减低机器磨损程度，延长设备使用寿命

由于电脑对各种设备运行时间及启停进行设定并控制，使操作者可以合理运行，避免某一台设备长期超负荷运作，因而延长设备的平均使用寿命。

D．及时发出报警信号，避免意外事故发生

E．强化内部管理，提高工作效率

由于所有出现的故障及数据更改，计算机均有不可删除的

记录，因此对内部管理工作的监督、岗位检查、维护内容及费

用控制具有传统管理不可及的功能。

F．节约能源的作用

作为大厦内主要机电设备（如空调、冷热源、水泵、照明等），其能耗占全部能耗的大部分，它直接关系到整个大厦的总经济性，反过来，也正是由于楼宇自控系统的应用，使得在节能降耗的方法及效果上，日趋完善和

提高。

随着楼宇自控系统的硬件结构的不断优化和各种节能软件

的开发利用，楼宇自控系统逐步成为节能的主要措施和手段。

G．室内环境控制作用

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1234

燃料

电力

水

集中空调是室内环境优劣的基本设施，温度、湿度作为空调系统调节室内舒适性的基本要素，能否达到设计要求和满足各种情况

下的指标仅仅依靠人的感觉是做不到的，也无法进行

自动控制，BA系统依靠准确的仪表传感器和计算机

的PID调节，对温度、湿度进行闭环自动控制，完成

对所有空调设备的自动调节，使温、湿度的控制精度提高到+/-0.1度和5%，这是手动控制远远达不到的。

1.3 楼宇自控系统的功能设计

楼宇自控系统可由设于中控室内的中央系统对大楼内的如下系统进行监控：

1·新风机组

2·VAV空调系统

3·冷源系统

4·热交换系统

5·送排风系统

6·给排水系统

7·变配电系统

8·照明系统

9·电梯系统

10·热风幕系统

11·室外温湿度等

楼宇中央管理系统担负着对整个大楼内的设备的监测、控制与管理任务，是楼宇自控系统的核心，起着类似人脑的重要指挥作用。

设计选用Unitron楼宇自控计算机管理系统。

·可任意查询所需的参数、数据，高效运行空调系统及其它楼宇系统

·可进行参数、彩色图像、监控程序的输入、修改与传送

·查看和调节诸如温度、湿度等变量，并记录结果

·对通讯接口UCC4，现场子站进行设定并显示子站及机组运行状态、电力开关状态、水箱水位等

·动态显示运行参数、测量值、设定值，当系统发生错误时，发出警报，显示、打印、记录报警及报警处理情况

·根据要求定时打印有关报告

1.3.1 暖通新风空调监控

良好的工作环境，要求室内温度适宜，湿度恰当，空气洁净。暖通新风空调系统就是为了营造良好的工作环境，并对建筑物内部大量暖通新风空调设备进行全面管理而实施的监控。新风机组的监控内容如下：

新风机组中空气—水换热器，夏季通入冷水对新风降温除湿，冬季通入热水对空气加热，干蒸汽加湿器用于冬季对新风加湿。对机组进行监控的要求如下：

（1）检测功能：监视风机电机的运行/停止状态；监测风机出口空气温、湿度参数；监测新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换；监视新风阀打开/关闭状态；

（2）控制功能：控制风机启动/停止；控制空气—热水换热器水侧调节阀，使风机出口温度达到设定值；控制干蒸汽加湿器阀门，使冬季风机出口空气湿度达到设定值。

（3）保护功能：冬季当某种原因造成热水温

度降低或热水停供时，应停止风机，并关闭新风阀

门，以防机组内温度过低而冻裂空气—水换热器；

当热水恢复正常供热时，应能启动风机，打开新风

阀，恢复机组正常工作。

（4）集中管理功能：智能大楼各机组附近的DDC控制装置通过现场总线与相应的中央管理机相连，于是可以显示各机组启/停状态，送风温、湿度、各阀

门状态值；发出任一新风机组的启/停控制信号，修改送风参数设定值；任一新风机组工作出现异常时，发出报警信号。

1.3.2 冷热源及其水系统的监控

智能化大厦中的冷热源主要包括冷却水、冷冻水及热水制备系统，其监控特点如下：

?冷却水系统的监控

冷却水系统的作用是通过冷却塔和冷却

水泵及管道系统向制冷机提供冷水，监控的

目的主要是保证冷却塔风机、冷却水泵安全

运行；确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水

通过；根据室外气候情况及冷负荷调整冷却

水运行工况，使冷却水温度在要求的设定范

围内。

?冷冻水系统的监控

冷冻水系统由冷冻水循环泵通过管道系统连接冷冻机蒸发器及用户各种冷水设备（如空调机和风机盘管）组成。对其进行监控的目的主要是保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作；向冷冻水用户提供足够的水量以满足使用要求；在满足使用要求的前提下尽可能减少水泵耗电，实现节能运行。

?热水设备系统的监控

热水设备系统以热交换器为主要设备，其作用是产生生活、空调及供暖用热水。对这一系统进行监控的主要目的是监测水力工况以保证热水系统的正常循环，控制热交换过程以保证要求的供热水参数。

?热水系统监控

热水系统设备主要有：热交换器、热水箱、热水循环水泵（回水泵）。其监控功能如下：

?热水循环泵按时间程序启动/停止。

?热水循环泵状态检测及故障报警（当发生故障时，相应备用泵自动投入运行）。

?热交换器与热水循环联锁控制，当循环泵启动后，热交换器（炉）才能加热，控制热水温度。

?热水供水温度和回水温度及检测。

?对于热水部分，当热水箱水位降至低限时，联锁开启热水器冷水进口阀，以补充系统水源；当热水水位达高限时，联锁关闭冷水进水阀。

1.3.3 给水系统监控

给水排水监控系统的主要功能是通过计算机控制及时地调整系统中水泵的运行台数，以达到供水量和需水量、来水量和排水量之间的平衡，实现泵房的最佳运行，实现高效率，低能耗的最优化控制。BAS系统给排水监控对象主要是水池、水箱的水位和各类水泵的工作状态。例如：水泵的启停状态，水泵的故障报警以及水箱高低水位的报警等等。这些信号可以用文字及图形在显示屏上显示及通过打印机把其记录打印出来。

给水系统设备主要有：地下储水池、楼层水箱和生活水箱、生活水泵等。

排水系统设备主要有：排水水泵、污水集水泵、废水集水泵。

1.3.4 送排风系统

多功能建筑，不同用途的区域对送排风有不同的要求，因此应根据使用的性质及特点，对送排风设施进行不同的控制。控制的设备主要有送风机、排风机、轴流风机、射流风机、排风兼排烟机平时由楼宇自控系统控制用于排风，着火时由消防系统控制用于排烟。

?根据时间程序启停风机。

?监测风机运行状态

?监测风机手自动状态

?风机故障报警

1.3.5 电梯监控系统

电梯系统是智能化大厦内不可缺少的设施，它们为建筑本身服务时，不仅自身要有良好的性能和自动化程度，而且还要与整个楼宇自控系统协调运行，接受中央计算机的监视、管理及控制。

电梯的控制方式可分为层间控制、简易自动、集选控制、有/无司机控制以及群控等。对于大厦电梯，通常选用群控方式。

电梯监控的监控功能如下：

1.对各部电梯的运行状态检测。

2.故障检测与报警，包括厅门、厢门故障检测与报警；轿厢上下限超限故障报警以及钢绳轮超速故障报警等。

3.各部电梯的开/停控制，电梯群控，当任一层用户按叫电梯时，最接近用户的同方向电梯，将率先到达用户层，以节省用户的等待时间；自动检测电梯运行的繁忙程度以及控制电梯组的开启/停止的台数，以便节省能源。

4.当发生火警能够时，由电梯升降控制器控制所有的电梯，包括直升客梯和货梯降、扶梯等至首层，并切断电梯的供电电源。

电梯监控系统的构成：

电梯的运行状态可由管理人员用光笔或鼠标器直接在CRT上进行干预，以便根据需要随时起、停任何一台电梯。电梯的运行及故障情况定时由打印机进行记录，并向上位管理计算机（或BMS）送出。当发生火灾等异常情况时，消防监控系统及时向电梯监控系统发出报警及控制信息，电梯监控系统主控制器再向相应的电梯 DDC装置发出相应的控制信号，使它们进入预定的工作状态。

1.3.6 照明与动力监控

多功能建筑，不同用途的区域对照明有不同的要求，因此应根据使用的性质及特点，对照明设施进行不同的控制，在系统中应包含一个智能分站，对整个大厦的照明设备进行集中的管理控制，称为照明与动力监控系统。该系统包括大厦各层的照明配电箱、事故照明配电箱以及动力配电箱，其监控功能包括：

根据季节的变化，按时间程序对不同区域的照明设备分别进行开/停控制。

正常照明供电出现故障时，该区域的事故照明立即投入运行。

发生火灾时，按事件控制程序关闭有关的照明设备，打开应急灯。

有保安报警时，将相应区域的照明灯打开。

照明监控系统的任务主要有两个方面，一是为了保证建筑物内各区域的照度及视觉环境而对灯光进行控制，称为环境照度控制；通常采用定时控制、合成照度控制等方法来实现；二是以节能为目的对照明设备进行的控制，简称照明节能控制；有区域控制、定时控制、室内检测控制三种控制方式。

1.3.7 供配电系统监控

供配电系统是智能化大厦的动力系统，我们可以设想如果没有供配电系统，整个大楼将处于瘫痪状态，无法正常运转。无疑，供配电系统是大楼的主要部分，是保证大楼各个系统正常工作的充分必要条件。

智能化大厦供配电监控系统，主要是检测大楼内供配电设备和备用发电机组的工作状态及供配电质量，该系统检测对象一般为以下几部分：

（1）高/低压进线、出线与中间联络断路器状态检测和故障报警；电压、电流、功率、功率因数的自动测量、自动显示及报警。

（2）变压器二次侧电压、电流、功率、温升的自动测量、显示及高温报警。

（3）直流操作柜中交流电源主进线开关状态监视，直流输出电压、电流等参数的测量、显示及报警。

（4）备用电源系统，包括发电机启动及供电断路器工作状态监视与故障报警，电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、油箱油位、进口油压等参数的自动测量、显示及报警。

另外，供配电系统除了实现上述保证安全、正常供配电的控制外，还能根据监控装置中计算机软件设定的功能，以节约电能为目标对系统中的电力设备进行管理，主要包括：变压器运行台数的控制，合约用电量经济值监控，功率因数补偿控制及停电复电的节能控制。

1.3.8 VAV系统建议

中央空调变风量（VAV）系统70年代初由国外研制推出，目前是欧美等发达国家主流的空调系统，它根据空调负荷的变化以及室内要求参数的变化来自动调节各末端及空调机组风机的送风量，最大程度地保证空调环境的舒适性，降低空调机组的运行能耗。

1.3.8.1 VAV系统的特点

?舒适性能实现各个空调区域的灵活控制，可以根据负荷变化或个人的要求自行设定环境温度。

?节能由于空调系统绝大部分时间是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此能够合理的分配风量，减少空调机组的风机能耗30%，可明显降低运行电费，并可降低空调机组的总装机容量，节省主机一次投资。

?温度控制灵活不会发生过冷或过热。由于

温度控制的灵活、有效，可以避免常规空调常见的

局部区域过冷或过热，既提高了舒适感，又节约了

能量

?系统噪声低如果风量减小是通过风机转速降低实现的，则会使系统噪声

大幅降低。

?无冷凝水烦恼变风量系统是全空气系统，冷水管路不经过吊顶空间，可以避免冷冻水、冷凝水滴漏污染吊顶；此外，由于该系统不产生冷凝水（与风机盘管相比），因此也不会有致病细菌（各种霉菌或军团菌）在冷凝水盘上孳生，从而大大提高了空气品质，这也是国外普遍采用变风量系统主要原因之一。

?系统灵活性好其送风管与风口之间采用软管，送风口的位置可以根据房间分隔的变化而任意改变，也可根据需要适当增减风口，使系统结构变得十分灵活。