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某部楼控系统设计方案

目录

1工程简介 (3)

1.1概述 (3)

1.2工程范围 (3)

2设计依据和标准 (4)

3需求分析 (5)

4系统设计说明 (8)

5监控功能说明 (10)

5.1 中央站监控功能 (10)

5.2 与相关系统接口 (10)

5.3空调及通风系统 (10)

5.4电气系统 (21)

5.5 给排水系统 (24)

6XX部办公楼楼宇自动控制系统设计特殊说明 (26)

6.1分布式模块控制器 (26)

6.2 最先进的软件EBI系统 (27)

6.3 电梯系统接口 (27)

6.4 增加必要的监控点 (27)

7集成界面以及接口协议要求 (27)

8系统性能介绍 (28)

8.1中央站功能 (28)

8.2 DDC功能 (30)

8.3 节能及能源控制软件 (36)

1工程简介

1.1概述

XX部办公楼位于坐落于被誉为“中华第一街”的西长安街南侧,西邻国家电力调度中心,北面与电报电话大楼、民航售票大楼隔街相望。

XX部办公楼为U字型建筑,总建筑面积为40650平方米,建筑高度44.5米,地上8层,地下2层(另有地下一夹层)。

XX部办公楼首层设主入口门厅及东西辅助入口门厅,三层中部设500人报告厅,其它层次及部位作为办公及会议使用,地下一层设职工餐厅、档案库及设备用房;地下二层主要作为汽车停车库。

XX部办公楼作为一座集楼宇自控、消防、安保及诸多子系统于一体的综合性超高层智能化办公大楼,其对于楼宇自动控制系统有很高的要求,它不仅需要对大楼内的所有的机电设备如HVAC设备、供配电及照明设备、给排水设备、电梯等进行统一管理,而且这些设备还需与其它的智能化子系统进行通讯和必要的联动控制,以致力于创造一个高效、节能、舒适、高性能价格比、温馨而安全的工作环境。

为此,我公司对楼宇自动控制系统进行了精心的设计。无论是从系统的宏观规划,还是局部的细节,以及整个工程的施工管理和进度安排,都作了精心的考虑。

1.2工程范围

针对XX部办公楼,此次投标工程的工作范围为:

(1)根据XX部办公楼楼宇自控系统工程建设项目、图纸等文件的要求,完成楼宇自控系统的设计、制造、运输、安装、安装指导、调试、试运行、验收及售后服务工作,并向业主移交与上述工作有关的、必要的资料。

(2)负责该系统的深化设计,并保证上述工作完全符合招标文件的要求,同时也满足设备正常、有效运行的需求。

(3)我方对投标内容所涉及的专利承担完全的责任,并负责业主利益不受侵害。

(4)我司承诺业主若根据情况对招标图纸作局部修改,我方将根据修改后的图纸对施工图和施工方案作相应的修改。

(5)我方的工作还包括以下的内容:

?系统深化设计

?设备的制造和供货

?设备及部件的检查、检验、测试

?设备及部件的包装、运输(到指定口岸)

?设计交底

?设备及设备安装部件的安装指导

?设备及系统调试

?整改工作

?与其它分包商的协调配合

?验收

?保修期及售后服务

2设计依据和标准

为了保证系统的既能适应当今网络技术的发展,又具有极高的可靠性,系统设计遵从以下标准:

2.1 XX部办公楼智能化系统招标文件第二章<<楼宇自控系统>>

XX部办公楼相关的图纸

设计院:华东建筑设计研究院有限公司

2.2JGJ/T16-92<<民用建筑电气设计规范>>;

GB/T50314-2000<<智能建筑设计标准>>;

GBJ19-87<<采暖、通风与空气调节设计规范>>

GB/T50311-2000<<建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范>>

GBJ79-85<<工业企业通信接地技术规范>>

GB50057-94<<建筑物防雷设计规范>> (2000版)

GB50303-2002<<建筑电气工程施工质量验收规范>>

DB11/146-2002<<建筑及住宅小区智能化工程检测验收规范>>

中国国家及有关部委、北京市颁发的有关设计规范、施工及验收规定、规范和安装标准。

2.3 所采用的EBI的系统结构完全符合JGJ/T1692第26.2.2.6条,即系统应采

用中央站为核心,DDC与中央站实现数据通信,DDC应设在受控对象附近(包括采用LonWork的模块)且DDC间能实现同层通信。

2.4 EBI系统该系统以标准的以太网(IEEE802.3)作为物理标准,TCP/IP为网络

通讯协议,并可采用WindowsNT、Windows2000Server作为操作系统。

2.5 EBI系统的网络配置遵循分散控制、集中监视、资源和信息共享的基本原

则,是一个工业化标准的集散型控制系统。

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2.6 采用EBI服务器软件,该系统的网络符合标准。

2.7选用的XL500控制器,具有LonTalk通讯协议技术,标准模块结构。具

有标志。

3需求分析

根据<>的要求,参考相关的水、电、风施工图,XX部办公楼楼宇自动控制系统需监控的内容有:

HVAC系统设备监控,包括冷冻机组,空调水系统,热交换设备、空调机及送排风机的监控。

给排水系统的监控。

变配电系统,电力参数的监测,照明回路的监控。

垂直电梯系统监测。

向下可提供与消防、安保、门禁、车库管理系统实现集成的接口。

向上可提供与物业管理系统和集成系统的接口。

XX部办公楼由于是一幢大型建筑物,地下共三层(含夹层),地下层主要为冷冻机房、变配电房、生活水泵和部分潜水泵等设备;地下二层主要为停车库,

作为一座现代化的大型办公型建筑,空调设计非常完善,其中大部分空调设备采用全空气空调方式和风机盘管和采用新风机加风机盘管系统的空调方式。由于北京地区气候夏季比较炎热,冬季干燥寒冷良好的自动控制手段既可以保证舒适的环境,又可以大大降低能耗,因此精心设计一套楼宇自控楼非常重要。

另外,照明回路分布于整个大厦的各个楼层;还有风机盘管电源及电梯需监控。

XX部办公楼作为重点工程,智能化系统设计应精益求精,楼宇自控作为智能化系统的核心,我们认为必须有以下特点:

需选用开放性的BAS系统,便于实现与消防系统、安保系统及物业管理系统等其他相关系统的集成。

系统网络采用标准网络协议,符合远程通信管理以及符合计算机发展技术趋势的要求。

系统软件应标准全面实现系统集成目标,并按模块化的方法设计,便于系统规模及应用功能的扩展。

与消防系统的联动将大大提高整个大厦对火灾的自动防范能力,对于XX部办公楼这样的大型建筑来说极其重要。火灾时可用作监测相关设备是否启停的辅助工具。

与安保系统的联动将提高大厦的安全防范能力,如可在报警时打开现场的照明回路,尽快地捕捉到入侵者。

与物业管理系统联网,BAS可将设备维修信息自动传送至物业管理部门,物业管理部门可及时组织维修,对于XX部办公楼这样的超高层建筑来说将有大量的设备维护工作,通过系统间的联网将大大提高工作效率。

与电梯系统实现集成,在BAS中央实现对各台电梯运行状态的实时监控。

需采用先进的、集散型网络结构实现BAS的实时集中监控管理功能。作为集散性控制分站的控制器通信网络,应能实现各分站间,分站与中央站之间及与电梯系统等专用设备接口的数据通信。XX部办公楼作为大型建筑,某些设备之间距离较远,属不同的控制器控制,控制分站间的通信将可实现这些距离较远设备将的联动控制。

监控的界面应为全中文Windows界面,便于操作员的学习和掌握,监控界面直观形象。

需采用灵活的模块化现场控制器,对于不同楼层的现场设备分布配置相应的输入/输出模块,保证系统良好的集散性和以后的扩展性。

需尽量采用同一厂家的设备,高可靠性的设备,以保证各设备间良好的协调性且长期运行良好。

需采用优化的控制方案,实现节能控制。空调系统将成为大厦的能源消耗的大户,采用优化的控制方案不但可为大厦创造一个舒适的工作环境,且能大大节约能源。为XX部办公楼带来以下优点:

1.节能

一般而言,一幢高层建筑的控制系统的能量消耗几乎占整个大楼的绝大部分,特别是制冷机组、循环水泵、冷却塔和空调机组,如何使这些设备高效运行,是楼宇自控系统必须考虑的问题。因此,采用最优化的控制模式来满足大楼的功能要求,就会为大厦物业带来很大的经济效益。

2.节约人力,提高工作效率

XX部办公楼作为一幢超高层建筑,大楼内机电设备数量和型号众多,并且分布于大楼的各个楼层,采用楼宇自控系统统一管理这些设备,只需在工作站上就可监控所有设备的运行情况,并且可以通过设定时间让BA系统自动对设备定时控制。

3.延长设备寿命

利用BAS系统的软件功能,自动累计各种机电设备的运行时间,在可以利用备用设备的情况下,自动循环使用常用设备和备用设备。如冷水机组、循环水泵等,这样可以延长它们的使用寿命。

4.保证舒适的环境

BAS的优点不仅在于对设备的监控,还可对特定的对象如环境温度进行精确的自动控制。对空调系统就可通过回风温湿度与设定温湿度比较,采用PID方式调节水阀及加湿阀来保持回风温湿度的恒定,以创造一个舒适环境。

4系统设计说明

XX部办公楼是一座集楼宇自控、消防、安保及诸多子系统于一体的综合性大型智能化办公大楼,将成为北京市标志性建筑,也是政府的重点建设工程项目。XX部办公楼作为智能建筑重点工程,根据此大厦的建筑特点和应用功能,我们为大楼提供Honeywell最新推出的EXCEL5000EBI系统。该系统是目前世界上最为先进的高效能、集成化的BMS系统,该系统根据需要可将大厦的楼宇控制系统、消防报警系统及安保自动化系统集成在EBI平台上,并适用于大楼的建筑特点及先进的控制和管理要求,包括选用最先进的LonWork技术的数字控制器,以及与其他供应商系统及OA系统的开放性接口。

系统设计以满足标书的要求、采用最先进的技术和系统、根设计院有关图纸,以最高价格性能比为原则,采用优化的设备配置、运行方案及管理方式,为XX部办公楼提供高效率的系统管理,为大楼的机电设备提供良好的运行环境,为大楼提供舒适工作环境。

本方案EBI监控范围及系统目标包括以下几部分:

HVAC系统设备监控,包括冷冻机组,热交换站、空调水系统,空调新风机及送排风机的监控。

变配电系统、照明回路的监控。

给排水系统的监控。

垂直电梯系统监测。

提供与物业管理系统和集成系统的接口。

XX 部办公楼楼宇自控系统EBI 框架图

某部楼控系统设计方案

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XX 部办公楼BAS 系统共有1600左右个物理点,考虑与其他系统的集成,选

用3500点的EBI 系统软件。在设计本监控方案时,我司亦根据以上的原则,对

控制器及其控制模块进行了合理安排,并有足够的系统扩充容量。

EBI 系统能实现将楼宇设备控制系统、安保系统(CCTV 、出入口控制、防盗

报警及保安巡更系统等)及消防报警系统集成在EBI 中央主机上,便于BMS 系统

的集中管理及监控,方便与上位机及OA 系统集成,以共享数据。

该系统的网络符合BACnet 协议标准,提供一系列的标准开放性接口,便于

与众多不同的楼宇自动化子系统的通讯,以及可以灵活地扩充或缩减,因而能真

EBI 服务器 楼宇管理中心工作站

正满足用户使用功能及经济上的需要。能在许多不同类型的前卫的开放型系统技术下运作,因此系统的灵活性很高。自推出到现在,已在多个国家、地方及多种不同类型的建筑物上应用过,包括商业楼宇、机场、工业设施、政府设施等。

本方案所采用的主要组件中央软件、控制器及主要的现场传感器均是Honeywell生产的标准设备,在世界各国得到广泛的应用。Honeywell的楼宇控制设备均采用工业标准,具有极高的可靠性。

5监控功能说明

5.1 中央站监控功能

采用EBI服务器,将C-Bus连接至主机,通过服务器的COM口与控制器相连,如果距离较远,则需加入adapter进行转换。为保证系统的正常工作,特为系统配置了不间断电源UPS。配置的矩阵打印机可连续记录报警打印输出,保证报警记录的连续性。

5.2 与相关系统接口

?消防报警系统、安保系统可通过以太网连接至EBI主机,并通过配置相应的API接口可开发与相应系统的集成。

?对于冷冻机、换热站、变配电、恒温恒湿机、电梯等设备的接口,通过对方提供的标准接口,建议采用MODBUS通讯协议,我司的软件工程师可

开发相应的接口软件,实现所需的通讯要求。

EBI与其他子系统、OA系统及上位IBMS服务器均通过以太网通讯,通讯采用的通讯协议为最常用的TCP/IP,传输网络为以太网,速率为10/100MHZ。

5.3空调及通风系统

5.3.1空调水系统

5.3.1.1空调水系统

某部楼控系统设计方案

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详细监控内容如下:(注:该部分功能由冷冻机组厂家完成)

(1) 冷水机组台数控制

根据供水管的流量及集水器、分水器的温差,计算负荷,对冷冻机组进行群控。

-机组启动后通过彩色图形显示,显示不同的状态和报警,显示每个参数的值,通过鼠标任意修改设定值,以达到最佳的工况

-机组的每一点都有列表汇报,趋势显示图,报警显示

-设备发生故障时,自动切换

-程序控制冷冻水系统,目的是达到最低的能耗,最低的主机折旧

-根据程序或大楼的日程安排自动开关冷冻机组

-根据大楼的要求自动切换机组的运行时间,累积每台冷冻机组运行时间最短的机组,使每台机组运行时间基本相等,目的是延长机组使用寿命

a)根据冷源系统总负荷量(一次供回水温差X总流量)进行冷水机组台数控

制。运行台数需与负荷相匹配,实现机组最优启停时间控制,使设备交替运行,平均分配各设备运行时间。对各季节的优先使用设备进行指定,发生故障时自动切换,根据送水分水器温度进行减少,回水集水器进行增加的冷/热源运行台数补充控制。

负荷计算:Q=K× M× (T1-T2) Q:负荷

K:常数

M:流量

T1:回水总管温度

T2:供水总管温度

b) 冷冻水系统控制方案

所有冷冻机组的启停与相关的负荷控制连锁,用户可以根据现场的具体情况和用户的要求对这些程式中的参数及连锁点自行修改和设定。BAS系统通过安装在冷冻机房内的随机控制器来完成对冷冻机组的控制要求:冷

冻机台数控制运行顺序的转换控制根据水系统的供回水温差和流量计算空

调系统的冷(或热)负荷,以此来对冷水机组、冷/热水泵、冷却水泵、冷却

塔风机、冷却塔进水阀及相关的水阀实现联动控制,同时监视其运行状态及

故障状态。

建议:冷水机组开机台数控制方案如下:

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建议:联动起动顺序:

?冷却水塔风机 ?冷却水塔电动蝶阀 ?冷冻机的冷凝器电动蝶阀 冷却水泵 水流开关信号指示 冷冻机的蒸发器电动蝶阀 ?冷冻水泵 水流开关信号指示 制冷机

联动停止顺序:

?制冷机 (延时5分钟)?冷冻水泵 ?冷冻机的蒸发器电动蝶阀 冷却水泵 冷冻机的冷凝器电动蝶阀 冷却水塔电动蝶阀 ?冷却水塔风机

(2)冷冻水泵、冷却水泵:

?监测运行状态、故障状态,启停控制。

?取水流开关的状态作为水泵的运行状态。

? 冷冻水系统:压差旁通控制,保持系统流量和压力的稳定。

? 监测设备的手/自动状态。备用冷冻,冷却水泵切换:同时在自动运行模式

下,常用泵如发生故障,备用泵将自动切入。

? 根据室外温度可根据昨日负荷对启动负荷进行预测。

? 监测水处理设备电源工作状态。

? 监测电动蝶阀阀位状态

? 监测冷却塔高低水位,低水位报警

? 累计运行时间,开列保养及维修报告。通过联网将报告直接传送至有关

部门。

中央监控对系统中各种温度、设备运行状态和报警及各种设备的启停。中央

可编制节假日上、下班等时间运行程序,在不同时间段合理地运行设 备,节约能源。

冷却塔控制

监测风机运行状态、故障状态,手/自动状态,启停控制冷却塔运行台数按冷

却水供水温度进行控制。当供水水温低于设定值时减少冷却塔运行台数,反之则

增加运行台数,以降低能耗。

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T1 T2 T3 T4

T5

T6

冷却塔数量

冷却水供水温度

冷却塔开启数量与冷却水供水温度的关系图

说明: T1~T6 的数值需与设计院共同确定

冷却塔数量为0时,代表冷却塔的风机不需开启,冷却水仅需通过自然冷却即可达到要求,此时,相应的冷却塔的水阀需打开。DT-为避免冷却塔

的冷却水供水温度在设定值附近变化时冷却塔频繁开启,所设定的一个调节死区温度值。

分析XX部办公楼冷却系统的冷却塔,若此冷却塔为组合式多风机形式,基于节能方面的考虑,每台冷却塔的风机运行台数也可根据冷却水供水温度来决定。假设风机数量是4台,控制关系如下:

冷却水供水温度

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风机台数

风机开启数量与冷却水供水温度的关系图

说明:T1~T8 的数值需与设计院共同确定

DT- 调节压区温度值

对于多风机的冷却塔,如果在所有风机全开启后,冷却水供水温度仍不能满足工艺要求,这时通过BAS程序会开启另外一台冷却塔来增加冷却效果。

累计运行时间,开列保养及维修报告。通过联网将报告直接传送至有关部门。

(4). 压差旁通监控内容

-在总进水管和总回水管上设置压力传感器(AI)-通过计算供回

水之间的压差,将压差与设定值进行比较,用PI方式调节电动两通阀,使压

差保持在设定的范围内。

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压差设定值压力

中央站用彩色图形显示上述各参数,记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数,且可通过打印机输出。

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监控内容:

?监测热交换器一、二次热水的供回水温度、压力,一次热水的流量。

?监测生活热水的温度、压力。

?监测一次热水、生活热水的流量。

?对循环水泵的运行状态、故障报警进行监测。监测水泵水流状态。

?监测设备的手/自动状态。

?监测地下室厨房表房切断阀的启闭状态,故障报警。

中央站用彩色图形显示上述各参数,记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数,且可通过打印机输出。

5.3.1.3恒温恒湿机组(通过串行口与BA连接)

某部楼控系统设计方案

监控内容:

?对恒温恒湿机组的运行状态、故障报警进行监测。

?通过串行接口对机组的各项参数进行监测,对机组设备进行最优启停控制。

?监测设备的手/自动状态。在自动运行模式下,常用机组如发生故障,备用机组将自动切入。

?累计运行时间,开列保养及维修报告。通过联网将报告直接传送至有关部门。

中央站用彩色图形显示上述各参数,记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数,且可通过打印机输出。

5.3.1.4直接蒸发空调机组(通过串行口与BA连接)

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监控内容:

?对机组的运行状态、故障报警进行监测。

?通过串行接口对机组的各项参数进行监测,对机组设备进行最优启停控制。

?监测设备的手/自动状态。在自动运行模式下,常用机组如发生故障,备用机组将自动切入。

?累计运行时间,开列保养及维修报告。通过联网将报告直接传送至有关部门。

中央站用彩色图形显示上述各参数,记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数,且可通过打印机输出。

5.3.2.空调机组

某部楼控系统设计方案

监控内容:

1)室内温湿度控制:根据回风温湿度与设定温湿度差值,对冷/热水阀开度进行

PID调节并对加湿阀进行开关控制,从而控制回风温湿度。

在夏季工况时,当回风温度升高时,调节水阀开大;当回风温度降低时,调节水阀开小。在冬季工况时,当回风温度升高时,调节水阀关小;当回风温度降低时,调节水阀开大。使室温始终控制造设定值范围内。

2)建议对重点区域监测回风CO2浓度或其它空气质量指数,根据区域内空气质量

自动调节新回风比,以保证人体舒适度。

3)建议对负荷变化较大的区域采用VAV变风量系统,以在保证人体舒适度的前提

下最大限度的节约能源。

4)预热控制:机组启动时新风阀关闭,进行预冷/预热。

5)联锁控制:新风风阀与回风阀比例调节,并与风机、水阀、加湿阀的联锁控

制,停风机时自动关闭新回风阀、水阀、加湿阀,风机启动前,延时自动打开风阀。

6)新风阀根据维持最小新风量及新回风的比例进行开度调节。

7)中央对系统中各台设备所控空间的温湿度进行监测和设定。

8)过滤网的压差报警,提醒清洗过滤网。

9)防冻传感器的报警状态监测,发生报警时控制系统将自动执行关机程序。同时

开启热水阀门,以防盘管冻裂。

10)对机组运行状态及故障状态监测,启停控制。

11)监测设备的手/自动状态。

12)编制时间程序自动控制风机启停,并累计运行时间。

13)系统将采集典型室外温湿度参数,供系统作最优启停控制与焓值控制及其他的节能控制。

14)各空调机组的参数设定值由中央站进行设定,由DDC自动控制.

中央站用彩色图形显示上述各参数,记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数,且可通过打印机输出。

5.3.3新风机组

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监控内容:

1)送风温湿度控制:根据送风温湿度与设定温度,对冷/热水阀开度进行PID调

节并对加湿阀进行开关控制,从而控制送风温湿度。在夏季工况时,当送风温度高于设定值时,调节水阀开大;当送风温度低于设定值时,调节水阀开小。

在冬季工况时,当送风温度高于设定值时,调节水阀关小;当送风温度低于设定值时,调节水阀开大。使送风温度始终控制在设定值范围内。

2)联锁控制:新风风阀与风机和水阀、加湿阀联锁控制,停风机时自动关闭新风

阀、水阀及加湿阀,风机启动前,延时自动打开新风阀。

3)新风阀阀位监测。

4)中央对系统中温湿度进行监测和设定。

5)过滤网的压差报警,提醒清洗过滤网。

6)防冻传感器的报警状态监测,发生报警时控制系统将自动执行关机程序。同时

开启热水阀门,以防盘管冻裂。

7)运行状态及故障状态监测,启停控制。

8)监测设备的手/自动状态。

9)编制时间程序自动控制风机启停,并累计运行时间。

10)与空调机组共用典型的室外温湿度,以供新风机组作最优的启停及节能控

制。

中央站用彩色图形显示上述各参数,记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数,且可通过打印机输出。

5.3.4新风加热机组

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