某樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)的安裝與監(jiān)控

葉南山，葉 放

（1.浙江工正建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，寧波 315100；2.寧波市科信工程咨詢管理有限公司，寧波 315103）

1 引 言

浙江省寧波市江東區(qū)一建筑工程總建筑面積33.86萬(wàn)m2，其中地上23.04萬(wàn)m2，地下 10.82萬(wàn)m2，其建筑結(jié)構(gòu)主要由酒店部分、辦公樓及其裙樓部分組成，由地下二層、地面二十二層的5幢建筑組成。整個(gè)工程是集酒店、購(gòu)物商場(chǎng)、休閑娛樂(lè)、辦公等多種業(yè)務(wù)功能的高檔綜合性建筑。

本工程的樓宇自控系統(tǒng)主要包括對(duì)空調(diào)冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)、供配電及照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等進(jìn)行監(jiān)控和管理。監(jiān)視大樓內(nèi)部所有機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行與故障報(bào)警，控制大樓空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、公共水電照明系統(tǒng)等的智能化運(yùn)行，監(jiān)視暖通系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作。所有的報(bào)警均在中控室計(jì)算機(jī)進(jìn)行反饋，以致力于創(chuàng)造一個(gè)高效、節(jié)能、舒適、高性價(jià)比、溫馨的環(huán)境。

2 樓宇自控對(duì)象

由于建筑物公共場(chǎng)地多，建筑物運(yùn)營(yíng)耗能大而且空調(diào)與照明等設(shè)備負(fù)荷變化也很大，必須要對(duì)整個(gè)樓內(nèi)的耗能設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。

中央空調(diào)系統(tǒng)是建筑物中能耗最大的系統(tǒng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)系統(tǒng)所占能耗約占建筑總能耗60%以上。智能建筑機(jī)電集成的中央空調(diào)系統(tǒng)是集中央空調(diào)系統(tǒng)和智能化系統(tǒng)為一體的智能化機(jī)電系統(tǒng)，通過(guò)中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和設(shè)備的合理配置，并且通過(guò)智能化系統(tǒng)的精確控制和優(yōu)化的控制策略，對(duì)系統(tǒng)溫度等參數(shù)的精確控制和多級(jí)的功率調(diào)節(jié)方式，在保證酒店舒適性的前提下，取得較好的節(jié)能效果，可以大量降低能耗和節(jié)省運(yùn)行人員，并帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益。

中央空調(diào)系統(tǒng)由中央空調(diào)冷熱源設(shè)備、冷熱媒傳輸管道和中央空調(diào)末端設(shè)備等組成，它采用循環(huán)水作為中央空調(diào)的冷熱量輸送媒體，通過(guò)智能化控制系統(tǒng)的控制，中央空調(diào)冷熱源設(shè)備在酷熱的季節(jié)進(jìn)行制冷，在寒冷季節(jié)進(jìn)行制熱，將常溫的中央空調(diào)冷 （熱）媒循環(huán)水，制成符合中央空調(diào)工作所需的溫度的水，通過(guò)水泵、各保溫管道輸送到各房間的中央空調(diào)末端設(shè)備中，由各中央空調(diào)末端設(shè)備將冷（熱）媒循環(huán)水中的冷 （熱）量轉(zhuǎn)換成冷 （熱）空氣流，送入各房間，達(dá)到降 （升）溫的效果。通過(guò)智能化系統(tǒng)對(duì)空調(diào)末端設(shè)備進(jìn)行精確的控制和合理的末端設(shè)備布置，對(duì)中央空調(diào)的末端設(shè)備進(jìn)行溫度、濕度、塵埃、新風(fēng)量等的控制，使酒店內(nèi)的環(huán)境保持在舒適、節(jié)能、高效的狀態(tài)。

建筑內(nèi)每個(gè)區(qū)域工作時(shí)間不同，對(duì)工作環(huán)境溫度要求也各異，所以對(duì)于暖通空調(diào)、給水、照明、機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行管理要求也就不同。

3 控制方案

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控的對(duì)象包括：空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)、冷熱源系統(tǒng)、高位水箱給水系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。

3.1 空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)

空調(diào)機(jī)組位于各樓層的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控原理圖如圖1所示。

圖1 空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控原理圖

3.1.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

回風(fēng)溫度檢測(cè) （AI）；風(fēng)機(jī)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，確認(rèn)空調(diào)機(jī)組是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，當(dāng)機(jī)組處于樓宇自控系統(tǒng)控制時(shí)，可控制風(fēng)機(jī)的啟停（BI）；空調(diào)機(jī)組過(guò)濾器阻塞狀態(tài)，提醒運(yùn)行操作人員及時(shí)清洗或更換 （1BI）；空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警 （2BI）。

3.1.2 控制內(nèi)容

根據(jù)室內(nèi)外新風(fēng)情況，聯(lián)合調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥開度，保證全年節(jié)能調(diào)節(jié)，最大限度利用自然冷源（2AO）；新風(fēng)閥與送風(fēng)機(jī)連鎖，風(fēng)機(jī)停止時(shí)自動(dòng)關(guān)閉新風(fēng)閥；根據(jù)回風(fēng)溫度設(shè)定值，根據(jù)回風(fēng)溫度與設(shè)定溫度的偏差，對(duì)冷/熱水閥開度進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，從而控制室內(nèi)溫度。在夏季工況時(shí)，當(dāng)回風(fēng)溫度升高時(shí)，調(diào)節(jié)冷水閥開大；當(dāng)回風(fēng)溫度降低時(shí)，調(diào)節(jié)冷水閥關(guān)小。在冬季工況時(shí)，當(dāng)回風(fēng)溫度升高時(shí)，調(diào)節(jié)熱水閥關(guān)??；當(dāng)回風(fēng)溫度降低時(shí)，調(diào)節(jié)熱水閥開大。從而使室內(nèi)溫度始終維持在設(shè)定范圍內(nèi)（AO）；采用最佳啟?？刂瞥绦?qū)照{(diào)機(jī)組進(jìn)行最佳時(shí)區(qū)啟?？刂?，保證上班前對(duì)房間進(jìn)行預(yù)冷 （夏季）或預(yù)熱 （冬季）（BO）；系統(tǒng)將采集典型室外溫濕度參數(shù)，供系統(tǒng)做最優(yōu)啟停控制與火用值控制及其他節(jié)能控制。各空調(diào)機(jī)組的參數(shù)設(shè)定值由中央控制站進(jìn)行設(shè)定，由就地DDC自動(dòng)控制。

3.2 新風(fēng)機(jī)組

新風(fēng)機(jī)組位于各樓層的新風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控原理如圖2所示。

3.2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)溫度 （1AI）；新風(fēng)機(jī)組服務(wù)場(chǎng)所溫度 （1AI）；風(fēng)機(jī)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，確認(rèn)新風(fēng)機(jī)組是否處于樓宇自控系統(tǒng)控制之下，當(dāng)機(jī)組處于樓宇自控系統(tǒng)控制時(shí)，可控制風(fēng)機(jī)的啟停 （1BI）；過(guò)濾器阻塞狀態(tài)，提醒運(yùn)行操作人員及時(shí)清洗或更換（1BI）；送風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警 （2BI）。

3.2.2 控制內(nèi)容

根據(jù)送風(fēng)溫度控制表冷器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，以滿足室內(nèi)溫度精度及節(jié)能的最佳平衡，減少能源浪費(fèi) （1AO）；新風(fēng)閥與風(fēng)機(jī)連鎖，風(fēng)機(jī)停止時(shí)自動(dòng)關(guān)閉新風(fēng)閥 （1BO）；與消防系統(tǒng)連鎖，發(fā)生火警時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)并關(guān)閉新風(fēng)閥 （1BO）。

3.3 冷熱源系統(tǒng)

冷熱源系統(tǒng)位于地下室的冷機(jī)房?jī)?nèi)，包含3臺(tái)冷機(jī)，5臺(tái)冷卻泵，5臺(tái)冷凍泵，3臺(tái)冷卻塔位于夾層上，監(jiān)控原理圖如圖3。

3.3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容：

冷水機(jī)組和智能換熱機(jī)組啟停次數(shù)，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，發(fā)出定時(shí)檢修提示；

冷凍水泵和冷卻水泵運(yùn)行狀態(tài)，故障報(bào)警，手動(dòng)自動(dòng)狀態(tài) （3BI）；

冷水機(jī)組和智能換熱機(jī)組工作狀態(tài)，故障報(bào)警，手動(dòng)自動(dòng)狀態(tài) （3BI）；

冷卻塔風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)，故障報(bào)警，手動(dòng)自動(dòng)狀態(tài)（3BI）；

圖2 新風(fēng)機(jī)組監(jiān)控原理

圖3 冷熱源系統(tǒng)監(jiān)控原理圖

熱水供、回水溫度 （2AI）；

熱水供回水壓力差檢測(cè) （AI）；

冷凍水供、回水溫度 （2AI）；

冷凍水供回水壓力差檢測(cè) （AI）；

冷卻水供、回水溫度 （2AI）；

供、回水管流量檢測(cè) （2AI）。

3.3.2 控制內(nèi)容：

冷水機(jī)組和智能換熱機(jī)組啟停 （2BO）；

冷卻塔風(fēng)機(jī)啟停 （1BO）；

通過(guò)冷凍水的總供/回水溫度和回水流量（1AI），自動(dòng)計(jì)算建筑空調(diào)實(shí)際所需冷負(fù)荷量；

冷凍水，冷卻水蝶閥控制及閥位反饋 （1BO+2BI）；

根據(jù)建筑所需冷負(fù)荷及壓差旁通閥開度，自動(dòng)調(diào)整冷水機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，達(dá)到最佳節(jié)能目的（1BO）；

根據(jù)冷卻水溫度，自動(dòng)控制冷卻塔風(fēng)機(jī)的啟停臺(tái)數(shù)，如果冷卻水溫度過(guò)低，打開冷卻水旁通閥，使冷卻水不經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻 （1BO）；

冷凍水泵的啟停，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各水泵的累積工作時(shí)間，提示定時(shí)維修；

根據(jù)供回水壓差，調(diào)節(jié)旁通閥開度，使供回水壓差穩(wěn)定 （1AO）。

3.4 高位水箱給水系統(tǒng)

3.4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

高位水箱供水系統(tǒng)監(jiān)控原理如圖4所示。

在高位水箱中，設(shè)置四個(gè)液位開關(guān)，分別為檢測(cè)溢流水位、停泵水位、啟泵水位和低限報(bào)警水位。DDC根據(jù)液位開關(guān)送入信號(hào)來(lái)控制生活泵的啟停。當(dāng)高位水箱液面低于啟泵水位時(shí)，DDC送出信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)生活泵運(yùn)行，向高位水箱供水。當(dāng)高位水箱液面低于啟泵水位而達(dá)到停泵水位時(shí)，DDC送出信號(hào)自動(dòng)停止生活泵。如果高位水箱液面達(dá)到停泵水位而生活水泵不停止供水，液面繼續(xù)上升達(dá)到溢流報(bào)警水位，控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)處理。同樣當(dāng)高位水箱液面低于啟泵水位時(shí)，水泵沒(méi)有及時(shí)啟動(dòng)，用戶繼續(xù)用水，但水位達(dá)到低限報(bào)警水位時(shí)，控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員及時(shí)處理。當(dāng)工作泵發(fā)生故障時(shí)，備用泵能自動(dòng)投入運(yùn)行。

圖4 高位水箱供水系統(tǒng)監(jiān)控原理圖

3.4.2 控制內(nèi)容

給水泵啟停狀態(tài)：取自給水泵配電柜接觸器輔助觸點(diǎn)；

給水泵故障報(bào)警：取自給水泵配電柜繼電器觸點(diǎn)；

自給水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)：取自給水泵配電柜轉(zhuǎn)換開關(guān)，可選；

給水泵啟?？刂疲簭腄DC數(shù)字輸出口 （DO）輸出到給水泵配電箱接觸器控制回路；

水流開關(guān)狀態(tài)：水流開關(guān)狀態(tài)輸出點(diǎn)；

低位水池高、低水位監(jiān)測(cè)：取水池水位開關(guān)輸出點(diǎn)，一般選用液位開關(guān)，溢流報(bào)警水位、啟泵水位、停泵水位、低限報(bào)警水位各一。

3.5 照明控制

3.5.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

在現(xiàn)代建筑中，照明用電量占建筑總用電量很大的一部分，僅次于空調(diào)用電量。如何做到既保證照明質(zhì)量又節(jié)約能源，是照明控制的重要內(nèi)容。在多功能建筑中，不同用途的區(qū)域?qū)φ彰饔胁煌囊?。因此?yīng)根據(jù)使用的性質(zhì)與特點(diǎn)，對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行不同的控制。照明系統(tǒng)的監(jiān)控包括建筑物各層的照明配電箱、應(yīng)急照明配電箱以及動(dòng)力配電箱。按照功能，可將照明監(jiān)控系統(tǒng)劃分為幾個(gè)部分：走廊、樓梯照明監(jiān)控；辦公室照明監(jiān)控。照明系統(tǒng)監(jiān)控圖如圖5所示。

圖5 照明系統(tǒng)監(jiān)控原理圖

3.5.2 控制內(nèi)容

3.5.2.1 照明系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)控點(diǎn)/位

室外自然光照明度測(cè)試：自然光 （照度）傳感器；

樓房照明電源開關(guān)控制：DDC數(shù)字輸出接口；

樓房照明電源故障：樓房照明電源接觸器的輔助觸點(diǎn)；

樓房照明電源手/自動(dòng)狀態(tài)：樓房照明電源箱控制回路。

3.5.2.2 走廊、樓梯公共照明系統(tǒng)監(jiān)控

走廊、樓梯照明除保留部分值班照明外，其余的燈在下班后及夜間可以及時(shí)關(guān)掉以節(jié)約能源。對(duì)一部分照明設(shè)施，可預(yù)先設(shè)定好時(shí)間，編制程序進(jìn)行開/關(guān)控制，并監(jiān)視開關(guān)狀態(tài)。例如，采光的走道，白天、夜間可以斷開照明電源但在清晨和傍晚，上、下班前后應(yīng)接通。

3.5.2.3 工作與辦公照明監(jiān)控

辦公室照明應(yīng)為辦公人員創(chuàng)造一個(gè)良好、舒適的視覺(jué)環(huán)境，以提高工作效率。

辦公室宜采用自動(dòng)控制的白天室內(nèi)人工照明，這是一種質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效果好的人工照明系統(tǒng)，是照明設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。它由輻射入室內(nèi)的天然光和人工照明協(xié)調(diào)配合而成。它的調(diào)光原理是當(dāng)天然光較弱時(shí)，自動(dòng)減弱人工照明，即人工照明的照度與天然光照度成反比例變化，以使二者始終能夠動(dòng)態(tài)地補(bǔ)修。

4 設(shè)備及系統(tǒng)安裝

安裝工作包括：全部自控設(shè)備 （傳感器、變送器、控制器、自控閥門、中央監(jiān)控系統(tǒng)）的安裝；全部自控電纜 （控制電纜、通訊電纜）、管線的供應(yīng)及敷設(shè)。

安裝過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)內(nèi)電氣安裝規(guī)范和其它有關(guān)規(guī)定進(jìn)行自控線纜、管線敷設(shè)，負(fù)責(zé)質(zhì)量監(jiān)督和驗(yàn)收。應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)內(nèi)自控設(shè)備安裝規(guī)范和其它有關(guān)規(guī)定、并同時(shí)滿足自控設(shè)備的安裝說(shuō)明書規(guī)定進(jìn)行。

進(jìn)行自控安裝時(shí)，若與其它專業(yè)發(fā)生交叉，需統(tǒng)一協(xié)調(diào)解決。

5 系統(tǒng)調(diào)試

在系統(tǒng)及設(shè)備安裝完畢后，需詳細(xì)的調(diào)試程序及各控制設(shè)定點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

調(diào)試步驟如下：

（1）對(duì)所有接線進(jìn)行嚴(yán)格校正，檢查無(wú)誤后進(jìn)行下一步工作。

（2）硬件調(diào)試：對(duì)各種傳感器進(jìn)行校驗(yàn)；各種驅(qū)動(dòng)器用手動(dòng)，電動(dòng)模擬工作校驗(yàn)；各種DDC進(jìn)行通電測(cè)試；中央管理站設(shè)備通電測(cè)試。

（3）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試：對(duì)各DDC子站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試；電源工作正常；接收各種傳感器信號(hào)正常；命令各種驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作正常；軟件工作正常，包括編程、歷史報(bào)告、趨勢(shì)報(bào)警、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警等；保證獨(dú)立工作正常。

以上步驟檢查無(wú)誤并寫出明確報(bào)告后進(jìn)行下一步。

6 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

整個(gè)系統(tǒng)通電調(diào)試，全部通訊無(wú)誤；

所有動(dòng)態(tài)圖形，動(dòng)態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)無(wú)誤；

所有遙測(cè)、遙控功能正常；

ORCAview軟件各項(xiàng)內(nèi)容工作正常；

各種需后期編制的圖形，程序編制完成調(diào)試成功；

預(yù)設(shè)空調(diào)系統(tǒng)冬、夏過(guò)渡季節(jié)工況參數(shù)，并在相應(yīng)工況下進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)整，保證使系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

7 結(jié)束語(yǔ)

建筑物設(shè)備自動(dòng)控制的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)成為建筑技術(shù)不斷發(fā)展的必然結(jié)果。在樓宇自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合制冷技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)而形成并迅速發(fā)展的智能建筑則能更好地滿足人們對(duì)建筑環(huán)境安全、舒適、便捷、高效等要求。

[1] 戴瑜興，黃鐵兵，梁志超.民用建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)版社，2008，7

[2] 顧潔.暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與計(jì)算方法[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007，10

[3] 何再英，韓養(yǎng)社，高虎賢.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005，1