帝蓝自控亭林项目BAS系统设计说明开利.docx

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帝蓝自控亭林项目BAS系统设计说明开利

金山区亭林医院新建病房医技楼工程

楼宇自控系统BAS

设计方案

上海帝蓝机电设备有限公司◎楼宇自控事业部

2014年8月10日

一、项目概述1

二、系统设计2

设计原则2

设计依据2

设计目标2

网络架构4

三、监控说明6

通讯集成6

◎冷水机组集成通讯7

DDC监控8

◎配电柜二次回路要求8

◎冷热源群控9

◎新风机组监控11

◎风机盘管监控13

◎移动端监视………………………………………………………………………………13◎关于本项目设备故障或不能满足要求时的自动切换的功能说明…………………………13

四、系统配置14

系统概述14

系统软件16

系统设备22

系统配置（见附件）49

一、项目概述

根据设计要求，本项目楼宇自控系统设计范围包括：

冷（热）源群控；（6台主机系统通讯接口、12台冷热水泵）

新风机组监控；（6台新风机组）

风机盘管监控；（196台风机盘管）

二、系统设计

设计原则

本系统由点对点通讯的DDC控制器高速网络和基于Web的操作界面构成，该系统采用可点击图形界面方式浏览（操作）相关机电设备和各楼层情况。

中央操作软件安装在具备网卡的Web服务器上，Web服务器从DDC网络采集数据，并且生成通用的网络浏览器（如IE）可以观看的网页，此操作者可以通过局域网的任何一台PC上的网络浏览器（如IE）进行全部的楼宇自控系统操作、浏览等功能。

本系统采用BACnet开放型通讯协议，时间表、设定点、历史趋势以及报警管理都是BACnet对象。

设计依据

JGJ16-2008

民用建筑电气设计规范

GB/T50314-2006

智能建筑设计标准

GB50189-2005

公共建筑节能设计标准

GB50019-2003

采暖通风与空气调节设计规范

GB50365-2005

空调通风系统运行管理规范

GB50339-2003

智能建筑工程质量验收规范

CECS182:

2005

智能建筑工程检测规程

现有设计图纸

WebCTRL楼宇自控系统产品手册

设计目标

1.“一次设备”运行达到设计标准：

“一次设备”是指具体体现使用功能的设备，比如冷水主机、锅炉、冷却塔、空气处理机组、水泵、送/排风机、电梯、路灯等直接带给用户使用功能的设备，而楼宇自控系统的设备是通过控制这些设备为用户服务，所以也可称为“二次设备”。

楼宇自控的根本目标就是使“一次设备”运行达到设计要求，确保本项目获得绿色环保环境和舒适的工作条件。

2.降低机电设备使用能耗

现代建筑中，为满足日益增加的用户的使用要求，机电设备在整个建筑中的份额比例越来越大，而他们的能耗也是该建筑在运行过程中的主要支出，据统计，单是中央空调在现代建筑运行中能耗就占到整个建筑的40%以上，采用楼宇自控系统（其中的能量管理系统）可以极大的降低能耗，为业主节省运行开支。

3.提高物业管理水平

为提供一个绿色环保环境和舒适的工作条件，其机电设备数量必然较大，而且由于使用的原因分布比较分散，这些设备的管理（包括开关、调节、检查、维护）是一件很困难的事，采用楼宇自控系统可以使系统管理人员在管理这些设备（系统）时可以非常方便地进行远程操作、监视，减轻人员劳动强度的同时实现现代的物业管理。

而且对于使用比较规律的设备，可以采用全部由电脑时间程序管理的方式。

楼宇自控系统可以不断地及时地提供有关设备运行状况的资料，集中收集、整理，作为设备管理决策的依据，实现设备维护工作的自动化。

物业管理水平的提高，从另一方面也可以提高设备的使用寿命，降低维护费用，从而进一步提高系统投资回收效果。

网络架构

监控网络说明：

为灵活设置BAS系统网络，满足现代建筑的使用需求，应利用建筑内已经设置的局域网架构，BAS系统网络应设置为两层：

1.控制器层CMnet

采用BACnet/RS-485网络，双绞屏蔽线20AWG采用手拉手的总线结构，连接到系统路由器LGR，通讯速度最快可以156K，最长通讯距离可以达到3000米，中间需要增加中继器。

2.管理层TCP/IP

直接利用建筑内现有的TCP/IP局域网，将位于建筑内多处的路由器LGR直接接入，在局域网层进行通讯,通讯速度为10M/100M，这里需要布线系统为路由器的接入留有HUB接口。

中央监控电脑可动态设置，系统软件安装在一台服务器（配置较高的PC机即可）上，位于局域网上的任何一台电脑，利用通用浏览器IE即可获得权限范围内的操作功能，这样传统意义上的中央监控室可以设置在局域网连通的任何位置。

这种B/S（浏览器/服务器）结构可以允许多台浏览器同时访问服务器，也就为多用户个性化使用提供了可能，管理人员可以采用监视浏览的方式对总体系统或局部设备运行参数进行了解，操作人员可以根据自己的权限进行参数的修改和定义。

和第三方设备进行协议通讯，有3种接线方式，RS485,RS232或TCP/IP可选，主要是对方设备的接线方式，最好的接线方式建议采用TCP/IP方式，这样可以不受位置的限制。

三、监控说明

通讯集成

随着机电设备自控需求的增加，越来越多的复杂机电设备开始自带控制设备，在完成自身监控的同时，可以标准或非标准的通讯协议进行外部通讯，实现机电设备监控的专业化、简易化和低成本化。

通信协议是指通信双方的一种约定,约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、检纠错方式以及控制字符定义等问题作出统一规定,通信双方必须共同遵守。

不同体系结构的系统一般采用不同的通信协议完成系统内部成员之间的通信,这固然为本系统的设计带来了很大的方便,但因为不同系统的通信协议往往不同,当本系统需要同其他系统进行通信时,会因为协议的不同造成通信障碍。

为解决异构系统之间因通信协议不匹配造成的通信困难,需要在两个系统之间添加一个协议转换器（通讯网关）。

网关在网络层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。

网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。

网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。

在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。

与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

同时，网关也可以提供过滤和安全功能。

◎冷水机组集成通讯

冷水机组提供MODBUS通讯协议，BA进行集成通讯，具体通讯数据以冷水机组厂家提供数据为准。

冷水机组系统通讯应采用标准MODBUS（或BACnet）通讯协议，通过网关设备进行数据传输。

可以采用RS-485、RS-232或者TCP/IP方式。

DDC监控

◎配电柜二次回路要求

对于风机、水泵等380VAC供电的电机设备，对应的配电柜内必须配置符合自控需求的二次回路（详见GB50171-2012《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》内容），BAS常用二次接线要求如下图。

二次回路要求

序号

名称

规格参数

备注

开关控制

220VAC继电器信号

接触器线圈端子

开关状态

无源触点信号

接触器辅助触点

故障报警

无源触点信号

热继电器辅助触点

手动自动

无源触点信号

转换开关辅助触点

注：

对于只监不控的风机水泵，取消上表中的“开关控制”和“手动自动”。

◎冷热源群控

1）开关方式（RunConditions）：

使用者可以通过三种方式进行冷热源群组设备开关：

系统软件设定时间表，在固定时间开/关；

系统软件直接点击“开/关”按钮；

现场配电柜置于“手动”，现场人工开/关控制。

2）冷热水温度监视（Chilled&HeatingWaterTempMonitoring）：

监视冷热水供回水总管温度（差），当超出设定范围（可调整）时发出报警信号。

3）冷热水流量监视（Chilled&HeatingWaterFlowMonitoring）：

监视冷热水供水总管流量，当超出设定范围（可调整）时发出报警信号。

4）冷热水压力差监视（Chilled&HeatingWaterDifferentialPressureMonitoring）：

监视冷热水供回水总管压力（差），当超出设定范围（可调整）时发出报警信号。

5）压差旁通阀控制（BypassValveControl）：

根据冷热供回水压力差和设定值（可调整）的差值，采用PID方式调节压差旁通电动阀开度，实现冷热供回水压力差恒定；

监视压差旁通阀开度反馈信号，当超出设定时间（可调整）和控制信号数据不一致时发出“电动阀故障”报警；

6）风冷热泵机组电动蝶阀控制（HeatPumpButterflyValveControl）：

风冷热泵机组电动蝶阀和热泵机组一一对应，电动蝶阀应做到“先开后关”；

接收到“设备开启/ON”命令，对应的电动蝶阀即开始启动，反馈状态正常后延时2分钟（可调整）后可启动对应冷热水泵及风冷热泵机组；

接收到“设备停机/OFF”命令，先停风冷热泵机组，延时15分钟（可调整）后停止冷热水泵停机状态反馈后延时5分钟（可调整）后分别关闭电动蝶阀；

7）冷热水泵控制（Chilled&HeatingWaterPumpControl）：

冷热水泵和风冷热泵机组开启台数一一对应，冷热水泵应做到“先开后关”；

接收到“设备开启/ON”命令，冷热水泵即开始启动，反馈状态正常后延时5分钟（可调整）后可启动对应风冷热泵机组；

接收到“设备停机/OFF”命令，冷热水泵即开始启动，反馈状态正常后延时5分钟（可调整）后可启动对应冷风冷热泵水机组；

以下情况发出报警：

冷热水泵故障：

发出“运行/ON”命令，反馈状态为“停机/OFF”；

冷热水泵手动：

发出“停机/OFF”命令，反馈状态为“运行/ON”；

冷热水泵超时：

冷热水泵运行累计时间超过设定值（可修改）。

8）设备运行时间均衡（RuntimeBalanceControl）：

累计各个被控设备的运行时间，除非维护等原因时间归零；

通过“先开后关”等自动控制手段，保证同类设备累计运行时间尽量一致。

9）冷热源工作站针对性控制策略描述：

冷热源工作站共设有6台热泵机组、12台水泵，LR-1用于舒适性空调，平时单独运行，需要时可并入四管制空调系统运行；LR-3多功能（制冷带热回收）机组为手术室空调提供冷热源，LR-2机组并入四管制（手术室）系统；电动蝶阀V1/V2/V3/V4在冬夏模式切换时自动切换管道，并回收其开关状态，防止误操作；

控制系统设计以优先满足手术室空调为原则，具体控制策略如下：

夏季：

V1/V2关闭，V3/V4开启；LR-1用于舒适性空调，制冷模式，平时单独运行；当手术室投入工作时，控制系统优先开启带热回收的LR-3热泵机组，在制冷的同时回收热量供应四管制系统的制热盘管，当四管制冷水供回水温度超出设定范围（具体设定值可在监控电脑调整）开启LR-2为冷冻水降温以使其达到设定温度；如果开启LR-2后仍不能满足手术室制冷需求，控制系统自动打开V5/V6电动蝶阀，让处于制冷模式的LR-1参与为手术室制冷盘管系统降温；

监控系统通过通讯接口以通讯方式读取热泵机组数据并完成控制启停、故障报警、冷热切换等功能，监控系统根据预设程序优先满足手术室四管制空调系统的供应，当某台热泵机组故障时，监控电脑桌面自动弹出故障信息并启动备用热泵机组以满足空调系统的正常运行；

秋季：

冬季：

V1/V2开启，V3/V4关闭；LR-1用于舒适性空调，制热模式，平时单独运行；当手术室投入工作时，控制系统优先开启带热回收的LR-3热泵机组，在制冷的同时回收热量供应四管制系统的制热盘管，当四管制热水供回水温度超出设定范围（具体设定值可在监控电脑调整）开启LR-2为四管制热水加热以使其达到设定温度；如果开启LR-2后仍不能满足手术室制热需求，控制系统自动打开V5/V6电动蝶阀，让处于制热模式的LR-1参与手术室制热盘管系统加热；

春季：

节能策略：

1、控制系统根据空调系统冷热负荷自动调整热泵机组、水泵的开启台数；控制系统自动累计每台设备运行时间，先开运行时间短的，先关运行时间长的，以使各台设备运行时间均衡；当热泵机组在非满负荷运行状态时，自动卸载运行（机组可以在10-100%自动调节）。

2、本项目设置室外温湿度传感器，控制系统根据室外温湿度的变化在满足室内环境温湿度要求的前提下自动重置热泵机组出水温度，使系统运行处于高COP值的节能状态：

空调主机的出水温度和空调末端除湿的需求相关，与降温的需求关系不大（在一定的范围内几乎没有关系），出水温度的提升（制冷）或降低（制热）可以使热泵机组的蒸发温度和蒸发压力升高或降低，从而改善热泵机组的制冷/热性能，带来空调主机的COP值的增加。

室内除湿需求来源主要是人体散湿量、新风需除湿量和其他途径需除湿量，由于新风带入的除湿需求理论上也和人数相关（新风控制良好的前提下），而不同建筑中办公人员的作息时间不同，所以有不同的除湿需求，空调主机的设定温度也可相应调整，实现节能运行。

◎新风机组监控

1）开关方式（RunConditions）：

使用者可以通过三种方式进行新风机设备开关：

系统软件设定时间表，在固定时间开/关；

系统软件直接点击“开/关”按钮；

现场配电柜置于“手动”，现场人工开/关控制。

以上任何一种都可以发出“设备开启/ON”或“设备停机/OFF”需求。

2）防冻保护（FreezeProtection）：

当冷盘管后的防冻开关报警，风机自动停机；

发出防冻报警信号，提醒使用者进行检查和排除。

3）送风机控制（SupplyFan）：

接收到“设备开启/ON”命令，送风机即开始启动；

接收到“设备停机/OFF”命令，延时1分钟（可调整）以避免短路，除非紧急停机：

以下情况发出报警：

送风机故障：

发出“运行/ON”命令，反馈状态为“停机/OFF”；

送风机手动：

发出“停机/OFF”命令，反馈状态为“运行/ON”；

送风机超时：

送风机运行累计时间超过设定值（可修改）。

4）过滤网堵塞报警（FilterDifferentialPressureAlarm）：

监视过滤网两端压差（ON/OFF），当超出设定范围（可调整）时发出报警信号。

5）送风温度监视（SupplyTempMonitoring）：

监视送风温度信号，当超出设定范围（可调整）时发出报警信号。

6）冷热水电动阀控制（Cooling/HeatingCoilValve）：

冷热水阀和送风机状态连锁，当送风机停机时，冷热水阀应进行关闭控制；

根据送风温度和设定值（可调整）的差值，采用PID方式调节电动阀开度，实现送风温度恒定；

监视电动开度反馈信号，当超出设定时间（可调整）和控制信号数据不一致时发出“电动阀故障”报警；

防冻开关报警时，电动阀开度应置于50%开度（可调整）。

7）新风阀控制（DampersControl）：

新风阀和送风机状态连锁，当送风机开机时，新风阀应进行提前开启控制，当送风机停机时，新风阀应进行关闭控制；

◎风机盘管监控

1．开关控制

现场控制器可按房间设定器上的用户指令（开关）起停风机盘管。

现场控制器可按房间设定器上的用户指令（三速设定）起停风机盘管的风机速度。

现场控制器可按房间设定器上的用户指令（冷暖设定）进行风机盘管的冷热转换控制。

现场控制器可按正常/假日时间程序及事故程序或设定时间自动起停风机盘管。

2、房间温度设定值调整

现场控制器根据房间设定器上的房间温度设定值，结合用户要求对房间温度设定值作出适量调整，以便达到更佳的控制效果。

现场控制器根据测量房间温度与设定值的偏差，自动开启或关闭冷水/热水电动二通阀，使房间温度保持在设定范围内。

房间设定器以LCD显示温度。

现场控制器根据测量的房间温度，在中央监控站以颜色和数字进行双重显示。

3、风机盘管能耗计量

监控系统通过网络路由模块自动采集风机盘管运行状态及风机档位，并通过送风温度及电动阀开关状态自动甄别风机盘管是否处在有效工作状态，监控系统根据预置程序自动计量风机盘管实时能耗及累计能耗，以供业主了解建筑物内各区域能耗情况，方便业主对进一步节能管理采取针对性措施。

4、报警及数据记录

中央监控站会显示如监控点表所示的信息；当机组出现故障时，中央监控站会显示及打印报警信息，包括时间。

5、风机盘管节能管理针对性控制策略描述：

本项目风机盘管共190台，监控系统可以把每台风机盘管按区域或功能预设启停工作时间进行节能优化管理；当手术室空调供回水超出设定范围并已经开启V5/V6将LR-1也已经投入降温或加热仍不能达到要求时，监控系统根据每台风机盘管所在区域或功能（风机盘管分级管理）关闭部分风机盘管，以优先满足手术室部分空调供回水温度；监控系统可以远程在监控电脑设置每台风机盘管出风温度及三速档位，系统设置每台风机盘管的启停时间或设定温度后，每台风机盘管现场控制器将不能控制风机盘管启停及现场人工更改设定温度及三速工作模式；当某台风机盘管对应工作区域需要开启或调整设定温度值、设定风速时，可向监控中心申请，由监控中心根据需求作出相应设置。

◎移动端（Android、IOS/苹果）实时监视（二次开发）

开利自控可根据业主需求二次开发移动端（Android、IOS/苹果）实时监控功能，经业主授权的管理人员可以通过移动端实时了解空调系统内各设备运行状态；

下附其他项目移动端监视画面：

◎关于本项目机组故障时优先满足手术室空调系统的功能说明：

本项目空调系统分为舒适性空调和手术室空调两个系统，监控系统的设计以优先满足手术室空调系统为原则：

夏季：

V1/V2关闭，V3/V4开启；LR-1用于舒适性空调，处于制冷模式，平时单独运行；当手术室投入工作时，控制系统优先开启带热回收的LR-3热泵机组，在制冷的同时回收热量供应四管制系统的制热盘管，当LR-3故障或四管制冷水供回水温度超出设定范围（具体设定值可在监控电脑调整）开启LR-2为冷冻水降温以使其达到设定温度；如果开启LR-2后（或故障）仍不能满足手术室制冷需求，控制系统自动打开V5/V6电动蝶阀，让处于制冷模式的LR-1参与为手术室制冷盘管系统降温；如果LR-1机组投入使用后手术室空调系统供回水温度仍然不能达到设定的温度，控制系统根据风机盘管所在区域或功能（风机盘管分级管理）关闭部分风机盘管，直至满足手术室部分空调系统供回水温度为止；

秋季：

冬季：

V1/V2开启，V3/V4关闭；LR-1用于舒适性空调，制热模式，平时单独运行；当手术室投入工作时，控制系统优先开启带热回收的LR-3热泵机组，在制冷的同时回收热量供应四管制系统的制热盘管，当LR-3故障或四管制热水供回水温度超出设定范围（具体设定值可在监控电脑调整）开启LR-2为四管制热水加热以使其达到设定温度；如果开启LR-2后（或故障）仍不能满足手术室制热需求，控制系统自动打开V5/V6电动蝶阀，让处于制热模式的LR-1参与手术室制热盘管系统加热；如果LR-1机组投入使用后手术室空调系统供回水温度仍然不能达到设定的温度，控制系统根据风机盘管所在区域或功能（风机盘管分级管理）关闭部分风机盘管，直至满足手术室部分空调系统供回水温度为止；

春季：

四、系统配置

系统概述

根据本项目设计特点和要求，本项目采用美国开利公司的WebCTRL系统。

WebCTRL系统是行业内最先进的系统之一，隶属于美国开利空调的ALC公司成立于1976年，促成了楼宇自控行业的出现和发展，是美国暖通协会BACnet协议组织的创始成员，是行业内公认的BACnet产品标杆。

2004年全球最大的空调厂家开利购ALC公司，整合最先进的楼宇自控和中央空调技术，提供完善的节能管理措施。

ALC公司立足创新，图形化操作界面是ALC公司第一个在楼宇自控行业进行应用，操作界面友好化至今仍然是WebCTRL系统一大特色和亮点，所有见过其界面的用户都会被其吸引，这充分体现了“系统被乐于使用才是根本”的原则和对用户的尊重。

基于互联网的技术发展

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