建筑设备管理施工与设计方案.docx
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建筑设备管理施工与设计方案
系统方案
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本标段包括以下系统：
1、建筑设备管理系统
2、智能照明控制系统
第一节、建筑设备管理系统
1、系统概述
楼宇自控系统利用现代的计算机技术、控制技术和网络技术，对所有机电设备的集中管理和自动监控，有效地发挥设备的功能和潜力，提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间，延长设备的服役寿命，降低能源消耗，减低维护人员的劳动强度和工时数量，为人员提供一个舒适、健康、安全、高效、低能耗的工作环境。
兖州市人民检察院办案用房和专业技术用房采用楼宇自控系统对建筑物中的众多机电设备进行监控管理。
2、设计原则
在该工程的设计中我们本着“设备先进、技术完备、功能齐全、配置合理、节约资金”的原则进行系统设计。
（1）实用性和先进性
本工程楼宇自动化系统按照智能建筑设计标准的甲级标准进行设计，设备全部采用目前国际上的主流技术和系统产品，保证前期所选型的系统与今后系统性能提升在技术先进性方面的可延续性。
（2）标准化和结构化
楼宇自控系统设计除依照国家有关的标准外，还根据系统的功能要求，作到系统的标准化和结构化，能综合体现出当今的先进技术。
集成系统是一个完全开放性的系统，通过编制相关分控制系统的接口软件，将解决不同系统和产品间接口协议的“标准化”，以使它们之间具备“互操作性”。
所有接口均基于标准的TCP/IP数据接口协议和内容。
（3）集成性和可扩展性
系统设计遵循全面规划的原则，并有充分的余量，以适应将来发展的需要。
所提供的系统应用软件，严格遵循模块化的结构方式进行开发；系统软件功能模块完全根据用户的实际需要和控制逻辑来编制；
（4）可靠性
楼宇自控系统和系统集成管理担负着整个大楼的机电设备的正常运行的责任。
出现任何故障都会给用户带来严重的损失，应是一个可靠性和容错性极高的系统，使系统能不间断正常运行和有足够的延时来处理系统的故障，以确保在发生意外故障和突发事件时，系统能保持正常运行。
（5）综合节能管理的合理性
楼宇自控系统和BMS系统应采用准确的方法来计量、合理的算法来统计及分析大厦的能源消耗，以达到节能管理的目的。
3、设计依据
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2007）
《民用建筑电气设计规范》（JBJ16-2008）
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）
《多联式空调（热泵）机组》（GB/T18837-2002）
甲方提供的文件、图纸及相关要求
4、设计目标
我公司设计本建筑楼宇设备自动化系统的目的是：
首先要保证工作人员室内环境的舒适性，其二要提供最佳的能源的供应方式，达到节约能源和减少运行成本的目的，其三是实现设备管理的现代化，因为设备管理很多的数据及参数都来自楼宇设备自动化系统。
所以我司主要从这三方面来考虑本工程的楼宇自控系统设计。
首先是舒适性，此项可以根据室外室内的温度进行调整控制，达到最佳的控制方案，提供一个舒适良好的环境空间。
其二从节能的角度来考虑。
根据整个大厦使用功能和区域划分，在空调通风系统上实现区域管理和控制。
使正在使用的区域和功能房间能达到设计的空调效果，而未使用的区域的功能房间不开通空调系统；其他如通风等消耗能源大的区域按时间确定启动设备，以此来实现在保证使用功能的前提下，最大限度地节约能耗和运行成本。
这样做不但能满足实际的使用效果，也能有效地节省运行成本和节约能耗。
同时对各分路做好时间及运行状态的记录，便于统一管理。
使信息大厦楼内的机电设备通过计算机技术进行全面有效的监控和管理，以确保建筑物内舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。
其三从管理现代化来考虑，楼宇设备自动化系统的一个重要的作用是它可以采集很多的数据，如水、电、风系统的运行数据、冷热量计量及各种传感器所采集的数据，这些数据对于管理者分析设备运行状况、维修时间、能源状况、费用计算都提供了依据。
这些数据由经集成后可以进行各种分析与处理，可以指导制定维护计划、备品备件的库存量设置、成本核算、各类的收费依据等等。
5、系统设计
我方能够为的楼宇设备自动化系统提供系统设计、软件和设备供货安装、系统安装调试、系统连动调试、用户培训、验收及售后服务等。
主要包括如下子系统：
冷热源设备监控
空调机组设备监控
新风机组设备监控
送排风系统
公共照明系统
5.1冷热源系统
冷热源系统自控主要目的是协调设备之间的联锁控制关系进行自动启停，同时根据供回水温度、流量、压力等参数计算系统冷热量，控制机组运行以达到节能目的。
冬季供/回水温度控制在450C/400C，夏季供/回水温度控制在70C/120C。
冷热水机组自身装备有安全保护和能量自动调节的控制器，对机组的状态监视和参数设定采用通讯网关的方式来完成。
我们采用DDC控制器直接采集其他相关设备的各种参数，同时程序控制机组、水泵启停，完成联动控制、备用设备的转换。
基本监控内容如下表：
监控设备
监控内容
冷水机组
冷冻泵
冷却泵
热水泵
设备控制器通过标准接口与BAS通讯
制冷站集/分水器
AI：
温度、温差、压力
AO：
旁通阀控制
DI：
设备状态、转换开关状态
DO：
阀门开关
电锅炉
AI：
温度、压力
DI：
设备状态
DO：
设备启停
热交换器
AI：
温度、压力、流量
交换器室集/分水缸
AI：
温度、温差、压力
AO：
旁通阀控制
DI：
设备状态、转换开关状态
DO：
阀门开关
冷却塔
AI：
电加热器温度
DO：
风机和电加热器的设备启停；电动阀门开关控制
DI：
风机的设备状态、故障报警、转换开关状态；阀门开闭状态；电加热器设备状态
膨胀水箱
DI：
高、低液位
程序控制内容
在空调水总管管道设置温度及流量传感器,以测量各供应冷热水温度、流量，根据公式计算出各供应分路的能量消耗：
Q=C*M*（T1--T2）
T1＝回水温度，T2＝供水温度，M＝流量
根据大楼的日程安排自动开关冷水机组；
保证机组不频繁启动，设定一时间，在该时间内，禁止再启动/停止冷水机组（流程请见下图）。
自动记录及打印空调系统负荷，并可根据物业管理部门要求以不同时段累计负荷情况并打印，自动生成趋势数据及报告。
统计各区域用水量的变化情况,并打印成报表,以供物业管理部门利用监测冷水机组出现断水报警，立即关闭冷水机组。
三维图象显示每台机组的系统图，并显示所有测量点温度流量等，显示所有机组运行趋势图，故障及时显示于CRT上。
中央管理站软件功能：
三维图象显示每台机组的系统图
显示所有测量点如温度、流量等动态趋势图
故障报警与所在平面图关联
打印有关故障报警信号
设定模拟信号报警上下限，打印输出自动记录及打印空调系统负荷，并可根据管理部门要求以不同时段累计负荷情况并打印。
冷水机组群控流程图
5.2空调机组系统
空调机组向特定区域提供经过处理的空气，从而使特定区域的环境保持舒适性条件的目的，通过监测温度参数，根据设定值，经DDC计算以控制水阀开度、设备启停达到保持舒适性环境和节能目的，同时监测各设备状态报警及时对设备进行检修维护
基本监控内容如下：
监控设备
数量
监控内容
柜式空调机组
14台
DO：
设备启停；阀门开关控制
DI：
运行状态、风机故障报警、转换开关状态、空气过滤网报警
AI：
回风温度
精密机房空调机
65台
设备控制器通过标准接口与BAS通讯
精密机房空调机
65台
设备控制器通过标准接口与BAS通讯
通过对14台空调机组的控制，使环境温度达到如下要求：
环境温度：
20-25C（5C/H），同时，环境噪音值不大于40dB。
具体的监控内容如下：
启停控制
于预定时间程序下控制空调机组的启停，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段。
（DO）
温度控制
通过安装在回风管上的风管温湿度传感器测量回风温湿度（AI）；
根据系统温度的设定参数控制调节阀开度，以达到降温或加热的功能，以保证控制区域内温度的要求，同时节约能源。
（DO）
状态监测
通过手/自动转换开关监测风机的转换开关状态（DI）；
通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号（DI）；
通过风机过载继电器状态监测，产生风机故障报警信号（DI）；
通过安装在过滤网两端的压差开关，监测过滤网两侧压差，根据设定值产生阻塞报警信号，提示清洗过滤网，提高过滤效率。
压差设定值20-300Pa，可调报警范围（DI）。
中央管理站软件功能：
每一个机组通过彩色三维图形显示，辅以图标的颜色变化和闪烁，直观显示不同监测对象的状态和报警信号，动态显示每个模拟量参数的值，通过鼠标修改设定值或者末端设备开度，改变设备启停状态，以求达到最佳工况
每一点报警信号均有历史记录，可以与图形关联，可列表输出有关历史记录信息。
在报警发生时，将按照对象的时间特征，将报警信息显示于报警窗口，同时蜂鸣器发出连续警报声，直至该报警信号被确认。
累计风机运行时间。
阀门执行器和风机联锁控制，当空调停机时，电动阀门自动恢复到关闭位置，以节约能源。
可显示与储存、打印有关模拟量信号的趋势指列表，动态趋势图。
5.3新风机组系统
新风机组成新风控制系统，通过对系统的控制，使环境温度达到如下要求：
环境温度：
20-25C（5C/H），同时，环境噪音值不大于40dB。
具体的监控内容如下：
监控设备
监控内容
新风机组
DO：
设备启停、风门开关控制
DI：
运行状态、风机故障报警、手自动状态显示、空气过滤网报警、风机压差
AI：
送风温\湿度,阀门开度显示
启停控制
于预定时间程序下控制新风机组的启停，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段。
（DO）
温度控制
通过安装在送风管上的风管温度传感器测量送风温度（AI）
根据系统温度的设定参数控制调节阀开度，以达到降温或加热的功能，以保证控制区域内温度的要求，同时节约能源。
（DO）
状态监测
通过手/自动转换开关监测风机的转换开关状态（DI）；
通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号（DI）；
通过风机过载继电器状态监测，产生风机故障报警信号（DI）；
通过安装在过滤网两端的压差开关，监测过滤网两侧压差，根据设定值产生阻塞报警信号，提示清洗过滤网，提高过滤效率。
压差设定值20-300Pa，可调报警范围（DI）
中央管理站软件功能：
每一个机组通过彩色三维图形显示，辅以图标的颜色变化和闪烁，直观显示不同监测对象的状态和报警信号，动态显示每个模拟量参数的值，通过鼠标修改设定值或者末端设备开度，改变设备启停状态，以求达到最佳工况。
每一点报警信号均有历史记录，可以与图形关联，可列表输出有关历史记录信息。
在报警发生时，将按照对象的时间特征，将报警信息显示于报警窗口，同时蜂鸣器发出连续警报声，直至该报警信号被确认。
累计风机运行时间。
阀门执行器和风机联锁控制，当空调停机时，电动阀门自动恢复到关闭位置，以节约能源。
可显示与储存、打印有关模拟量信号的趋势指列表，动态趋势图。
5.4送排风机系统
基本监控内容如下：
监控设备
监控内容
送风机
DO：
设备启停
DI：
设备状态、故障报警、转换开关状态
启停控制
于预定时间程序下控制送排风机的启停，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段。
状态监测
通过手/自动转换开关监测风机的转换开关状态（DI）；
通过启动柜接触器辅助开关，直接监测风机运行状态；
通过风机过载继电器状态监测，产生风机故障报警信号。
5.5给排水系统
给排水系统包括生活泵，水箱和排水泵。
基本监测内容如下表：
监控设备
监控内容
生活泵及水箱
DI：
设备状态、故障报警；高、低液位
DO：
设备启停
排水泵及集水坑
DI：
设备状态，故障报警，转换开关状态；高、低液位，超高液位
DO：
设备启停
设备监测内容
生活水箱、屋顶水箱的高、低液位监测；
生活水泵的工作状态，故障报警及转换开关状态监测；
集水坑的高、低液位和超高液位监测并报警；
排水泵的工作状态，故障报警监测。
软件控制功能
监测水箱液位，联动水泵启停控制；
累计有关设备运行时间；
给水泵每天自动切换运行；
按照物业管理部门要求，定时开关其他水泵；
当水泵发生故障时，自动切换到备用水泵；
监测和记录有关水箱、水池的液位报警情况，并生成动态趋势图。
5.6照明系统
控制内容
按照管理部门要求,定时开关各种照明设备,达到最佳管理,最节能的效果。
按预先排定好的时间程序开关；
根据环境照度调节照明亮度；
监控照明状态；
监控照明故障状态；
监控照明控制
编制时间表进行时序、程序监控；
可由中控室人员强制超越控制；
以上各个单位的工作状况通过网络通讯将现场情况用文字和三维动态图形显示于中央控的制室内的中控机的彩色显示屏上，供操作人员随时调用，其中的重要数据可通过打印机打印出来作为文本文档存档。
统计各种照明用电量的变化情况的工作情况,并打印成报表,以供物业管理部门利用。
第二节、智能照明管理系统
1、系统概述
楼宇自控系统利用现代的计算机技术、控制技术和网络技术，对所有机电设备的集中管理和自动监控，有效地发挥设备的功能和潜力，提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间，延长设备的服役寿命，降低能源消耗，减低维护人员的劳动强度和工时数量，为人员提供一个舒适、健康、安全、高效、低能耗的工作环境。
兖州市人民检察院办案用房和专业技术用房采用楼宇自控系统对建筑物中的众多机电设备进行监控管理。
2、设计原则
在该工程的设计中我们本着“设备先进、技术完备、功能齐全、配置合理、节约资金”的原则进行系统设计。
（1）实用性和先进性
本工程楼宇自动化系统按照智能建筑设计标准的甲级标准进行设计，设备全部采用目前国际上的主流技术和系统产品，保证前期所选型的系统与今后系统性能提升在技术先进性方面的可延续性。
（2）标准化和结构化
楼宇自控系统设计除依照国家有关的标准外，还根据系统的功能要求，作到系统的标准化和结构化，能综合体现出当今的先进技术。
集成系统是一个完全开放性的系统，通过编制相关分控制系统的接口软件，将解决不同系统和产品间接口协议的“标准化”，以使它们之间具备“互操作性”。
所有接口均基于标准的TCP/IP数据接口协议和内容。
（3）集成性和可扩展性
系统设计遵循全面规划的原则，并有充分的余量，以适应将来发展的需要。
所提供的系统应用软件，严格遵循模块化的结构方式进行开发；系统软件功能模块完全根据用户的实际需要和控制逻辑来编制；
（4）可靠性
楼宇自控系统和系统集成管理担负着整个大楼的机电设备的正常运行的责任。
出现任何故障都会给用户带来严重的损失，应是一个可靠性和容错性极高的系统，使系统能不间断正常运行和有足够的延时来处理系统的故障，以确保在发生意外故障和突发事件时，系统能保持正常运行。
（5）综合节能管理的合理性
楼宇自控系统和BMS系统应采用准确的方法来计量、合理的算法来统计及分析大厦的能源消耗，以达到节能管理的目的。
3、设计依据
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2007）
《民用建筑电气设计规范》（JBJ16-2008）
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）
《多联式空调（热泵）机组》（GB/T18837-2002）
4、设计目标
智能照明控制系统，对公共区域的照明进行回路状态监视及节能控制，系统根据预先设置的灵活多变的控制方式（如：
时间控制、场景控制等），对公共区域的灯光进行开关控制，通过合理的管理模式，降低能耗并延长灯具的使用寿命。
现场控制各总线元件通过总线进行连接。
控制模块安装在强电照明箱内，模块尺寸为标准模数化尺寸，可与微型断路器同装于照明箱中。
功能修改、控制修改方便灵活，只需仅做小的程序调整，不须现场重新布线就可以实现。
所有控制模块均为模数化产品，采用标准35mm导轨安装方式。
可以较灵活进行编程和操作。
系统采用分区模块化结构，由管理工作站上运行的监控管理软件实现对某个或某组照明或设备开/关控制，或场景控制。
同时在可视化中央监控软件上也可以监控所有设备的运行状况，这样的模式也完全可以满足中央集中监控。
智能照明系统包括管理工作站、线路耦合器、驱动器模块（包括开关模块、调光模块等）。
系统可实现与其他系统实现数据交换。
具体如下：
可接收客运站内部局域网的时钟信息，自动为智能照明系统中的设备校时；
实现各个区域的控制，配合大楼运营，同时实现节能控制；
累计各照明回路运行时间，并形成表格，为物业管理提供参考依据。
5、系统设计
所谓智能照明控制系统，其实根据某一区域的功能，每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自动控制照明。
其中最重要的一点就是可进行预设，即具有将照明亮度转换为一系列设置的功能。
这些设置也成为场景，可有调光器或中央建筑空股指系统自动调用。
[8]
4.1控制系统设计
系统为分布式结构。
通讯方式以无线方式为主,辅助以电力载波。
整个系统包括计算机,嵌入式控制器,电力线载波中继,前端区域。
如图2所示。
其中,前端包括主控制器,若干单元调光控制器,电力线载波中继,以及遥控器。
如图3所示。
图2智能照明控制系统结构图图3前端区域组成示意图
一个主控制器控制多个单元调光控制器,各单元调光控制器也可自主控制。
主控制器控制与多个单元调光控制器通过无线方式进行数据交换,辅助以电力线载波中继。
其中,遥控器的控制方式灵活多样,既可遥控主控制器,也可对某单元调光控制器直接控制。
单元控制器与主控制器都具有遥控器学习功能。
用户可根据自己的需要,自己设定遥控器上每一个按键的功能,甚至可以一键多控。
主控制器通过无线发射模块对各单元调光控制器。
主控制器可以对每一个单元调光控制器进行照度、情景模式等设定,并记录和显示设定值。
各单元调光控制器通过光敏元件感知照度,可直接控制灯具的照度或亮度。
其调光方式为前端斩波。
如图4所示。
图4
如图4所示,控制器中的MCU通过调节图中的“可调时间t”,来控制一个周期内灯的得电时间,从而调节灯的亮度。
单元调光控制器可以通过无线接收模块接受主控制器的控制,通过对遥控器的学习后,也可以直接接受手持遥控器的控制。
传统机械式开关控制标准是控火线。
为了安装方便,并可以直接替代传统机械式开关,而无须修改室内线路,单元控制器要设计为“单线制”取电模式。
即只要接上火线与灯就可以正常工作,不用接零线。
4.2电气节能设计
（1）光源选择
照明器的控制要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待，尽可能做到使用方便，又为节电创造条件。
智能照明控制系统能对大多数灯具（包括白炽灯、日光灯、配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等）进行智能调光，给需要的地方、在需要的时间以充分的照明。
及时关掉不需要的灯具，充分利用自然光，其运行节能效果充分。
实现智能照明控制一般可以节约20—40%的电能，不但降低了用户电费支出，也减轻了供电压力。
[9]
（2）改善照明器的控制器
照明器的控制，要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待，尽可能做到使用方便，又为节电创造条件。
灯具损坏的一个主要原因是电网的电压，过高的工作会使灯具的寿命大大降低。
因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。
智能照明控制系统可以成功地抑制电网的冲击电压和浪涌电压，使灯具不会因上述原因损坏。
同时系统采用软启动和软关断技术，避免了开启灯具时电流对灯丝的热冲击，使得灯具寿命进一步延长。
从而减少更换灯具的工作量，降低照明系统的运行费用。
通过上述方法，光源的寿命通常可延长2—4倍。
（3）充分利用自然光
建筑物内尽量利用自然采光，靠近室外部分的建筑面积，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。
凡是可以利用自然光的这部分的照明，可采用按照度标准检测现场照度进行灯光自动调节。
照明节能中，在满足照度、光色、显色指数要求下，应采用高效光源及高效灯具，对能利用自然光部分的灯具或可变照度的照明采用成组分片的自动控制开停方式，可达到照明节能的效果。
可调节有控光功能的建筑设备（如百页窗帘）来调节控制天然光，还可以和灯光系统连动。
当天气发生变化时，系统能够自动调节，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室内的照度维持在预先设定的水平。
智能照明控制系统可采用全自动状态工作。
系统有若干个基本状态，这些状态会按预先设定的时间相互自动切换，并将照度自动调整到最适宜的水平。
（4）照明配电选择照明配电
1）稳定电压；当光源端电压升高时，电耗增加；设计中应考虑稳定电压措施，如采用照明专用变压器，并且必要时自动稳压；和电力负荷共用变压器时，应避开冲击性负荷对照明的影响。
2）提高COSΦ；
3）降低线路阻抗，适当加大截面；
4）合理的控制方式，如微机自动开关灯，调压、调光方控，还有对道路灯（钠灯）采用恒功率输入，恒光通输出，采用后半夜降低灯端电压或灯功率，以降低光输出，节约输入电能等。
（5）利用可再生能源。
太阳能是一种取之不竭、用之不尽的绿色光源。
但对其只能进行即时利用却不能用于储存。
我们可通过对各种集光装置的运用来完成对太阳能的采光。
通过对照明的空调一体化技术（实质上是经过空调型照明装置与建筑构造的整合,达到提高照明质量、节约电力能源和优化室内环境的一种建筑化照明技术）的实施来完成对太阳能的储存,从而达到对可再生资源的很好利用。
4.3设计步骤
（1）选用适当技术规格的控制器
①按电光源性质和场地照明效果设计的灯光布置进行回路的分类或分组，形成逻辑上可独立控制的灯路。
②计算每条回路的实际视在功率并统计系统总回路数。
③按计算出的功率和回路数选择相应型号、规格和数量的控制器。
④将确定的控制器绘入图纸。
（2）选择用户要求使用的控制面板
用户控制面板的操作方式与常规使用的开关面板相似。
不同的是控制面板上的每个按钮能完成各种不同的智能任务，并不受控制区域范围限制。
（3）形成分布式控制网络系统
用一条五类通信线将区域内的所有控制面板，辅件和开关控制器等连接起来构成一个分布式控制网络。
①选配系统其它控制辅件。
②将每一个实际控制区域或系统设计区域内选用的控制面板，控制辅件和控制器等用五类通信线全部按菊花链方式互连起来，构成整体的控制系统。
4.4结果和分析
主控制器与各单元调光控制器之间通过无线方式进行数据的传递,可以用主控制器对各单元实施控制,也可以通过遥控器对各单元实施控制。
应用无线智能照明系统不仅不需要考虑控制场景控制器的安装位置，还不需要敷设传统照明所需的控制线及预埋管。
系统因此变得简单化，只需要通过控制程序既能完成控制，不用拉过多的线去实现控制，系统简化后，还方便了施工，节省了人工费。
4.5智能照明系统应用潜力分析
（1）良好的节能效果
采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的预设置控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。
这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。
[10]此外，智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗。
（2）延长光源寿命。
不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，降低了照明系
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