智能楼宇设计方案.docx
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智能楼宇设计方案
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智能楼宇设计方案（酒店）
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第一章、概述
随着科技的不断发展和进步，现代化的建筑物迅速崛起及发展，已成为国民经济迅速增长的必然条件。
而现代化建筑物的大型化、智能化和多功能化，必然导致建筑物内机电设备种类繁多，技术性能复杂，维修服务保养项目的不断增加，管理工作已非人工所能应付。
因此，采用自动化监控系统技术及计算机管理已成为现代建筑最重要的管理手段。
它可以大量的节省人力、能源、降低设备故障率、提高设备运行效率、延长设备使用寿命、减少维护及营运成本，提高建筑物总体运作及管理水平。
贵阳希尔顿酒店，地处贵阳市南明区四方河路1号，总建筑面积为42000平方米，131间客房。
由A板块和B板块两栋建筑物构成。
A板块地下三层，其中地下一，二层平战结合，平时为车库及设备用房，战时为六级人防。
地上部分为四层，建筑高度为：
22.5米。
B板块在A板块南侧，共六层，建筑高度为：
23.05米。
A板块和B板块通过一条架空连廊相连接。
贵阳希尔顿酒店是集居住、饮食、娱乐、休闲及各种商务活动于一体的场所，作为以提供多功能和全方位服务为主的行业，让客户在酒店中感到宾至如归是酒店必备的重要条件。
由于酒店及商务楼档次定位较高，如何提高酒店的综合服务水平、确保各种设施的稳定运行、大幅度降低其日常运营成本等已成为酒店经营管理的关键。
为此，贵阳希尔顿酒店需要采用先进的智能化技术及高水准的物业管理，以适应五星级酒店的对硬件及软件平台的要求。
贵阳希尔顿酒店的智能化建设应用除具备实用性外，还应具有一定的先进性和超前性。
设计中充分体现系统的可用性、先进性、方便性、安全性、可靠性、可扩展性及系统性价比的合理性，为贵阳希尔顿酒店创收提供技术和管理手段。
第二章、需求分析及系统选型
本方案将针对贵阳希尔顿酒店内的空调、通风、给排水、变配电、电梯、照明等设备的自动控制进行设计，自动控制系统采用了美国艾顿（Alerton）公司的EnvisionforBACtalk楼宇自控系统。
根据要求，BAS系统将对建筑物的各种机电设备的运行及开关状态实行全时间的自动监测或控制，并同时收集、记录、保存及分析管理有关系统的重要信息及数据，达到提高设备运行效率，节能，节省人力，安全延长设备寿命的目的。
系统优势与特点
美国ALERTON（艾顿）公司的EnvisionforBACtalk系统是业界率先生产符合BACnet通讯协议产品的系统，是世界上第一个使用BACnet通讯协议的楼宇自控系统。
是美国暖通学会ASHRAEBACnet成员，同时也是BACnet开发委员会的委员之一，参与了BACnet通讯协议标准（美国国家标准BACnetNASI/ASHRAESPC135P）的开发与编写；是北美BACnet组织的成员；BACnet生产厂商联合会的成员。
目前支持BACnet的厂商有Alerton,Honeywell,Siemens,ALC,JohnsonControl,Delta,York,Carrier,McQuay,Phoenix等。
EnvisionforBACtalk是以集散控制理论为基础，采用分布式计算机监控技术、计算机网络通信技术，具有高可靠性、完全开放的成熟的楼宇自动化系统；EnvisionforBACtalk管理层采用了客户/服务器（Client/Server），基于Web架构的结构，使用BACnet通讯协议进行通讯，并有能力在同一网络上通过通信接口与MODBUS和SNMP等不同通信协议进行通讯，读取各开放式数据库；具有结构灵活、适应性强、扩展方便、整合容易、软件优化设备运行、操作简单易学等特点。
EnvisionforBACtalk是基于TCP/IP（&BACnet）网络架构，同时也是基于WINDOWS视窗操作系统平台的系统软件包，系统可直接连入建筑物的计算机网络管理系统，可实现与其他厂商的楼宇自控系统、工业自动化系统、酒店管理系统、物业管理系统、办公自动化系统及保安视频监控系统等进行数据信息交换，实现与很多第三方产品及其他系统的无缝联接与集成，并成为智能建筑管理系统中重要的环节，这也是该系统开放性的充分表现。
美国艾顿公司是全球BACnet楼宇自动化系统领域著名的制造商，所有产品都具有BACnet国际组织的标准认证“BTL”，并且符合UL916安全等级及欧洲标准EMCDirective89/336/EEC（CE标示）。
系统特点：
1.可靠性：
在设计上充分体现了分散控制、集中管理的特点，保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。
BACtalk系统中的各级别设备都可独立完成操作，即在同一时刻组成不同级别的集散系统（或不同级别的结构组织形式），使用界面非常亲切；其全套楼宇自控产品、统一的生产管理体系保证了系统的配套性，同时使系统可靠性大为增加。
2.先进性：
AlertonBACtalk系统采用最先进的技术实现建筑物内机电设备完全自动化控制，系统运行基于微软视窗操作系统的Windows9x/NT，或Windows2000/XP操作平台，整个系统网络架构在快速以太网上，协议为标准的TCP/IP，系统提供的数据接口方式有COM/DCOM,ODBC,DDE,ActiveX，并且支持BACnet,OPC,LonTalk,PTP等工业标准协议。
3.扩展及灵活性：
BACtalk系列产品为模块化结构设计，系统可通过自由和公共组合方式由单个的子站拓展为超大型的分布式综合集散控制系统；同时系统的控制方式极其灵活，现场控制层的维护和扩展极为方便。
使得楼宇管理系统可以很方便地扩展，节省初期投资，系统各部分可分别随调试的完成进度投入使用。
4.开放及兼容性：
Alerton产品以公认的工业标准技术制造，其系统符合公认的工业标准结构。
Alerton采用的工业标准为BACnet（美国国家标准协会的ANSI/ASHAREStandaed135-1995标准），BACnet的全名是建筑自动化和控制网络通讯协议。
遵循该协议开发的系统非常方便集成不同厂家的自动化系统和设备，能真正实现建筑物不同系统间数据的共用和互操作。
由此可见Alerton的BACtalk系统是一个真正的完全开放式的建筑物自动化系统，其系统开放能力处于业界领先的地位。
由于Alerton的产品采用了BACnet工业标准技术制造，其新旧产品兼容性很强，互换性好，可为使用者节省昂贵的系统升级费用，以保护使用者的投资回报。
5.简洁性：
结构直观简单，采用两级网络结构，管理层通讯速率高达100Mbps，现场控制层通讯速率高达76.8Kbps。
编程简单：
Alerton公司首先采用面向对象的构件导向编程方式，用户只需使用鼠标进行简单的拖拉操作就可编制出专业的自动控制程序。
操作简捷：
Alerton采用直观的三维彩色动画处理并呈现被控设备的状态及动作，使系统操作十分容易。
6.全球应用：
AlertonEnvisionforBACtalk系统在中国和在世界任何一个地区系统的运行是一样畅通的，并能实现互联互通及互操作，同时它还提供对世界不同国家、不同语言的支持。
第三章、系统设计总则
1、楼宇自动化机电设备监控系统的设计目标
设计楼宇自动化系统的主要目的在于将建筑物内各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段并结合现代计算机技术对各系统设备进行全面有效的监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致的高效、有序状态下运行，以确保建筑物内舒适和安全的环境。
尽量节省能耗和日常管理的各项费用，保证系统充分运行，使投资能得到一个良好的回报。
2、系统设计依据
《民用建筑电气设计规范》（JGJ／T16-92）
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）
《智能建筑工程质量验收规范》（GB50339-2003）
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2000
《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》GB/T50312-2000
《电气装置安装工程施工及验收规范》（CBJ232—92）
《商用建筑线缆标准》（EIA／TIA—568A）
《信息技术互连国际标准》（ISO／IECl1801—95）
《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）
《中国采暖通风与空气调节设计规范》（JGJ/T16-92）
《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》GBJ131-90
3、系统设计原则
在对楼宇自动化系统的设计中我们遵循以下的原则:
●可靠性：
采用集散分布型控制系统，即将任务分配给系统中每个现场处理器，免除因系统内某个设备的损坏而影响整个系统的运行。
●扩展性及灵活性：
系统具有可扩充性，以便满足将来扩展网络服务范围的需要。
系统可在日后任何地方增加现场控制器及操作终端而不影响本系统操作。
●实用及方便性：
系统可容纳建筑物内机电系统的不同工艺需要。
并综合各系统资料，显示于操作员终端，方便管理。
●开放性:
系统采用开放式结构，在系统网路架构内完全采用开放式的国际标准BACnet协议。
●经济性：
系统中的现场处理器足够应付日后技术的快速发展，现阶段的投资可以得到充分利用及保护。
4、系统监控范围
根据要求本方案控制范围包括下列系统：
☆冷冻站及热源系统
对冷冻站及热源系统的运行工况进行监视、控制、测量与记录。
☆空气处理系统
对空气处理设备的运行工况进行监视、控制、测量与记录。
☆新风机系统
对新风机的运行工况进行监视、控制、测量与记录。
☆送、排风系统
对送、排风设备的运行工况进行监视、控制与记录。
☆给排水监控系统
对给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等的运行工况进行监视、测量、控制、记录。
☆照明监控系统
对照明设备进行监视、控制，并记录运行情况。
☆电梯监测系统
对电梯的运行状况进行监视。
☆与火灾自动报警系统的通信接口
☆与第三方厂商设备及其他系统的通信接口
第四章、系统设计方案说明
本着上述的系统设计目标和原则，结合国内外酒店的设计成功案例及建筑物的具体特点，利用美国Alerton在楼宇自动化方面的先进技术和丰富的经验，为贵阳希尔顿酒店设计出一套符合二十一世纪现代化的智能建筑楼宇自控系统。
系统的设计方案包括从监控内容和方式、设备的选型、DDC的配置、软硬件功能等方面均做了详细的阐述。
1.1总线型结构及开放的网络协议--BACnet
该系统采用如下结构及协议,具体见示意图:
本系统采用共享总线型网络拓扑结构，通过10条MS/TP&BACnet现场控制总线，连接EnvisionforBACtalk系统的DDC控制器来实现数据的共享和控制的分散。
本系统管理层设置了1个中央监控中心及3个操作员终端，连接556个主控DDC。
监控管理功能集中于中央站，实时性的控制和调节功能由现场控制层的DDC控制器完成。
中央站的工作与否不影响分站功能和设备的运行及网络通讯控制。
管理层网络TCP/IP&BACnet的数据传输速率为100Mbps，BACnet&MS/TP现场控制层总线数据传输速率为76.8Kbps。
1.2楼宇自动化系统的配置及控制功能
1.2.1中央管理系统
简体中文的3维真彩色现场仿真型图形化操作界面监视整个BA系统的运行状态，提供动态图形、工艺流程图、实时曲线图、记录报表、监控点表、绘制平面布置图，以最贴近现场设备实际情况的直观的3维动态图形方式显示设备的运行情况。
可根据实际需要提供丰富的图库，绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示，提供多窗口显示操作功能。
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。
1.2.2冷冻站系统监控
监控要点：
本工程酒店和外包部分夏季空调以螺杆式冷水机组为冷源,提供7~12℃的冷冻水,冬季由燃油燃气热水锅炉提供95/70℃高温热水为热源,通过热交换系统制取低温热水供空调系统供暖使用。
空调冷热水分别由冷水机房和锅炉房制备,通过循环水泵分送到各末端设备。
酒店水路系统为四管制,由冷热水管分别供应冷热水。
水路系统定压采用开式膨胀水箱,位于A板块屋面。
监控设备
数量
监控内容
空调水系统1
膨胀水箱
1个
高、低液位报警
螺杆式冷水机组
2台
开关控制，手自动状态，运行状态，故障状态，进水温度，水流开关状态，蝶阀开关控制
冷冻水泵
3台
开关控制，运行状态，故障状态，手自动状态，水流开关状态
冷却水泵
3台
开关控制,运行状态，故障状态，手自动状态，水流开关状态
冷却塔（风机）
3组
冷却塔进回水温度，开关控制,运行状态，故障状态，手自动状态，冷却塔进水阀开关控制
供回水
1台
总供回水温度、压力、流量、旁通阀控制
冷水机组
◇机组运行状态
◇机组故障讯号
◇机组手/自动状态
◇机组冷却水和冷冻水水流状态
◇机组冷冻水和冷却水电动阀门控制和状态
◇冷水机组启停台数控制
◇冷冻水回水温度
◇冷冻水供水流量
◇冷冻水回水流量
◇冷却水供水温度
◇冷却水回水温度
◇冷冻水温度再设定
◇冷冻水供回水压力差
◇旁通阀控制
◇冷媒泄露浓度监测及报警
◇冷媒泄露报警装置的状态
◇排风机开关控制
冷冻水泵及冷却水泵
◇水泵开关控制
◇水泵运行状态
◇水泵故障报警
◇水流状态显示
◇水泵电动阀控制和状态
◇冷冻水和冷却水处理系统运行状态和故障讯号
冷却塔
◇冷却塔风机启停控制
◇冷却塔风机过载报警
通过BA系统可以实现以下控制功能：
1）、根据负荷自动启/停冷冻机组，并具有重新设定和修改控制参数的功能。
根据测量及计算冷量负荷，实现对冷冻机组启停台数的控制，实现群控。
根据冷热源系统总负荷量（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
根据预先编排的时间表，按“迟开机早关机”的原则控制冷冻机组的启停以达到节能的目的。
2）、完成电动蝶阀、冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵、冷冻机组的顺序联锁启动，以及冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、电动蝶阀、冷却塔风机的顺序联锁停机。
各联动设备的启停程序包含一个可调整的延迟时间功能，以配合冷冻系统内各装置的特性。
3）、当一台冷冻水泵/冷却水泵发生故障时，备用泵自动投入运行。
并互为备用水泵实现轮换工作。
4）、当旁通流量达到一台泵流量时，关停一台水泵，当总供回水压差低于设定值开启水泵，以达到变量控制，实现空调系统综合节能的目的。
测量冷冻水系统供/回水总管的压差，控制其旁通阀的开度，以维持其要求的压差，并监测阀的开度。
5）、取各水泵水流开关信号作为泵的运行状态及水流状态反馈信号。
通过测量冷却水回水温度，控制冷却塔风机的启停和运行台数，维持冷却水供水温度，使冷水机组能再更高的效率下运行。
6）、监测冷冻水总供水回水温度。
7）、监测冷冻水总供/回水压力差，调节旁通阀的开度，保证末端水流控制能在压差稳定情况下正常运行。
在冷冻机组停机时，旁通阀全关。
8）、监测风机运行状态、故障状态，手/自动状态，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。
风机开启数量与冷却水供水温度的关系图如下：
说明：
T1~T4的数值需与设计院共同确定
DT-调节死区温度值
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。
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。
冷却塔总供回水温度监测。
根据供水温度进行旁通阀的比例调节。
根据供水温度对冷却塔进行台数控制，同时比例调节旁通开度进行冷却水供水温度控制。
冷却塔进水阀自动开关控制。
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。
压差旁通监控内容
对制冷机组设有压差旁通控制：
－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。
监测各水泵、冷水机组、冷却塔风机的运行状态、故障报警，手/自动转换状态，并记录运行时间。
9）、中央站将监测的数据以3D彩色动态图形显示，并记录各种参数、状态、报警，记录启停时间、设备累计运行时间及其他的历史数据等。
1.2.3热源系统监控
监控内容：
热源供/回水温度（AI）循环热水供/回水温度（AI）
热水总回水管水流量（AI）热水交换器电动阀控制（AO）
热交换器供水温度（AI）热水循环泵控制（DO）
监控设备
数量
监控内容
热水循环泵
3台
程序最优启停控制，手/自动，运行状态，故障报警
二次测循环泵
2台
程序最优启停控制，手/自动，运行状态，故障报警
膨胀水箱
1个
高、低液位报警
供回水
1台
总供回水温度、压力、流量、旁通阀控制
系统实现的监控功能：
1）、设备启停控制:
根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停设备，自动统计设备运行时间，打印设备工作及维修报表。
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。
1.2.4空气处理系统监控
1.2.4.1AHU空调机系统
AHU空调机组监控点：
风机开关控制（DO）
风机开关状态（DI）
风机故障（DI）
风机手自动状态（DI）
变风量风阀控制（AO）
过滤网状态监视（DI）
冷/热水电动阀调节控制（AO）
回风/新风温度测量（AI）
系统实现的监控功能：
1）、回风温度自动控制：
冬季时，根据传感器实测的回风温度值自动对热水阀开度进行PID运算控制，保证空调机组回风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据传感器实测的回风温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。
通过调节水阀的开度，使回风温度达到用户的设定值；在过渡季节则根据室外送入新风的温湿度自动计算焓值，并与室内回风的焓值进行PID运算，其结果将自动控制新风阀、回风阀、排风阀的开度，以达到自动调节混风比的作用。
2）、过滤网堵塞报警：
空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。
3）、空气质量调节：
在重要场所设置二氧化碳测量点，根据测量值的浓度自动调节新风比。
4）、空调机组启停控制：
根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时启停空调机组，自动统计空调机组的运行时间，提示定时对空调机组进行维护保养。
5）、联锁保护控制：
风机停止后，新回排风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机，并在图形操作站上显示报警。
6）、节能运行,包括:
A.间歇运行:
使设备合理间歇启停,但不影响环境舒适程度。
B.最佳启动:
根据建筑物人员使用情况,预先开启空调设备,晚间之后,不启动空调设备。
C.最佳关机:
根据建筑物人员下班情况,提前停止空调设备。
D.调整设定值:
根据室外空气温度对设定值进行调整,减少空调设备能量消耗。
E.夜间风:
在凉爽季节,用夜间新风充满建筑物,以节约空调能量。
1.2.5新风系统监控
新风机监控点：
风机开关控制（DO）
风机开关状态（DI）
风机故障（DI）
风机手自动状态（DI）
定风量风阀控制（DO）
过滤网状态监视（DI）
冷/热水电动阀调节控制（AO）
送风温度测量（AI）
系统实现的监控功能：
1）、送风温度自动控制：
冬季时，根据传感器实测的温度值自动对热水阀开度进行PID运算控制，保证新风机送风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据传感器实测的温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。
通过调节水阀的开度，使送风温度达到用户的设定值。
2）、过滤网堵塞报警：
空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。
3）、新风机启停控制：
根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时启停新风机，自动统计新风机运行时间，提示定时对新风机进行维护保养。
4）、联锁保护控制：
风机停止后，新风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机。
5）、节能运行,包括:
A.间歇运行:
使设备合理间歇启停,但不影响环境舒适程度。
B.最佳启动:
根据建筑物人员使用情况,预先开启空调设备,晚间之后,不启动空调设备。
C.最佳关机:
根据建筑物人员下班情况,提前停止空调设备。
D.调整设定值:
根据室外空气温度对设定值进行调整,减少空调设备能量消耗。
E.夜间风:
在凉爽季节,用夜间新风充满建筑物,以节约空调能量。
1.2.6通排风系统监控
设备监控点：
风机开/关控制（DO）
风机开/关状态（DI）
风机故障状态（DI）
手动自动/选择（DI）
系统实现的监控功能：
1）、时间程序自动启/停送风机，具有任意周期的实时时间控制功能。
2）、监测送排风机的运行状态和故障信号，并累计运行时间。
3）、排烟风机与消防信号连锁，火灾信号确认后，将开启排烟风机。
4）、在车库设置CO（一氧化碳）浓度传感器,通过监测CO浓度启停送/排风机，并相应开启新风门,可达到有效节能并保证空气质量。
5）、中央站彩色图形显示，记录各种参数，包括状态、启停时间、累计运行时间及其历史数据等。
1.2.7给排水系统监控
1.2.7.1给水系统
监控点：
生活水泵开/关状态（DI）
生活水泵故障报警（DI）
蓄水池/箱高、低水位报警（DI）
水箱、生活水池高、低水位报警（DI）
本工程的生活给水系统分成两个部分：
冷水部分：
采用一组变频给水机组供水。
地下层设一个生活水箱供主楼用。
热水部分：
由锅炉供水经热水交换器分高低区分别收两台二次水循环泵给酒店提供生活热水。
监控设备
数量
监控内容
生活水箱
2个
高、低、超高低液位报警
生活水泵（变频）
1台
开关状态、故障报警，供水压力检测
生活水泵
2台
开关状态、故障报警
低区给水机组
2台
开关状态、故障报警
高区给水机组
2台
开关状态、故障报警
集水坑/污水坑
5个
高、低液位报警
排水泵/污水泵
10个
程序最优启停控制，监测手/自动、开关状态、故障报警
对给水系统实现的监控功能：
1）、监测水泵的运行状态、故障报警、并记录运行时间。
2）、水箱高低液位显示及报警。
水池水位显示及高、低液位、超高溢
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