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  • 1 # 智慧化弱電工程

    前言:

    現在的辦公樓和商場都會設計樓宇自控系統,今天小學君分享給大家一套完整的方法,週末一起充電。

    正文:

    一、需求分析

    建築物裝置管理系統的作用是對建築物內的空調系統、冷熱水系統、通排風系統、公共照明系統和電梯系統等機電裝置進行有效的自動監測、控制和管理。保證裝置的正常執行,並達到最佳的狀態,實現有效的節能管理。建築物裝置管理系統在保證獨立執行的同時,還可透過BA伺服器與其他系統進行資料交換及共享,實現連鎖控制和最佳化執行,達到提高工作效率,改善使用者工作生活環境的目的。

    本專案為一個商業、百貨綜合的建築,人員眾多,對空氣質量、溫溼度等舒適性指標要求非常高,必須有一套系統來保證。而且大樓的空調裝置、給排水裝置和冷熱源裝置能耗非常大,對節能要求也比較強,因此設定一套樓宇裝置自控系統是非常必要的。

    二、設計原則

    樓宇裝置自控系統作為智慧化系統建設的重要組成部分之一,在設計時應遵守以下原則:

    1、先進性

    應儘量採用國際上先進的解決方案,選用先進、成熟的產品,並且考慮各系統間的整合和聯動。避免系統在安裝階段就處於落後或將被淘汰的地步。

    2、裝置與系統的開放性和互操作性

    樓宇自控系統品牌多,可選範圍大,技術複雜和市場競爭力不同。為保證系統獲得最優組合和最佳價效比,通常會選用多個廠家的產品,因此備選產品應具有開發性和互操作性,以保證系統的可執行性和維護性。

    3、選擇符合主流標準的系統和產品

    目前業界公認的樓宇自控系統標準有兩個,一個是美國ASHREA制定的BACNET網路標準,一個是LONMARK制定的LONMARK標準。本方案將選用BACNET網路標準。

    4、系統安全性

    系統的構成必須保證系統和資訊的高度安全,採取必要的措施如防雷、後備供電等,使系統在遭受意外時所遭受的損失能降低到最小。

    5、可靠性和容錯性

    根據裝置的功能、重要性的不同,分別採取熱備份、冗餘、容錯等技術,確保系統長期工作的穩定性和可靠性。

    6、經濟性

    這是我們堅持的一項基本設計原則,即在滿足使用者要求和相關標準的情況下,系統造價和執行維護費用越優越好。

    三、設計依據

    我們根據以下最新規範依據進行設計:

    《民用建築電氣設計規範》JGJ/T16-92

    《建築電氣安裝工程施工質量驗收規範》(GB 50303-2002)

    《智慧建築設計標準》(GB/T50314-2006)

    《智慧建築工程建設標準》(DBJ14-S5-2004)

    《建築物電子資訊系統防雷技術規範》(GB 50343-2004)

    《電力裝置的電測儀表裝置設計規範》(GBJ63-92)

    《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規範》(GB50062-92)

    《繼電保護和安全自動裝置技術規範》(DL400-91)

    《靜態繼電器及保護裝置的電氣干擾試驗》(GB6162-85)

    《電力系統實時資料通訊應用層協議》(DL476-92)

    《公共建築節能設計標準》(GB 50189-2005)

    四、建設目標

    1、創造舒適環境

    為使用者創造一個安全、方便、舒適、高效率、高品質的環境。

    2、降低運營能耗

    對耗能大戶,如暖通空調、冷熱源裝置、照明、水泵等機電裝置嚴格進行監控、以節約能源、降低運營成本。

    3、保障裝置的安全

    把樓內的機電裝置納入樓宇自控管理系統內,以實現對每一臺裝置的線上實時監控並進行科學的管理,確保各類機電裝置的安全、可靠地執行並得到及時維護,延長其使用壽命。

    4、實現物業管理現代化

    BAS的主要任務之一是對機電裝置實現最佳化管理,達到自動化、智慧化,從而實現最佳化物業管理,在合理的投資下儘量提高建築物的智慧化與現代化的形象,以求最大的經濟效益。

    5、為系統整合奠定基礎

    採用國際標準(ISO16484-5)開放型BACnet和LONWORKS協議的BA產品,為樓內其它弱電系統的整合提供軟體、硬體平臺和介面。本方案電梯系統的監視就是採用整合介面的方式。

    五、具體設計1、設計範圍

    本專案的建築裝置管理系統的控制和管理內容包括:

    1)冷源系統的監測

    2)空調通風系統的監控

    3)給排水系統的監控

    4)照明系統

    5)電梯系統

    2、通訊鏈路及系統結構

    BA系統現場匯流排網路採用TCP/IP的傳輸速率不低於10Mbps,無需任何轉接裝置,每條匯流排長度可達到1000米,總線上所連線的DDC控制器的數量將依據樓宇系統的設計的點數確定。

    本專案的裝置主要集中在地下一層,像冷水機組、換熱機組、各種泵等。因此,設計採用帶CPU模組及擴充套件模組的DDC來控制。其他樓層的裝置,如新風機組、照明和通排風機等採用小型DDC控制器來控制。

    本方案DDC模組配置以箱體為單位,以一定集中區域的裝置為物件進行設計,以便使每個DDC至受控裝置的距離最短,從而節省線纜,進而提高系統的效能。

    管理工作站設在負一層消防控制中心。

    3、各子系統具體設計

    1)冷源系統的監測

    冷源系統:包括冷凍機組、冷卻塔、冷凍水泵、冷卻水泵、及相關水箱、供回水溫度、流量等;

    冷凍站系統的群控由空調專業本身獨立完成,群控系統包括對冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水壓差等的監控,BAS只對上述裝置進行相關引數監測,但是不控制。

    2)空調通風系統的監控

    空調通風系統的監控包括如下裝置:

    空調機組;

    新風機組;

    送風、排風機;

    3)給排水系統的監控

    給排水系統監控包括如下裝置:

    給水系統;

    排水系統;

    4)照明系統

    照明系統監控包括如下裝置:

    室內公共部分的照明(主要走廊);

    地下室公共照明;

    5)電梯系統

    檢測內容:

    電梯執行狀態;

    電梯故障報警;

    電梯上行;

    電梯下行;

    配合電梯廠家完成五方通話。

    六、被監控裝置配電盤、櫃的介面要求

    手動啟/停(開/關)與自動啟/停(開/關)訊號為並聯關係。

    所有由建築裝置監控系統監測的裝置的執行(開關)狀態訊號均應自無源觸點引出。有關裝置的執行(開/關)狀態訊號可由接觸器的無源輔助觸點引出。如果沒有輔助觸點,可在接觸器的下口與零線之間增加一個繼電器,將其無源常開點(常閉點也可以)作為該裝置的執行(開/關)狀態的監測點。

    所有由建築裝置監控系統監測的裝置的故障報警訊號均應自無源觸點引出。有關裝置的故障報警訊號可由熱保護繼電器的無源輔助觸點引出。如果沒有輔助觸點,可在該繼電器的常開點與電源線之間增加一個繼電器,將新增繼電器的無源常開點(常閉點也可以)作為該裝置故障報警的監測點。但其前提是熱保護繼電器的動點(刀)使得在裝置發生故障時熱保護繼電器既能切斷裝置的供電迴路,又能同時將新增繼電器的供電迴路接通,從而實現報警功能。

    所有由建築裝置監控系統發出的控制裝置啟/停(開/關)的訊號均只能串接在以220VAC為電源的控制迴路裡。

    所有與建築裝置監控系統相關的裝置的配電盤、櫃內均應為建築裝置監控系統留出接線端子排。將需要由建築裝置監控系統監控的訊號統一、清楚、正確的編號,壓號後接至上述端子排的一側。

    除上述訊號外,該端子排還應為建築裝置監控系統的自控箱留出電源接線端子(火線,零線,地線)。

    供給建築裝置監控系統使用的電源應取自同一相(比如A相),並且與所控迴路同相。總之,建築裝置監控系統控制箱內不得出現380VAC電壓。

    直接控制器和匯流排的遮蔽部分都接入聯合接地,接地電阻不大於1歐。

    七、工程實施中對建築裝置監控系統所需電源的考慮

    本專案建築裝置監控系統的電源主要分為三部分,一是中控室裝置需要的電源,二是現場控制器需要的電源,三是部分感測器及風閥執行器、閥門執行器需要電源。

    1、中控室部分

    中控室裝置主要包括伺服器、工作站、印表機等,其電源取自中控室集中UPS。建築裝置監控系統中控室所需電源的用電負荷約為5.0KVA,供電質量應以電壓波動不大於±10%、頻率變化不大於±1Hz、波形失真率不大於20 %為標準。

    此外,除電源外還應對中控室的環境進行要求如下:

    (1)周圍環境相對安靜。

    (2)無有害氣體或蒸汽以及煙塵侵入。

    (3)遠離變電所、電梯房、水泵房等易產生電磁輻射的場所,距離不宜小於15米。

    (4)無蟲、鼠害、忌潮溼。

    (5)應設空調,一般可取自集中空調系統,否則應設專用空調並採取噪聲隔離措施。

    (6)中控室宜設鋁合金支架活動地板,高度不低於0.2米。各類導線在活動地板下線槽內敷設,電源線與訊號線之間應採取隔離措施。

    (7)中控室宜採用天棚暗裝室內照明,室內最低平均照度150~200Ix,必要時採用壁燈做輔助照明。

    2、現場控制器部分

    現場控制器的電源主要取自現場的強電控制箱,電源管線與其它監控訊號的管線要單獨分開,電控箱的廠家要事先為建築裝置監控系統預留出電源端子排。如空調機房裡面的DDC,其電源取自空調機組的電控箱。

    3、感測器及執行器部分

    感測器主要是指需要外部單獨供電的感測器,如溼度感測器、壓力感測器、室外溫溼度感測器等;執行器主要是指風閥執行器與閥門執行器;感測器與執行器的電源取自建築裝置監控系統現場的DDC盤箱。一般是DC24V或AC24V。

    4、系統接地

    中控室裝置的接地取自強電的電控箱的接地端子,現場控制器的接地取自現場的強電控制箱的接地端子。系統接地電阻同整個大樓的聯合接地電阻,一般情況下理論值是小於1歐姆,但實際測試時,一般都是在0.4歐至0.5歐之間。

    【設計要點說明】

    為保證系統安全執行的可靠性,建築裝置監控系統所用的電源,必須全部取自同一相電源,如現場DDC全部取自A相的話,則中控室部分的裝置也必須全部取自A相電源,且與系統整合有關的其它子系統也必須取自同一相電源。

    八、管線敷設和裝置安裝

    從中央控制站至現場直接數字控制器之間採用專用的通訊電纜沿鋼管或橋架敷設,從直接數字控制器至執行機構採用遮蔽或非遮蔽線,在冷凍站、變配電所、空調機房等處線纜集中的地方採用金屬線槽進行敷設,其它零散測點線纜較少的地方採用穿鋼管進行敷設。

    通訊系統由通話卡、現場通訊介面和通訊線路組成,通話卡安裝在中央管理工作站,與中央管理工作站的計算機相聯,現場通訊介面安裝在每臺現場控制機內,通訊線將中央通話卡與現場通訊介面依次相連。

    為控制器配置的控制櫃可提供控制器工作所必需的電源、繼電器板、接線端子等,控制器內置於控制櫃中。控制櫃安裝在被控物件附近,便於操作及施工,每臺現場控制櫃需為DDC控制器提供獨立迴路220V工作電源。需要控制的風機或水泵等裝置的配電櫃內需設定手自動轉換開關,轉換開關置於手動狀態時,用手動啟停按扭控制風機或水泵啟停;轉換開關置於自動狀態時,由現場控制機提供的無源常開觸點控制風機、水泵啟停。被控風機或水泵配電櫃需提供一對常開無源輔助觸點,為現場控制機使用,以檢測風機或水泵的執行狀態。並提供熱保護繼電器常開幹觸點作為被控裝置故障狀態反饋取樣。

    感測器、執行器安裝在工藝管道上,每個元件需要的電纜視不同產品而有所不同。當風道溫度感測器與溼度感測器一同安裝時,應注意順風走向,溫度應置溼度感測器上測。

    各個感測器不應安裝於管路彎頭處。

    風閥驅動器安裝一定要注意閥的葉片軸與驅動器軸同心。

    電動閥門驅動器安裝,注意閥的實際開啟方向與驅動器指示方向相符。

    流量計一定要注意於直管段豎直安裝,流量計前至少要有10倍流量計通徑的距離;流量計後至少要有5倍流量計通徑的距離。

    DDC箱體一般靠近控制被控物件的電控箱,採用明裝壁掛式安裝,控制箱安裝高度為底距地1.2m。

    DDC箱內有變壓器、空切開關、繼電器、接線端子排、走線線槽和DDC裝置,我們在裝置安裝前會設計出每個DDC箱內所有裝置的安裝、排列以及接線端子的連線圖紙(稱為盤表),盤表是系統竣工資料的內容之一,同時也將每個DDC箱的盤表貼在DDC箱蓋的內側,方便系統安裝、除錯及維修。

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