某樓宇設備自控系統的安裝與監控

葉南山，葉 放

（1.浙江工正建設監理咨詢有限公司，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一建筑工程總建筑面積33.86萬m2，其中地上23.04萬m2，地下 10.82萬m2，其建筑結構主要由酒店部分、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。整個工程是集酒店、購物商場、休閑娛樂、辦公等多種業務功能的高檔綜合性建筑。

本工程的樓宇自控系統主要包括對空調冷熱源系統、空調新風系統、供配電及照明系統、給排水系統等進行監控和管理。監視大樓內部所有機電設備的運行與故障報警，控制大樓空調通風系統、公共水電照明系統等的智能化運行，監視暖通系統的協調運作。所有的報警均在中控室計算機進行反饋，以致力于創造一個高效、節能、舒適、高性價比、溫馨的環境。

2 樓宇自控對象

由于建筑物公共場地多，建筑物運營耗能大而且空調與照明等設備負荷變化也很大，必須要對整個樓內的耗能設備進行嚴格監控。

中央空調系統是建筑物中能耗最大的系統，據統計，中央空調系統所占能耗約占建筑總能耗60%以上。智能建筑機電集成的中央空調系統是集中央空調系統和智能化系統為一體的智能化機電系統，通過中央空調系統的優化設計和設備的合理配置，并且通過智能化系統的精確控制和優化的控制策略，對系統溫度等參數的精確控制和多級的功率調節方式，在保證酒店舒適性的前提下，取得較好的節能效果，可以大量降低能耗和節省運行人員，并帶來較好的經濟效益。

中央空調系統由中央空調冷熱源設備、冷熱媒傳輸管道和中央空調末端設備等組成，它采用循環水作為中央空調的冷熱量輸送媒體，通過智能化控制系統的控制，中央空調冷熱源設備在酷熱的季節進行制冷，在寒冷季節進行制熱，將常溫的中央空調冷 （熱）媒循環水，制成符合中央空調工作所需的溫度的水，通過水泵、各保溫管道輸送到各房間的中央空調末端設備中，由各中央空調末端設備將冷（熱）媒循環水中的冷 （熱）量轉換成冷 （熱）空氣流，送入各房間，達到降 （升）溫的效果。通過智能化系統對空調末端設備進行精確的控制和合理的末端設備布置，對中央空調的末端設備進行溫度、濕度、塵埃、新風量等的控制，使酒店內的環境保持在舒適、節能、高效的狀態。

建筑內每個區域工作時間不同，對工作環境溫度要求也各異，所以對于暖通空調、給水、照明、機電設備的運行管理要求也就不同。

3 控制方案

樓宇自動化系統監控的對象包括：空調新風系統、冷熱源系統、高位水箱給水系統和照明系統。

3.1 空調新風系統

空調機組位于各樓層的空調機房內，空調機組的監控原理圖如圖1所示。

圖1 空調機組的監控原理圖

3.1.1 監測內容

回風溫度檢測 （AI）；風機手/自動轉換狀態，確認空調機組是否處于樓宇自控系統控制之下，當機組處于樓宇自控系統控制時，可控制風機的啟停（BI）；空調機組過濾器阻塞狀態，提醒運行操作人員及時清洗或更換 （1BI）；空調機組送風機運行狀態、故障報警 （2BI）。

3.1.2 控制內容

根據室內外新風情況，聯合調節新、回風閥開度，保證全年節能調節，最大限度利用自然冷源（2AO）；新風閥與送風機連鎖，風機停止時自動關閉新風閥；根據回風溫度設定值，根據回風溫度與設定溫度的偏差，對冷/熱水閥開度進行PID調節，從而控制室內溫度。在夏季工況時，當回風溫度升高時，調節冷水閥開大；當回風溫度降低時，調節冷水閥關小。在冬季工況時，當回風溫度升高時，調節熱水閥關小；當回風溫度降低時，調節熱水閥開大。從而使室內溫度始終維持在設定范圍內（AO）；采用最佳啟停控制程序對空調機組進行最佳時區啟停控制，保證上班前對房間進行預冷 （夏季）或預熱 （冬季）（BO）；系統將采集典型室外溫濕度參數，供系統做最優啟停控制與火用值控制及其他節能控制。各空調機組的參數設定值由中央控制站進行設定，由就地DDC自動控制。

3.2 新風機組

新風機組位于各樓層的新風機房內，每臺新風機組監控原理如圖2所示。

3.2.1 監測內容

新風機組送風溫度 （1AI）；新風機組服務場所溫度 （1AI）；風機手/自動轉換狀態，確認新風機組是否處于樓宇自控系統控制之下，當機組處于樓宇自控系統控制時，可控制風機的啟停 （1BI）；過濾器阻塞狀態，提醒運行操作人員及時清洗或更換（1BI）；送風機運行狀態及故障報警 （2BI）。

3.2.2 控制內容

根據送風溫度控制表冷器電動調節閥開度，以滿足室內溫度精度及節能的最佳平衡，減少能源浪費 （1AO）；新風閥與風機連鎖，風機停止時自動關閉新風閥 （1BO）；與消防系統連鎖，發生火警時，風機自動停機并關閉新風閥 （1BO）。

3.3 冷熱源系統

冷熱源系統位于地下室的冷機房內，包含3臺冷機，5臺冷卻泵，5臺冷凍泵，3臺冷卻塔位于夾層上，監控原理圖如圖3。

3.3.1 監測內容：

冷水機組和智能換熱機組啟停次數，累計運行時間，發出定時檢修提示；

冷凍水泵和冷卻水泵運行狀態，故障報警，手動自動狀態 （3BI）；

冷水機組和智能換熱機組工作狀態，故障報警，手動自動狀態 （3BI）；

冷卻塔風機工作狀態，故障報警，手動自動狀態（3BI）；

圖2 新風機組監控原理

圖3 冷熱源系統監控原理圖

熱水供、回水溫度 （2AI）；

熱水供回水壓力差檢測 （AI）；

冷凍水供、回水溫度 （2AI）；

冷凍水供回水壓力差檢測 （AI）；

冷卻水供、回水溫度 （2AI）；

供、回水管流量檢測 （2AI）。

3.3.2 控制內容：

冷水機組和智能換熱機組啟停 （2BO）；

冷卻塔風機啟停 （1BO）；

通過冷凍水的總供/回水溫度和回水流量（1AI），自動計算建筑空調實際所需冷負荷量；

冷凍水，冷卻水蝶閥控制及閥位反饋 （1BO+2BI）；

根據建筑所需冷負荷及壓差旁通閥開度，自動調整冷水機組運行臺數，達到最佳節能目的（1BO）；

根據冷卻水溫度，自動控制冷卻塔風機的啟停臺數，如果冷卻水溫度過低，打開冷卻水旁通閥，使冷卻水不經過冷卻塔冷卻 （1BO）；

冷凍水泵的啟停，自動統計各水泵的累積工作時間，提示定時維修；

根據供回水壓差，調節旁通閥開度，使供回水壓差穩定 （1AO）。

3.4 高位水箱給水系統

3.4.1 監測內容

高位水箱供水系統監控原理如圖4所示。

在高位水箱中，設置四個液位開關，分別為檢測溢流水位、停泵水位、啟泵水位和低限報警水位。DDC根據液位開關送入信號來控制生活泵的啟停。當高位水箱液面低于啟泵水位時，DDC送出信號自動啟動生活泵運行，向高位水箱供水。當高位水箱液面低于啟泵水位而達到停泵水位時，DDC送出信號自動停止生活泵。如果高位水箱液面達到停泵水位而生活水泵不停止供水，液面繼續上升達到溢流報警水位，控制器發出聲光報警信號，提醒工作人員及時處理。同樣當高位水箱液面低于啟泵水位時，水泵沒有及時啟動，用戶繼續用水，但水位達到低限報警水位時，控制器發出報警信號，提醒工作人員及時處理。當工作泵發生故障時，備用泵能自動投入運行。

圖4 高位水箱供水系統監控原理圖

3.4.2 控制內容

給水泵啟停狀態：取自給水泵配電柜接觸器輔助觸點；

給水泵故障報警：取自給水泵配電柜繼電器觸點；

自給水泵自動轉換狀態：取自給水泵配電柜轉換開關，可選；

給水泵啟停控制：從DDC數字輸出口 （DO）輸出到給水泵配電箱接觸器控制回路；

水流開關狀態：水流開關狀態輸出點；

低位水池高、低水位監測：取水池水位開關輸出點，一般選用液位開關，溢流報警水位、啟泵水位、停泵水位、低限報警水位各一。

3.5 照明控制

3.5.1 監測內容

在現代建筑中，照明用電量占建筑總用電量很大的一部分，僅次于空調用電量。如何做到既保證照明質量又節約能源，是照明控制的重要內容。在多功能建筑中，不同用途的區域對照明有不同的要求。因此應根據使用的性質與特點，對照明設施進行不同的控制。照明系統的監控包括建筑物各層的照明配電箱、應急照明配電箱以及動力配電箱。按照功能，可將照明監控系統劃分為幾個部分：走廊、樓梯照明監控；辦公室照明監控。照明系統監控圖如圖5所示。

圖5 照明系統監控原理圖

3.5.2 控制內容

3.5.2.1 照明系統運行參數與狀態監控點/位

室外自然光照明度測試：自然光 （照度）傳感器；

樓房照明電源開關控制：DDC數字輸出接口；

樓房照明電源故障：樓房照明電源接觸器的輔助觸點；

樓房照明電源手/自動狀態：樓房照明電源箱控制回路。

3.5.2.2 走廊、樓梯公共照明系統監控

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關掉以節約能源。對一部分照明設施，可預先設定好時間，編制程序進行開/關控制，并監視開關狀態。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、下班前后應接通。

3.5.2.3 工作與辦公照明監控

辦公室照明應為辦公人員創造一個良好、舒適的視覺環境，以提高工作效率。

辦公室宜采用自動控制的白天室內人工照明，這是一種質量高、經濟效果好的人工照明系統，是照明設計的發展方向。它由輻射入室內的天然光和人工照明協調配合而成。它的調光原理是當天然光較弱時，自動減弱人工照明，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態地補修。

4 設備及系統安裝

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

安裝過程中，應嚴格按照國內電氣安裝規范和其它有關規定進行自控線纜、管線敷設，負責質量監督和驗收。應嚴格按照國內自控設備安裝規范和其它有關規定、并同時滿足自控設備的安裝說明書規定進行。

進行自控安裝時，若與其它專業發生交叉，需統一協調解決。

5 系統調試

在系統及設備安裝完畢后，需詳細的調試程序及各控制設定點，進行系統調試。

調試步驟如下：

（1）對所有接線進行嚴格校正，檢查無誤后進行下一步工作。

（2）硬件調試：對各種傳感器進行校驗；各種驅動器用手動，電動模擬工作校驗；各種DDC進行通電測試；中央管理站設備通電測試。

（3）現場調試：對各DDC子站進行現場調試；電源工作正常；接收各種傳感器信號正常；命令各種驅動器動作正常；軟件工作正常，包括編程、歷史報告、趨勢報警、實時監測報警等；保證獨立工作正常。

以上步驟檢查無誤并寫出明確報告后進行下一步。

6 系統聯調

整個系統通電調試，全部通訊無誤；

所有動態圖形，動態參數監測無誤；

所有遙測、遙控功能正常；

ORCAview軟件各項內容工作正常；

各種需后期編制的圖形，程序編制完成調試成功；

預設空調系統冬、夏過渡季節工況參數，并在相應工況下進行實時跟蹤調整，保證使系統達到最佳運行狀態。

7 結束語

建筑物設備自動控制的樓宇自動化系統成為建筑技術不斷發展的必然結果。在樓宇自動化技術的基礎上，結合制冷技術、計算機技術和其他科學技術而形成并迅速發展的智能建筑則能更好地滿足人們對建筑環境安全、舒適、便捷、高效等要求。

[1] 戴瑜興，黃鐵兵，梁志超.民用建筑電氣設計手冊[M].北京：中國建筑工業版社，2008，7

[2] 顧潔.暖通空調設計與計算方法[M].北京：化學工業出版社，2007，10

[3] 何再英，韓養社，高虎賢.樓宇自動化系統原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2005，1