物业设施设备管理指南.doc
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1、第七部分 弱电系统第27章 楼宇自动化系统27.1 系统概述智能建筑(Intelligent Building)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会和经济国际化的需要。智能建筑是一种复杂的多目标、多学科、多技术的大系统。智能建筑内部有大量的机电设备,如:环境舒适所需要的空调机组、冷冻机组、照明设备、送排风及给排水的设备等,这些设备多而散。多,即数量多,被控制、监视、测量的对象多,多达几千个点甚至上万点;散,即这些设备分散在大厦中的各个楼层和角落。如果采用分散管理、就地控制,测量就会难以想象。为了合理使用设备,节约能源,节省人力,确保设备的安全,加强楼宇中机电设备的管理是个重要的问
2、题。27.1.1 智能建筑的特点智能建筑就是以建筑为平台,兼备通信、办公、建筑设备自动化,集系统、结构、服务、管理及它们之间的最优化组合,可提供一个高效、舒适、便利环境的建筑。因此,智能建筑具有以下特点:(1)度建筑物内机电设备进行自动控制、程序控制及综合管理,实现建筑物自动化;(2)具有多种内部及外部信息交换手段,以及装备性能良好的通信设备。可以实现信息共享;(3)能够提高工作效率并提供舒适的工作环境。27.1.2 智能建筑的功能(1)能对建筑物内照明、电力、暖通、空调、给排水、防火、防盗等设备进行综合的自动控制;(2)应具有信息处理功能;(3)信息通信的范围不局限于建筑物内部,应有可能在城
3、市、地区或国家间进行;(4)能实现各种设备运行状态监视和统计记录,并实现以安全状态监视为中心的自动化管理;(5)建筑物应具有充分的适应性和可扩展性。它的所有功能,应能随技术进步和社会需要而发展。37.1.3 智能建筑的组成 现代智能建筑主要有三大系统组成:楼宇自控系统(Building Automation System,简称BAS)、通讯自动化系统(Communication Automation System,简称CAS)、办公自动化系统(Office Automation System,简称OAS),通常称为“3A”。在我国,由于安全因素,消防部门规定建筑物中的消防系统必须独立组网,不得
4、与其他控制系统进行集成。另外在系统设备和实施中,安保系统在从楼宇自控系统中划出来独立组网,但留有和楼宇自控系统的接口,所以也称之为“5A”。各子系统以综合布线、计算机、网络技术和控制技术为基础组合在一起,成为一个有机的整体,构成了现在建筑智能化服务和管理的神经系统。其相互关系如图27-1所示。图27-1 智能建筑系统构成图楼宇自控系统是智能建筑必不可少的组成部分。它是一种采用现代传感技术、计算机技术和通信技术,将于建筑物有关的空调通风、冷热源、变配电、给排水、消防、保安、运输等设备集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。它提供了舒适宜人的环境,改善提高设备系统的运行效率,达到节约能源的效果
5、。从智能建筑的运行管理的层次来看,如何确保环境控制的高效率与经济性的运行管理,及对人、对物管理的安全性,是楼宇自控系统的特点。楼宇自控系统为上述问题提供了一条良好的解决途径。它依靠现代计算机、控制和通讯技术,通过新型的集散型控制方式,对大楼内空调、给排水、通风、环境监测、电力、电梯、消防等系统进行集中监控与优化管理,使操作者及时发现异常情况,并迅速进行处理。它可以实现:1.保证建筑物内办公和生活环境舒适满意;2.进行科学管理,使楼宇内的设备达到最佳运行状态;3.节约能源,确保系统能耗保持最低;4.提高维护水平,优化设备使用性能和寿命;5.减少运行和巡视人员,降低劳动强度。27.1.1 自动化控
6、制系统的结构楼宇自动化控制系统由四层结构组成:工作站层、网络控制器层、现场控制层和末端设备。27.1.1.1 工作站层该层设备主要由计算机主机、显示器、打印机组成,实时监督大厦中各种设备的运行状况,是管理整个大厦设备设施及实时操作的工作平台。操作者通过计算机显示的各种信息以及打印机所记录的信息,及时了解之前或现在大厦机电设备的运行状况,同时可以通过计算机来控制和/或调整机电设备的运行状态,从而达到预先设定的各种技术指标要求。27.1.1.2 网络控制器层网络控制器层根据现场设备的布置情况分别安装在楼宇自控系统控制室及现场弱电竖井中。除了进行信息的传递和网络的匹配以外,还可脱离网络独立工作,担负
7、着复杂的、高性能的控制任务。其随机记忆存储器可达10MB以上,带有自诊断功能,并有72小时断电保护。当失电后,可保护数据在72小时之内不被丢失。27.1.1.3 现场控制器层直接数字控制器(DDC)是楼宇自控系统中主要的现场控制装置,它分布于建筑物内各处的设备现场,如空调机房、水泵房、冷冻站等。它连接于楼宇自控系统现场总线,网络控制器及楼宇总控系统工作站均可对它们实现上位机的超越控制。DDC控制器是系统实现控制功能的关键部件。它的工作过程是通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通道(DI)采集实时数据,并将模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号(A/D转换),然后按照一定的控制规律进行运算,最
8、后发出控制信号,并将数字量信号转变成模拟量信号(D/A转换),并通过模拟量输出通道(AO)和开关量输出信号(DO)直接控制执行器的动作。图27-227.1.1.4 末端设备 楼宇自控系统的末端设备由各种控制器、传感器、执行器等组成,例如传感器有:温度传感器、湿度传感器、压差传感器、低温报警开关;执行器有:阀门执行器、热水阀执行器、冷水阀执行器等。27.1.2 自动化系统软件 楼宇自控系统通过软件控制可以完成大厦内设备管理作用的全部工作,给用户提供一个安全、高效、便捷、节能、环保、健康的工作或居住环境,更好地发挥大厦内各种设备的潜能。软件功能包括:27.1.2.1 现场控制功能使用编程软件对直接
9、数字控制器(DDC)编写应用程序,同时生成参数模型文件,加入到系统的参数模型文件MODELS中。使用系统编译工具DDL对各个系统程序文件进行编译后,下载到网络控制器中。在工作站网络界面中,增加相应的参数选项,则可以通过工作站直接调整现场直接数字控制器的P、PI、PID等控制参数。停电时,控制软件对大负荷装置提供一个延迟开启的功能,用以防止瞬时用电量过大而造成的损失。供电恢复正常后,控制软件将根据每一个受控设备的独立的启/停时间表,对受控设备发出启/停的指令恢复其正常状态。27.1.2.2 节能管理功能在操作系统网络界面中,选择需要的控制点,通过下拉式菜单,选择时间表条目后,可以制定如下的时间表
10、,实现由工作站控制设备的运行状态,减少人为不确定因素。1. 每日的预定时间表;2. 每年的预定时间表;3. 假日的安排表;4. 临时操控安排表。27.1.2.3 历史记录及动态趋势的监控功能监控历史记录:METASYS楼宇自控系统内所有监控点的历史资料都自动存放在相应的网络控制器内。模拟量输入点每半小时取样本一次,而过去24小时的记录随时可以被用户提出来分析研究。至于二态输出及输入点的过去十次的改变亦记录在网络控制器内以便随时用作参考之用。动态趋势记录:在网络界面中选择需要的监测点,通过下拉式菜单,选择趋势条目,设置监测点的抽样间隔,采样点数等详细参数后保存。用户可以随时通过菜单选择,查看该点
11、的历史记录和未来趋势数据。27.1.2.4 密码保护功能多级别的密码将为业主及管理人员提供一个有效的保护工具,管理及限制不同部门人员使用监控系统,防止无关人员使用。同一密码系统同时应用在所有操作装置上,包括操作站和手提检测器。当密码需要改变时,所有操作装置需要自动改变,而不需要在每个操作装置作出更改。当操作人员离开前忘记将系统锁上,系统提供一个可调校,从一分钟至一小时的时间开关,自动将系统锁上,使系统回复受密码保护状态。系统提供不少于五十个密码以提供有关人员使用。27.1.2.5 控制点操作功能选择需要控制的设备,通过菜单或者直接点击右键后,选择开、关或者超越控制、释放等选项,可实现如下指令:
12、 1. 启停有关的设施或装置;2. 调校设定点;3. 增加、取消或修正时间控制程序;4. 上锁/解锁有关监控点的报警状态;5. 执行或暂停执行有关监控点的运行时间累积记录;6. 执行或停止执行有关监控点的动向趋势记录;7. 操作有关微积分控制回路的设定点;8. 设定假期表;9. 修改系统内的日期、时间;10. 输入或更改模拟量输入点的报警上下限数值;11. 输入或更改模拟量输入点的提示危险上下限数值;12. 观察监测点上下限数值;13. 执行或停止执行每个电表的最大用电量控制;14. 执行或停止执行每个负荷的“工作次序”。27.1.3 自动化系统的硬件配置 自动系统的硬件配置包括:冷冻机子系统
13、、空调子系统、送排风子系统、照明子系统、变配电子系统等。27.1.3.1 冷冻机子系统,如图27-3所示。 在启动冷冻机组之前,系统将自动检查与冷水机组配套的设备(冷冻水泵、冷却水、冷却塔等)的状态,并按照固定的顺序一一启动,如果所有的配套设施都正常启动,系统将启动冷水机组;如果有一台设备启动失败(如冷冻水泵或冷却水泵),控制系统将自动启动备用的配套设备。关机时的顺序正好相反,先关闭冷水机组,再关闭辅助配套设备。1.加机/减机的控制图27-3 冷冻机系统监控原理图控制系统将根据楼宇的冷量符合来确定冷水机组及相关设备的运行台数。当1#机组启动后,随着楼宇冷负荷的不断变化,机组本身可根据冷冻水供回
14、水温差的变化来调节运行功率。当1#机组满负荷运行,而冷却水的回水温度不断升高时,说明1#机组的制冷能力已无法满足楼宇的冷量符合,系统通过延时计算后,自动选择2#机组及其相关的配套设备投入运行。当1#和2#机组同时运行于部分负荷时,此时系统将通过计算分析,确定机组是否进行卸载。当负荷降低时,系统将根据冷冻水回水温度的变化趋势,及冷水机组的实际运行负荷,通过延时计算来关闭机组。系统将自动记录单台冷水机组的累计运行时间,根据机组的累计运行状况来采取超前和滞后控制,尽量使各冷水机组均摊负载时间,便于用户进行统一的维护和保养。控制系统将对冷水机组参数和状态全部进行检测,并及时的向用户提供机组当前的最新状
15、况。当机组出现故障时,系统将显示故障的具体位置和具体原因,帮助用户尽快解决问题。2. 泵的控制1) 冷却水泵:冷却水泵将以冷水机组的控制顺序开启/关闭。当泵运行在远程模式下时,楼宇自控系统将对之进行远程控制及持续检测泵的状态,由水泵的控制柜引出的故障及状态接点将向控制系统及时反馈水泵的运行状态,以及设备的使用情况。同时楼宇自控系统将持续检测电源状态并及时采取相应的控制措施,保证冷水机组的正常运行。当泵进行就地操作时,楼宇自控系统就不再对泵起控制作用,泵将通过现场控制柜上的开/停键开启和关闭。3. 冷却塔的控制冷却塔风机将随冷却塔风机的设定的顺序开启关闭。当冷却塔风机运行在远程模式下时,系统对冷
16、却塔风机进行远程控制及运行状态的检测。楼宇自控系统将在冷却塔风机运行故障的情况下启动备用的冷却塔。同时楼宇自控系统将持续检测风机电源状态。当冷却塔风机进行就地操作时,楼宇自控系统就不再对冷却塔风机起控制作用,冷却塔风机能通过现场控制柜上的开/停键开启和关闭。4. 冷冻机子系统主要监控范围1)冷冻机组启停、故障以及水流开关状态;2)冷冻水泵启停、故障报警;3)冷冻水泵启停、故障报警;4)冷却塔风机启停、故障报警;5)膨胀水箱高/低水位报警;6)冷却水供回水温度遥测;7)冷冻水总管供回水温度遥测、流量遥测、压差遥测;8)电动阀门的调节控制。27.1.3.2 空调子系统如图27-4所示。空调子系统是
17、楼宇系统的监控对象。对受控区域的温度、湿度等参数进行自动监控,使工作区域内的空气保持新鲜,温、湿度适宜,给工作人员提供一个健康、舒适的工作环境。在满足使用要求的前提下,尽可能使用自然光和大气来调节室内环境,减少能源消耗。程序设定适宜的控制标准,分为“工作”和“非工作”时间,调整设备的启停时间,可以达到节能的目的。图27-4 空调机组监控原理图1. 空调子系统的工作原理直接数字控制器按照楼宇自控系统工作站管理人员预先设定的时间表程序,启动或者停止相应空调机系统。当空调机系统启动后,直接数字控制器按照内部预先编写的程序来监控该空调机组的各项参数,控制流程如下:当系统启动时,执行机构DA-1控制新风
18、阀全部打开。系统也可以通过现场直接控制器面板或者楼宇自控系统工作站直接启停空调机组。回风温度传感器通过直接数字控制器控制二通调节阀TV-2,把送风温度维持在预先设定的温度值范围内。一个只可由手动复位的低温报警开关TS-1在感应温度低于4C时,则停止系统运行,同时向楼宇自控系统工作站发出警报信息。当系统停止运行时,新风阀DA-1完全关闭,热水阀TV-1打开15%,冷冻水阀TV-2完全关闭。2. 空调子系统的监控范围大厦楼宇自控系统通过空调机房内的直接数字控制器监控送风温度、送风湿度、回风温度、回风湿度以及控制新风风阀的开度;通过比较送风湿度和设定值,调节加湿阀的开关,实现对受控区域的适度控制;同
19、时还有以下功能:手/自动状态检测检测过滤器淤塞报警状态送风机压差检测低温报警保护控制风机的启动检测风机运行状态检测风机过载报警状态3. 空调子系统的监控设备空调子系统的监控设备有:控制器、传感器、执行器。其中控制器有直接数字控制器及其相应的扩展模块;传感器有:风管式温/湿度传感器、压差传感器、低温报警开关;执行器有:风门执行器、热水阀执行器、冷水阀执行器等。在整个楼宇自控系统中,控制器起到了至关重要的作用。分散控制主要是指现场直接控制器的控制。集中管理主要是通过楼宇自控系统工作站的管理来实现。27.2 楼宇系统的接管验收27.2.1 接管验收的依据1. 智能建筑设计标准(GB/T50314-2
20、000)2. 智能建筑工程检测程序(CECS182:2005)3. 智能建筑工程质量验收规范(GB50339-2003)4. 民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)5. 电气装置安装工程施工及验收规范(GBJ/T232-82)6. 建筑设计防火规范(GBJ116-88)7. 建筑电气工程施工质量验收规范(GB50303-2002)8. 电子计算机场地通用规范(GB/T2887-2000)9. 计算机场地安全要求(GB/T9361-1988)27.2.2 接管验收的范围27.2.2.1 技术资料1.工程合同及相关技术文件;2.竣工图纸;设计说明;系统结构图;各子系统控制原理图;设备布置及管
21、线平面图;控制系统配电箱电气原理图;相关监控设备电气接线图;中央控制室设备布置图;设备清单;监控点(I/O)表等。3. 系统设备产品说明书,系统操作和维护手册;4. 设备及系统测试记录,系统功能检查及测试记录,系统联动功能测试记录;5. 生产厂家好安装单位的保修合同书;6. 厂家提供的机配件和专用工具。27.2.2.2 设备设施1.机房设备控制主机、网络控制器、现场控制器、主机密码及设定、系统软件、打印机、时间表设定及周期、历史记录及故障记录等。2. 监测和执行机构的清点项目温度、湿度、室外温度、流量、压力、气体浓度、光照度、液位、冷媒等传感器;水阀执行器、风阀执行器、防冻开关、压差开关、旁通
22、阀、切断阀等执行机构;风机、空调、新风机、冷却塔、冷却泵、配电室设备、冷水机组、水箱、污水泵、照明系统、电梯控制接口等末端设备。3. 监测和执行机构的外观检查1)盘箱密封防水、防尘、端子接线及紧固情况;2)水阀和风阀执行器的开度、连线及防水情况;3)压差开关的软管连接及防水情况;4)室外温度传感器的连接及防水情况;5)温湿度传感器的连接及防水情况;6)防冻开关的实验、复位连接及防水情况;7)冷却泵的连接及防水情况;8)水箱的连接及防水器情况;9)供电控制开关容量及集中供电情况;10)污水泵控制状态、漂子球、连接及防水情况。27.2.3 接管验收的程序1.工程部进行现场技术摸底,制定接管验收计划
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