淺析建筑樓宇自控系統(tǒng)的設計

李士波

中通服咨詢設計研究院有限公司

0 引言

隨著社會的發(fā)展，建筑節(jié)能技術的不斷進步，樓宇自控系統(tǒng)在建筑日常管理中的作用越來越重要。那么，如何建設一個功能完善的樓宇自控系統(tǒng)并充分發(fā)揮其作用，已成為當前設計方、建設方、集成方等各方共同關注的問題。

1 系統(tǒng)簡介

建筑樓宇自動控制系統(tǒng)（BAS）主要用于對建筑物內(nèi)的各種機電設備（如空調(diào)、新風、給排水、變配電等）進行集中監(jiān)控和管理，根據(jù)實際需要對部分設備進行遠程控制，提高了后勤人員的辦公效率，并為人們提供健康舒適的辦公環(huán)境。

2 設計原則

在滿足實際需求的基礎上，設計應保持一定超前性，以滿足當今科技的快速發(fā)展，為此在制定系統(tǒng)方案時遵循下列原則：先進性；實用性；可靠性；安全性；經(jīng)濟性；易維護性；開放性和可擴展性。

3 系統(tǒng)架構

3.1 系統(tǒng)架構

（1）系統(tǒng)采用總線制（RS485）和局域網(wǎng)（TCP/IP）混合方式，相對于傳統(tǒng)全部采用TCP/IP的系統(tǒng)更加符合建筑機電系統(tǒng)的需求和特點。

（2）系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務器）結構，在建筑內(nèi)配置好系統(tǒng)服務器后，任何一臺具備通用瀏覽器IE的電腦都可以進行全功能的操作。如圖1所示。

圖1 分布式系統(tǒng)拓撲圖

3.2 各子系統(tǒng)

3.2.1 冷熱源系統(tǒng)

系統(tǒng)的設備主要包括冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水泵、膨脹水箱、熱水機組等冷熱源設備。

冷凍機房采用機房群控系統(tǒng)，樓宇自控系統(tǒng)將通過接口的方式讀取設備的相關運行參數(shù)。

3.2.2 空調(diào)、新風系統(tǒng)

空調(diào)和新風系統(tǒng)的設計按照國家標準《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189-2015規(guī)定，具體情況可見表1至表3。

表1 集中供暖系統(tǒng)室內(nèi)溫度參數(shù)的參考指標

表2 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的參考指標

表3 辦公樓設計新風量的參考指標

3.2.3 通排風系統(tǒng)

通排風系統(tǒng)共有送排風機、消防排煙、正壓風機等設備。

在地下層設置有CO濃度監(jiān)測點，作為車庫空氣質(zhì)量控制的依據(jù)。

監(jiān)控功能主要有：風機狀態(tài)監(jiān)測；風機手自動狀態(tài)監(jiān)測；風機故障報警；風機啟?？刂?；消防排煙風機狀態(tài)監(jiān)測；消防排煙風機故障報警；變頻器變頻控制與反饋；車庫CO濃度監(jiān)測等。

地下車庫內(nèi)，CO濃度較高，實施車庫空氣質(zhì)量控制。

3.2.4 給排水系統(tǒng)

系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下部分的監(jiān)控與控制：（1）生活水泵控制；（2）水流檢測；（3）自來水壓力監(jiān)測；（4）供水壓力監(jiān)測；（5）頻率監(jiān)測；（6）污水泵控制；（7）污水液位監(jiān)測。

3.2.5 變配電系統(tǒng)

系統(tǒng)僅僅監(jiān)控配電柜的三相電流、三相電壓、功率因數(shù)、頻率等電力參數(shù)，考慮到安全因素，系統(tǒng)不對其進行遠程控制，需要操作時，均由現(xiàn)場操作人員完成。

3.2.6 電梯系統(tǒng)

高層建筑中，電梯作為主要的通行工具，其運行狀態(tài)時刻關系著建筑中的工作人員。樓宇自控系統(tǒng)的主要監(jiān)控范圍有：電梯起停控制、運行狀態(tài)、電梯門狀態(tài)、樓層指示、故障報警、應急報警等，同時還要保證在發(fā)生火災時，有可靠的聯(lián)動消防。

3.2.7 照明系統(tǒng)監(jiān)控功能

為了節(jié)約能源，對建筑內(nèi)照明進行智能化管理也是必不可少的一項工作，主要分為以下幾個區(qū)域：（1）公共區(qū)照明監(jiān)控：采用定時控制方式，在程序中設置好開關時間。（2）生活區(qū)照明監(jiān)控：采用分時段控制。（3）辦公區(qū)照明監(jiān)控：對正常工作日、雙休日、節(jié)假日采用不同的時間控制。（4）事故照明：當發(fā)生緊急事故時，自動啟動事故照明，并發(fā)出報警。

4 前端點位設計參考

根據(jù)風、水、電圖紙，以及各設備監(jiān)控點位類型和設備所在樓層，前端點位統(tǒng)計格式參照表4和表5。

表4 樓宇自控系統(tǒng)點位表1

表5 樓宇自控系統(tǒng)點位表2

5 與第三方接口設計

容許通過以太網(wǎng)與其他子系統(tǒng)兼容。采用特定的網(wǎng)絡兼容器，與多個廠家系統(tǒng)進行系統(tǒng)兼容。

采用標準的工業(yè)通訊語言，例如Modbus，歐洲M-Bus，LonTalk，OPC等。

經(jīng)典做法：

變配電系統(tǒng)——MODBUS協(xié)議

冷熱源機房群控系統(tǒng)——MODBUS協(xié)議

智能照明系統(tǒng)——MODBUS協(xié)議

子系統(tǒng)通過統(tǒng)一的接口來提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如物理接口為RS232、RS485或RS422，軟件協(xié)議支持MODBUS、BACnet、API、OPC、ODBC、DDE等方式或其中一種通訊方式；

各子系統(tǒng)必須提供通訊協(xié)議的格式、參數(shù)的解釋、物理接口類型等；

各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀取位置集中于樓宇自控系統(tǒng)機房內(nèi)；

以上信號都須引至該設備的啟動、停止柜端子排上，以便于系統(tǒng)獲取信號。

6 設計建議

（1）根據(jù)室外溫度，對空調(diào)機組/新風機組的送風設定溫度進行調(diào)整，減少空調(diào)設備能量消耗。

（2）在春秋季節(jié)，利用涼爽的室外新風，調(diào)節(jié)新風風閥至最大開度，保證新風的充分供給，最大幅度提前降低室內(nèi)的熱負荷，以最大限度的節(jié)約能源。

（3）室內(nèi)區(qū)域的溫度控制，遵循梯度控制原則：

冬季溫度：辦公區(qū)域 ＞ 走道/電梯廳 ＞大堂

夏季溫度：辦公區(qū)域 ＜ 走道/電梯廳 ＜大堂

（4）辦公大堂人流分布較規(guī)律，一般上下班和午飯時間人流最多，其他時間則較隨機，熱負荷也呈較規(guī)律的變化，系統(tǒng)將根據(jù)負荷曲線的變化趨勢提前調(diào)整控制狀態(tài)，以保證環(huán)境溫度的舒適性。大堂空間通常較高，而人主要在離地2米的范圍內(nèi)活動，建議溫度取樣點離地高度1.5米為宜。

（5）辦公樓各個區(qū)域人員分布異性較大，部分區(qū)域甚至無人員活動。應分樓層、分區(qū)域地獨立控制空調(diào)設備，從而降低能源的浪費。

（6）建議在設計過程中中電對空調(diào)進行節(jié)能控制。盡可能減少電能消耗量，同時利用分時電價政策，盡可能多利用“谷段”電能，從而節(jié)省電費。

（7）通過對流量系數(shù)（CV值或KV值）計算數(shù)值來選取電動調(diào)節(jié)水閥的口徑，以確保BA系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

（8）定期清洗空調(diào)箱過濾網(wǎng)和空調(diào)風管，減少細菌滋生，同時節(jié)能降耗。

7 結束語

如何做到節(jié)能建筑、綠色建筑，樓宇自控系統(tǒng)的設計方法及思路極為重要，在后期不斷實踐中總結經(jīng)驗，持續(xù)完善設計深度，是每一個樓宇自控系統(tǒng)設計者必須要考慮的問題。