精选楼宇自动化系统设计方案.docx

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精选楼宇自动化系统设计方案

楼宇自动化系统设计方案

一．系统概述

楼宇自动化系统（BAS）是智能建筑3A（有的定义5A）系统中的重要一A（BA）大,厦自动化体系有智能末端检测，控制单元组成，通过工业标准的控制总线与楼宇控制中心相连接。

其系统保证了机电设备和安全管理的自动化，对楼宇温度，照度等参数值进行测量并按照使用者的要求，迅速实施条件调节和综合管理，为用户提供舒适宜人，健康，温馨与高效的室内办公环境和可靠的安全保障，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化的

XX市第一人民医院急救中心大楼总面积1800平方米全部14层其大楼机电设备的运行及维护量大，为了适应新一代大楼的机电自动化要求，也从大楼的能源节约，有效管理出发，需建立一套与之相适应的完善的楼宇自控系统实现对办公楼供电，供水，空调，通风，照明，电梯等的监视与控制以及与安放，消防集成监视

1先进性

BAS系统在技术上必须处于国际领先地位，使系统能保持先进的技术，并具有系统扩展和更新的能力。

2实用性

BAS系统中具有各种各样的控制方法，检测元件等，而而对个具体的建筑必须充分考其功能的实用性，对特定建筑不实用的系统也是不现实的。

3经济性

除非特殊要求，一般建筑应在实现目标要求的前提下尽量提高性能价格比，降低系统成本。

在靠性

只有高可靠性才能保证整个系统的正常运作。

系统须具有自动检测故障报捷和紧急事故自动处理能力。

5维护性

设计系统也必须考验选型产品的维护性，支持厂家产品多少以及国内掌握此技术人员的情况。

保证系统启动后可连续的持续下去。

二系统设计原则及实现目标

1系统设计应以满客户要求，减低安装开支，最高经济效益为原则。

2稳定和准确地自动调节大厦内各项参数，，为大厦内人员提供一流的工作和生活环境，提高大厦的舒适度和档次，体现系统的先进性。

3对大厦内各种重要的机电设备实现集中管理，使系统在全自动的状态下运行，监视各个系统的运行状态，大幅度的减少管理，维修和值班人员，从而降低设备运行成本，体现系统的节约性，实现中央管理与分散控制的最高要求。

4根据随时变化的需要自动管理设备的启停和工作状态，最大延长设备的使用寿命，同时最大限度节约能源，使系统的投资回收起期在3-4年之间

三系统设计依据

根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

《智能建筑设计标准》DBJ08-47-95

四系统功能需求

系统设计及产品选型应满足技术先进，成熟可靠,经济实用的原则，符合国际标准和ISO9001标准；系统应采用进口设备，以保证质量。

1系统扩展性好，能为今后系统的扩展有充分的余地，为系统升级提供方便。

2开放性与兼容性好，要求集散系统与被测控设备均有标准接口，能实现系统的软硬件连接，能安全可靠的进行信息交流

3经济，节能，能有效地减少管理维人员。

4人机界面良好，运行管理方便，要求采用简体汉化视窗界面，形象动态地显示监控的机电状态，并在相应设备位置实施时显示各种参数。

第二节系统解决方案

一系统设计依思路

本系统应以《XX市第一人民医院急救中心智能化工程采购招标文件》的相关技术要求为基础，根据国家标准为依据，加以本公司对楼宇自动化系统的经验而设计。

为实现大楼各个系统能成为一个有机的整体，采用的楼宇自动化BAS系统是用霍尼韦尔推出的Excel5000统，在中央监控系统的统一管理下进行分散控制。

使用X型XL500直接数字控制器（DDC）并配置适当的I/O模块，满足大楼的机电设备控制。

监控要求。

由于该楼还须控制灯光照明已及高低压配电监测，根据需求量还配置F型XL50直接数字控制器进行就近控制

1集散型控制：

整个系统采用三台XL500,18台左右的直接数字控制器（根据楼层的面积及控制要求估计），由一条通信总线连接回路监控。

再由中央电脑监控中心监测

2控制器尽量设置在最近冷冻机组，水泵。

配电房内，方便维修。

尽量利用控制器的输出输入点（I/O点）。

减少浪费。

根据设计及施工方按案中央工作站应与消防闭路监控中心同一房间

二系统特点及技术要求

1系统特点

（10）系统应采用无级别全集散式一级环网结构，网络上各个组成部分不分主从关系。

2网络可采用BACnetEthernetARCnetwangl网络，须提供高速的数据传输。

支持TIP/IP标准通信协议。

3现场层与自动化层采用工业标准的控制总线结构，连接现场控制器；管理层则通过综合布线网络。

实现与上位管理即机的通讯及管理。

（4）系统的主要设备应包括中央操作站，控制器，现场控制器，UPS电源，传感器，执行器等，各控制器不需要网络控制器或主控制器可实现相互通讯。

技术要求

根据楼宇自动化的要求，对XX市第一人民医院急救中心大楼的监控应包括以下几大部分：

1中央操作站

2空调设备监控子系统；

3给排水设备子系统；

4公共照明及节日彩灯子系统；

5供配电设备及电费监测子系统；

6消防机电设备及紧急照明子系统；7

7电梯监测子系统；

与安防系统的集成控制。

四、系统监控内容

（一）空调系统

中央控制实时监视并记录各种参数，如空调机组运行状态、故障、送、排、回风管温度等，并可动态显示冷热水阀和风门位置。

超限自动报警，并可按业主要求制作并打印各种类型的趋势图，记录历史数据。

空调机可按时间表做到最佳启停以节约能源。

监控室还可在监控画面随时修改各种参数设定植（温度设定植，最小新风量设定植）等，实现集中控制的方式。

1、空调机组

本系统对XX市第一人民医院急救中心的所有空调机进行控制。

楼宇自控系统对空调机组的监控内容如下：

。

监测空调机组的送风温度、风机的运行状态、故障信息。

。

风机开关状态、故障报警及手/自动状态的监测。

。

回风温度的监测。

。

回风二氧化碳浓度的监测。

。

过滤网堵塞时报警以提醒清洗，保证空调能力的充分发挥避免能源的浪费。

。

新风及回风门比例控制：

根据回风二氧化碳浓度进行新风量控制，以在保证新风量的前提下尽可能充分利用回风或室外自然条件，达到舒适且节能的目的。

。

根据回风温度与设定温度的比较对冷水阀进行PID调节，从而利用最少的冷冻水使室内温度维持在设定范围内，达到节能的目的。

。

联锁保护控制：

风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；风机停止后，新、回风阀及冷水阀自动关闭。

。

在监控软件上，可实时彩色动态显示各类监控参数，制作打印各类被控参数的各种格式趋势图（曲线图、柱型图、报表型）等。

。

可根据业主实际需要或时间表控制空调机组的最优化启停，也可对设备进行远程控制。

。

自动监测室外环境参数。

2、新风机组

本系统对XX第一人民医院急救中心的新风机组做以下控制：

。

风机开关状态、故障报警及手/自动状态的监测。

。

送风温度监测。

。

根据送风温度与设定温度的比较对冷水阀进行PID调节，从而利用最少的冷冻水使室内温度维持在设定范围内，达到节能的目的。

。

新风门比例控制：

根据室内外温度进行新风量控制，以在保证新风量的前提下尽可能充分利用回风或室外自然条件，达到舒适且节能的目的。

。

过滤网堵塞时报警以提醒清洗，保证空调能力的充分发挥避免能源的浪费。

。

联锁保护控制：

风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；风机停止后，新、回风阀及冷水阀自动关闭。

。

在监控软件上，可实时彩色动态显示各类监控参数，制作打印各类被控参数的各种格式趋势图（曲线图、柱型图、报表型）等。

。

自动监测室外环境参数。

（二）冷水系统

由冷水机组、冷冻泵、冷却泵及冷却塔组成冷水系统。

楼宇自控系统对冷水系统的监控内容如下：

。

冷水机组启停控制及运行状态、故障报警、手/自动状态的监控。

。

冷却水泵开关控制，运行状态、故障报警、手/自动状态的监控。

。

冷冻水泵开关控制，运行状态、故障报警、手/自动状态的监控。

。

冷却塔风机开关控制，运行状态、故障报警、手/自动状态的监控。

。

冷却水阀开关控制及开关状态的监测。

。

冷冻水阀开关控制及开关状态的监测。

。

冷却塔水阀开关控制及开关状态的监测。

。

冷却水供、回水温度、压力及流量的监测。

。

冷冻水供、回水温度、压力及流量的监测。

。

根据冷冻水供、回水温度和流量测量值，自动计算所需冷负荷量，然后根据所需冷负荷，自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节能目的。

。

冷水机组连锁停止：

停冷水机组，关冷冻水泵，关冷冻水阀，关冷却水泵，关冷却水阀，关冷却塔水阀。

。

根据冷冻水供回水压差，自动调节旁通阀，维持供水压差恒定。

。

根据冷却水温度，自动控制冷却塔的运行台数。

。

水泵运行时如发生故障，备用泵自动投入运行。

。

自动控制膨胀水箱补水电磁阀的开启与闭合，使膨胀水箱水位维持在允许范围内，水位监测及报警。

。

监控软件上可动态、失时和彩色显示各类监测信息，并可在监控中心对设备进行远程启停控制。

一配电系统

1．范围

由高压配电系统、低压配电系统和电力运行显示屏组成。

具体情况如下。

1．1高压配电系统

由变压器，高压开关柜、直流操作屏、高压环网柜组成。

高压配电系统由上述配电设施组成一个开环运行系统。

1．2低压配电系统

低压系统、应急电源系统、空调电源系统、给排水电源系统及其他设电源系统构成。

1．3电力运行显示屏

放在控制中心，主要用来显示高压开关，低压主开关的开启与闭合运行的显示。

2．要求

2．1高压开关柜

监视高压开关柜进线开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态，故障时能显示故障类型；监视高压开关柜联络开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、与高压进线开关的联锁状态；报警状态下能直接控制高压开关柜开关的开启与闭合。

2．2高压环网柜

监视高压环网柜开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态。

2．3低压开关柜

监视低压开关（1000A及以上开关）的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态，同时能随时控制开关的开启与闭合；监视所有联络开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、联络状态，能显示故障类型。

（三）电梯

监视电梯的运行状态及故障报警，电梯的楼层显示及启动/停止

（四）给排水系统

1．范围

1．1水池水位高低水位，

1．2水泵：

包括生活水泵、喷淋水泵和消防水泵。

1．3热水系统：

包括热水锅炉以及与锅炉有关的水池和水泵。

1．4排水池的水位高低

2．要求

2．1监视水池水位的高低，异常情况报警。

2．2监控所有水泵的运行，累计运行记录。

2．3监控总进水管道的进出水。

2．4监视两座21层天面的热水锅炉运行状态。

故障情况时，切断热水锅炉的运行，切断其相应的煤气供应。

（五）发电机

供故障情况下照明用电、电梯、生活水泵、喷淋泵、消防泵以及消防通道的照明。

监控要求：

监视发电机所发出的电流、电压、功率、功率因数、发电机转速、发电机润滑油温度、用油量、紧急情况报警同时可直接控制发电机的开机和关机。

（六）照明系统

1．范围

1．1大堂照明

1．2泛光照明

1．3办公楼的公共走道照明

1．4主要的室内照明，

1．5节假日彩灯．

2．1以上前照明控制，要求定时控制前三项的照明开关。

2．2监视室内照明以及其他用电设备的用电，统计用电情况，紧急情况时要求直接控制室内照明用电设备的开启与关闭。

（七）地下室送风系统

根据地下室的一氧化碳浓度直接启动地下室送风系统的开启与关闭。

基于此，世界金融中心楼宇自动化系统的任务就是利用现代化的计算机控制技术和计算机网络通讯技术对其内部的各类机电设备实现有机的监控，具体来说，可以实现以下功能：

☆在XX第一人民医院急救中心的楼宇自动化系统的控制中心显示并打印各监控设备的运行参数及运行状态，进行远距离控制和程序控制，并进行节能控制。

☆根据系统在控制器上安装的各种控制程序实现最优化启停控制、时间设定控制、设备台数控制、动态图形显示、报警及打印、能耗统计，保证监控区域具有舒适的环境。

☆采用集散型计算机监控管理系统，即集中管理、分散控制，以此来实现危险分散，分站和子站的工作，与中央站无关，即使中央站停止工作，所有设备均由分站和子站独立控制正常工作。

☆提供现场手动控制工作模式，所有受控设备均可就地手动单独启停，中央站并能显示手动工作设置状态。

☆提高设备的应急能力，在设备故障时，备用设备可自动投入运行，并在中央站显示故障报警，提醒管理人员及时检修。

☆对所有设备提供累计运行时间记录，当设备运行时间达到规定时间时，系统提出报警，提醒管理人员及时维护。

因此，通过楼宇自动化系统可以为管理者带来以下的益处：

提供舒适的环境；

大大降低设备的运行能耗，降低运行成本；

有效监护设备的运行状态，出现故障时立即报警，保证设备的及时维护、维修，延长设备的使用寿命；

大大减少管理人员的数量，提高人员的工作效率，降低人员开支成本。

总之，楼宇自动化系统可以在保证环境舒适的前提下，通过有效的管理，降低世界金融中心的各种综合成本，为管理者带来丰厚的回报。

 三、设计依据

本方案的设计根据BA系统的要求，并符合以下设计规范要求：

《智能建筑设计标准》（GBJ08-47-95）

《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）

《中国采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）

《电气装置安装工程施工验收规范》（GBJ/232-92）

四、系统方案说明

系统设计以满足XX第一人民医院中心办公大楼使用要求、保证系统的先进性、成熟性、实用性、充分满足集成所需要的开放性的要求、具有可扩展性、增加舒适度、节省能源、保护环境、减低安装开支及困难、实现最高经济效益为原则，从而达到互利增长为目的。

系统可为世界金融中心合理的能源管理、设备管理、设备维护提供有效的工具和数据。

本方案采用Honeywell公司的EBI系统。

EBI系统具有先进可靠的实时控制功能、功能丰富的管理功能及很强的开放性可扩展性。

由于考虑到各设备区需监控的物理点比较分散，所以我司在设计系统时充分利用EBI系统的灵活性。

根据我们统计的设备数量，整个系统选用个EXCEL500大型控制器，个EXCEL100中型控制器。

系统配置的控制设备符合标准化和模块化的要求，其性能完全能满足XX第一人民医院中心楼宇自动化系统的要求。

根据我们所掌握的资料及常规的设备配置，本次方案中我们所设计的深圳世界金融中心楼宇自动化系统共有个物理点，同时对实现本方案所需的控制器及其控制模块进行了合理的安排，有一定的控制点余量。

EBI系统能实现将楼宇设备控制系统、安保系统及消防系统集成在EBI中央主机上，便于BMS系统的集中管理及监控，方便与上位机及OA系统集成，以共享数据。

该系统的网络符合BACnet协议标准，提供一系列的标准开放性接口，便于与众多不同的楼宇自动化子系统的通讯，以及可以灵活地扩充或缩减，因而能真正满足用户使用功能及经济上的需要。

五、系统监控内容

根据业主的要求，世界金融中心主要有如下几个系统需监控，这些系统包括的机电设备如下表所示。

（一）中央空调系统

XX第一人民医院急中心的空调包含冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、吊顶式风柜等。

要求水泵同冷水机组组成统一系统，监视冷水机组和水泵的运行状态，紧急故障状态直接控制冷水机组与水泵的启停。

设备输入/输出点数

模

拟

输

入

冷冻水供、回水温度测量

冷却水供、回水温度测量

冷冻水回水流量测量

冷冻水供、回水压差测量

吊顶式风柜温度

吊顶式风柜进回水压差

数

字

输

入

冷水机组运行状态及故障

水流状态

冷却水、冷冻水电动蝶阀开关状态

冷却水泵、冷冻水泵运行状态

冷却塔电动蝶阀开关状态

冷却塔风机运行状态及故障

膨胀水箱水位

冷却塔水位

吊顶式风柜运行状态

吊顶式风柜故障报警

吊顶式风柜调节筏控制

模

拟

输

出

压差旁通调节阀控制

水泵变频调节

吊顶风柜调节阀

数

字

输

出

冷水机组启动/停止

冷却水泵、冷冻水泵启动/停止

冷却水、冷冻水电动蝶阀开关控制

冷却塔电动蝶阀开关控制

冷却塔风机启动/停止

膨胀水箱进水电磁阀开关控制

吊顶式风柜启动/停止

4．功能及机理

根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，自动计算空调实际所需冷负荷量：

Q=Fx△T。

根据计算出来的所需冷负荷，自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节能目的。

为保证系统正常运行，冷水机组联锁控制如下：

启动顺序：

开冷却塔电动蝶阀→开冷却水电动蝶阀→开冷却水泵→开冷冻水电动蝶阀→开冷冻水泵→开冷水机组

停止顺序：

关冷水机组→关冷冻水泵→关冷冻水电动蝶阀→关冷却水泵→关冷却水电动蝶阀→关冷却塔风机→关冷却塔电动蝶阀

根据冷冻水供、回水压差自动调节旁通调节阀开度，维持供水压力恒定。

根据冷却水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数。

水泵启动后，水流开关检测水流状态，如故障则自动停机。

水泵运行时如发生故障，备用泵自动投入运行。

根据事先排定的工作及节假日休息时间表，定时启停机组。

自动统计机组各水泵、风机的累计工作时间，提示定时维修。

自动控制进水电磁阀的开启与闭合，使膨胀水箱水位维持在允许范围内，水位超限进行故障报警。

监测系统内各检测点的温度、压力、流量等参数，自动显示，定时打印及故障报警。

（二）热水系统

监视两座21层天面的热水锅炉运行状态。

故障情况时，切断其相应的煤气供应。

锅炉监控内容主要有：

锅炉蒸汽温度、压力的监测及报警；锅炉故障监测及报警等。

（三）变配电系统

世界金融中心的变配电系统相对较为复杂，总容量为9970KVA。

由高压配电系统、低压配电系统和电力运行显示屏组成。

1．高压配电系统

由高压开关柜、直流操作屏、高压环网柜组成。

高压配电系统由上述配电设施组成一个开环运行系统。

要求：

监视高压开关柜进线开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态，故障时能显示故障类型；监视高压开关柜联络开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、与高压进线开关的联锁状态；报警状态下能直接控制高压开关柜开关的开启与闭合；监视高压环网柜开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态。

监控设备

数量

监控内容

高压开关柜进线开关

电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、故障显示、紧急报警状态下开/关控制

高压开关柜联络开关

电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、与进线开关的联锁状态、紧急报警状态下开/关控制

高压环网柜开关

电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态

直流操作屏

2．低压配电系统

由低压系统、应急电源系统、中央空调电源系统整个低压系统建议采用具有通讯功能的ABB系列开关。

要求：

监视低压开关（1000A及以上开关）的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态，同时能随时控制开关的开启与闭合；监视所有联络开关的电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、联络状态，能显示故障类型。

监控设备

数量

监控内容

低压开关

电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、开/关控制

联络开关

电流、电压、功率、功率因数、开启与闭合状态、联络状态、故障显示

3．电力运行显示屏

电力显示屏主要用来显示高压开关、低压主开关的运行状态。

监控设备

数量

监控内容

电力运行显示屏

高压开关、低压主开关的开/关状态

4．控制系统

设备输入/输出点数

模

拟

输

入

高压开关柜进线开关电力参数

高压开关柜联络开关电力参数

高压环网柜开关电力参数

1000A以上低压开关电力参数

低压联络开关电力参数

变压器温度

数

字

输

入

高压开关柜进线开关状态

高压开关柜进线开关故障状态

高压开关柜联络开关状态

高压开关柜联络开关故障状态

高压开关联络状态

1000A以上低压开关状态

1000A以上低压开关故障状态

低压联络开关状态

低压联络开关故障状态

低压开关联络状态

模拟输出

数字输出

高压开关柜进线开关开关控制

高压开关柜联络开关开关控制

X11

1000A以上低压开关开关控制

X

5．功能及机理

通过多参数电表对高压、低压进线进行电力参数监测，主要参数如下：

◆线电压

◆平均电流

◆有功功率

◆功率因数

●对高压进线开关状态进行中央监视。

●对高压联络开关状态进行中央监视。

●对1000A以上低压开关状态进行中央监视。

●对低压联络开关状态进行中央监视。

●对变压器的温度进行中央监视，并设置极限报警。

（由变压器厂家提供独立的温度传感器）

（三）电梯系统

对电梯进行状态监视，故障报警，楼层显示，

设备输入/输出点数

模

拟

输

入

电梯楼层显示

数字输入

电梯运行状态

电梯故障报警

电梯上、下行信号

模拟输出

电梯运行控制

数字输出

电梯启停控制

X18

门禁开启/解除控制

X8

功能及机理

●对各电梯的楼层进行中央监视。

●对各电梯的上、下行信号进行中央监视。

●紧急情况下，控制电梯运行。

（五）给排水系统

1．给排水范围

1．1监视水池水位高低，

1．2水泵：

包括生活水泵、喷淋泵和消防水泵。

1．3热水系统：

包括热水锅炉，以及与锅炉有关的水池和水泵。

1．4排水池的水位高低。

2．要求

2．1监视水池水位的高低，异常情况报警。

2．2监视所有水泵的运行，累计运行时间。

2．3监视总进水管道的进出水。

2．4监视热水锅炉运行状态。

故障情况时，切断热水锅炉的运行，切断其相应的煤气供应。

3．控制系统

设备输入/输出点数

模拟输入

数

字

输

入

生活水泵运行状态

x

生活水泵故障报警

x

喷淋水泵运行状态

x

喷淋水泵故障报警

x

消防水泵运行状态

x

消防水泵故障报警

x

排水泵运行状态

x

排水泵故障报警

x

生活水池高、低水位

x

高区生活水箱高、低水位

x

低区生活水箱高、低水位

x

排水池高、低水位

x

模拟输出

数字输出

生活水泵启停控制

x

排水泵启停控制

x

4．功能及机理

●对各类泵的运行状态、故障报警进行中央监视。

●对各水池、水箱的水位进行中央监视。

●可根据需要设置高、低水位报警。

（六）发电机

发电机提供故障情况下照明用电、电梯、生活水泵、喷淋泵、消防泵以及消防通道的照明。

监控要求：

监视发电机所发出的电流、电压、功率、功率因数、发电机转速、发电机润滑油温度、用油量、紧急情况报警同时可直接控制发电机的开机和关机。

设备输入/输出点数

模拟输入

发电机电力参数

发电机转速

发电机润滑油温度

油箱油位

数

字

输

入

发电机运行状态

发电机故障状态

模拟输出

数字输出

发电机启停控制

（七）照明系统

范围：

1．大堂照明

2．泛光照明