建筑设备自动化系统设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7.5,建筑设备自动化系统设计,7.5.1 系统设计的原则与基本步骤,7.5.2 BAS的组成与系统结构,7.5.3 BAS的实现方案,7.5.4 系统规模的划分,7.5.5 组建系统的一般原则,7.5.6 BAS的功能要求,7.5.7 监控点一览表的编制,7.5.8 BAS的电源,7.5.9 BAS的接地,7.5.10 BAS的线路选择与敷设,7.5.1 系统设计的原则与基本步骤,(1) 设计原则,A. 功能实用性,B. 技术先进性,C. 设备与系统的开放性和互操作性,D. 选择符合主流标准的系统与产品,E. 系统的生命周期成本,F. 可集成性,G. 系统安全性,H. 可靠性和容错性,I. 经济性,(2) 设计步骤,A. 技术需求分析,B. 确定各功能子系统的控制方案,C. 确定系统监控点及监控设备,D. 统计汇总控制设备(传感器、执行器)清单,E. 绘制出各种被控设备的控制原理图,(3),设计流程,A. 设计任务开始,B. 研究建筑物的功能,C. 了解业主需求和未来物业管理方式,D. 了解机电专业控制要求,E. 确定控制范围和内容,F. 与机电专业探讨控制方案,G. 确定BAS控制水平和方式,H. 根据系统集成要求，确定BAS网络结构,I. 系统选型,J. 和土建专业结合，确定控制，定位置、面积，竖井的数量、位置、面积、布线方式、标高,K. 画出大楼BAS网络控制图,L. 配合电气专业完成配电设备二次回路设计,M. 仪表量程计算、选择,N. 调节阀计算,O. 确定BAS现场传感器、执行器规格、尺寸、安装方式,P. 画出各子系统控制系统图,Q. 画出地层管线敷设平面图,R. 开列BAS设备材料表,S. 写出设计施工要点说明,T. 各专业图样会签,U. 设计任务完成,V. 施工图交底及施工配合,7.5.2 BAS的组成与系统结构,(1) BAS的组成,建筑设备自动化系统,电力供应与管理系统,高压配电、变电、低压配电、应急电源,照明控制与管理,工作照明、事故照明、艺术照明、特殊照明,环境控制与管理,空调、冷源、热源、通风、环境监测与控制、给排水与饮用水、卫生设备、污水处理,消防报警与控制,自动监测与报警、灭火、排烟、联动控制、紧急广播,保安监视与控制,出入控制、电视监视、防盗报警、确认分析,交通运输,电梯、停车场管理系统,广播系统,背景音乐、事故广播,管理服务,运行报表、经济分析、维护及档案管理,其它,(2) BAS的系统结构,车辆出入控制,门禁控制系统,周界安防,防盗报警,闭路电视监控,巡更系统,火灾自动报警,电梯系统,机电设备控制(狭义BAS),消防控制中心,安保控制系统,车库/停车场管理系统,给排水系统,空调系统,照明系统,变配电系统,背景音乐/消防广播,消防联动控制,网络控制器/网关,网络控制器/网关,网络控制器/网关,7.5.3 BAS的实现方案,(1) 按建筑设备功能组织BAS系统,网络服务器,系统监测,中央管理,空调系统,照明系统,电梯监控系统,安保系统,通信控制器,DDC,DDC,通信控制器,DDC,DDC,通信控制器,DDC,DDC,通信控制器,DDC,DDC,局域控制计算机或分站计算机,特点：,A. 系统是按照整个建筑的设备功能来组织的，布线及施工复杂，调试工作量大；,B. 系统可靠性较弱，子系统失灵会波及整个BAS系统；,C. 节省设备投资；适合功能单一的建筑(如办公楼)。,(2) 按照建筑物层面组织BAS系统,网络服务器,DDC,通信控制器,区域控制 计算机,DDC,DDC,DDC,照明,空调,给排水,电视监控,DDC,通信控制器,区域控制 计算机,DDC,DDC,DDC,照明,空调,给排水,电视监控,监控管理计算机,电梯运行管理,消防监控,安保监控,集中监控,主,干,网,络,第1层楼面控制子系统,第n层楼面控制子系统,现场通信网络,现场通信网络,特点,A. 按照楼层层面组织BAS系统，布线施工简单，子系统的控制功能设置比较灵活，调试工作相对独立；,B. 整个系统的可靠性较好，子系统的失灵不会波及整个系统；,C. 设备投资大，尤其是高层建筑；适合于商用的多功能建筑。,(3）混合型BAS系统,兼有上述两种结构特点的形式，即某些子系统如供电、给排水、消防、电梯等，采用按整座建筑物设备功能组织的集中控制方式；而另外一些子系统如空调、灯光照明，则按建筑楼层层面组织的分区控制方式。该系统结构灵活，可根据实际情况调整。,7.5.4 系统规模的划分,(1)分类原因,A. 不同厂家推出的商品化BAS产品介绍或综述多涉及到规模的划分问题；,B. 便于系统结构的规划、确定通信方式和控制问题以及监控中心的规划。,(2) BAS规模按监控点的数量划分,(3) 按系统监控点数量、一次投资、建筑总投资来划分,表中数据只是一个时期的统计数据，只能作粗略估计时的参考，绝不能作为系统规划与设计的指标值。,7.5.5 组建系统的一般原则,(1) 通过规划与设计确定BAS的服务功能并保证其实现,A. 首先应该确定其,应用功能,，并考虑与管理体制相适应。,a. 确保建筑物(群)内环境舒适；,b. 提高建筑物自身以及人员与设备的整体安全水平和对灾害的防御能力；,c. 通过最佳控制节省能耗；,d. 提供可靠的、经济的最佳能源供应方案，进行节能管理；,e. 使设备高效运行，减轻人员的劳动强度；,f. 不断地、及时地提供有关设备运行情况的资料，集中收集、整理，作为设备管理决策的依据，实现设备维护工作的自动化。,B. 从,技术实现,的角度分析尽可能多地把一些设备系统纳入BAS：,a. 能够实现全面的集中监控；,b. 硬设备资源的共享性好；,c. 便于一体化的维修管理；,d. 可以统筹在正常与异常情况下的设备控制方案，使它们协调地、合乎逻辑地工作。,当然，并非所有的BAS都必须包罗上列的全部系统，例如有的从,节能效益,出发只将HVAC纳入BAS。另外，从,管理体制,上也要求一些系统独立设置，如多数的火灾自动报警和消防联动控制系统就是独立设置的，并不纳入BAS。,(2) 要集控制和管理于一体，分散控制、集中监控与管理，尽量减少故障的波及面,A. BAS是一种综合性的多级分布式计算机信息处理与控制系统。,B.,综合性,体现在它集控制与管理于一体；集计算机控制技术、计算机通信技术和局部网络技术于一体。控管一体和实现集中监控都是出于管理的需要。,C.,分散控制,则是出于设备监控、为管理提供决策依据和缩小故障范围的综合需要。,（3）系统要具有一定的可变性,A. 任何一个已经建成使用的建筑，随着时间的推移，其使用功能不可能是一成不变的 ，必然会要求BAS系统在控制与管理功能上与之相适应，即要求BAS具有一定的可变性，亦即：,a. 系统功能扩展的可能性和适应性；,b. 控制与管理功能扩展或改变时的易行性；,c. 硬件与软件进入系统或退出系统的方便性。,B.,系统扩展性的内容,a. 在中央站增设管理用的工作站，满足管理工作量扩展的需要；,b. 增设分站，扩展被监控的系统；,c. 在分站增设模块或插件，扩展监控点；,d. 在系统中扩展管理功能，如增加“趋势报告”的数量、西文系统改为汉化系统等，虽然这不一定开辟局域网，但应用软件扩展是必然的。,7.5.6 BAS的功能要求,中央监控系统集计算机技术、现代控制技术、信息通信技术于一体，对智能建筑的所有设施进行全面监控，以实现舒适、安全、高效、节能的目的。因此，中央监控系统必须具备：,（1）监控功能,A. 状态监控,B. 警报发生监控,C. 启动/停止失败监控和启动停止次数累计,D. 计测值上、下限监控和偏差监控,E. 运转时间累计和连续运行时间监控,F. 监视器使用范围指定,(2）操作功能,A. 手动个别启动/停止操作,B. 远程设定值变更,C. 程序设定值变更,D. 许可/禁止指定,E. 维修登录/解除,F. 鼠标器操作,G. 操作密码指定,(3) 显示功能,A. 监视器系统显示,B. 动画显示,C. 多窗口显示,D. 画面移动显示,E. 单管理点的详细画面显示,F. 趋势图、长条图显示,G. 日历显示,H. 警报一览表显示,I. 未确认警报一览表显示,J. 维修登录一览表显示,K. 一览表显示,L. 程序一览表显示,M. 日报、月报、年报显示,N. 预约画面显示,O. 显示履历的显示,P. 直接选择显示,Q. 报警指示显示,(4) 控制功能,A. 日历功能,B. 时间程序,C. 联动程序,D. 火灾意外事故程序,E. 停电处理和恢复供电程序,F. 自备发电时的强制驱动控制,G. 最佳启动/停止控制,H. 室外空气引入控制,I. 远程设定值的时间控制,J. 简易运算控制,(5) 数据管理功能,A. 趋势数据的再显示功能,B. 用户数据处理辅助功能,C. 警报记录,D. 操作/状况变化记录,(6) 安全保障功能,A. 机器登记薄/机器履历管理,B. 运转实时管理,C. 安全保障时间表管理,(7) 记录功能,A. 信息记录,B. 报表记录,C. 监视系统图记录,D. 一览表记录,(8) 自诊断功能,A. 传送系统故障监控,B. 系统异常状况自行监控,(9) 内部互通电话功能,A. 通话功能,B. 音频监控功能,(10) 与其它系统之间的通信功能,A. 通过安全保障系统、电源监控系统、冷却装置和内部互通电话等进行通信,7.5.7 监控点一览表的编制,(1) 编制原因,A. 监控点一览表是为确定系统硬件和应用软件设置提供依据。,B. 监控点一览表的格式以简明、清晰为原则，根据选定的建筑物内各类设备的技术性能，有针对性地进行制表。,C. 所编制的监控点一览表，对于每个监控点应明确表示其内容，如所属设备名称及其编号、监控点的被控量、监控点所属类型。,(2) 监控点号确定原则,每个监控赋予“点号”，确定点号应遵守如下原则：,A. 必须适合计算机处理；,B. 是一种系统有序的数字式代码；,C. 要有一定的可扩展性；,D. 所有点号位数一致；,E. 点号由0-9和非易错英文字母组成。,:,:,点在组内的编号,单体机组(或建筑分区)的编号,被控对象系统(或通道、子系统)的编号,(3) 监控点号排序方法,7.5.8 BAS的电源,(1) BAS的负荷级别及供电要求,1) 负荷级别,按有关设计规范规定，BAS的监控中心的负荷级别为,一级负荷,。,2)供电要求,A. 监控中心应从变电所引出两条专用回路供电，两条供电回路,一备一用,，且在,末端自动切换,。,B. BAS中央站必须配置,UPS,，且不能把UPS的接入认为是供电回路一备一用的要求得到了满足。,C. 分站电源宜从监控中心,专用,配电盘上引出。,D. 监控中心内系统主机及其外部设备宜设专用配电盘，通常不宜与照明、动力混用。,E. 供电质量应满足产品要求，若无明确要求或所提要求过低，则参照计算机供电电源质量要求的C级标准：,电压波动10；,频率变化1Hz：,波形失真率20。,(2) 负荷容量,A. BAS用电负荷的总容量为,现有设备总容量,与,预计扩展总容量,之和。若扩展容量无明确规划依据，可按现有容量的20估算。,B.,长期无间断的连续运行,是BAS的特点之一，因此，应按需要系数等于1.0计算。,C. 考虑预留扩展容量，在无明确规划时，其统计增容数字约为5%-20%。,(3) 电源设备,1). 对电源设备要研究的项目及对策,电源质量、供电可靠性问题。,2). 不停电电源装置(UPS),A. BAS中的设备不工作或误动作产生原因,a. 由于电业部门不可预测的事故而停电。,b. 由于雷电而引起的瞬时电压波动。,c. 由于接入同一系统的负荷而引起的干扰或电压波动。,d. 频率波动。,因而在BAS中，必须设置不停电电源，即UPS，一般UPS的供电时间应不低于20min。,B. 采用UPS时应采取的措施,由于UPS是整流器负荷，容量大，高次谐波对电源侧的影响也大，易引起系统设备的过热、误动作和诱导故障。,a. 整流回路的多相化。,b. 设置交流滤波器。,c. 采用内装高次谐波抑制装置的设备。,C. UPS容量,a. 根据正常容量计算：各负荷容量的算术和加上预计扩展容量。,b. 根据启动容量计算：单台容量为最大的设备的10倍额定容量加上其他设备的额定容量之和。,选择最接近的、容量稍大的UPS。,3). 自备发电设备,A. 为了满足计算机系统为一级负荷的供电要求，当采用两个电源供电时，所在地区供电连续性仍无法保证，BAS的工作连续性便无从保证。这时，应根据地区供电的连续性情况，同时考虑到UPS的供电时间仅为20min或稍大些，并考虑建筑物的重要性以及其他设备系统的供电要求，确定是否需要设置自备发电设备以及确定自备发电设备的容量。,B. 自备发电设备是对一级负荷中特别重要的负荷供电的应急电源，BAS应划归此类。设计中应考虑BAS的特点，根据其允许中断供电时间来选择能够满足要求的自发电设备，并应按计算机性能允许的电压参数变动范围来考核自发电设备的供电质量。,4). 配电方式,BAS中的用电负荷，容易受供电电源的电压波动、周波数变动、干扰、停电、瞬时电压降低等的影响，有时发生误动作或不动作。因此，选择配电方式时，从避免电压波动、干扰的必要性出发，最好避免与其他负荷设备共用线路而应采用专用线路。,A. 中央站(监控中心)的配电,a. 由变电所引出两条专用回路供电，两条供电回路一备一用，在监控中心设带自动切换装置的专用配电盘。,b. 监控中心内系统主机及其外部设备宜设专用配电盘，通常不宜与照明、动力混用。,c. 为应付紧急情况下迅速停电，监控中心需在最易迅速接近的位置设置紧急停电开关，并加以醒目标志。,B. 分站配电,a. 对于较大型、大型系统，采用放射式配电方式，即由监控中心专用配电盘以一条支路专供一个分站的方式配电。,b. 当分站数量多而分散时，亦可采用树干式配电方式，即数个分站共用一条线路。,c. 对于中型及以下系统，当产品无要求时，亦可由分站邻近的动力配电盘以专路供电(最好两路，一备一用)。,d. 含CPU的分站，应设备用电池组，且支持分站全部负荷运行不小于72小时，保证停电时不间断供电。,7.5.9 BAS的接地,(1) 接地的基本要求,A. BAS的接地应按计算机系统接地的规定执行。,a. 交流工作接地，接地电阻不应大于7；,b. 安全保护接地，接地电阻不应大于7；,c. 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；,d. 防雷接地，应按现行国家标准建筑物防雷设计规范执行。,上述四种接地宜共用一组接地装置，若防雷接地单独设接地装置，则其余三种接地宜共用一组接地装置，接地电阻不应大于其中最小的接地电阻值要求，且两种接地系统的距离不宜小于20m。,对直流工作接地有特殊要求需单独设置接地装置的产品，应按产品要求执行。若具体工程难以满足安全距离，则应要求厂家结合工程实际情况，对其原定的接地要求加以适当修改。,实际工程中要满足各种接地装置的距离不小于20m是很难做到，故实际工程上，各种接地系统共用一组接地装置，其接地电阻不大于1。,系统接地应采取单点接地方式，即将多种接地的接地线分别接到接地母线上，接地母线采用一根接地线单点与接地体相连接。由设备至接地母线的连接导线应采用多股编织铜线，且应尽量缩短连接距离，不得与防雷引下线相邻平行敷设。,B. 某些产品可能有规定的接地要求，应予执行。如果执行确有困难时，应要求厂家结合工程实际情况对其原定的接地要求加以适当修改。,C. 建筑物应采用总等电位联结，各楼层BAS设备的接地应采用,局部等电位联结,。,(2) 系统接地的具体做法,A. 对于,交流工作接地,，无论TN-C-S还是TN-S系统，在做了工作接地以后，N线与PE线应是,严格分开,的，N线不得再与任何“地”作电气连接。,B. 对于,安全保护接地,，是将BAS设备外壳与等电位连接体就近相连或与PE线作良好的电气连接。,C. 对于,直流工作接地,，在监控中心设局部等电位网(排)或接地分汇接线，通过专用接地干线与建筑物总等电位网(排)或接地总汇接环)连接。,D. 接地干线采用35mm,2,的多股铜芯线缆穿金属管、槽敷设在弱电竖井中。此外严禁再与任何“地”有电气连接。金属管、槽还必须与PE线连接。,a. 信号线的屏蔽层可集中在一起，接到外壳或PE端子上。,b. 有的分站直流工作地没有专门的引出端子，即分站的直流地是浮空工作的。,c. 总等电位排可采用100x10x1000或100x7x1000的扁铜板，每隔50mm钻直径为15-21mm的圆孔，供等电位联结用。,监控中心设备,PE(保护地线),SE(信号地线),接地干线,局部等电位排或接地分汇接线,总等电位排或接地总汇接环,BAS直流工作接地,外壳,7.5.10 BAS的线路选择与敷设,(1) 线路选择,A. 中央站至分站、分站之间的,通信线路,，宜选用双绞线、同轴电缆或光缆。在满足传输速率的要求时，应优先选用双绞线，也可采用1.0mm,2,的RVVP电缆或DJYP,2,V计算机专用电缆。当需穿越户外时，宜选用同轴电缆。在强干扰环境中和远距离传输时，宜选用光缆。,B. 分站至现场设备(传感器和阀门等)的,控制电缆,，,般采用1-1.5mm,2,聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆。根据具体设备确定是否采用软线及屏蔽线，导线芯数亦根据具体设备而定。,(2) 线路敷设的一般原则,BAS中的配线设计，应考虑可靠性、维修性、经济性和安全性。另外，还应研究将来系统扩建、设备增加及改变时的适应性问题。,A. 对于信号线，防止受到外界电磁干扰是保证系统正常工作的最重要条件之一。,B. 垂直方向配线即是干线，在设计中须留有充足的裕度，以适应将来系统扩大和增加设备的需要。,C. 水平方向配线即指楼层内配线，就是从配电盘或端子盘到设在楼层上各处设备之间的配线。,(3) 线路敷设方法,A. 竖井内布线,B. 天棚内配线,a. 电缆桥架方式,b. 配线槽方式,c. 配管方式,C. 地板上配线,a. 搁空活动地板下配线方式,b. 楼板内配线,