曾斌
身份证号码:43250119810929**** 北京江森自控有限公司广州分公司
摘要：随着我国经济与科技的不断发展，人们的生活水平得到了提高，信息技术与自动化技术的应用在改变人们生活方式的同时还促进了我国各行业的升级与转型。随着智能化发展趋势的显现，我国建筑行业智能化与自动化发展也越来越快。楼宇自控系统就是自动化与智能化技术应用的典型，这样的设计建筑趋势符合当前时代建筑行业发展的基本理念，通过自动系统实现对楼宇的有效管理，优化居民的居住体验，促进我国建筑行业的持续发展。本文将以楼宇自动系统设计为切入点，研究系统设计的要点与建设应用情况，结果仅供参考。
关键词：楼宇建筑；自控系统；设计要点；工程应用
引言：
楼宇自控系统(Building Automation System，简称BA)可以对工程项目各个建筑内的冷热源、空调、给排水、供变配电、照明、电梯、等建筑设备及室外公共场所的道路照明、建筑物的景观照明等进行集中管理，分散控制，是智能大厦的一个重要的组成部分。下面笔者结合一个已竣工项目浅谈一下楼宇自控系统的设计要点：
一、项目概况及系统框架
项目位于湖南省，为一个创业者公共实训基地，总建筑面积112364平方米，包括主楼及裙房、实训楼、大学生实践园区、地下车库、门卫、垃圾房等建筑。我们对各个区域内的冷热源、空调、给排水、室内照明、电梯、风机等建筑设备及室外公共场所的道路照明、广场、建筑物的景观照明等进行集中管理，分散控制。
1.1中央工作站功能设计
中央工作站设于项目主楼首层的消防控制中心内，直接与以太网络连接。中央工作站需要对各个建筑内各机电设备的运行、安全、能源使用状况及节能等实现自动监控及管理。系统所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央工作站上调整修改，以满足用户的使用。
1.2系统网络设计
楼宇自控系统网络结构分为二层，第一层为管理层网络，是BA系统的核心，整个项目内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示，它可以直接和以太网相连；第二层为监控层网络，由现场的直接式数字控制器、扩展模块、采集现场信号的传感器以及执行机构和阀门等组成。
管理层网络支持TCP/IP协议，能够提供基于Internet的远程管理解决方案，容易实现与建筑物中其它相关的智能化系统之间的数据通信。通过这层网络能够把BA中所有监控信息及时地反馈到中央站显示画面，而中央站系统也可通过这一网络传送程序、指令等到有关设备。同时管理层网络可以提供OPC或DDE的第三方接口软件，数据传输速率不低于10Mbps。
监控层网络采用Lonworks协议，中央站可以通过这层网络把信息传送到任何指定的数据通信；所有分站以同等地位即点到点方式彼此互通信息。监控层网络可以根据实际需要建立其子网，其数据传输速率不低于78Kbps，并且可以根据需要提高到1.25Mbps，但总线通讯距离不低于2700米。
二、各子系统设计
2.1冷热源子系统
项目空调冷热源系统由风冷热泵及相关水泵、阀门、传感器构成。
1）监控内容
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2）控制方案
风冷热泵机组
程序控制多台冷水机组启停，连锁启停相应的水泵、及相应管路上的电动阀门，同时监测这些设备运行状态、故障报警状态、阀门开关状态及水流状态。保证机组不频繁启动，程序设定在30分钟内，禁止再启动/停止机组及相应的水泵。
在供回水总管上中安装温度及流量传感器，以测量供水温度、回水流量和温度，根据公式计算出总的能量消耗。根据总的能量消耗和实际负荷需求量之间的比较，自动决定启停机组的台数。同时系统根据的具体日程安排自动启停冷水机组系统。
2.2空调子系统
该项目空调系统由新风机组、空调机组组成。通风系统由送风风机、排风风机组成。
2.2.1新风机组
1）监控原理
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3）控制方案
a.过滤网堵塞报警
在过滤网前后各安装一支空气压力取样管，并将它们连接到压差开关上，压差开关则根据过滤网的类型设置报警值，当过滤网过脏，压差开关将发出一个报警信号至DDC。
b.机组状态监测
当新风机组发生故障报警时，DDC接收到该报警信号后通过网络传输至BA控制中心。
c.机组启停控制
根据工作时间表进行新风机组的自动开关控制；或根据用户需求由操作人员在BA系统主机上启停控制新风机组。
d.冷/热水阀门的调节控制
冬季－－送风温度控制
系统供水为热水，根据送风温度，调节水阀的开度，使得送风温度与设定值相等，阀门动作为逆动作。当送风温度小于设定值时，水阀开度逐渐增大，使得送风温度提高，达到设定值；而当送风温度大于设定值时，则水阀开度逐渐减小来降低送风温度，使之达到设定值。
夏季－－送风温度控制
系统供水为冷水，根据送风温度，调节水阀的开度，使得送风温度与设定值相等，阀门动作为正动作。与冬季的控制方式相反。
e.加湿器控制
冬季室外空气为低温低湿，需要进行加热加湿的控制。本项目系统采用电加湿器进行加湿控制。通过对加湿器的启停控制，可以将送风湿度控制在一定范围内。
f.新风阀调节控制
在冬/夏季节，在保证房间内良好空气质量的前提下，对新风阀作最小开度调节控制；在过渡季节，在保证回风温度达到用户需求的前提下，对新风阀作最大开度调节控制。
g.联动控制描述
当DDC接收到过滤网报警及故障报警时，输出停止信号给新风机组，同时强制关闭水阀；直至报警信号消除、重新符合运行要求，DDC重新输出开启信号空调机组，同时恢复对水阀的调节控制。
3.2.2空调机组
1）监控原理
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3）控制方案
空调机组的控制方案与新风机组的基本一致。
2.2.3送排风机
送排风子系统由用于地下室、车库的送/排风机、排烟风机；用于屋顶的排风机；以及用于公共区域的通风设备。由时间程序自动控制各种送风机和排风机的启/停，并显示启/停状态及故障报警。汽车库设一氧化碳探测器，及时联动排烟风机以保证安全并改善空气质量。
1）监控内容
2）控制方案
启停控制
排风机/送风机根据预先设定的时间程序自动启停送排风机。送风机监测其空气过滤网堵塞报警信号，如异常则停止送风机。
送排风机的监测
监测送排风机、排烟风机的手/自动状态、运行状态、故障状态、空气过滤网堵塞报警信号，如异常发出报警信息。
2.3给排水系统
给排水系统包括生活给水系统、污水排水系统。系统中的水泵与水箱或水池、集水坑液位状态联动，仅在需要时才投入运转，实现对给排水系统集中管理和自动监测；
1）监控内容
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2）控制方案
给水系统
工程采用恒压力变频给水系统，电控设备是配套电控，水泵的起、停根据压力自动运行。系统只监视故障报警、手、自动状态、运行状态。消防水池高液位报警时停泵，防止溢流；消防水池低液位报警时开泵，补充水。
排水系统
监测潜水泵、排水泵等运行状态和故障状态。监测污水池/集水坑高液位报警，当高液位报警时潜水泵自动开启并排水，防止溢流，直至到低液位信号时停泵；防止水泵空转。
2.4照明系统
照明系统包括外立面景观照明、室外公共区域照明等。将照明系统控制纳入BA系统，可以按照需求直接启停照明回路，节省能源。
1）监控内容
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2.5电梯系统
楼宇自控系统对电梯的运行状态和故障报警进行监测，以保证电梯系统的正常运行。
三、BA系统与其他设备系统界面划分原则
3.1与消防设施的界面
1）BA系统不能监控消防专用设备及设施
属于消防专用设备及设施的有：消火栓、喷淋水泵、防排烟风机、正压送风机、防火卷帘、电梯回降首层、消防电梯、消防电梯集水坑污水泵、火灾应急照明、疏散指示标志灯、应急广播、供消防设施供电电源。
2）BA系统监控正常工作与火灾发生用的设备及设施
a.地下层排烟机：通常设计中在正常工作时兼作排风机。但一种为双速电机单风道系统，低速为正常工作时排风用，BA系统应该监控。高速为火灾时用，由火灾控制器监控。另外一种为双电机，两台电机不等容量时，往往小风量电机为正常工作时排风用，BA系统应该监控。另一台大风量与小风量风机均在火灾时用，由火灾控制器监控[6]；
b.地下室送风机：有些工程将地下室送风机兼作火灾时送风用，满足规范要求50％排烟量。这类设备BA系统在正常工作时应监控，作为送风机用。在火灾时由火灾控制器监控起、停，并打开专用新风阀，关闭回风阀；
c.生活与消防合用高位水箱：水位下降到稍高于消防水位，应立即启动给水泵输水，但若出现水位降底至消防水位时，停止供生活水，此信号由火灾控制器接受信号后发生报警。当高位水箱水位稍低于溢流水位时，发高水位报警的同时，要立即停止给水泵工作。
3.2与配套电控设备的界面
BA系统要与各子系统进行联机控制才能完成相应的功能，这些机电设备的控制柜必须满足BA系统的特定要求，才能达到控制目的。为此对这些联动控制柜提出具体要求：
1）BA系统与各种控制柜互有信号往来，双方的交接面是设在动力控制柜中的一组专用接线端子，接线端子要有明显接点内容标志。
2）控制柜中必须有手动/自动转换功能，即在手动状态下只能通过手动按钮就地操作被控设备的起停。此时BA系统的自动控制不起作用，在自动状态下手动操作不起作用，只能通过BA系统的自动控制信号操作[7]。
3）控制柜要给BA系统三种“无源”状态信号：
a.设备运行状态信号：取自主交流接触器的辅助常开接点；
b.设备故障报警信号：取自热继电器的辅助常开接点；这里需说明一点, 如果选用的热继电器只有三个辅助接点, 这时公共点与常开接点不能直接采用。因为这是“有源” 接点，必须用中间继电器转换一下，用中间继电器的常开接点送出，作为设备故障报警信号送给BA系统。
c.手/自动状态信号：在转换开关打到自动控制状态下，应给BA系统一组“无源” 常开接点，取自转换开关本身的辅助接点或另加一个中间继电器均可。
4）BA系统送给各种动力控制柜的起停信号是“无源”接点，接点电压应按220VAC考虑。
5）带变频器的风机控制柜应把风机启停和变频器启停连锁。如果没有则需要BA系统提供两个启停点，控制上容易混乱，不建议采用。变频控制信号和反馈信号应提供电压型给BA系统[8]。
四、结语
综上所述，楼宇自控系统的设计与施工对于智能建筑发展具有重要的意义，以上项目已于2020年竣工投入使用，通过楼宇自动化系统对各机电设备进行自动监控和集中管理，有效提升了建筑环境的舒适度、整体安全水平以及灾害防御能力，在此基础上为运行管理提供的优化能源供应方案，有效减少运行成本。因此，建筑企业应该通过优化模块化的智能系统设计、楼宇建筑节能化系统设计等方面尽量满足户主的需求，同时实现建筑的节能减排功能，促进我国建筑行业的持续发展。
参考文献
[1]何适.探讨电气自动化控制系统在智能楼宇中的应用及注意事项[J].建筑工程技术与设计，2018
[2]孙桂芝,张峰,王维刚.探讨电气自动化在楼宇自控系统中应用[J].城市建设理论研究:电子版,201９
[3]侯天海，孙峰．楼宇自控系统方案设计与节能［J．智能建筑与城市信息，2019
[4]黄文杰，赵茜.智能通信在楼宇自控系统中的应用[J].现代电子技术，2015，
[5]张麦怀，朱小培，张宝等.楼宇自控系统在室内空气质量控制问题中的应用[J].江苏建筑，2014
[6]吕旭光, 强天伟, 向俊. 探究楼宇自控系统空调节能研究[J]. 节能, 2019(3):15-16.
[7]张喜运. 节能措施在楼宇自控系统中的应用[J]. 砖瓦世界, 2019, 000(008):111.
[8]常远. 楼宇节能集控方法设计及应用[J]. 上海节能, 2019, 000(008):697-704.