1楼宇自控系统设计

　　楼宇自控系统是建筑设备自动化控制系统的简称。建筑设备主要是指為(wèi)建筑服務(wù)的、那些提供人们基本生存环境(风、水、電(diàn))所需的大量机電(diàn)设备，如暖通空调设备、照明设备、变配電(diàn)设备以及给排水设备等，通过实现建筑设备自动化控制，以达到合理(lǐ)利用(yòng)设备，节省能(néng)源、节省人力，确保设备安全运行之目的。

　　前些年人们提到楼宇自控系统，主要所指仅仅是建筑物(wù)内暖通空调设备的自动化控制系统，近年来已含盖了建筑中的所有(yǒu)可(kě)控的机電(diàn)设备，并成為(wèi)“智能(néng)建筑”不可(kě)缺的基本环节。楼宇自控系统的发展也是经历了从无到有(yǒu)，从低级到高级这一过程，实际上就是一个工业自动化控制系统发展的缩影。随着信息技术、网络技术、计算机技术、通信技术、显示技术、半导體(tǐ)集成技术、控制技术、表面安装技术及其他(tā)高新(xīn)科(kē)學(xué)技术的发展，楼宇自控系统也将得到長(cháng)足的发展，可(kě)以预见：

　　1)集散控制系统是现阶段楼宇自控系统的主流；

　　2)现场总線(xiàn)技术是集散控制系统发展方向；

　　3)VLAN、TCP／IP等网络技术在楼宇自控系统应用(yòng)，网络实现Web化；

　　4)通用(yòng)控制器与智能(néng)仪表共存；

　　5)广泛采用(yòng)以状态空间方法為(wèi)基础的现代控制理(lǐ)论解决楼宇自控问题，取得成效；

　　6)系统集成技术取得进展，OPC、ODBC等技术被广泛应用(yòng)；

　　7)人机界面、操作环境改善，符合人机工程學(xué)基本机理(lǐ)。

　　按建设部设计深度要求，一般民(mín)用(yòng)建筑(对于具有(yǒu)特殊工艺要求的建筑物(wù)可(kě)能(néng)不完全适用(yòng))楼宇自控系统(BAS)设计，设计院至少应做下列工作：

　　1)充分(fēn)了解受控对象的工艺要求，作出相应的控制原理(lǐ)图；

　　2)受控对象控制种类统计(或称控制器输入／输出状态点表)；

　　3)控制网络规划设计；

　　4)平面布線(xiàn)规划设计；

　　5)设计说明。

　　承包商(shāng)(或供货商(shāng))应按设计院的设计内容要求，做进一步的深化施工图设计，包括提供产品的规格、材料、接線(xiàn)、安装与维护等技术文(wén)件，并负责最终的安装(或指导安装)、调试及验收申请。

　　但从目前众多(duō)实施的工程来看效果不理(lǐ)想．有(yǒu)调查显示：顾客对楼宇自控系统运行情况评价，“满意”的占30％，“一般”的占40％，“差”的占30％。因此，本文(wén)旨在从专业设计实际出发，检讨设计中易出现的问题，以期举一反三。

　　2若干问题

　　2．1对受控对象的工艺要求的了解不准确。

　　目前，電(diàn)气工程师(或自控工程师)对其他(tā)专业受控对象的工艺要求理(lǐ)解上的肤浅，甚至存在认识上的错误，而导致BAS运行效果欠佳的事例屡屡发生，其中暖通空调系统占较大比重，下面是一些工程中易出错的实际问题，如：

　　(1)、设备专业规范《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJl9-87)中对舒适性空调的室内参数曾作了总的规定：

　　干球温度相对湿度空气漉速

　　冬季t=18℃~22℃≥40％--60％v≤0.2m／s

　　夏季t=24℃~28℃≥40%-65％v≤0.3m／s

　　注：当使用(yòng)紊件无特殊要求时。舒适性空调的相对湿漫度可(kě)不受限制。

　　需要注意的是，上述数据仅指设计基数的取值范围，不是指受控对象允许变化波动的范围，民(mín)用(yòng)建筑舒适性空调设计一般也不提空调精度要求。空调设计基数的选择非常重要，实际工程应由设备工程师结合我國(guó)气候特点和國(guó)情分(fēn)析研究慎重确定，选择不利不但对投资、运行、能(néng)源消耗起负面的影响，而且还危及人员的健康。

　　(2)、对夏季、冬季及过渡季的认识深度不够。空调系统所指的夏季、冬季及过渡季控制参数是按照夏季、冬季及过渡季三种状态划分(fēn)的三种工况，对应相应的温度、湿度或焓值等工作环境参数，如果仅仅按照夏季、冬季及过渡季的实际季节变化来简单的理(lǐ)解，往往使得空调系统最终获得不理(lǐ)想的控制效果。

　　(3)、暖通空调自控系统，其精髓在于把握空调工艺中的“定”和“变”两字上。往往未能(néng)根据不同管路、不同工况下的“定风(或定流)量”或“变风(或变流)量”的特性要求设计自控系统，如制冷机冷冻／冷却循环水定流量；新(xīn)风处理(lǐ)机组一般定新(xīn)风量；变风量的空调机组分(fēn)变新(xīn)风量(或定新(xīn)风比)和定新(xīn)风量(或变新(xīn)风比)等。

　　(4)、新(xīn)风处理(lǐ)机组大都采用(yòng)“定新(xīn)风量”的设计，这一点往往没有(yǒu)引起電(diàn)气控制工程师的足够重视，在新(xīn)风阀的控制上一般仅要求位式控制，新(xīn)风阀多(duō)采用(yòng)双向单相(AC220V／AC24V，三線(xiàn))電(diàn)机或電(diàn)动执行机构位式控制；為(wèi)盘管防冻新(xīn)风阀设计成与送风机联动；為(wèi)防止风阀压差过大无法开启，通常先打开新(xīn)风阀，后开送风机，停风机即关阀。

　　(5)、只有(yǒu)设有(yǒu)新(xīn)风预热器的空气处理(lǐ)机组，或混合点(或加湿后的状态点)有(yǒu)可(kě)能(néng)低于0℃的空气处理(lǐ)机组，或者冬季过渡季要求作全新(xīn)风运行且新(xīn)风温度可(kě)能(néng)低于0℃的空气处理(lǐ)机组，才有(yǒu)必要考虑运行防冻问题，采取新(xīn)风阀与机组联动等防冻措施。

　　(6)、為(wèi)了保证基本的室内空气品质，可(kě)采用(yòng)测量与控制室内CO：浓度的方法来实现。但实际上暖通空调专业往往是以设计确定最小(xiǎo)新(xīn)风量或换气次数来实现的，若只是采用(yòng)简单的启停机组的方式来控制室内CO：浓度则没有(yǒu)必要；否则涉及变风量控制，控制较复杂，投资较大。

　　2．2控制原理(lǐ)描述不全面，受控对象控制种类统计不具體(tǐ)。

设计图中见到的控制原理(lǐ)往往是千篇一律，不能(néng)根据具體(tǐ)实际工程做到有(yǒu)的放矢。受控对象的种类往往不能(néng)简单的局限于AI、AO、DI、DO四种状态，尤其是施工图应反映每种状态中不同信号特点的電(diàn)特性，以便控制模块的选配。

　　2．3IBMS和BAS以及集成概念模糊。

　　IBMS和BAS应是两个层次的概念，BAS體(tǐ)现在控制子系统间的网络通讯的互连；IBMS则體(tǐ)现在网络信息系统的整合，也就是说IBMS體(tǐ)现集成的概念比较准确。一般在设计中比较注重控制子系统间控制功能(néng)联动的描述，这往往被理(lǐ)解称集成设计，从信息系统集成来讲。设计应以用(yòng)户需求為(wèi)基础，做运行维护管理(lǐ)业務(wù)模型的规划设计，IBMS与BAS共用(yòng)管理(lǐ)工作站。

　　(1)、服務(wù)模块——提供性能(néng)优越的服務(wù)环境。

　　现代智能(néng)大厦在应用(yòng)了楼宇自控系统之后，可(kě)根据季节、空气状态情况的变化，通过调节新(xīn)风阀的开度等方式，自动控制空调机组、新(xīn)风机组的送风温度，并可(kě)针对不同區(qū)域提供最佳的温湿度控制，保证各區(qū)域环境参数。在中控室，提供给用(yòng)户一个观察整个系统运行状态的窗口，通过测量实际信息，可(kě)对温度、压力、流量等重要信息进行实时显示和存储，操作人员可(kě)以查看某个变量一段时间的变化统计曲線(xiàn)作出趋势预测，提前作出有(yǒu)效响应，进而保障整个系统的平稳遠(yuǎn)行。软件规划多(duō)种运行服務(wù)功能(néng)。

　　(2)、节能(néng)模块——降低能(néng)耗和管理(lǐ)成本。

　　在满足舒适性的前提下，楼宇自控系统通过合理(lǐ)组织设备运行，使大楼的运行费用(yòng)為(wèi)最低，也就是进行系统优化控制，降低能(néng)耗值。系统软件设有(yǒu)节能(néng)程序，可(kě)以根据季节、人员和空气流动情况的变化，将各區(qū)域的温度加以合理(lǐ)调整，控制设备合理(lǐ)运行，使大楼的能(néng)耗降至最低，而且系统可(kě)以在运行一到两年后分(fēn)析历史运行数据，提供优化调整，使大楼能(néng)耗进一步下降。软件规划多(duō)种运行节能(néng)措施。

　　(3)、安全模块——提供突发故障的预防手段。

　　如果现代智能(néng)大厦的机電(diàn)设备突然发生故障而停机，将对大厦产生严重后果。楼宇自控系统可(kě)从以下几个方面预防这种局面的出现：

　　①、随时检查设备的实际负载和额定负载，一旦发现设备过载，立即自动卸载同时向中央控制室发出报警信号，以防损坏贵重设备。

　　②、监视设备运行状况，一旦发现其中某台设备运行异常，立即报警通知检修人员前去检查，以防引起更大范围的设备故障。

　　③、自动记录设备的累计运行小(xiǎo)时数。当累计值达到规定的维修时间时，自动报告中央控制室，及时提醒进行设备检修。

　　④、当一组设备中的某台设备出现故障不能(néng)继续运转时，自动切换到备用(yòng)设备；同时，对于临时停電(diàn)的情况，当恢复供電(diàn)后，系统自动执行顺序启动程序，可(kě)保证设备投运顺利，避免对设备的损害。

　　通过上述检测、报警和处理(lǐ)方式，使现代智能(néng)大厦对机電(diàn)设备突发故障具备有(yǒu)效的预防手段，以确保设备和财产安全。

　　(4)维护模块——提高设备运行效率、减少管理(lǐ)人员数量。

　　通过对设备运行状况的监测、诊断和记录．早期发现和排除故障，及时通知维护和保养，保证设备始终处于良好的工作状态。

　　楼宇自控系统对设备的有(yǒu)效监控，可(kě)使设备的故障率大大降低，同时也使维修工人可(kě)以更有(yǒu)效的工作，减少维修人员的数量；一體(tǐ)化管理(lǐ)方式，使操作、值班和管理(lǐ)人员尽可(kě)能(néng)地减少。

　　(5)扩展模块——系统具有(yǒu)良好的扩展性，保证今后扩展的需要。

　　系统选用(yòng)时应始终遵循标准化、开放性的原则，系统容量可(kě)以有(yǒu)适当的冗余，以适应日后的扩展。且应保证与其它系统的兼容性，可(kě)方便实现网络的信息共享。

　　(6)、仿真模块——系统具有(yǒu)自學(xué)习功能(néng)，可(kě)进行人员培训、资料管理(lǐ)等。