樓宇自控系統的設計方案

樓宇自控系統的設計
隨著科技和經濟的不斷發展，建筑內各種機電設備越來越多，越來越復雜，對機電設備的控制和管理要求也越來越高。因此，對機電設備進行控制和管理的樓宇自控系統就產生了，標志著智能建筑時代的開始。在目前高科技迅速發展的時代，節水、節電、節能，創造綠色工作環境、生活環境，已成為廣大業主的一致要求，只有設計完整的樓宇自控系統，才能建成先進的智能建筑。智能建筑目前已成為樓宇建設發展的必然趨勢。在其發展過程中，樓宇自控系統經歷了從分散控制到集中控制，再到集散控制的幾個階段。現在，樓宇自控系統正向開放式現場總線系統發展。
　　
在改革開放政策指引下，大型基本建設項目在全國各大城市迅速建立起來。十年前國外自控公司開始進入我國，到現在已有多個國外公司活躍在我國建筑市場。規模大、影響大的國外公司有：霍尼維爾公司、西門子公司、江森公司、KMC公司等。各大公司憑著自己產品的優勢和良好的服務，正為中國智能建筑業的發展作出貢獻。
　　
2、貫徹《智能建筑設計標準》
　　
《智能建筑設計標準》經建設部批準正式出臺了，2000年10月1日開始實施。《智能建筑設計標準》的誕生，是我國建筑界的一件大事情。
　　
我國已建成的智能建筑有千棟以上，北京、上海、廣東、江蘇智能建筑的數量居全國前四位。國外預測，21世紀新建的智能建筑有一半將興建在中國。我國正處在改革開放的時代，改善居住環境，提高人民生活水平，興建智能化住宅是大勢所趨。智能建筑是現代建筑藝術與高科技相結合的產物。智能建筑的大量涌現，要求投資者、設計人員、管理人員對智能建筑有一個完整的認識。《智能建筑設計標準》的制定實施，對于保護投資人利益，指導工程設計和工程建設，提高建筑智能化的質量有重大意義。
　　
《智能建筑設計標準》內容全面，分為12章，全面規定了建筑智能化系統工程的各個子系統的標準，突出了功能需求，對業主和設計人員是十分必要的。設計標準分為甲、乙、丙三級，可選擇適合具體工程的標準，逐條對照，按需設置。尤其標準中的“建筑設備監控系統”章節，對各系統的監控點要求非常到位，指導了該系統的設計。在工程設計中認真貫徹執行《標準》就可以保證工程的建設達到先進水平。

3、樓宇自控系統一次、二次設計階段的劃分
　　
樓宇自控系統是現代控制技術、通信技術、計算機技術、“3C”技術相結合的產物。樓宇自控系統要對建筑物內所有機電設備進行管理、控制。樓內采用的機電設備是由多個生產廠商供貨的，而樓宇自控公司要把它們集中在一個系統中進行控制、管理。
　　
樓宇自控系統是建筑設計的一部分，并與建筑設計同時進行的。在我國設計圖紙完成后，機電設備要進行設備招標，中標后才能確定設備品牌，樓宇自控系統設備選擇就是這樣確定的。因此，在工程的整個設計過程中，確定不了設備品牌。在工程設計中，要根據業主的投資額和使用要求，確定樓宇自控系統的控制范圍、控制點數及整個系統的構成。該系統與土建施工有關部分全要做好預留和預埋。我們把設計院完成的設計內容稱為一次設計。該設計圖紙在施工中使用，是設備招標的基礎資料，供設備招標使用。
　　
招標工作完成后，確定了樓宇自控系統的品牌，由中標的專業公司配合設計院進行二次設計。首先，要按產品性能、特點完善設計院的一次設計，核對控制點數表，確定各種設備的規格、型號，繪制二次設計施工圖紙。所選擇的設備要有開放的標準，自控系統要對樓內全部機電設備進行控制，這些設備和系統的數據通訊必須按同一標準協議，它由一系列與軟件及硬件相關的通訊協議組成，規定了計算機控制器之間所有對話方式。在實際工程中，多數設備和子系統愈來愈多，愈來愈復雜，不同廠商提供的不同產品和系統，其通訊協議不同，互聯很困難。承包商一般采用開發網關方式，完成不同系統的互聯。系統之間要完成協議轉接，一定要開發網關的硬件及軟件實現互聯。承包公司二次設計完成后，供施工、設備安裝、調試等環節使用。最后，通過權威或法定的測試后，該系統進行試運行。下面按設計步驟詳細介紹設計院完成一次設計的主要內容，供設計人員參考。

　
4．1　管理范圍的確定
　　
對建筑物內各類設備的監視、控制、測量，應做到運行安全、可靠，節省能源和人力。管理范圍要結合開發商或業主的投資來確定，還要考慮當地管理機構的具體要求，如：北京市供電局要求，變配電系統可以納入BAS系統，BAS系統可以集中顯示、記錄、測量、報警，不可以控制系統中斷路器的合閘、跳閘；北京市消防局要求消防報警系統、連動系統必須獨立，在BAS系統中可以顯示、記錄，不可以控制等。這些意見，各地方會不相同，隨著科學技術的發展，會逐步改變。總的來說，經濟發展水平高的地區，政府部門管得少一些，地區越落后，管得就越多。
　　
現在智能建筑工程設計中，BAS系統管理范圍一般包括：冷凍、空調系統，采暖、通風系統，給排水動力系統，變配電系統，照明系統、電梯、扶梯監視系統，車庫管理系統等。

4．2　確定監控點數，做出監控點表
　　
在BAS系統中，控制器輸入、輸出信號有四種類型。
　　
AI：模擬量輸入。如：溫度、濕度、壓力等。一般為0V～10V或4mA～20mA，DC信號。
　　
AO：模擬量輸出。作用于連續調節閥門，風門驅動器。一般為0V～10V或4mA～20mA，DC信號。
　　
DI：數字量輸入，一般為觸點閉合、斷開狀態，用于啟動、停止狀態的監視和報警。
　　
DO：數字量輸出，一般用于電動機的啟動、停止控制，兩位式驅動器的控制等。　
　　
確定控制點要參考《智能建筑設計標準》BAS系統甲級、乙級、丙級設計標準。要與專業設備工程師配合，參考該專業圖紙和設計要求，共同研究確定控制點，編制控制點表。
　　
控制點表應具體、清楚，表中應包括以下內容：設備名稱（編號）、安裝位置、控制盤號、控制點含義、控制點類型、小計、備注等。現以比較簡單的新風機組為例，列出控制點表

　設備名稱安裝位置控制盤號控制內容控制點數量備注
　 AI AO DI DO
　新風機1-12 1-12層風機房 DDC1-12 風機啟/停狀態　 2 1　
　風閥開關　　1　
　室外溫度 1　　
　送風溫度 1　　
　熱水閥開度　1　　
　冷水閥開度　1　　
　加濕閥開度　1　　
　冬夏轉換　　1　
　壓差報警　 1　
　小計 2 3 3 3　

一次設計中還應畫出不同的控制原理圖，如熱水系統、冷水系統、空調機系統、新風機系統、變配電系統、照明系統、上水系統、下水系統等原理圖，標出控制點類型和數量。
　　
不同控制系統的控制過程，在有關書籍、樣本中有說明，此處不多敘。

4．3　設計BAS系統圖
　　
在智能建筑中，需要監測、控制的設備品種繁多，分布在樓宇各個部位，采用集中管理與分散控制相結合的集散型控制系統，適合工程實際情況，且可靠性、靈活性、經濟性均強。因此，現在國內外自控公司都把BAS系統設計成總線制集散型控制系統。
　　
樓宇自控系統由中央控制機、現場控制站和通信網絡組成。中央控制機是系統的心臟，其位置一般設在地下一層中央控制室內，由建筑師統一安排位置。DDC控制器分散在機電設備機房，構成現場控制站，要求電源引入、控制線引出方便，其對現場機電設備進行獨立監視和控制，并通過通信網絡與中央控制機進行數據通信，通過通信網絡傳送現場采集的數據，分別進行集中存儲、顯示和打印，對現場機電設備進行操作和管理。
　　
數字式控制器DDC是重要的控制單元，DDC控制器的選擇，要參照產品樣本和控制器的技術資料，各大公司產品有許多相同之處，主要是控制點多少的不同，我們要在點數表的基礎上，選擇DDC控制器。控制器的輸入、輸出點數要滿足設備要求的監控點數，控制點數允許有20％左右的余量做備用，不能浪費控制器的輸入、輸出點數。
　　
在前面的介紹中，每個DDC的控制內容在點數表中全部列出來了，微觀設計已經非常清楚了。在此基礎上的宏觀設計是采用二總線的傳輸方式，用高品質雙絞線把各個DDC連接起來，設計出BAS系統圖。

4　設計BAS系統平面圖
　　
建筑工程施工中，電氣管線是隨著工程的進度安排預埋的，若圖紙滯后或電氣工種跟不上進度，漏掉預埋管盒，以后補裝會給工程造成損失，不可避免地要刨墻，樓板打洞。從中可以看出自控系統管線平面圖是很重要的。
　　
BAS系統平面圖設計可分為兩部分進行。一部分是自樓宇控制中心至各機房的DDC之間的聯接線路，即干線敷設，一般皆采用暗敷設方式，鐵管預埋在頂板、地面、墻內。一部分是DDC以下的線路，連接閥門、風門、傳感器、變送器、電氣開關接點等支線，在機房內敷設一般采用明管或明槽敷設，可以在自控公司中標后，按公司的二次設計圖紙安裝。
　　
在設計干線、支線平面圖時，應遵守設計的有關規定，不同電壓等級的導線，不可穿在同一管中；BAS系統線路不與其它系統線路共管、共槽敷設；當控制線穿蛇皮管敷設時，不應超過安裝的規定長度等。