周烈佳
广东省建筑设计研究院
摘要：随着信息和经济日益全球化，智能化建筑广泛受到政府机构及业内人士的格外青媚。人们的生产和生活对于建筑的需求而言，不再只是简单的满足单一使用功能；更多的是使建筑为人们提供一个安全、可靠、舒适、、节能、便利、高效的工作与生活空间。本文通过对某建筑群项目的建筑设备自动化系统设计介绍，剖析了多功能坡地建筑群建筑设备自动化系统设计的合理配置及方案要点。
关键词：建筑监控；受控设备；控制方案
目前全国智能建筑建设已经不再仅是局限于办公、酒店、综合体等，建筑与建筑之间，所形成的建筑群智能化也渐渐展开。建筑群项目不仅空间结构复杂，更是功能复杂，大型受控设备多样，通信路由复杂。笔者有幸2014年参与某集团企业培训中心项目建筑设备自动化系统设计，该项目位于中国南方沿海城市，项目特征为企业培训中心，是含教学、餐饮、会议、宿舍、娱体等多种功能的坡地建筑群。项目总建筑面积约为5.3万平米。由主体楼区（教学楼区），综合馆区，招待所区三大部分组成如图1.1。
图1.1
根据《建筑设备监控系统工程技术规范》（JGJ/T 334-2014），本工程的建筑设备自动化系统设计通过中央集成系统对各个监控子系统进行联动控制。本文主要阐述建筑设备监控系统的工作原理及合理应用。通过建筑设备自动化系统对整个建筑设备实现智能化调节控制，达到为使用者提供更舒适的建筑环境及降低建筑物运行能耗的目的。
1.系统组成
建筑设备监控系统由工作站及监控软件、网络控制器、网关、DDC控制器、传感器、执行机构及通信网络构成，主要是对给排水系统、电力系统、照明系统、冷热源系统、空调系统（新风空调器、空调器等）、通风系统（送风机、排风机）、环境监测系统（温度、CO浓度、CO2浓度）、电梯等设备运行工况进行监测、控制和记录。建筑设备监控系统工作范围如图1.2所示。
图1.2 建筑设备监控系统框架
2.系统受控设备
（1）空调冷热源
1制冷系统（主体楼与综合馆）：经空调负荷计算，选用2台制冷量为1252kW（356RT）的水冷螺杆式制冷机组，采用一次变频泵变流量系统，配置3台冷冻水泵及3台冷却水泵，2台闭式冷却塔，与主机一一对应。
制冷系统（招待所）：结合建筑的布局、建筑物性质、规模招待所区域采用多联机空调系统。
2制热系统：根据空调负荷计算，选用两台制冷量为458kW，制热量为481kW的模块式风冷热泵机组。制热和制冷共用末端管路，通过阀门控制切换实现功能转换。
泳池采用三集一体热泵机组，集供暖、制冷、除湿机以及新风、排风的功能于一体。
（2）空调末端
1图书馆、羽毛球馆等大空间的空调系统采用一次回风全空气系统。系统采用组合式空调机组，空调机组内设变频送风机和冷（热）水盘管。在新风管上设电动双位调节阀；在空调回水管上设比例积分阀。
2培训主楼B1层500人大礼堂、中演讲厅地下二层观演厅采用一次回风热回收全空气系统。系统采用组合式热回收空调机组，机组内设变频送风机、排风机、冷（热）水盘管、转轮热回收装置及旁通风阀等。在新风管上设电动双位调节阀；在空调水管上设比例积分阀。
3培训楼登记接待处、B1层餐厅、办公室等房间及内走道采用风机盘管加新风。
4所有厨房全面排风均设置空调补风。
（3）通风系统
1所有厨房均设置油烟排风系统、全面排风兼事故排风系统、排油烟补风系统和全面排风兼事故排风补风系统。
2卫生间、污水泵房、库房、垃圾房等设置排风系统。
（4）给排水系统
1教学区、宿舍区生活给水系统，空调补水系统。
2餐饮区、宿舍区、综合馆、游泳馆空气源热水给水系统。
3场地排水系统
3.建筑设备自动控制方案
（1）中央空调冷源群控系统
根据空调计算整个建筑群配置两台螺杆制冷机组（每台356RT），通过冷冻水泵变频+压差旁通调节的控制策略来进行运行控制。机组台数控制方案为当冷负荷变化区间为89~356（RT）时开一台，当冷负荷变化区间为356~712（RT）时开两台。终端控制为根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，自动计算建筑空调实际所需冷负荷量，根据建筑所需冷负荷、及制定的台数开启策略自动调整开启设备的台数，达到最佳节能目的。水泵控制通过机组工作情况，自动控制对应大小的水泵数量。
冷却塔控制：监测风机运行状态、故障状态、手/自动状态，启停控制冷却塔运行台数。根据回水温度传感器与设定值进行控制冷却塔台数，同时调节冷却塔进水蝶阀，保证工作的冷却塔水流量一定，提高冷却塔效率。当供水水温高于设定值时，增加冷却塔运行数量，反之则减少运行数量，以降低能耗。当某冷却塔不运行，即该冷却塔的风机不需开启时，相应冷却塔的水阀仍需打开，冷却水通过自然冷却达到水温要求时，进一步降低能耗。
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔采取"机、泵、塔一一对应"工作模式
启动：冷却塔、冷水机组进水电动水阀→冷却水泵→冷却塔风机→冷冻水泵→冷水机组
停止：冷水机组→冷冻水泵→冷却塔风机→冷却水泵→冷却塔、冷水机组进水电动水阀
（2）中央空调热源群控系统
根据空调计算整个建筑群配置两台风冷热泵机组（每台136RT），通过热水泵变频+压差旁通调节的控制策略来进行运行控制。机组台数控制方案为当热负荷变化区间为18~136（RT）时开一台，当冷负荷变化区间为136~272（RT）时开两台。终端控制为根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，自动计算建筑空调实际所需热负荷量，根据建筑所需热负荷、及制定的台数开启策略自动调整开启设备的台数，达到最佳节能目的。水泵控制通过机组工作情况，自动控制对应大小的水泵数量。
螺杆式风冷热泵机组、冷冻水泵、热水泵“机、泵一一对应”工作模式
夏季：
启动：冷冻水泵→螺杆式风冷热泵机组
停止：螺杆式风冷热泵机组→冷冻水泵
冬季：
启动：热水泵→螺杆式风冷热泵机组
停止：螺杆式风冷热泵机组→热水泵
（3）带转轮热交换全空气处理机如图2.1所示.
在室外设置温湿度传感器；使系统依据室外空气温度来进行系统工况自动转换。控制过程分为夏季、春秋季、冬季三个标准工况。系统监测现场、送、回风温度；根据送风实测温度，按PID调节水路电动调节阀的开度，使实测送温度达到设定温度。当室外温度高于28℃时，系统工作于夏季（制冷状态）：若回风温度<设定温度时，通过变频器减小风量。当风量减小到下限时，状况未改变时，则关小冷水阀开度，减少冷冻水量。若回风温度>设定温度时，通过变频器加大风量。当风量增加到上限时，状况未改变时，则加大冷水阀开度，增加冷冻水量。当室外温度在16~28℃之间时，系统工作于春秋工况：在春秋季节，转轮停止工作，同时打开机组内部送、排风旁通阀；在最大限度使用新风的情况下，调节回风阀，风机根据回风温度变频，当调节风量到上限时，状况未改变，则调节电动水阀。当室外温度低于16℃时，系统工作于冬季工况（制热状态）：若回风温度>设定温度时，通过变频器减小风量。当风量减小到下限时，状况未改变时，则关小热水阀开度，减少热水量。若回风温度<设定温度时，通过变频器加大风量。当风量增加到上限时，状况未改变时，则加大热水阀开度，增加热水量。系统分排风通过CO2浓度来控制，当室内CO2浓度升高时，增加系统排风量，反之减少系统排风量。同时可充分利用季节因素，在夏季时，充分利用晚上温度较低的空气进行房间换气，在冬季时，充分利用中午温度较高的空气进行房间换气，以降低系统正常工作时间的新风量，提高系统的节能效率。
图2.1
（4）空调器（二管制/冷水盘管、变频）系统
系统监测送回风温度，CO2浓度，过滤器压差，送风机压差，风机电机故障、运行状态、工频状态、手/自动状态，变频器故障、变频器频率；系统控制风机启停控制，变频器控制，变频器复位，表冷器进水阀，新回风阀。根据送风实测温度，按PID调节水路电动调节阀的开度，使实测送温度达到设定温度。空调季：若回风温度<设定温度时，通过变频器减小风量。当风量减小到70%时，状况未改变时，则关小冷水阀开度，减少冷冻水量。若回风温度>设定温度时，通过变频器加大风量。当风量增加到100%时，状况未改变时，则加大冷水阀开度，增加冷冻水量。过渡季：当室外焓值优于室内时，在最大限度使用新风的情况下，调节回风阀开度。新回风阀的控制根据回风CO2浓度控制新风阀开度，按需供应新风量，减少新风处理能耗。新风阀应有最小开度值，当阀位位于最小开度值时，新风阀停止动作。回风阀平时全开，过渡季时调节开度，使用全新风。
（5）新风空调器（二管制/冷水盘管、定频）系统
系统监测送风温度，过滤器压差，送风机压差，风机故障、运行状态、手/自动状态；控制风机启停控制，表冷器进水阀。根据送风实测温度与送风设定温度的偏差，按PID调节水路电动调节阀的开度，使实测温度达到设定温度。夏季：若送风温度<设定温度时，关小水阀开度，减少冷冻水量。若送风温度>设定温度时，加大水阀开度，增加冷冻水量。冬季：关闭冷水阀。
（6）送排风系统
监控风机故障、运行状态、手/自动状态；车库区域增加CO监测；控制风机启停。
车库区：当车库中某区一氧化碳浓度（CO）超过设定报警值时，发出报警信号，同时自动启动第一台风机工作。当一氧化碳浓度（CO）继续升至超高浓度时，第二台风机工作，同时发出声光报警。风机运行过程中，当一氧化碳浓度（CO）低于设定值时，依次关闭风机。车库平时及卫生间、污水泵房、库房、垃圾房等区域通过作息时间表定期或自定义启停风机完成换气目的。
（7）给排水系统
因给排水系统自成小系统，由建筑设备系统来监控成本较高，故本工程只对其水泵进行监测。给水泵监测手自动状态、电机运行状态、电井故障状态、变频器运行状态、变频器故障状态、水箱高低水位报警。空气源热泵机组监测空气源热泵及循环泵的手自动状态，运行状态，故障状态。潜污泵手/自动状态、运行状态、故障状态，溢流水位报警。
（8）照明控制系统
通过末端照明控制模块（开关型、调光型）实现对公共区域照明进行自动监测、控制与管理。可对照明设定多种场景模式，满足在清晨、白天、黄昏、黑夜和夜间清扫状态不同的照明要求。能设置软件的实时控制和故障检测，在系统监视屏上，能通过图文界面观察照明状态：
（9）能源管理、电梯群控系统
根据工程的规模以及行业技术发展现状，电力系统的监控系统自成系统。通过终端服务器在以太网平台上，接入BAS系统。电梯群控系统由电梯厂家负责组网，自成系统。各台电梯控制箱通过标准接口接入电梯群控系统工作站，电梯群控系统工作站通过一个网络接口接入BAS。BAS对电梯"只监不控"，监测各电梯运行状态、故障状态和上、下行状态信息。
本工程所用DDC均为智能型、模块化、带显示操作面板，便于今后系统扩展及功能提升。中央站采用彩色图形显示上述所有受控设备所在建筑平面图、设备分布图、受监控设备系统图等图形，形成立体式三维模型。实时显示系统或设备的实时数据，表示设备的主要参数，可对所有设备的在线控制和监控操作。当设备出现故障时，该设备图形就变色和闪烁；当多个设备出现故障时，按照紧急故障、主要故障、一般故障次序显示故障处理窗口，并建立维修档案，并在打印机上输出打印报告。系统可自动记录各受控设备的运行参数、状态、报警等信号，记录累计运行时间及其它历史数据，并进行综合处理，提供设备管理所需的各种数据。
4.结束语
随着我国综合实力的发展，智能建筑会越来越多，而BA系统设计不是简单的为用户提供一些具体设备和产品的组合，而是通过设计向用户提供一种方案，能够利用最低限度的现有设备和资源来最大限度的满足用户对功能的要求。同时达到实现功能、保障安全、降低能耗、提高功效、改善管理的目的。由于水平有限，不能完全对系统进行展开阐述，文中可能存在缺陷，请读者提出宝贵意见。
参考文献：
[1]王可崇，乔世军，王晓丽，张建.建筑设备自动化系统.北京：人民交通出版社，2003.
[2]江亿，姜子炎.建筑设备自动化.北京：中国建筑工业出版社，2007.
[3]安大伟.暖通空调系统自动化.北京：中国建筑工业出版社，2009.
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑设备监控系统工程技术规范JGJ/T 334-2014.北京：中国建筑工业出版社，2014.
论文作者:周烈佳
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
标签：系统论文; 温度论文; 水泵论文; 建筑设备论文; 机组论文; 风机论文; 冷却塔论文; 《基层建设》2016年2期论文;