智能樓宇技術(shù)工程就是對整個建筑的所有公用機電設(shè)備,包括建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、弱電系統(tǒng) .電梯系統(tǒng)進行集中監(jiān)測和遙控來提高建筑的管理水平,降低設(shè)備故障率,減少維護及營運成本。
(21世紀產(chǎn)品)隨著企業(yè)網(wǎng)Intranet建立,
建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)必然采用Web技術(shù),并力求在企業(yè)網(wǎng)中占據(jù)重要位置,BAS中央站嵌入Web服務(wù)器,
融合Web功能,以網(wǎng)頁形式為工作模式,使BAS與Intranet成為一體系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)(EDI)是采用Web技術(shù)的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng),它有一組包含保安系統(tǒng)、機電設(shè)備系統(tǒng)和防火系統(tǒng)的管理軟件。
EBI系統(tǒng)從不同層次的需要出發(fā)提供各種完善的開放技術(shù),實現(xiàn)各個層次的集成,從現(xiàn)場層、自動化層到管理層。EBI系統(tǒng)完成了管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的一體化。
規(guī)模和影響較大的樓宇設(shè)備供應(yīng)公司有美國霍尼維爾公司、江森公司、KMC公司、德國西門子公司 等。廣州白云工商高級工學(xué)校(技師學(xué)院)培訓(xùn)智能樓宇管理師。
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設(shè)計樓宇自動化系統(tǒng)的主要目的在于將建筑內(nèi)各種機電設(shè)備的信息進行分析、歸類、處理、判斷,采用最優(yōu)化的控制手段,對各系統(tǒng)設(shè)備進行集中監(jiān)控和管理,使各子系統(tǒng)設(shè)備始終處于有條不紊、協(xié)同一致和高效、有序的狀態(tài)下運行,在創(chuàng)造出一個高效、舒適、安全的工作環(huán)境中,降低各系統(tǒng)造價,盡量節(jié)省能耗和日常管理的各項費用,保證系統(tǒng)充分運行,從而提高了智能建筑的高水平的現(xiàn)代化管理和服務(wù),使投資能得到一個良好的回報。樓宇機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),作為智能建筑樓宇自動化系統(tǒng)非常重要的一部分,擔(dān)負著對整座大廈內(nèi)機電設(shè)備的集中檢測和控制,保證所有設(shè)備的正常運行,并達到最佳狀態(tài)。
系統(tǒng)可靠性影響成本最明顯的方式是,當需要更換網(wǎng)絡(luò)中的DDC時,且如果DDC很容易失效時,更換成本將會提高。DDC的配置在整個系統(tǒng)的可靠性方面也起著至關(guān)重要的作用。在早些年的控制應(yīng)用中,通常在接線允許范圍內(nèi)將大部分或全部任務(wù)分配到一個處理能力強的大型DDC中。這種做法常會將相互無關(guān)的功能分配至同一個通用控制器。這就意味著一旦該DDC失效,與此相關(guān)的所有功能也將喪失,從而影響多個設(shè)備正常工作。多個功能分配至一個大型DDC也意味著發(fā)現(xiàn)并修理故障是費時的過程,因系統(tǒng)配置無功能的邏輯分組,而且更換大型DDC的成本也比小型DDC為高。
基于上述因素,現(xiàn)今的做法已向更模塊化方向發(fā)展,為克服使用大型 DDC的缺陷,出現(xiàn)了專用DDC(Application Specific DDC)的概念。即每臺AS DDC 專用于某一邏輯相關(guān)的特定功能,如一臺DDC專用于一臺變風(fēng)量終端箱,一臺風(fēng)機盤管,一個區(qū)域照明控制等等。這種一臺DDC專注于一種特定功能即為模塊化,且一旦故障,發(fā)現(xiàn)并修理故障將很容易。某一設(shè)備故障將立刻被發(fā)現(xiàn)并找到相應(yīng)控制器,更換小型控制器也會更便宜。因其實現(xiàn)“單一”功能,一臺大型多功能DDC實現(xiàn)多功能任務(wù),一旦故障需要整個更換,這就是導(dǎo)致成本提高所在。
小型控制器并不意味著其能力弱于大型控制器,技術(shù)發(fā)展到今天,小型控制器具有與大型控制器相同的決策能力,其能力來自于固化在每臺專用控制器上的軟件(也稱為固件)的更智能的控制策略。每臺模塊式控制器能夠監(jiān)測輸入量并獨立做出適當?shù)目刂戚敵龅绞芸卦O(shè)備,即為智能化DDC,這種智能及不依賴系統(tǒng)服務(wù)器的決策能力對系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。只要電源不中斷,不依賴服務(wù)器而獨立決策的DDC能夠繼續(xù)工作,確保設(shè)備的控制不受影響。即使服務(wù)器工作異?;蚓W(wǎng)絡(luò)通訊中斷。
當考慮簡單的設(shè)備諸如風(fēng)機盤管和照明等,專用的一對一DDC是一理想的應(yīng)用。許多廠商生產(chǎn)用于簡單設(shè)備如VAV終端的控制器,但只有為數(shù)不多的廠商愿意生產(chǎn)較大型HVAC設(shè)備如冷水機及相關(guān)水泵、冷卻塔的專用控制器。部分原因是相比大樓內(nèi)所需的照明或風(fēng)機盤管DDC數(shù)量而言,一對一應(yīng)用會需要較多的實現(xiàn)冷水機組內(nèi)不同控制功能的DDC,但數(shù)量較少,達不到一定數(shù)量自然意味著大型設(shè)備的專用DDC 很昂貴,因此許多冷水機組的控制依然是通用DDC(與 專用DDC相反)的領(lǐng)地。由系統(tǒng)集成商根據(jù)需要在現(xiàn)場編程實現(xiàn)控制。
此種做法的結(jié)果是成本依然較高,這并非對DDC廠商,而是對業(yè)主而言。專門編程的通用DDC并非模塊化。直接的一對一更換有可能出問題,如果已完成的編程邏輯未做完整詳細的文件記錄,DDC失效的代價是昂貴的。因更換通用DDC將是一個恢復(fù)從前配置的復(fù)雜過程,其編程并未遵循特定標準而是集成商工程師根據(jù)情況編制,這意味著每個配置的系統(tǒng)可能是不同的。如果原來的系統(tǒng)集成工程師不再承擔(dān)替換工作,遇到的問題將直接導(dǎo)致昂貴的修理費用。
專用 DDC將有所不同,由于更換簡單直接且是模塊化,因而是即插即用的做法。此外,如果新建系統(tǒng)選擇了普遍應(yīng)用的開放通訊協(xié)議,例如LonWorks網(wǎng)絡(luò),更換DDC甚至可以選擇不同品牌從而節(jié)省成本,因業(yè)主可從中選擇具有價格優(yōu)勢的產(chǎn)品。
缺乏大型設(shè)備的專用DDC的主要原因是未能深入研究不同設(shè)備組的模塊劃分。邁科智控UCP2484L采用的新穎的做法是根據(jù)邏輯功能分組劃分模塊,而不是分配給冷水機組的每套設(shè)備一臺DDC。
每臺冷水機須配備相應(yīng)的水泵,這些設(shè)備邏輯上關(guān)聯(lián)且按一定順序操作。將這些設(shè)備分組,稱為“每套冷水機組”,意味著模塊化的確是可能的。具有該特點的DDC,邁科智控的UCP2484L采用該方式而成為專用DDC,該DDC控制每套冷水機組內(nèi)的所有設(shè)備,包括冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔。
此處重要的是需注意邏輯分組是垂直而非水平的。也就是說,分組跨越了不同類型設(shè)備。相同類型設(shè)備的水平分組也可達到邏輯功能分組并專用的目的。但代價是犧牲了可靠性。因存在DDC失效的可能性,盡管作為工業(yè)用數(shù)字化產(chǎn)品這種可能性很低。設(shè)備水平分組意味著任意一個DDC失效后整個冷凍機房自動工作失效。例如,負責(zé)冷凍水泵操作的DDC失效時,所有冷水機組將無法開動,整個冷熱源系統(tǒng)不能自動工作,故障率相當于冷凍機房所有監(jiān)控冷水機組設(shè)備的DDC的總故障率。
從設(shè)備垂直分組可看出,任意一臺邁科智控UCP2484L或一套機組內(nèi)設(shè)備(如一臺冷卻塔)故障不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)自動工作失效。而只會影響某一套機組。在所有帶一臺以上冷水機組的建筑物內(nèi),可在冷凍機房使用一臺以上的邁科智控UCP2484L。另一種控制器UCL0882L是智能的群控控制器,它協(xié)調(diào)幾臺UCP2484L的操作并根據(jù)冷負荷需求量決定需開動的冷水機組臺數(shù)。與天氣逐漸變暖而按時間表啟動各冷水機組,經(jīng)常導(dǎo)致提供過多冷量的做法相反,此種控制極大地減少能耗,因冷水機組的耗電量占整個建筑物空調(diào)系統(tǒng)的50%以上。該控制法在新加坡管理大學(xué)冷水機組的控制中取得了顯著的節(jié)能效果,其空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)為變風(fēng)量系統(tǒng)。
該群控器DDC也能夠順序(按固定排序或運行小時)啟動各冷水機組,以保證各機組磨損率基本相同,盡量減少機器故障及方便安排維護。然而,在現(xiàn)實中冷水機組的配置經(jīng)常不會是一成不變的。這種時常存在的差別使得冷水機組專用DDC的概念變得困難。不同的情形很多,如:使用無冷卻塔的風(fēng)冷式機組、備用泵、二次泵及容量不同的冷水機等。以及在有些項目中,由于空間有限,冷卻水泵與冷卻塔一同置于屋頂、遠離地下層的冷水機組等。還有的系統(tǒng)采用不帶旁通閥的平衡管配置。
第二幅管線圖取自實際工程配置,顯示邁科智控控制器UCP2484L及UCL0882L也能夠控制帶不同容量冷水機組和二次泵的水系統(tǒng)(大容量機組及水泵標有字母”B”,而小容量者標有”S”,帶相同號碼的設(shè)備接至同一DDC)。該設(shè)計還應(yīng)用了兩臺其它的專用DDC:邁科智控USP2484L,用于控制二次水泵組,一臺控制大容量泵組,另一臺控制小容量泵組。
即使對配置各異的冷凍水系統(tǒng)設(shè)計,該應(yīng)用展示的靈活性也是實際和令人信服的,同時還保證了專用DDC的應(yīng)用。隨著當前的教育趨勢集中于生物科技和信息技術(shù),尋找具有必要的設(shè)備自控專業(yè)經(jīng)驗的暖通工程師已變得困難。因此,選擇專用型的方式較從前更有意義。所有的智能控制策略寫入DDC的固件中,讓DDC處理控制并節(jié)省人力。
可以肯定的是,冷水機組控制正逐漸走向?qū)S肈DC的方向,因其給使用者帶來的種種益處及可實現(xiàn)的成本節(jié)省。
△建筑設(shè)備運行管理的監(jiān)控,包括
(1) 暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控(HVAC);
(2) 給排水系統(tǒng)監(jiān)控;
(3) 供配電與照明系統(tǒng)監(jiān)控
△火災(zāi)報警與消防聯(lián)動控制、電梯運行管制
△公共安全技術(shù)防范,包括:
1、電視監(jiān)控系統(tǒng);
2、防盜報警系統(tǒng);
3、出入口控制及門禁系統(tǒng);
4、安保人員巡查系統(tǒng);
5、汽車庫綜合管理系統(tǒng);
6、各類重要倉庫防范設(shè)施;
7、安全廣播信息系統(tǒng)。
諸多的機電設(shè)備之間有著內(nèi)在的相互聯(lián)系,于是就需要完善的自動化管理。建立機電設(shè)備管理系統(tǒng),達到對機電設(shè)備進行綜合管理、 調(diào)度、監(jiān)視、操作和控制。
樓宇自動化系統(tǒng)也叫建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)(Building Automation System簡稱BAS),是智能建筑不可缺少的一部分,其任務(wù)是對建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進行監(jiān)測、控制等,以提供一個既安全可靠,又節(jié)約能源,而且舒適宜人的工作或居住環(huán)
結(jié)束語
樓宇自動化控制技術(shù)在我國還是一個新興的技術(shù)領(lǐng)域,隨著更多智能建筑的出現(xiàn),將有更加先進的技術(shù)補充到這一領(lǐng)域中,使這一技術(shù)更加成熟、完善。