智能建筑中楼宇自动化的设计与应用

智能建筑中楼宇自动化的设计与应用

宋媛媛

关键词：博物馆；楼宇自动化；监控；节能

引言

楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分。本文将以某省级博物馆为例详细介绍楼宇自动化在智能建筑中的应用。该省级馆拥有几万平方米的建筑面积及种类繁多的机电设备，作为集收藏、研究、陈列于一体的特殊建筑，博物馆对温度、湿度、空气质量等环境参数要求非常高，在《博物馆建筑设计规范JGJ66-2015》中明确列出了各种藏品的温湿度、照度及有害气体控制标准，应用楼宇自动化实现了对建筑的精确控制、宏观控制以及环保节能。本文介绍的博物馆楼宇自动化系统不仅是一套控制系统，还是一套完整的建筑能源管理系统，根据其功能特点，将其分成五个子系统详细介绍。

1.冷源系统

冷站通常设置在设备层，楼顶安装冷却塔。冷站的作用是为整个空调系统循环提供冷源,该系统主要对以下参数进行监测：

1.1监测内容

1.1.1冷冻水及冷却水供回水温度及压力；

1.1.2冷冻水供水流量；

1.1.3冷水机组运行、故障状态；

1.1.4冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔风机、补水泵、热水循环泵的运行状态、故障状态和手/自动状态；

1.1.5电动蝶阀开、闭状态和手/自动状态；

1.1.6水箱液位。

1.2实现的功能

1.2.1控制冷水机组起停；

1.2.2控制冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔风机、补水泵起停；

1.2.3根据常用水泵的累积运行时间和运行状态，控制备用水泵运行；

1.2.4根据冷冻水供回水压差，调节压差旁通阀的开度，保证供水压差恒定；

1.2.5根据冷却水供回水温差，调节温度平衡阀的开度，保证供水温度。同时，根据冷却水回水温度，自动控制冷却塔风机的起停台数，降低能耗；

1.2.6对冷水机组的起停进行联锁控制；

1.2.7计算空调系统实际负荷，根据实际情况，调整冷水机组运行台数。

1.2.8将制冷机组、冷冻/冷却水泵、冷却塔风机、电动阀、冷冻/冷却水路的工作状态、运行参数和故障状态，以图形和表格的形式显示；

1.2.9可提供中央制冷系统的运行报告，生成日、月报表，并随时打印各项参数的动态曲线。

2.热交换系统

热交换系统包括板式换热器、空调热水循环泵、空调热水补水泵、蒸汽锅炉、软化水箱等一系列设备，该系统主要的监控内容有：

2.1监测内容

2.1.1换热器二次侧供回水温度；

2.1.2蒸汽锅炉压力，超高温度；

2.1.3蒸汽锅炉运行状态，故障报警；

2.1.4根据二次水温度调节一次侧蒸汽阀开度，以及二次侧水阀调节；

2.1.5测量一次蒸汽供/回水间的压差；

2.1.6测量水处理器两边的压差状态，以确认设备的工作状态；

2.1.7测量采暖与空调热水公用之补水箱液位；

2.1.8监测集分水器两侧最不利环路的压差；

2.1.9监测热水循环泵运行状态，故障报警及起停控制。

2.2实现的功能

2.2.1根据二次热水的温度与设定值之偏差用比列积分控制来调节一次蒸汽出水管上电动调节阀开度，以保证二次水供水温度二次侧热水供水温度可根据气候条件进行再设定；

2.2.2根据建筑物的负荷、室外气象参数等条件，人工或智能选择任何一套热交换系统投入运行；

2.2.3利用空调热水供回水总管上的压差传感器控制压差旁通阀，满足负荷侧的流量变化要求；

2.2.4常用的热交换泵出现故障时，控制自动泵工作；

2.2.5自动定期提示检修设备；

2.2.6可显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.新风机组和空调机组

新风和空调系统包括空调机组、新风机组、恒温恒湿机组等。该系统是整个楼宇自控系统的核心部分，也是覆盖面积最广、控制区域最大的重要系统，我们将此系统分成展厅区、科研办公区、文物库房区三个部分分别介绍。

3.1展厅区的空调机组控制

博物馆展厅属于面积较大的公共区域，高空间，大跨度，人员流动性强的展厅区域对于环境温湿度及空气质量要求高，监控参数复杂，监控的内容有：

3.1.1监控内容

3.1.1.1监测送/回风机的运行状态、跳闸报警、手自动状态，控制启停；

3.1.1.2监测送/回风机的压差状态；

3.1.1.3过滤器清洗报警，提醒管理人员及时清洗过滤器；

3.1.1.4测量空调机组送风温、湿度及回风温、湿度；

3.1.1.5在展厅内设置温、湿度传感器，监测室内环境；

3.1.1.6通过DDC控制器监测被控温度，根据其与预设值的比较结果，调整水管阀门；

3.1.1.7通过DDC控制器监测被控湿度，根据其与预设值的比较结果，调整加湿阀；

3.1.1.8在满足空调房间新风量需求的前提下，根据季节情况，调整新风/回风阀门开度，尽可能节省能源。

3.1.1.9监测空调机组送、回风温度，根据温差情况控制回收装置的启停，实现节能的目的；

3.1.1.10对设备的启动次数、运行时间进行记录，定期提示检修设备；

3.1.1.11可记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.2科研办公区的新风机组控制

该区域覆盖办公室、实验室、走廊、餐厅等，人员流动较小，通常宜采用带有加湿功能的四管制新风机组。

3.2.1监控内容

3.2.1.1监测风机的运行状态，控制启停；

3.2.1.2监测风机的压差状态；

3.2.1.3监测新风机组的送风温、湿度；

3.2.1.4测量水盘管表面温度；

3.2.1.5过滤器清洗报警，提醒管理人员及时清洗过滤器；

3.2.1.6根据送风温度与设定值的差值，控制水管阀门的开度；

3.2.1.7根据送风湿度与设定值的差值，控制加湿阀的开度；

3.2.1.8风机与新风阀、水阀、加湿阀连锁，根据风机的启停阀门自动启停；

3.2.1.9对设备的启动次数、运行时间进行记录，定期提示检修设备；

3.3文物库房恒温恒湿机组控制

文物藏品库房对环境温、湿度及空气质量要求极高，不同种类的文物，其温湿度又有不同要求，【1】根据“文物安全的核心在于恒湿”的原理，库房温湿度的管理应当遵循“恒湿不恒温”的运控理念，以满足文物的存放要求。

3.3.1监控内容

3.3.1.1监测送风机的运行状态、手自动状态，控制风机启停；

3.3.1.2监测送风机的压差状态，判断风机机械部分是否投入运行，可区别机械部分与电气部分的故障报警；

3.3.1.3根据库房面积设置高精度室内温度、湿度、空气压力和空气质量传感器，监测库房内环境参数。数值异常，及时报警；

3.3.1.4控制排风阀、送风阀及回风阀的开度；

3.3.1.5对设备的启动次数、运行时间进行记录，定期提示检修设备；

4送排风机

送排风机通常安装在建筑物顶层，用于室内外空气交换，监控的内容有：

4.1监控内容

4.1.1监视其运行状态、手自动状态，并控制启停；

4.1.2变频送排风机的变频控制及反馈；

4.1.3监测室外温湿度，根据室外参数调节风阀开度；

5给排水系统

给排水系统主要包括生活给水和污水系统。

5.1监控内容

5.1.1监测集水坑的溢流水位报警、停泵液位、启泵液位；

5.1.2监测污水坑的运行状态及手动/自动状态，根据高低液位控制启停；

5.1.3生活水箱溢流水位报警、低水位报警；

5.1.4监测给水泵运行状态，出现故障报警；

5.1.5对设备的启动次数、运行时间进行记录，定期提示检修设备；

参考文献

[1]邱春梅.首都博物馆空调和楼宇自控系统.智能建筑，2006，11：50-53