南京楼宇自控BAS的监控对象和监控功能介绍

发表时间：2021-09-30 人气：1246

对于楼宇自控系统方面的需求越来越大，之前只提到过，目前基本上新项目都需要安装这个系统，怎样学习 BA系统？

本人觉得还是要从其监控内容中学习一下，今天分享一下楼宇设备监控系统到底有哪些系统可以检测和控制？

一、概述

建筑物自控系统是指楼宇自控系统(群控、新风、空调机、全热交换器、风机、排风机、集水坑、风机盘管)进行分散控制、集中监视。

经营管理，实现综合控制、监控与管理，以提供舒适、安全的生活和工作环境，通过优化控制，提高管理水平，达到节能、人力、物力的目的，便于物业管理自动化。

二、系统应能达到的功能

2.1保证楼内环境满足各种功能分区的要求

它通过对建筑物冷热源、空调系统进行优化控制，温湿度自动调节，控制新风量，以及供、排水、照明等合理设计，确保 XXXXXXXXXXXXXXX各区域及功能符合环境的要求。

建筑自控系统可根据整个 XXXXXXXXXXX的不同区域进行调度，自动设置设备控制策略，使设备作业量符合环境控制要求。

2.2提供最佳的能源供应方案

系统采取优化运行方式确保节能，从而降低运行费用。

2.3实现物业管理现代化

建筑物自控系统的一项主要工作就是对建筑设备进行管理，使其管理现代化，包括管理、显示、设备操作、实时控制、统计分析和故障诊断等功能。并使这些功能自动化，从而实现物业管理现代化，降低人工成本。

三、楼宇自控系统监控说明

BAS控制范围包括建筑物内的冷源系统、空调和通风系统(包括空调/新风机组、风机盘管、平时/火电送风机、排风/排烟风机系统等)、电梯系统、给排水系统、 UPS系统。下面将按各系统详细描述BAS的监控对象和监控功能。

1.1冷热源系统

冷冻机组

监控点：

数位数量输出点(DO)：冷冻装置的启动控制，阀门开关控制，冷冻泵停止控制，冷却泵停止控制，冷却塔启动控制，碟阀启动控制；

模拟量输出点（AO）:供回水总管旁通阀控制。冷冻水泵和冷却水泵的开关控制；

数字输入点(DI):冷冻泵冷却泵的运行状态、故障报警和手自动状态、冷却塔运行状态、故障报警和手自动状态、碟阀开关状态、水流指示和供电状态；

仿真量输入点(AI)：冷冻水系统供、回水温度、冷却水系统供、回水温度、供、回水压力、热泵、循环水泵供回水温度等。

利用RS485Modbus接口，采集了冷冻机组、锅炉机组的运行参数，并在 BAS系统界面显示。房主在订购设备时，要求设备供应商免费提供接口，以免日后发生额外费用，给业主带来不必要的经济损失。

下图为冷热源系统的控制原理图。

监控内容：

1、冷冻机组的台数控制

在冷水机中，控制系统可以监控收集器和分水器的出、回水温度。通过分析温度场随时间变化的趋势，控制系统判断当前需要的机组开度以满足系统负荷的要求，实现冷源系统的自适应调节。

2、冷冻系统的联锁控制：

设备进、出料操作过程按照预设的控制程序进行。在机组需要投料时，控制程序首先打开相应的机组冷冻水蝶阀、冷却水蝶阀、冷却塔进水蝶阀。

获得各蝶阀开启状态信号后，延时30秒启动相应冷却泵，延迟30秒钟启动相应的冷冻泵，在得到相应的水流状态信号后，延迟5分钟启动冷冻机组。

3、设备的自动切换及故障设备的自动锁定

为保护冷源设备，延长设备的使用寿命，需要累计设备的运行时间，使同类型设备交替运行，当出现故障时，自动切换。当冷却系统中的某个设备出现故障时，在此情况下，系统立即向终端发出警报，同时锁定设备以防再次启动。同时自动启动其他可用的备用设备或者可用的一组可用设备。

在排除故障后，设备需要重新加入自动控制行列时， BAS终端机必须手动复位对应的锁定点，这使得锁定装置可以重新进入自我控制行列，防止设备未经过确认的突然动作。

4、冷却塔控制

冷却塔的投入使用由冷冻机启动时控制程序打开相应的冷却塔进出水蝶阀决定。投入运行的冷却塔风机由冷却水总回水管的温度传感器决定。

在一定温度范围内，依次启动风机运转。如果风扇出现故障，系统会向 BAS终端发出报警，并锁好风扇。风机故障排除后，控制软件对应的复位点复位后，才能重新启动。

通过设置调节死区温度，避免冷却塔在冷却水供水温度接近设定值时，经常打开冷却塔。现在初始温度是1℃，这个数值可以和设计院进一步协商后再调整。

在冷却水回水温度低于设定值时，冷却水供回水旁通管内的电动蝶阀打开，这样冷却水旁路后，直接回到冷冻机。

热源系统

本饭店用电热水锅炉制作的蓄热水系统作为空调器的热源，其中，热水供暖要符合2250 KW，供水温度55℃，回水温度45℃。

应用于新风处理单元、空气处理单元及风机盘管的常压式电热水锅炉的蓄热水系统。电热锅炉在夜间谷段运行，将热水从55℃加热到95℃，并在蓄热箱中储热。

该系统采用 DDC和前端传感器，对锅炉机组进行集中控制，并能在管理站进行图形显示、记录、报表打印。

监控内容：监测锅炉运行状态、故障报警、锅炉机组供回水温度、锅炉给水泵开关状态、锅炉水位报警、锅炉燃烧器故障报警、锅炉排烟温度、蒸汽出口压力。供水流量、燃气耗量、水阀开关度。

监测热控制热水泵和水阀的运行状态、故障报警和手的自动状态。如果常用泵出现故障，备用泵会自动切入。

记下设备运行时间累计，每次开机时选择最短运行时间的设备，使设备交替运行，均衡分配各个设备的运行时间。

节能措施：依据建筑物的实际热负荷及每天定时停机设置时间，提前关闭主机，使热泵继续运转，充分利用空调水的剩余热量为建筑物供暖，达到节能效果。

根据大楼实际热负荷需求的变化，提供机组的运行台数的选择参考，以达到节能的效果。

1.2空调系统

建筑自控管理系统监控室外温湿度等，作为系统联动、新风的优化控制操作参数。该系统通过 DDC和预编程序对各楼层空调设备进行监控，在管理机上以图形方式显示设备工作状态，并打印所有的故障记录。投标时需对每台新风机组/空调机均使用一台XL50小型中央控制器进行监控。

监控方案：

1、空调机组监控：

该机组带有水阀调节控制、过滤网压差传感器、送风温度、回风温度监测以及水阀、新风阀，回风阀调节控制。以及紫外光杀菌灯状态、加湿器、新风量箱的控制。

该部分空调是大楼空调的主要形式。分别提供冷热源，变风量空调机组，空气源来自新风和回风的混合。

变风量控制和定风量控制不同，当控制区域热、湿负荷变化时，不是在送风量不变的条件下依靠改变送风参数(温度、湿度)来维护室内所需要的温、湿度，而是保持送风参数不变，通过改变送风量来维持室内所需温、湿度。这是基于送风量与热、湿负荷之间存在下述关系：

A：送风量与室内热负荷关系

Q = Qr/Cpγ(tN―tS)

式中 Q : 送风量[m³/h]

Qr: 室内显热负荷[kJ/h]

Cp: 干空气比定压热容[kJ/(kg·K)]

γ：空气密度[kg/m³]

tN: 室内温度[K]

tS: 送风温度[K]

B：送风量与室内湿负荷关系

Q = D/γ((dN―dS)/1000)

式中 Q : 送风量[m³/h]

D: 室内热负荷[kg/h]

γ：空气密度[kg/m³]

dN: 室内含湿量[g/kg]

dS: 送风含湿量[g/kg]

由上述关系可知，当室内热负荷减少时，只要相应地减少送风量，即可维持室温不变，不必改变送风温度。这样做，一方面可以避免冷却去湿后再加热以提高送风温度这一冷热抵消过程所消耗的能量；另一方面，由于被处理的空气量减少，相应地又减少了制冷机组的制冷量，因而节约了能源。

对于变风量系统采用的离心式风机：

风量与转速的关系为 Q1/Q2 = n1/n2

风压与转速的关系为 H1/H2 = (n1/n2)²

风机所需轴功率与转速的关系为 P1/P2 = (Q1H1)/(Q2/H2) =(n1/n2)³

由上述关系可知，轴功率与转速的三次方成正比，这就是说，随着风量(或转速)的下降，轴功率将立方倍地下降。例如，风量下降到50％时，轴功率将下降到12.5%，可见节约的能源相当可观。因此，用调节风机转速控制风量取代风门或挡风板的节流调节是节能的有效措施。

送风温度的最佳控制：根据与空调控制器的通信，收集至控制信号，达到室内的制冷要求度/采暖要求度，根据最高制冷要求度/采暖要求度，变更送风温度设定值。每一分钟将复位值的1/10的值加给送风温度设定值，进风温度的下限值为11度。

供冷时，如果有一个风门全开，该区域温度高于上限，则增加供冷温度0.5℃，如果该区域温度低于下限，则降低供冷温度0.5℃。

回风湿度控制：由回风管道内的湿度传感器实测出回风湿度,输入DDC，与湿度设定值比较，得到偏差，湿度大于设定值，关闭加湿器，湿度小于设定值，开启加湿器。

联锁控制：根据新风风阀开关控制，并与风机、水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀及水阀，风机启动时，延时自动打开风阀。

预冷和预热控制：空调机启动时，关闭新风和排风阀，风机频率设为100%，根据回风温度对冷水和热水盘管的二通阀进行比例积分控制。停机时，全部关闭合电动二通阀和新风管上的电动风阀，冷热水盘管上的电动二通阀全闭采用时限控制(10min左右)。

风管静压监测：通过测量风管末端静压，对风管静压进行监测。

系统静压监测的目的，是为了在送风量发生变化的情况下，保证系统压力正常，防止超压现象，同时也保证了系统有足够的新风量。

过滤网的压差报警，提醒清洗过滤网。

风机运行状态及故障状态监测，启停控制。

升温控制：空调机开始运转时，将新风阀全闭1小时，进行空调机的运转。升温运转中禁止加湿控制。

定时消毒控制

空气质量控制：根据空气中CO2浓度，控制新风量，当空气中CO2含量超标，增加新风量，减少回风量，直到空气质量达标。

启停时间控制从节能目的出发，编制软件，控制风机启／停时间；同时累计机组工作时间，为定时维修提供依据；例如，正常日程启／停程序：按正常上、下班时间编制；节、假日启／停程序；制定法定节日、假日及夜间启／停时间表；间歇运行程序：在满足舒适性要求的前提下，按允许的最大与最小间歇时间，根据实测温度与负荷确定循环周期，实现周期性间歇运行。编制时间程序自动控制风机启停，并累计运行时间。

2、新风机组监控：

该机组带有水阀调节控制、新风风阀开关控制以及过滤网压差传感器、送风温度监测功能。

主要监控功能如下：

机组定时启停控制：根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停机组。自动统计机组运行时间，提示定时维修。

监测机组的运行状态、手自动状态、风机故障报警、送风温度。

过滤网堵塞报警：当过滤网两端压差过大时报警，提示清扫。

送风温度自动控制：冬季自动正向调节热水阀开度，夏季自动反向调节冷水阀开度，保证送风温度维持在设定值。

连锁控制，风机启动：新风风阀打开、水阀执行自动控制；风机停止：新风风阀关闭、水阀关闭，在冬季水阀则保持30%的开度，以保护热水盘管，防止冻裂。

报警功能：如机组风机未能对启停命令作出响应，发出风机系统故障警报；风机系统故障、风机故障均能在手操器和中央监控中心上显示，以提醒操作员及时处理。待故障排除，将系统报警复位后，风机才能投入正常运行。

4、室温控制

供冷时根据区域温度T控制调节进风量,当达到供冷设定点时维持新风需求的最小进风量不变。变风量设备的控制环路分为两个环节：

室内温度控制环路：通过房间温度传感器测得室内温度，将之与温度控制器中的设定值作比较，然后给出一个电信号给风量控制器，从而根据房间温度的变化来调节送风量。控制原理见下图：

风量串级控制环路：闭环控制环路(测量－比较－调整)。通过测得动压，由压差变送器转换成电信号给风量控制器，风量控制器将之转换成风量值，将此实际测量值与设定值(温度控制器给出)比较，得出的偏差为一电信号，给执行器后调节阀片，从而改变风量，直到与设定值相同

11、送风温度的控制

上述送风静压的改变是对某一个固定的送风温度而言的，因此针对某个送风温度的静压值对另一个送风温度来说就不能说是合理的静压了。所以送风温度的设定问题与送风静压的设定问题一样，也是此次工程需解决的问题之一。

于是我们选择了统计法的控制方法。其原理是，对于某一空调的显热负荷，若该末端存在送风量允许范围，则势必相应地存在送风温度允许范围。若系统中各末端的允许送风温度范围存在共同区间，则该区间内的任意一个送风温度均可使各末端满足负荷要求。若不存在共同区间，则可在最多的统计区间内选择送风温度以满足多数末端的要求，或者选择送风温度以使系统中各末端平摊损失。这时，重新设定送风温度可能影响静压的设定。这两者之间的参数有一种耦合关系。工程做法一般是当送风静压稳定后一段时间(如10min~15min)，再来改变送风温度值。

12、室温控制

末端装置是调节房间送风量，控制室内温度的重要设备，根据此项目实际情况，我们选择末端控制装置是压力无关型控制器，如图所示，它除了有温控器外，还有风量传感器和温度控制器，温控器为主控制器，风量控制器为副控制器，二者构成串级控制环路，温控器根据温度偏差设定风量控制器的设定值，风量控制器根据风量偏差调节末端装置内风阀。当末端入口压力变化时，通过末端的风量变化，压力无关型较快地补偿这种压力变化而维持原有的风量，而压力有关型末端则要等到风量变化改变了室内温度才动作。所以压力无关型末端响应快，控制精度高。

1.3通排风系统

监控内容：

见上表

同时累计风机的运行时间。中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

排烟风机、加压风机在消防报警系统中已独立自成系统，BA系统不作任何控制，只作状态监测。

1.4给排水系统

监视排水泵、生活水泵、消防栓泵、喷淋泵的运行状态，故障报警，本控遥控状态，并可进行启停控制。

监视集水坑的液位状态，如液位高于设定的超高水位时，及时报警。

监视水池、水箱的高低液位状态和超高超低液位状态。

中央站用彩色图形显示上述各参数，记录各参数、状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数，且可通过打印机输出。

1.5变配电系统

我们通过通讯接口方式，采集配电柜部分所需监测的三相电流、三相电压、功率因数、频率等电力参数。按照标书要求，电力监控及能源管理系统配置通讯接口，采集上述参数，并配备通讯网关，对柴油发电机进行监测。