送排风、给排水、空调及冷热源系统设计.doc

某客运枢纽中心楼宇自控系统设计 送排风、给排水、空调及冷热源系统设计摘 要结合建筑本身实际需求以及业主要求和相关规范，本课题着重从送排风、空调及冷热源系统、给排水系统的设备运行规律和控制特性进行了阐述，从而设计出此客运中心楼宇自控系统。绘制出了此楼控系统的平面监控图、监控原理图、监控点表、强点控制图。通过楼宇自控系统的设计和控制器、传感器和执行器的选择设计出了此客运中心楼控弱电系统。关键词：楼宇自控系统、空调及冷热源系统目录1 某客运枢纽中心介绍及技术指标11.1某客运枢纽中心项目概况介绍11.2设计原始依据11.3设计目标11.4设计原则21.5安装原则22客运中心楼宇自控系统整体结构设计32.1楼宇自动化控制系统简介32.2总系统设计32.3 EXCEL5000相关产品选型43 送排风系统63.1设计依据63.2设计功能63.3送排风系统工作原理63.4送排风设计方案73.5送排风系统主要传感器、执行器选择83.6送排风监控点93.7送排风系统系统、DDC表104 空调及冷热源系统114.1设计依据114.2设计功能114.3空调机组系统114.4空调机组设计方案124.5空调机组系统检测表134.6空调机组系统图、DDC表144.7冷热源系统144.8冷热源监控任务目标及方案154.9冷热源系统主要设备水流量传感器174.10冷热源系统监控点表174.11冷热源系统图、DDC、Care表195给排水系统205.1设计依据205.2给排水监控要点及设计205.3给排水设备选型205.4给排水监控点表205.5给排水监控系统、DDC表21结论22致谢23参考文献24附录25重庆大学课题论文1 某客运枢纽中心介绍及技术指标1.1某客运枢纽中心项目概况介绍此客运中心地处重庆市地铁1号线西永段旁边，距市中心7公里，对市区以及周边市民出行都十分便利。土地征用条件好，地势平坦建成后将成为此地区交通枢纽中心。此客运中心主要由站前广场、客运主站房、停车场3部分组成，总体布局更多体现了设计的“人性化”。停车出入口前为商业站前广场，首层候车换乘大厅引进了商铺，而且有直达轻轨站站台通道，是集站前广场、换乘中心、站内停车、办公于一体。本建筑地上3层，负一楼为停车场3208平方米，停车场上为架空层3170平方米，一楼为售票大厅和候车大厅3179平方米，二楼为办公区1446平方米。1.2设计原始依据 n 客运中心楼宇自控系统招标文件n 客运中心建筑工位图n 楼宇自控系统设计说明及相关系统图n 霍尼韦尔产品资料： CARE软件使用手册 Honeywell 控制器（EXCEL100、EXCEL500）简介 Honeywell XL100、XL500 接线图n 相关标准：民用建筑设计标准 GB/T50314-2000有线电视系统工程技术规范 GB50200-94民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19-87安全防范工程程序与技术 GHT75-94建筑给水排水设计规范 GB50015-2003室外排水设计规范 GB50014-20061.3设计目标n 设计内容：楼宇自控系统（BAS）n 设计要求：实现的功能： 新风机组(送排风)监控 空调及冷热源机组监控 给排水系统监控完成的工作：根据招标文件了解楼宇自控系统的需求学习Autocad软件、CARE软件统计控制点表画出各控制对象的原理图进行控制器、传感器、执行器的选择画出楼宇自控系统图画出控制器的接线图1.4设计原则 客运中心楼控系统作为一个综合的、完整的智能化弱电系统进行考虑，应能将各子系统进行集成，实行分散控制、集中监测和管理，实现监测、控制和管理的一体化，形成统一的监控界面，达到数据和信息共享的目的。需要集成的子系统包括：空调冷热源系统、给排水系统 、新风系统。本项目楼宇自控系统监控的系统包括：给排水监控、送排风监控、空调及冷热源系统监控的平面点位图、监控原理图、强电控制图、监控点表以及自控系统图。1.5安装原则严格按建筑电气工程施工质量验收规范（GB503032002）要求施工。桥架（含地面预埋）、配管配线（包括地面、墙面及吊顶内等处）会充分考虑开槽、穿楼板开孔、支吊架的安装及附件的采购和安装。 业主要求安装。2客运中心楼宇自控系统整体结构设计2.1楼宇自动化控制系统简介楼宇自动化系统一般由前端设备，现场控制设备和主控工作站组成。n 前端设备 系指数据采集设备和控制执行机构。数据采集设备有温度传感器、湿度传感器、压力传感器、液位传感器、流量计等等。控制执行机构有风阀执行器、电动水阀，继电器干触点等。n 现场自动控制器现场控制器一般为数字控制器，又称为直接数字控制器DDC。一般为单片微型计算机控制系统。每台DDC配有不同数量的数字量接口和模拟量接口，前端设备的输入信号线和控制信号线与这些接口相接。DDC特点是：具有决策功能；能够达到较高的精度；能进行复杂的运算；通用性较好，要改变控制器的运算，只要改变程序就可以；可以进行多变量的控制、最优控制和自适应控制；具有自动诊断功能，有故障时能及时发现和处理。自动控制器按照作用可分为双位或继电器型控制器（on/off,开关控制）、比例控制器（P）、积分控制器（I）、比例-积分控制器（PI）、比例-微分控制器（PD）、比例-积分-微分控制器（PID）、自适应控制和模糊控制。n 中央监视控制系统一般由一台高性能的微型计算机和其上运行的专用监控软件构成，它通过适配器与多台DDC连成网络，通过网络对DDC进行提取数据，下达控制目标参数等工作，从而达到对整个楼宇自动化控制系统的管理。同时，这台控制主机也是楼宇自动化控制系统向高端集成的硬件平台。2.2总系统设计本方案针对空调、新风、排风、换热、给排水设备的自动控制进行了设计，自动控制系统采用霍尼韦尔5000楼宇自动化控制系统。楼宇自控系统将对综合楼中建筑物的各种机电设备的运行及开关状态实行全时间的自动监测或控制，并同时收集、记录、保存及管理有关系统的重要信息及数据，达到提高运行效率，节能，节省人力，安全延长设备寿命的目的。系统设计范围包括空调、新风、排风、空调、冷热源、给排水设备的自动控制和监测。控制系统采用了霍尼韦尔EXCEL5000系统中的最新控制器EXCEL50（模块化设备控制器）以及XLF输入输出模块对各设备进行控制组成一个完整的统一配套的楼宇控制系统。另外相应配置了温湿度传感器、压力传感器、阀门、风门驱动器等传感执行设备。EXCEL5000是以集散理论为基础的成熟的楼宇自动化系统。它具有结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备运行、操作简单等特点。2.3 EXCEL5000相关产品选型 Excel 5000控制系统霍尼韦尔EXCEL5000系统是提供制热、通风和空调楼宇管理系统完整解决方案，支持所有Honeywell XL5000系列控制器，专有C-Bus接口，另外可提供BACnet、LonWorks、ODBC、OPC、Modbus等标准协议供第三方集成。 Care组态软件ExceL 5000的护理和现场服务软件包 轻松，快速地创建和模拟图的工具。 在Excel 5000控制器上能模拟运行应用的程序系统，但是用户不能够执行这些功能。用户可以选择控制系统的图形元素，如照明和暖气，通风和空调（HVAC设备，并创建控制序列 。Care软件验证作为设计师的作品，从而使这个过程没有错误。工作迅速完成，有效。作为设计过程的一部分，CARE自动创建全面的文档和材料清单。 EXCEL 500控制器用于监控加热、制冷系统 ，Excel500控制器有LonWorks总线与Honeywell大部分设备具有互用性，与Exce控制器或第三方产品进行通信运用CRER软件可以自由编程。 EXCEL 50控制器 可用于HVAC系统及空调设备控制，适用于中小型建筑物，可作为独立的控制器使用，也可集成到EXCEL5000系统或开放式LonWorks网络上，与Excel控制器或第三方产品进行通信运用CRER软件可以自由编程。 XLF输入输出模块LonMark认证的分布式输入输出模块。用于Excel 500，Excel 50, 或开放式LON系统中第三方控制器的输入输出。常见有如下系列XF523A 、XF521A、XF524A、XF522A、XD50-FCS。 XI581B/582B-EU 操作终端该XI582操作员终端是EXCEL5000系列控制器的一员。它配有一个柜门安装套件安装在橱柜门，而且还适合作为台式设备。 该XI582是一个总线宽MMI和可连接到 所有Excel50/100/500/600/800控制器的串行端口，并 用于显示有关所有这些控制器的信息位于整个系统。XI582并不需要专用的电源供应。该操作界面可用于Excel WEB，Excel50/100/500/800控制。 传感器及执行器本系统中的传感器和执行器包括：风管温度传感器； 水管表面温度传感器； 插入式水管温度传感器； 空气压力传感器；液位开关；风压差开关；流量计；风门驱动器； 阀门执行器等等。以上传感器、执行器具体选型和安装位置将在各个子系统章节详细介绍。3 送排风系统3.1设计依据考虑到客运中心人流量大、换气次数较多应该使用新风机组。因为换气次数多，能量损失多，需要使用热回收加装回风系统(卫生间排气口风管不接入回风系统中)。3.2设计功能 送风温度控制、送风相对湿度控制、防冻控制、CO2浓度控制以及各种联锁内容。按功能具体可分为：n 监测功能：检查风机电机的工作状态，确定是处于“开”或是“关”检测风机电机的电流是否过载；测量风机出口处的空气温湿度，以了解机组是否已将新风处理到要求的状态；测量空气过滤器两侧的压差，以了解过滤器是否要求情洗、更换；检查新风阀状态，确定是“开”还是关”。n 控制功能根据要求启停风机；控制水量调节阀的开度，使机组出口空气温度达到设定值；控制蒸气加湿器调节阀开度，使冬季机组出口处空气相对湿度达到设定值；换热器的冬季防冻保护；n 集中管理功能显示新风机组启停状态，送风温湿度，风阀、水阀状态。通过中央控制管理机启停机组，修改送风参数的设定值。当过滤器压差过大，风机电机过载，以及发生其他故障时，通过中央控制管理机报警 3.3送排风系统工作原理 电动调节阀与风机连锁，以保证切断风机电源时风阀亦同时关闭。电动调节阀亦可实现与风机的联动，当风机切断电源时关闭电动调节阀。 新风机组温度控制系统由比例积分温度控制器、安装在送风管内的温度传感器和电动调节阀组成。控制器的作用是把置于送风风道的温度传感器所检测到的送风温度传送至温控器与控制器设定的温度进行比较，并根据PI运算的结果，温控器给电动调节阀一个开/关阀的信号，从而使送风温度保持在所需要的范围。当过滤网堵塞时或当其超过规定值时，压差开关给出开关信号。在需要制冷时，温控器置于制冷模式，当传感器测量的温度达到或低于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。在需要制热时，温控器置于制热模式，当传感器测量的温度达到或高于设定温度时，温控器给电动阀一个关阀信号，电动阀的关阀接点接通阀门关闭。如果测量温度没达到设定温度，温控器给电动阀一个开阀信号，电动阀开阀接点接通阀门打开。当盘管温度过低时，低温防冻开关给出开关信号，风机停止运行，防止盘管冻裂3.4送排风设计方案n 送风温度控制 送风温度控制即是指定出风温度控制，其适用条件通常是该新风机组是以满足室内卫生要求而不是负担室内负荷来使用的。因此，在整个控制时间内，其送风温度以保持恒定值为原则。由于冬、夏季对室内要求不同，因此冬、夏季送风温度应有不同的要求。也即是说，新风机组定送风温度控制时，全年有两个控制值冬季控制值和夏季控制值，因此必须考虑控制器冬、夏工况的转换问题。送风温度控制时，通常是夏季控制冷盘管水量，冬季控制热盘管水量或蒸汽盘管的蒸汽流量。为了管理方便，温度传感器一般设于该机组所在机房内的送风管上。n 室内温度控制对于一些直流式系统，新风不仅能使环境满足卫生标准，而且还可承担全部室内负荷。由于室内负荷是变化的，这时采用控制送风温度的方式必然不能满足室内要求。因此必须对使用地点的温度进行控制。由此可知，这时必须把温感器设于被控房间的典型区域。由于直流系统通常设有排风系统，温感器设于排风管道并考虑一定的修正也是一种可行的办法。除直流式系统外，新风机组通常是与风机盘管一起使用的。在此工程中，由于我考虑到新风机组在设计时承担了部分室内负荷，这种做法对于设计状态时，新风机组按送风温度控制是不存在问题的。但当室外气候变化而使得室内达到热平衡时，如果继续控制送风温度，必然造成房间过冷或过热，这时应采用室内温度控制。因此，这种情况下，从全年运行而言，应采用送风温度与室内温度的联合控制方式。n 相对湿度控制新风机组相对湿度控制的主要一点是选择湿度传感器的设置位置或者控制参数，这与其加湿源和控制方式有关。n 蒸汽加湿对于客运中心为公共场所，应根据被控湿度的要求，自动调整蒸汽加湿量。这一方式要求蒸汽加湿器用间应采用调节式阀门，调节器应采用PI型控制器。由于这种方式的稳定性较好，湿度传感器可设于机房内送风管道上。采用双位控制，由于位式加湿器只有全开全关的功能，湿度传感器如果还是设在送风管上，一旦加湿器全开，传感器立即就会检测出湿度高于设定值而要求关阀；而一旦关闭，又会使传感器立即检测出湿度低于设定值而要求打开加湿器，这样必然造成加湿器阀的振荡运行，动作频繁，使用寿命缩短。显然，这种现象是由于从加湿器至出风管的范围内湿容量过小造成的。因此，蒸汽加湿器采用位式控制时，湿度传感器应设于典型房间或相对湿度变化较为平缓的位置（客运中心室内大厅），以增大湿容量，防止加湿器阀开关动作过于频繁而损坏。n 二氧化碳（CO2）浓度控制通常新风机组的最大风量是按满足卫生要求而设计的，这时房间人数按满员考虑。在实际使用过程中，客运中心人口流动量大，为了保证基本的室内空气品质，通常采用测量室内CO2浓度的方法来衡量，控制其新风支管上的电动风阀的开度，同时，为了防止系统内静压过高，在总送风管上设置静压控制器控制风机转速。因此，这样做不但新风冷负荷减少，而且风机能耗也将下降。n 防冻及联锁由于本工程位于南方重庆，冬季气温一般不低于0度，但是考虑到客运中心的用途应考虑盘管的防冻问题。除空调系统设计中本身应采用的预防措施外，从机组电气及控制方面，也应采用一定的手段。n 限制热盘管电动阀的最小开度在盘管选择符合一定要求的情况下，才能限制热盘管电动阀的最小开度。尤其是对两管制系统中的冷、热两用盘管更是如此，最小开度设置后应能保证盘管内水不结冰的最小水量Wmin；2）设置防冻温度控制这是防止运行过程中盘管冻裂的又一措施。通常可在热水盘管出水口（或盘管回水连箱上）设一温度传感器，测量回水温度。当其所测值低到5左右时，防冻控制器动作，停止机组运行，同时开大热水阀。3.5送排风系统主要传感器、执行器选择n 风道温度与湿度传感器风道温度与湿度传感器均采用H7015B1020型传感器。H7015B1020型传感器是复合温度/相对湿度的电容型传感器, 内部有20 NTC温度传感器。 这种传感器用于送/回风温度与湿度的监测 送风/进风/回风中的气流控制 设定蒸气湿度的上限值 n CO2浓度检测采用C7110A1005型传感器。这种传感器主要用于回风CO2浓度监测。n 阀门执行器使用N20010型执行器。这种传感器用于控制新/回风阀信号。n 风阀执行器 ML6161A2009无弹簧复位，4Nm，带反馈电位输出，浮点控制风阀执行器3.6送排风监控点 监控点位监控内容点位类型传感器或执行机构DIAIDOAO新风温度1 风道式温湿度传感器室内温度1室内温度传感器回风温度1风道式温度传感器室内CO2浓度1CO2浓度传感器过滤器堵塞报警1风压差开关防冻报警1防冻开关风机运行状态1风机故障报警1风机手/自动状态1风机手/自动开关风机启/停控制1新风阀调节控制1调节型风阀回风阀调节控制1调节型风阀盘管水阀调节控制1盘管水阀合计1354133.7送排风系统系统、DDC表 见附录4 空调及冷热源系统4.1设计依据一座建筑内部空调机组及冷热源系统是最耗能的系统，也是必不可缺少的系统。在此客运中心楼宇自控系统同时采用了空调机组、新风机组。然而空调机组工艺上要相对复杂，而且空调机组多应用在不能安装风机盘管的大范围公共区域（如候车大厅、售票大厅）而且新风机组多配合安装有风机盘管的小范围空间使用。重庆处于亚热带地区，具有明显的夏热冬寒特征，而且处于长江流域供水充足。夏季多采用水制冷，冬季采用锅炉房供热。本站所有空调房间均采用集中冷热源的水-空气空调系统。4.2设计功能对空调机组及冷热源系统的运行进行监控、调节。具体如下 基本参数的测量，设备的正常启停与保护。 空调机组运行、传感器、传感器的监控。 冷热源及水系统的能量调节。根据具体的设备及水系统构造形式，通过合理的调节策略，节省运行能耗 冷热源主机的监控 冷却水系统的监控 4.3空调机组系统n 空调机组系统选型及功能 空调机组是由各种空气处理功能段组装而成的一种空气处理设备。机组空气处理功能段有：空气混合、均流、过滤、冷却、一次和二次加热、去湿、加湿、送风机、回风机、喷水、消声、热回收等单元体。考虑到客运中心为特殊场所，以及乘客的舒适性，在设计时应该严格对温湿度控制。所以我采用了具有双风机的空调机组安装在一层客运大厅门口以及。包括送风机和回风机。其加热、冷却干燥过程分别由加热器和表面式冷却器完成。加湿由干蒸气加湿器实现。这种配置较为完善。而且在过渡季能充分利用室外新风通风换气，使室内达到较好的卫生条件。n 空调机组监控调节功能 空调房间的温湿度干扰因素的多祥性，气候变化的多工况性以及客运大厅面积过大存在在的较大的热惯性等因素使得利用单回路直接控制房间内的温湿度的方法难以达到满意朗调节效果。因此，应另选有效的方法。针对空调房间的热特性，采用串级调节是较为适宜的 。如下图所示 监测新风、送风温度、湿度； 监测回风CO2浓度。 控制风机的启停；监测其运行状态、手/自动状态和故障报警；并能对风机运行时间积累等； 能根据回风温度与设定温度，对动态平衡电动两通阀进行PID调节）以保持房间温度为设定温度的2； 能根据回风湿度与设定湿度，控制电磁加湿阀开关，保持送风湿度为设定值，精度为10%RH； 能监测风机的运行压差状态，当其两侧压差低于设定值时，故障报警并停机； 具有防冻监视功能；在冬季，当热盘管后的温度低于5时，防冻开关动作，控制器将自动停止风机运行并将新风阀门关至0%并将盘管水阀开至100%，以防止盘管冻裂，同时中控室有报警； 能监测初中效过滤器前后压差，到设定范围后通知清洗过滤器，以防堵塞； 具有联锁控制功能；风阀与风机和水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀、水阀及加湿阀；风机启动前，延时自动打开风阀；4.4空调机组设计方案 设湿膜加湿器的落地及吊顶式柜式空调器 回风总管/总回风口，送风总管设温度传感器。 表冷器回水管设电动两通比例调节阀。 根据回风温度信号，通过电动两通比例调节阀，改变表冷器冷/热水量以实现对室内温度的控制。 加湿器进水管设电动两通阀根据回风相对湿度控制加湿器进水量以实现对室内相对湿度的控制。 空气过滤器设压差报警装置。 新风进风阀与空调器风机连锁。 低温报警监测。n 空调机组主要设备选型 风阀执行器 ML7174E2007无弹簧复位，8Nm，模拟量控制风阀执行器 开关型电动阀门 VC4013/6013 开关型阀门，VC系列,220V,电动开关型,1/21英寸，2/3通阀体。用于盘水管控制。 CO2浓度检测采用C7110A1005型传感器。这种传感