北京亿城中心楼宇自控系统方案

1、北京亿城中心楼宇自控系统方案说明第一部分工程概况与系统解决方案说明41- 1工程概况41- 2楼宇自控系统简介 41- 3设计依据52- 1技术层面62- 2建筑运行管理层面 72- 3企业运营层面8第三部分系统设计-系统架构设计及设备选型说明103- 1系统架构设计说明 103- 1.1系统架构的开放性和可集成程度要求 103- 1.2基于TCP/IP网络架构 113-1.3基于 WEB B/S的网络架构 13143-1.4采用功能强大、可以进行现场集成的网络控制器3-2产品选型说明153-3 美国TRIDIUM公司Niagara 系统架构 173-4设备配置23第四部分 系统设计-系统功能

2、控制方案说明 254-1系统控制方案设计原则 254-2节能控制方案264-2.1.提高室内温湿度控制精度 264-2.2. 新风量控制 274-2.3.机电设备最佳启停控制 284-2.4.空调水系统平衡与变流量管理 294-2.5.克服暖通设计带来的设备容量冗余.304-2.6.春季过渡模式、秋季过渡模式的划分.304-2.7.采用等效温度和区域控制法 314-2.8.能源管理系统的应用 324-3冷冻站系统监控 324-4新风机组354-5热交换系统364-6相关设备的集成监控 37变配电系统37第五部分Niagara楼宇自控系统设备介绍 395- 1网络控制器（JACE ）395- 2

3、 现场层 DDC控制器（EASYIO ）:395-3主要现场设备41第六部分系统实施436- 1网络环境建设 436- 2系统编程 436-3系统试运行和验收 436-4项目任务分解方案 43第七部分附录457- 1系统点表457- 2系统设备清单45第一部分工程概况与系统解决方案说明1- 1工程概况北京亿城中心位于绿色生态万柳工程的最南边，属于中关村科技园核心区内。亿城 中心地处北京市交通主动脉西北三环的交汇处。西邻海淀区公安分局、海淀区区政府， 北面是中关村金融一条街的知春路，南面有国家行政学院、武警总部、北京电视台的簇 拥。又有现代知名学府相伴，加之地处中关村高科技园区中心区，集现代的简

4、约设计与 深厚的文化底蕴于一身。是中关村新的行政、金融、商业核心所在。亿城中心总建筑面积约为12万平米，由一栋18层的写字楼、2栋20层的纯写字型商 住公寓、1栋11层的酒店及部分商业裙房组成，配套包括游泳池、健身中心、大型餐饮 及专卖店等多种商务辅助设施。1- 2楼宇自控系统简介楼宇自控系统（BAS是建筑技术、自动控制技术与计算机网络技术相结合的产 物，使大楼具有智能建筑的特性。现代智能化建筑内有着大量的机电设备，如中央空 调系统、通风系统、冷热源系统、给排水系统、电梯系统、照明等等系统设备，这些 设备多而分散。多，即数量多，被控、监视、测量的对象多，多达上千点以上；散， 即这些设备分布在各

5、楼层和各个角落。如果采用分散管理，就地控制、监视和测量是 难以想象的。采用楼宇自控系统，就可以合理利用设备，节约能源，节省人力，确保 设备的安全运行，加强楼内机电设备的现代化管理，并创造安全、舒适与便利的工作环境，提高经济效益。对于本工程的智能化系统中最重要的系统一楼宇自控系统来说，在本工程中将完 成对制冷、供热、通风和空调系统等，从而实现创造一个高效、节能、舒适、高性能 价格比、温馨而安全的工作环境，提高管理水平，达到节约能源、节约人工成本的目 的。根据我们对相关图纸文件的理解和本工程的特点，本工程的BAS系统必须具备以下作用：(1) 本系统是本工程智能化运行的骨干系统由于本工程建筑面积庞大

6、，设计功能完善，如空调控制系统中就涉及到冷热源系 统、送回风系统，因此，本系统的成功实施和良好运行是保证建筑内环境舒适的关 键，是智能化运行的最基本的体现，因此，本工程的楼宇自控系统是本工程智能化运 行的骨干系统。(2) 本系统是实现优化管理的核心系统由于本工程建筑建筑功能复杂，经由建筑自动控制系统监控的各类机电设备众 多，因此系统是否能够成功实施直接影响到本工程的环境控制效果，直接影响到本工 程的节能、高效的控制和管理，直接影响到本工程的运行成本。(3) 本系统必须充分体现当前科学技术的最新应用成果楼宇自控系统在我国的应用在八十年代才开始，经过近二十年的实践，其重要性 已经越来越被人们认可。

7、而系统本身也从最初的基地式的气动仪表、液压仪表、电动 单元组合仪表发展到今天的集散式和现场总线式、应用当前最新网络通信技术、最新 数据库管理技术、开放的、可持续发展的综合管理系统。因此，所配置的系统必须体 现当前科学技术的最新应用成果。1- 3设计依据为了保证系统的既能适应当今主流技术的发展，又具有极高的可靠性，同时满足 本工程的具体应用要求，方案设计遵从以下标准：智能建筑设计标准(国家标准 GB/T50314-2000)智能建筑弱电工程设计施工图集(GJBT-471)民用建筑电气设计规范(JGJ/TI-92)自动化仪表安装工程质量检验标准(GBJ132-90电气装置安装工程电缆线路施工及验收

8、规范(GB50168-92采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87)本工程楼宇自控系统相关图纸文件第二部分用户需求分析本工程建筑面积庞大、建筑功能复杂，为此配置了大量的机电设备，以保证整个 建筑良好舒适的环境和便利的工作空间。而大量机电设备的使用，必将引起管理人员 的增加、能耗费用的巨额支出和管理工作的复杂。因此，根据本工程特点，参考相关 的图纸，我们认为本工程的客户需求实际上是体现在三个层面：2- 1技术层面本工程项目一座综合性建筑，其建筑物应提供多种使用功能，为业主整体运营发 展服务。因此，从技术层面上讲，其 BMS系统应采用当今先进且成熟的系统及技术, 为建筑物的运行提供高效的监控及

9、管理平台，同时亦应为业主企业的运营与发展服 务。* 基于TCP/IP以及开放式协议的BMS系统架构要求管理层网络支持TCP/IP协议，中央站可以通过网络把信息传送到任何指定 的数据通信分站。现场控制网络要求采用符合标准通信协议的网络，同时现场控 制器可以独立于网络完成控制功能；* 先进完备的系统数据库及其应用，提供企业级的数据库交互平台；* 运行可靠稳定的系统硬件设备及网络设备；* 基于IE以及WEB技术的、人性化的、便捷的且灵活的操作管理软件平台；* 软件系统嵌入式且配置灵活的现场控制器及其I/O模块；* 可靠耐用的现场监控元件；2- 2建筑运行管理层面所有的系统以及技术，都是为建筑运行服务

10、的，在技术层面的需求满足的情况 下，针对建筑本身的功能特点而设计的系统控制、运行以及管理模式，是确保建筑高 效、低耗且节能运行的关键。具体体现为：* 空调系统运行工况的控制即根据室外气象条件的变化，对冷冻站及空调系统运行工况的控制及调整，在满 足室内温湿度及室内空气质量参数的基础上，最大限度的优化整个空调系统的运 行效率；* 针对建筑内不同的功能区域在空调系统运行工况控制基础上，实现对不同功能区域的区域化特定控制模式，以满足不同功能区域的对室内空气参数的特定需求；* 最大限度地保证建筑空气质量建筑内不同功能区域间的气流组织及微压差监测与控制，实现更能区域间的合理 气流分配及压差参数，最大限度的

11、保证建筑内的空气质量；* 给排水系统监控给排水系统的分散控制与集中监视管理，给排水系统设备比较分散，相对控制比 较独立，集中监视管理所有水箱、水池、水坑的液位状态及报警；* 中央管理平台基于企业通用数据库、IE以及WE技术的中央管理监控平台，提供个性化的管理 运行模式以及开放式的应用接口及工具，实现完备的分散控制集中管理的运行模 式，为建筑的运行提供整体的管理运行服务；2- 3企业运营层面先进的BMS技术是为建筑物的运行管理服务的，完备的建筑运行管理又是为其服 务的企业运营发展而服务的，同时又直接关系到物业管理企业的运营绩效，因此BMS系统运行管理模式亦应体现为企业运营服务的层面上。具体体现为

12、：* 系统上纳入业主企业整体管理体系通过标准的数据库及网络技术融入业主企业整体资产管理体系，实现对其资产的 整体管理。* 提高用户工作运营环境的舒适度提高用户以及其客户的满意度，大量机电设备的应用其最主要的一个目的就是为 日常工作和生活带来便利，同时也保证环境的舒适和安全。楼宇自控系统的应用 是完全尊重和坚持这一原则的，所有的控制措施和节能措施，均不能违背这一基 本点。而且，正是采用了楼宇自控系统，使我们能够更直观更方便的对环境指标 进行监视，通过楼控系统的分析，对空调、送排风等设备进行控制，保证环境的 舒适度，通常楼控系统可以有效的保证环境温度的变化不大于土2°C，这是传统工艺所无

13、法实现的。* 节能以及能源管理通过先进的技术手段以及优化的控制管理模式，实现对建筑耗能的监测、数据采 集、能源绩效分析，利用最有能源策略实现能源使用效率持续改进。楼宇自控系 统通过电脑控制程序对全楼的机电设备进行监视和控制，统一调配所有设备用电 量，可以实现用电负荷的最优控制，有效节省电能，减少不必要的浪费。本工程 作为现代化的建筑来说，电力的消耗是非常惊人的。大楼中各种设备都是“耗电 大户”。以空调系统为例，由此处所消耗的电能更是惊人；在大楼配置楼宇自控 系统之后，系统可根据设置在楼内各处的传感器所检测的数据，计算出大厦实际 的冷负荷，与机组的制冷能力进行比较，如果能力富裕很多，说明设备组全

14、部开 动是没必要的，就按程序中事先指定的顺序关闭其中的一台；如果此时能力仍然 富裕很多，就顺序关闭第二台。反之，当冷负荷增加时就顺序开启设备。通过调节设备开启，既保证正常需要，又降低能源消耗。当前，在世界上有数万座建筑 使用楼宇自控系统，在这些建筑中，一般的情况下节约的能量可以达到20%这种效益采用人工操作是绝对无法实现的。* 节省人力通过楼宇自控系统先进的管理监控平台，在投入使用后可以大量减少运行操作人 员和设备维护维修人员，并能及时处理设备出现的问题，提高人员的工作效率。* 延长设备的使用寿命在建筑内配置楼宇自控系统之后，设备的运行状态始终处于系统的监视之下，楼 宇自控系统可提供设备运行的

15、完整记录，同时可以定期打印出维护、保养的通知 单，这样可以保证维护人员不超前、不误时地进行设备保养，并能及时发现和处 理设备的故障及故障隐患，因此可以使设备的运行寿命加长，也就是降低了建筑 的运行费用。* 保证建筑及人身安全此外，大厦本身的安全和人员生命的安全是非常重要的。先进的楼宇自控系统可 以将保安管理、停车管理融在同一系统中，同时可方便地与消防报警系统联网， 因此可极大地提高建筑的管理水平，减少部门之间的协调。在美国，在对大楼进 行保险时，配有楼宇自控系统的建筑可享受到很大的优惠，由此可见楼宇自控系 统的重要程度。第三部分系统设计-系统架构设计及设备选型说明3- 1系统架构设计说明本工程

16、的楼宇自控系统的配置遵循分散控制、集中监视、资源和信息共享的基本 原则，构成一个符合标准化的集散型控制系统，并能体现系统的先进性、成熟性、开 放性、标准化、可扩展性、安全性与可靠性。3- 1.1系统架构的开放性和可集成程度要求楼宇自控系统作为弱电系统集成工程中最重要的系统，其开放性与可集成程度对 整个弱电系统集成工程至关重要。首先，楼宇自控系统出于控制与监视的必要目的，必须具有集成能力，便于集成 大量的设备，这些设备可能使用开放的协议，也可能非开放的私有协议；无论使用何 种协议，楼宇自控系统必须有能力将其集成到自身系统中来。针对本工程，楼宇自控 系统需要集成的系统包括：*变配电系统除此之外，楼

17、宇自控系统还需要对上一层面弱电系统集成进行开放，便于弱电系 统对楼宇自控本身进行集成。我们仔细分析一下不难看出，各子系统进行管理的原因 除了各家都有自己的品牌、通讯协议、网络架构等等以外，系统集成商和建设者们考 虑最多的应该就是系统的安全性的问题，也就是说各子系统自身出了问题不应该殃及 到其它系统。然而对于我们系统集成商来说，站在用户的角度考虑问题才应该是我们 工作的起点，业主或是系统使用者是多么希望能够在一个统一的平台上进行对自己的 大厦或是建筑进行全面综合的管理，而不用在众多的计算机和操作平台之间进行繁琐 的切换，同时这样也能够充分的利用、发挥和共享各子系统的硬件设备和软件资源， 使系统的

18、配置不仅得到最大的优化，同时也大大的降低整个系统的造价成本。对于大厦的楼宇自控系统 BAS来说，就需要对系统的开放性与可集成程度进行严 格要求，这有在这种严格的要求下选择的系统，才可以为用户今后的弱电系统集成提 供可能。系统具有的集成与开放优势如下： 数据库层面的开放支持系统支持多种业内流行的数据库，用户只需根据需要定制相关的软件。包括：Microsoft SQL Server ； SCADA OPC Servers 等* 对开放系统的支持楼宇自控系统对于业内开放的系统进行支持尤为关键。我们为用户提供的系统支持业内大部分的开放系统，如 BAC ne、Lon Works、Modbus OPC等。

19、*对私有协议的支持系统为非标准私有协议的连接提供了工具软件和应用程序编程接口（API）。开发语言为安全可靠、易于掌握的 Java语言。这个强大的工具包可以让用户管理和集成多 种协议。而且可以实现本地控制和通过网络进行远程管理。3- 1.2 基于TCP/IP网络架构根据用户需求，本项目的网络架构应该是由两级网络和三级设备构成。系统网络结构模式是集散型控制的方式，由系统集成网络和控制层网络组成。一级网 络为系统集成网络，实际可以是大厦的计算机网络系统或单独搭建的专门用于BMS的局域网；二级网络为大厦的控制层网络。其中：* 系统集成网络：为TCP/IP的网络传输，数据传输速率不低于 10Mbps在这

20、层网络上可连结服务器、 操作站、BA网络控制器、以太网路由器及接口路由器。该层网络的主要功能是将大楼 的机电设备进行集中管理并监控其运行。在最短的时间内传输大量的数据到网络服务 器，及时完成数据采集任务，从而使网络服务器能够根据数据统计计算出合适的控制 参数，保证可靠的通讯联接以及快速的响应速度。在此层网络中运行的主要建筑智能化设备包括：建筑管理服务器，设置在控制中心；建筑管理工作站，可以位于网络的任何位置；网络控制器位于控制现场、弱电竖井等 位置；建筑管理客户机，位于网络的任意位置。*控制层网络：采用先进完善的现场总线技术，主要以 BACNE技术为主，遵守BACNE标准协议。控制层中所有的设

21、备控制器和直接数字式控制器（DDC通过控制层总线以点对点的方式通讯，不依赖于上层设备。网络可连结实时性强的现场控制器，智能通信接口、 智能仪表等。现场控制器（DDC可独立实现现场控制和调节功能。在网络控制器下可支持运行 BAC net（ MS/TP、Modbus Lon Works等开放协议及其它 私有协议。网络控制器：两级网络之间通过网络控制器相联接。整体系统为 分布式智能系统，在网络控制器失 效时，各位于现场的DDCg制器均可独立地继续其正常工作。三级设备要求如下：第一级为中央工作站，设置在控制中心；第二级为直接数字控制 器，设置在各弱电机房；第三级为采集现场信号的传感器和驱动现场控制装置

22、的执行 机构，随被控设备就地设置。3- 1.3 基于 WEBP B/S的网络架构基于用户的需求与工程实际，我们选择基于WEB的网络架构，服务器和客户端的结构采用 Browser/Server （ B/S）架构。传统的Client/Server（C/S）结构是两层的模式，即数据存取模块放在服务器一侧，在客户机一侧集中了用户界面和应用程序模块，用户界面和应用程序模块在设计时混 为一体。随着In ternet的广泛应用，Browser/Server结构应运而生，成为众多厂家竟相采用的一种技术。Browser/Server结构其实也是一种 Client/Server 结构，它以 WebServer为服

23、务器软件，以浏览器为客户端软件。此外区别于一些BAS系统在C/S结构下提供的假B/S架构，我们提供的B/S架构是真 正完全的B/S架构，在这种架构下，系统中可以接受的 Browser客户端的数量没有实 质性的限制。相对于C/S结构，B/S具有许多独特的优点：* B/S是一种跨平台的，一点对多点或多点对多点的应用软件结构，减少了开发人 员在客户端的工作量，使他们可以把住意力集中到怎样合理地组织信息，提供客 户服务上来。* B/S具有统一的浏览器客户端软件，不仅节省了开发和维护的工作量，而且方便了用户的使用。* 在B/S结构中，客户端只需操作系统和 Web浏览器，数据的查询，处理和表示都 由服务器

24、完成。和C/S结构相比，客户端变得非常瘦。* 可以透明地跨不同的网络，计算机平台，无缝地联合使用数据库，超文本等多种 形式的信息。* B/S运行下的In ternet易于设置，使用和管理。Clie nt/Server结构比较适合一些中小规模的系统，在客户端数量不是很大的情况下，C/S模式确是一个成熟的运行环境，具有很好的可靠性和保密性。但随着业务规模的不断扩大，客户端数量的增加与区域范围的延伸，C/S结构会显得力不从心。而B/S模式因为前端只需浏览器，工作量不会由于客户端的增加而急剧上升，不会影响 系统的可靠性。考虑到与外部In ternet 连接的情况下，可以建立一道防火墙，这样可以大大提高

25、B/S结构的可靠性和保密性。3-1.4采用功能强大、可以进行现场集成的网络控制器本工程采用网络控制器作为控制的核心以及管理层与控制层的连接件具有以下主要的 优势及要求：* 网络控制器应具有现场级别的集成能力。以往的集成系统大多采用在中央管理工作站进行集成的方式。由于中央管理工作 站几乎全部采用PC作为硬件平台、Windows系统作为软件平台，其稳定性难于保 证。在这种情况下，对多个系统进行集成，并进行多系统的相互连锁将面临着无 法解决的风险。而网络控制器作为现场控制设备，具有 PC/Wi ndows结构的中央管理工作站所无 法具有的稳定性，其设计可以保证设备长期稳定运行。其具备的控制与管理功能

26、 使得系统互联成为可能。因此，在网络控制器层面进行系统集成居于中央管理工 作站所无法比拟的优势。* 网络控制器应具有强大的控制功能网络控制器提供了一整套简单通用的图形化编程工具，来完成应用程序的设计。 用户可以通过图形化编程方式进行自由编程，易于编程使用。系统还提供大量经 验证的JAVA功能控件，通过这些控件模块，使得用户可以简单地编制出复杂的 应用程序。* 网络控制器自身提供了 WEB Server网络控制器具有可以让用户自定制的 WEBg户接口，其内嵌的 WEB Server为用 户提供了方便的数据访问方式，即使脱离系统主服务器，网络控制器也可稳定地 为用户提供WE曲艮务。因此系统主服务器

27、与网络控制器的 WEB服务器组成了分布 式的WEB服务布局，这样的分布式网络布局可以分散主服务器相对集中的服务压力与风险，使得整个系统更稳定可靠。网络控制器安全可靠网络控制器使用安全可靠的嵌入式架构，电子部件设计安全可靠。用户访问级别 使得访问服务安全可靠。网络控制器提供了分布式控制，具有极强的扩展性和稳 定性。3-2产品选型说明现今中央集成管理系统那么多，那么到底有没有能够将BAS系统和中央集成管理系统合二为一，使其在安全和稳定的前提下既能保证原有BAS系统的各项功能，又能够充分享有集成系统所带来的一切便利的系统呢？回答是肯定的，但关键还是要看系 统集成商怎么选用产品和构建他的系统了。而且我

28、们可以肯定的说这种将BAS和中央集成管理共享一个平台的系统构建方式将是智能化弱电系统发展的大势所趋，也将是 业主明智的选择。近几年来，正是看到了用户对真正意义上系统集成的迫切需求以及弱电集成行业 的发展趋势，我公司已经在各子系统之间进行无缝衔接、数据管理一体化、多系统协 同工作等诸多领域付出了很多努力，并不断寻求和国际知名系统供应商（例如美国 Honeywell公司）之间进行交流和合作，并取得了一系列的研究成果及工程实施经 验。从产品质量及网络技术性能的先进性、操作软件功能、价格以及业绩和售后服务等综合考虑，目前在国际上具有几十年历史的、著名的BAS系统专业公司及产品非常的多，综合考虑本工程的

29、系统需求以及当今楼控系统产品的技术发展趋势和产品的稳 定性、性能价格比等各种因素后，我们建议选用 美国TRIDIUM的基于WEB技术的楼宇 管理控制器系统。美国TRIDIUM的楼宇管理系统完全符合我们前面系统架构设计中所述的所有要求。此外，根据现行国家规范和业主项目实际情况的要求，我们在对本工程楼宇自控系统的选型中遵循以下的原则：先进性：系统采用最新一代 WEB楼宇管理系统平台。系统技术核心是具有开创性的 Niagara体系架构。该体系架构为一个良好的开放的楼宇自控管理平台，与美国TRIDIUM最新的、完全开放的、使用 BACNE技术的优秀的控制系统相结合，为用户提 供先进、开放的最佳解决方案

30、。标准化：本次选用的新一代 WEB楼宇管理系统平台支持 JAVA BACne；而EASYIO系 列的控制器及扩展模块均采用开放的通讯协议技术，所有支持标准通用协议的第三方 设备均能进入现有网络，所以备品备件易于取得并有适当的替代品，在国内具有良好 的支持。实用及方便性：系统可容纳本工程内机电系统的不同控制管理的需要。突出体现现代 管理“以人为中心”的思想，给内部工作人员、客人以舒适，给管理人员以方便。智 能化的管理为本工程的正常运营提供必要的手段。可靠性：采用集散型控制系统，即将任务分配给系统中每个现场处理器，免除因系统 内某个设备的损坏而影响整个系统的运行。联接于同一网络的多台控制器能进行点

31、对 点的通信，分别执行不同的任务或同一任务的不同程序段，不需通过上一级处理器。开放性：管理平台使用了，支持 BAC ne、Lon Works Modbus等标准协议。提供 JAVAAPI，对私有协议的开发集成提供了可能。对业内大多数数据库系统提供了支持。支持Java、Web等开放的IT技术。扩展性及灵活性：系统具有可扩充性，以便将来扩展网络服务范围的需要。系统采用 BACNE等扩展技术，从DDC配置分析表可看出DDC在系统上已具有冗余考虑，并在设 备方面也做了部分冗余设计。系统可在日后任何地方加插现场控制器及操作员终端而 不会影响本系统正常操作。经济性：Niagara系统具有很高的性能价格比。

32、并且其强大的设备管理功能，能最大 限度的降低设备的运行成本；系统中的现场处理器足够应付日后技术的快速发展，现 阶段的投资可以得到充分利用及保护。通过系统提供的数据开放功能及强大的数据报 表功能，用户可以轻而易举地详细分析系统能源使用情况，方便于物业进行能源分 析，进行有效的能源管理。3- 3美国TRIDIUM公司Niagara系统架构3-3.1.美国TRIDIUM公司Niagara系统：新一代先进的楼宇管理控制平台系统Niagara系统是美国TRIDIUM公司最新推出的新一代先进的楼宇管理系统。楼宇 管理系统技术核心是具有开创性的 Niagara体系架构。在Niagara体系架构思想的指 导下

33、，TRIDIUM公司成功推出EASYIO系列产品，用于楼宇控制系统、工业控制领域和 能源管理市场。使用 美国TRIDIUM公司Niagara新一代先进的楼宇管理控制平台，可 以通过一个 web页面实时的，安全的有效的管理整个大厦的设备，从而降低成本，提 高工作质量和工作效率，提高企业的市场竞争力。Niagara系统是一个开放式的基于 Web应用的优秀平台，可以非常容易地集成兼 容不同厂商的不同系统的产品，不仅可以最大限度地保护客户现在的投资，而且在有 必要的时候可以方便地将新的设备添加进来。与其它开放的楼宇自控系统相比，其最大的一个优势是可以任意地在中央管理层 面以及现场控制层面对建筑物的所有

34、机电设备进行完美的集成，这就保证了集成的稳 定与可靠，使得集成层面的精确控制真正成为可能。可以说，Niagara系统是当今世界最先进的控制系统体系架构的领跑者。下面我们介绍一下美国TRIDIUM的系统和产品有那些功能特点。3- 3.2.系统架构说明其系统架构如下:W afKPEj.ee ProPa-A-e* Ca£ & Mb：丁 R F LiriFLcuJControllerJACLTigContraJ 芒LkjiIC&Ftraners-ACne： iquipnent CwitmLHTTPEthernet. 1LightingUcmZraTLk 汽 QTK-Tiuol

35、ld 1-232 b K-4a.5.432Cixnmrijnrcatiion &ucOpCpo-naJ OirverRbmwMrariLtei-rinfl-u-pers i»rglCn*i"rolteTApplacatonDevi*由上面系统架构可以看出 Niagara系统符合本工程楼宇自控系统选型得要求。其架构 如图所示，系统网络结构模式为 分布式控制 的方式，由管理层网络和监控层网络组 成。*系统集成网络：为TCP/IP的网络传输。这层网络中的设备包括:o WE系统服务器/操作站；o WE网络编程工作站；o以太网交换机等相关BMS专用计算机局域网网络设备 该层网

36、络的主要功能是将大楼的机电设备进行集中管理并监控其运行。在最短的时间 内传输大量的数据到 WEB网络服务器，及时完成数据采集、分析处理及 WEB显示任务 够根据数据统计计算出合适的控制参数，保证可靠的通讯联接以及快速的响应速度。 控制层网络：以使用BACNE技术的DDC为主，包括：o JACE以太网控制器o EASYIO通用设备控制器o其他可能集成的第三方设备 网络控制器:在管理层和控制层之间的设备是网络控制器。作为系统中重要的一个设备，我们选择使用了 JACE系列控制器。网络控制器可以和 DDC及智能I/O模块安装在同一控 制箱中，网络控制器的进线电源为 220V。开放的WEB系列控制器能大

37、量节省监控系统的投入和运行费用。例如采用标准的 浏览器（IE、FireFox等）可以省去许多传统控制系统的“前端”费用；这意味这任 何一位用户只要在其 PC机上使用其中一种浏览器，在获得授权和密码时，都可以访 问系统数据。3-3.3.系统软件平台：Niagara FrameworkXML SQLAdnhiiiistrationjRnancehttpODBCJDBC FTPFacilityJPIantsnagementWAPSMTPNiagara平台是自动化控制系统中第一个通过软件技术把LonWorks、BACnet和多种In ternet标准集成到通用对象模型的应用程序环境并嵌入到控制器层级；

38、并且支持标 准的Web浏览界面。主要特点* 能集成各种设备，支持多种标准或非标准协议（Lon work、Modbus等），提供API接口，能根据其它设备的协议开发相应驱动* 基于In ternet及分布的网络管理，通过In ternet实现实时监控-与企业系统共享监控信息* 提供一个应用服务器* 支持多个开放标准及传统的系统* 基于Java平台，使用JAVA虚拟机，与硬件平台无关* 使用预建的部件，其它部件可即插即用* 具有强大的可扩展性，基于网络的安全性支持多种通信协议Niagara平台兼容现行的常用现场标准总线协议（例如BACne、LonWorks、Modbus等）同时还能为非标准协议的连

39、接提供工具软件，能给已建系统提供全面的软件技术 支持。这样的集成，实现了真正意义的多系统不同设备的无缝连接，最大程度地节省 和保护了业主的投资。3-34 系统整体架构技术优势说明整个系统网络分为两层：系统集成网络与控制层网络* 系统集成网络：服务器软件包含一套用于系统编程的工程软件。使用这一软件包，服务器配置与网 络控制器、DDC勺编程软件使用同一开发界面，便于用户使用。用户不用再为网络 控制器、DDC勺编程软件另行付费，便于用户今后的升级、系统扩展修改及系统维 护。支持多种开放的接口，可以提供 BACnet/IP、Modbus OPC SNMP勺驱动。提供开放的API工具软件，可以供最终用户

40、对私有的协议网络进行驱动编程。数据库没有点数限制，便于用户扩展及升级系统。服务器支持的浏览器（Browser）客户端数量没有限制，便于用户在网络中进行数 据的Web访问。由于采用分布式 Web布局，即使服务器软件瘫痪，也仅影响其服务器的数据服务功 能,不对系统产生致命影响。如服务器软件实效，用户仍能够通过网络控制器 JACE提供的Web用户界面访问数据。由于大量数据可以保存在网络控制器中，因 此不仅实时数据不受到影响，历史数据也可随时调用。系统软件安装在标准的计算机软件硬件平台（具体要求见相关设备说明）上，而计 算机安装在中央监控机房，其环境要求按照国家相关机房安装标准执行。网络控制器(JAC

41、E系统中网络控制器以IP为基础的数量没有限制，只要用户的 BMS主用网络的容量 充足，用户可方便地对系统网络控制器进行扩充。网络控制器编程包括控制程序、Web页面编制等均为图形化编程，便于用户理解使 用。网络控制器的编程工具与服务器软件包含在一个软件包内提供给客户，便于 客户今后的系统升级、扩展、维护。本工程中使用的网络控制器型号为 JACE为WE療统网络控制器中性能最优的选 择。根据系统的内存容量的使用状况控制器还可以使用RS485接口集成BACnet(MS/TP设备、Modbus设备以及使用私有协议非开放的设备。由于采用分布式智能系统，网络控制器如出现故障，仅影响该网络控制器所连接的 现场

42、控制层网络的数据采集与查看。现场 DDC控制器具有独立运行的能力，并不 对现场的控制产生影响，也不会影响其他各网络控制器的运行与数据采集查看。网络控制器安装在相关楼层的弱电间内，具体环境要求见产品说明。*控制层网络EASYIO通用控制器EASYIO通用控制器作为DDC可以通过WE系统编程工具进行编程，这意味着用户 可以方便地在办公室离线编程以及在中央控制器进行远程编程。便于用户对系统 配置，也便于最终用户对系统的升级扩展和维护。EASYIO控制器价格合理，具有独立运行的能力。EASYIO空制器可以方便地配置成DDC或 I/O 模块。EASYIO控制器使用标准通讯技术，可以集成第三方设备或被第三

43、方的软件集成。EASYIO控制器拥有数量适中的I/O点，共有30个I/O点；控制器点数充足，更能 优化系统配置达到高的性能价格比。在配置系统时，我们已做了余量处理，保证 用户的扩展。3-4设备配置考虑到本工程机电设备分布情况及日后工程施工的要求，具体配置如下：整体考虑综合管理平台使用美国TRIDIUM Niagara综合管理平台；管理层设备使用JACE网络控制器；现场设备控制使用EASYIC控制器；现场设备（包括传感器、执行器、阀门等）使用稳定性较好的设备。网络管理层通讯使用BMS专用计算机局域网络。通讯速率可达 100M波特率。现场控制网络为BACNET网络，开放性与模块化结构使各控制器可以

44、方便的挂在单一 总线上，该模块化系统结构适合范围广，设备分布分散，更能优化系统配置达到高的 性能价格比。BAS系统的主要配置如下：本系统包括中央管理计算机、网络传输设备、网络控制器、直接数字控制器（DDC、传感器、执行器等设备组成。中央站由1台配置为P4/2G（最低配置）的计算机作为中央处理设备，管理系统采有 美国TRIDIUM楼宇系统。系统本身具有 BMS功能，又可以向下通过 TCP/IP网与设在 现场的网络控制器连接，大厦内的IE工作站也可以根据授权进行本地机电设备的管理；空调机组与冷热源设备都配置有独立的DDC空制器。整栋建筑共设2台JACE网络控制器；每台网络控制器可连接连接现场 DD

45、C部分网络 控制器根据实际需要通过 RS485/232接口连接需要集成的设备。系统通信总线选用五类屏蔽线，网络控制器与中央站之间走BMS专用局域网络。每台DDC都由不同数量的EASYIO控制器组成。根据配置不同，有不同的容量，它们各自负 责监控DDC控制器附近的被控设备。每台机组都有单独的DDC控制，不会出现一个DDC控制多台机组的状况。所有以上所述设备的具体参数性能可参考下面章节的描述。第四部分系统设计-系统功能控制方案说明4- 1系统控制方案设计原则本工程建筑面积大，结构独特，功能复杂，机电设备多，系统接口多。所有这些 因素都要求楼宇自控系统无论是在广度还是从深度上都要做深入细致的工作。楼

46、宇自 控系统经过几十年的发展，抛开产品本身来，从应用技术的角度上讲已经无技术难 点，系统的成败更多的在于从深化设计开始的相对复杂的系统实施过程的协调控制。 总结我司多年来的 BAS系统的实施经验，我们认为在深化设计阶段应该做到以下几 占：八、* BAS系统深化设计乃至实施需要有成立专门的协调部门和协调制度以往工程的经验告诉我们，失败的 BAS项目多数都不是由于技术的原因，而是协调方 面出了问题。而成功的 BAS项目却表明，专人或者成立专项部门（通常由管理部门牵 头）负责统一协调并制定恰当的协调制度至关重要。而这一切要从深化设计就应该开 始。* 做好现场勘查工作只有深入了解了现场，了解现场各类设

47、备分布情况才能更细致的细化系统总线的走 向，更合理的布置DDC勺位置，更合理的将设备划分的不同的 DDC进行控制。* 做好与各专业的技术协调BAS系统是在对其他专业设备的工艺的了解的基础上制定控制策略的，不了解专业设 备将无法实现控制功能。另外，BAS系统与强电的配合尤其重要，如二次回路的设计 就需要在深化设计时予以确认。* 做好与第三方接口的基础沟通系统接口在BAS系统的实施过程中属于有一定技术难度的环节，系统集成的关键在于 第三方系统与实施单位之间的配合和互相支持。在深化设计时双方就应该就通讯协议、数据格式、接口形式等一系列的问题达成书面上的共识。* 做好施工图纸施工图纸是指导施工的工程语

48、言，这不仅是BAS系统所特别需要的，对任何系统而言都有同样的重要性。施工图纸要做到标准化，可读性强，标注清晰。4- 2节能控制方案针对不同的室内外环境和设备使用情况，我们的控制策略基于舒适性和节能的双重考 虑，不仅实现对大厦内的各种机电设备的控制，并依据它们之间内在的联系，实现对 整个系统的连锁控制。另外，BAS系统通过通讯接口从水、电计量系统取得设备的能 耗统计数据并进行各种分析与处理，进而优化系统控制参数、制定维护计划，使大厦 机电设备在稳定工作的基础上，最大限度的节省能源，降低大厦后期运行和维护成 本。通过目前有关本工程的相关资料和图纸并结合我们在BAS领域多年的行业经验，我们对本工程的

49、主要能耗单位进行了一个整体的预测分析：* 空调：占总耗能的60流右（或更高），至少为50%* 照明：占总耗能的23%-55%* 水泵：占总耗能的13%1%左右根据本工程的实际情况，我们将在后续章节就直接影响到大厦今后运行成本及使用舒 适度等关键环节给出详尽的分析。4- 2.1.提高室内温湿度控制精度室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据美国国家标准局统计资料表明， 如果在夏季将设定值温度下调 1C,将增加9%勺能耗，如果在冬季将设定值温度上调 C,将增加12%勺能耗。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是空调节能的有 效措施。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为：温度为土1.5 C,湿

50、度为土 5%的变化范围。如果技术成熟可以试着依据热负荷补偿曲线来设置浮动的设定点，这样可以更加有效的自动调整室内温度设定值，使其在大厦负荷允许的范围内尽可能的节省能量。传统的建筑由于没有采用建筑设备自动化系统，往往造成夏季室温过冷（低于标准设 定值）或冬季室温过热（高于标准设定值）现象。这不但对人体的健康和舒适性来讲 都是不适宜的，同时也浪费了能源。采用了建筑设备自动化系统的智能建筑，不仅可 以按照设定自动调节室内温湿度外，还可以根据室外温湿度的和季节变化情况，改变 室内温度的设定，使的更加满足人们的需要，充分发挥空调设备的功能。空调系统温 度控制精度越高，不但舒适性越好，同时节能效果也越明显

51、。据实际数据计算，节能 效果在15鸠上。4-22 新风量控制根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多，将增加 新风耗能量。在设计工况（夏季室外温 26C，相对温度60%冬季室温22E，相对湿 度55%下，处理一公斤室外新风量需冷量 6.5kWh，热量12.7kWh，故在满足室内卫 生要求的前提下，减少新风量，有显着的节能效果。实施新风量控制的措施有以下几 种方法：* 根据室内允许二氧化碳（CO2浓度来确定新风量，CO2允许浓度值一般取 0.1%（ioooppm。采取固定新风量的方式是不够精确的，因为随着季节和时间的变化以及空气的污染情况，室外空气中 C02浓度是变化的

52、，同时室内人员的变化自 然对新鲜空气的需求也发生变化，所以最为合理的方式是根据室内或回风中的 C02浓度，自动调节新风量，以保证室内空气的新鲜度，控制功能较完善的建筑 设备自动化系统可以满足这些控制要求。-根据大厦内人员的变动规律，采用统计学的方法，建立新风风阀控制模型，以相应的时间而确定运行程序进行过程控制新风风阀，以达到对新风风量的控制。* 使用新风和回风比来调整、影响被控温度并不是调节新风阀的主要依据，调节温 度主要由表冷阀完成，如果风阀的调节也基于温度，那么在控制上，两个设备同 时受一个参数的影响并且都同时努力使参数趋于稳定，结果就是系统产生自激， 不会或很难达到稳定，所以可以放大新风

53、调节温度的死区值，使风阀为粗调，水 阀为精调。 空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于10%不论每人占房间体积多少，新风量按大于等于30m3/h.人米用。 为了防止外界环境空气渗入房间，保持房间洁净度，保持房间正压在510Pa即可满足要求，但是如果风压过大将会影响系统运行的经济性，所以建议在洁净度 要求较高的房间安装压力传感器（主要测静压）。4-2.3.机电设备最佳启停控制对于大厦内那些在夜里不需要开空调的区域或房间，为了保证工作开始时环境的舒 适，就需要提前对其进行预冷或预热。另外，室内温度是惯性很大的被控对象，提前 关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大，建筑设备自动化系统通过

54、对 空调设备的最佳启停时间的计算和控制，可以在保证环境舒适的前提下，缩短不必要 的空调启停宽容时间，达到节能的目的；同时在预冷或预热时，关闭新风风阀，不仅 可以减少设备容量，而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。对于小功 率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法，如果使用得当，一般 每一个小时风机只运行 4050分钟，节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法 后，运行时间更趋合理。数据记录表明，每台空调机一天24小时中实际供能工作的累计时间仅仅2小时左右。大厦中照明的能源消耗要占整个能源消耗的很大部分，其中公共照明最容易产生能源 浪费，对这些照明设备实行定时开关控制，

55、甚至按照作息时间和室外光线进行预程调 光控制和窗际调光控制，可以极大降低能源消耗。充分利用峰谷电价的政策，建筑设备自动化系统制定出合理的水蓄冷控制策略，并在 用电高峰时，选择卸除大厦内某些相对不重要的机电设备减少高峰负荷，或投入应急 发电机以及释放存储的冷量等措施，实现避峰运行，降低运行费用。4-24空调水系统平衡与变流量管理空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心，通过科学合理的节能控制算法，不 但可以达到温度环境的自动控制，同时可以得到相当可观的节能效果。空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交 换，因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的影响

56、有关，同时更与冷 热供水流量与热效率相关。通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡 与变流量管理时，常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法，结 果温湿度控制精度很差，能量浪费也是极其明显的。这是由于在恒定的供回水压力差 的下，自平衡能力很差，流量值与实际热交换的需要量想差甚远，往往因而造成温湿 度失控，能量浪费和设备受损。通过对空调系统最远端和最近端（相对于空调系统供回水分、集水器而言）的空调机 在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果的测量参数的分析可知空调系统 具有明显的动态特点，运行状态中建筑设备自动化系统按照热交换的实际需要动态地 调节着各台空调机的调节阀，控制流量进行相应变化，因此总的供回水流量值也始终 处于不断变化的中，为了响应这种变化，供回水压力差必须随的有所调整以求得新的 平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型（算法），将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。实测数据表明，当空气处理机流量达到额定流量工况时，调节阀两端压力仅为 0.66kg/cm2-1kg/cm2。为了流量控制，通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡 供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有时作用并不明显，