建筑设备监控系统设计要点

1、建筑设备监控系统设计要点 中国建筑东北设计研究院 郭晓岩【摘要】本文简要介绍了建筑设备监控系统设计的主要内容，并结合智能建筑设计标准、公共建筑节能设计标准和建筑工程设计文件编制深度规定等标准及规定介绍了建筑设备监控系统设计及实施过程中的应注意的问题。【关键词】建筑设备 监控 设计近十多年来，建筑智能化技术发展十分迅速，新技术、新产品不断推出，特别是建筑设备监控系统，其涵盖的范围、设计理念、设计内容、设计方法都发生了很大的变化。 建筑设备监控系统是利用计算机自动地对建筑物内的电气设备进行实时监视、测量和控制，由于它具有节能、高效、降低运行费用和改善环境等重要功能，已经成为建筑智能化系统中十分重要

2、的组成部分。建筑设备监控系统的设计应遵循先进高效、技术成熟、经济合理、安全可靠的原则，所采用的设计方案及产品应满足建筑物内设备监控管理的功能要求，系统硬件设备和软件的配置应满足具体工程应用中的实际需求，采用结构化、模块化、标准化且具有良好的可扩展性和开放性的产品，并应充分考虑系统内各子系统或设备之间的相互通信以及根据实际需求适度考虑系统集成。 目前建筑设备监控系统设计依据的主要标准及规范主要有：智能建筑设计标准（GB/T 50314-2000）、民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-92）、公共建筑节能设计标准（GB 50189-2005）、采暖、通风与空气调节设计规范（GBJ 19-1987

3、）2001年版、电子计算机机房设计规范（GB 50174-1993）、电信线路遭受强电线路危险影响的容许值（GB 6830-1986）、高层民用建筑设计防火规范（GB 50045-1995） 2001年版、建筑物防雷设计规范（GB 50057-1994）2000年版、工业企业通信接地设计规范（GB J79-1985）、信息技术互联国际标准（ISO/IEC 11801-1995）、通信光缆的一般要求（GB/T 7427-1987）、分散型控制系统工程设计规定（HG/T 20573-1995）、工业自动化仪表工程施工及验收规范（GBJ 93-1986）、电磁兼容性标准（IEC801）等。 现行的国

4、家标准智能建筑设计标准（GB/T 50314-2000）要求建筑设备监控系统对空调系统设备、通风设备及环境监测系统等运行工况进行监视、控制、测量和记录，对供配电系统、变配电设备、应急（备用）电源设备、直流电源设备、大容量不停电电源设备进行监视、测量和记录，并对动力设备和照明设备进行监视和控制，监视电梯及自动扶梯的运行，对给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备以及热力系统的热源设备等运行工况进行监视、控制、测量和记录，对公共安全防范系统、火灾自动报警与消防联动控制系统的运行工况进行必要的监视及联动控制等。 2005年7月1日实施的国家标准公共建筑节能设计标准 GB 50189-2005在

5、“采暖通风和空调节能设计”部分专门列出“监测与控制”一节，并做了以下具体规定： （1）集中采暖与空气调节系统应进行监测与控制，其内容可包括参数检测、参数与设备状态显示、自动调节与控制、工况自动转换、能量计量以及中央监控与管理等，具体内容应根据建筑功能、相关标淮、系统类型等通过技术经济比较确定。 （2）间歇运行的空气调节系统宜设自动启停控制装置，控制装置应具备按预定时间进行最优启停的功能。 （3）对建筑面积20000m2以上的全空调建筑，在条件许可的情况下空调通风系统及冷热源系统宜采用直接数字控制系统。 （4）冷热源系统的应满足基本的控制要求，包括对系统冷热量的瞬时值和累计值进行监测及冷水机组优

6、先采用由冷量优化控制运行台数的方式、冷水机组热交换器水泵冷却塔等设备的连锁启停、对供回水温度及压差进行控制或监测、对设备运行状态进行监测及故障报警、对冷水机组出水温度进行优化设定等。 （5）总装机容量较大、数量较多的大型工程冷热源机房，宜采用机组群控方式。 （6）空调冷却水系统应满足基本的控制要求，包括冷水机组运行时冷却水最低回水温度的控制、冷却塔风机的运行台数控制或风机调速控制、采用冷却塔供应空调冷水时的供水温度控制、排污控制等。 （7）空调风系统（包括空调机组）应满足基本的控制要求，包括空气温湿度的监测和控制、采用定风量全空调系统时宜采用变新风比焓值控制方式、采用变风量系统时风机宜采用变速

7、控制方式、设备运行状态的监测及故障报警、需要时设置盘管防冻保护、过滤器超压报警或显示等。 （8）采用二次泵系统的空调水系统其二次泵应采用自动变速控制方式。 （9）对末端变水量系统中的风机盘管应采用电动温控阀和三挡风速结合的控制方式。 （10）以排除房间余热为主的通风系统宜设置通风设备的温控装置。 （11）地下停车场的通风系统宜根据使用情况对通风机设置定时启停（台数）控制或根据车库内的CO浓度进行自动运行控制。 （12）采用集中空调的公共建筑宜设置分楼层、分室内区域、分用户或分室的冷、热量计量装置；建筑群的每栋公共建筑及其冷、热源站房，应设置冷、热量计量装置等。 建设部于2003年4月1日正式颁

8、布了新的建筑工程设计文件编制深度规定（2003年版），并于2003年6月1日实施，同时废止1992年版的规定。而民用建筑电气设计主要分为方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段，2003年版的规定与1992年版相比变化较大，例如取消了初步设计阶段的大量表格计算、规定施工图设计中建筑设备监控系统大部分图纸由承包商负责深化设计等。虽然新版的规定把一部分图纸内容调整到了深化设计中，但是对设计单位应完成的建筑设备监控系统设计的内容及配合承包方了解设备及需求、审查深化设计图纸等方面的要求却并没有降低。原则上方案设计文件应满足编制初步设计文件的需要，初步设计文件应满足编制施工图设计文件的需要，施工图设计文件

9、应满足设备材料采购、非标准设备制造和施工的需要（如设计说明、系统图、平面图、材料表等）。通常设计单位对建筑设备监控系统的设计是包括在弱电设计或是总的电气设计中，而工程承包方的二次深化设计有时是仅包括建筑设备监控系统的单项设计（弱电总承包等情况下可进行总体设计）。 方案设计阶段，建筑电气专业建筑设备监控系统设计文件主要为设计说明书，包括在电气或弱电总说明中阐述设计范围及建筑设备监控系统设计标准，并应说明建筑设备监控系统设计包含的内容，当由建筑设备监控系统完成系统集成时，应说明集成的内容等。 初步设计阶段，建筑电气专业建筑设备监控系统设计内容包括设计说明书、图纸目录、系统图、平面图、主要设备材料表

10、等。设计依据主要包括建筑概况、相关专业提供给本专业的工程设计资料、建设方提供的有关职能部门认定的工程设计资料及建设方设计要求、本工程采用的主要标准及法规，建筑设备监控系统控制室的位置、面积、独立设置或与哪些系统合用，监控总点数，包括数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出各为多少，系统的组成等。对于制冷及热力系统应说明制冷机及锅炉的形式、台数及自带的控制功能与控制要求以及建筑设备监控系统要实现的控制功能；对冷冻（冷却）水系统应说明冷冻（冷却）水泵的台数、冷却塔的台数，控制要求及建筑设备监控系统实现的功能；对于空气处理及给排水系统应说明设备的台数、控制要求及建筑设备监控系统实现的功能；对于供配电设

11、备监测系统应说明高低压开关柜、变压器、发电机、直流电池屏台数，主要设备的使用功能（同时应注意变电所综合自动化系统与基于建筑设备监控系统的简化变配电智能化系统的区别）；说明照明系统的控制要求（同时应注意专用的照明控制系统与基于建筑设备监控系统的照明控制的区别）等；当完成智能化系统集成功能时需说明集成的子系统及其要求；主要产品的选型；设计中所使用的符号、标注的含义；接地要求、导线选型及敷设方式等；需提请在初设审批时解决或确定的主要问题（这一点往往容易被设计者忽略）。系统图应画出系统干线图，控制室大体位置，设备、DDC大体位置，数量应在干线图中大体标出（可只标出线路连接路径不做线路具体选型）。平面图

12、包括控制室平面布置图和各分站DDC平面布置（可只画出设备平面分布不做线路具体连接）。主要设备材料表包括主要设备的图例、名称、型号规格、技术参数、单位、数量、安装方法等。 施工图设计阶段，设计文件包括图纸目录、施工设计说明、系统图、平面图、主要设备表。施工图设计说明中的设计依据可按初步设计中的内容进行说明，设计范围包括建筑设备监控系统控制室的位置、面积、独立设置或与哪些系统合用，监控总点数及DI、DO、AI、AO的数量，系统的组成等。当完成智能化系统集成功能时需说明集成的子系统及其要求（与初步设计一致），主要产品的选型、设备定货要求及设计中所使用的符号、标注的含义，接地要求，导线选型及敷设方式以

13、及系统的施工要求和注意事项（包括布线、设备安装等）、工程选用的标准图等。系统图包括绘至DDC站为止的监控系统干线图，系统主要设备，与DDC站的连接，线路选型与敷设方式，线缆、设备的数量、路由，主要设备与设备间的线路连接，设备材料的图例、型号、数量应与平面图材料表一致，设备位置应与实际位置基本一致。监控点表应说明详细的设备和DDC的分布位置、监控对象、实现的功能、监控点分类、点数统计及DDC的点数占用率等，各监控点、DDC与干线系统图应严格一致。平面图包括控制室平面布置图、接地平面图、DDC平面布置图、干线及设备机房外线路平面图。主要设备材料表包括主要设备的图例、名称、型号规格、技术参数、单位、

14、数量、安装方法等。建筑设备监控系统及系统集成包括绘至DDC站为止的监控系统方框图，随图说明相关建筑设备监控（测）要求、点数、位置，配合承包方了解建筑设备情况及要求，审查承包方提供的深化设计图纸。在施工图设计中需说明对成套产品的技术要求，并以能满足编制投标书的要求和审核承包商深化设计为原则。 深化设计阶段，其与施工图设计的主要区别在于增加了详细的分系统图、详细的设备机房内DDC与监控设备的连接平面图和接线图及详细的设备材料清单。2003年版规定调整到深化设计中的图纸主要是子系统的系统图、传感器、执行器的材料选择、机房内设备与DDC之间具体连接的平面图等。深化设计要求承包方应负责提供相应的深化设计

15、，主要有设计说明、系统图、平面图、设备安装大样图、各系统或设备的监控原理图及电气端子接线图、系统设备配置及器材与线缆清单、系统安装及施工的土建条件与环境要求。建筑设备监控系统设计中应注意的问题： （1）应根据实际工程的实际需求及时确定合理的设计方案。例如目前有多种形式的建筑物管理系统 BMS（Building Management System）、建筑物自动化与管理系统 BAMS（Building Automation Management System）、专用的设备管理系统 FMS（Facility Management System）、IBMS（Intelligent Building M

16、anagement System）、综合信息管理系统I2BMS（Integrated Intelligent Building Management System）、基于企业互联网的综合信息管理系统I3BMS（Intranet Integrated Intelligent Building Management System）等，是否需要做系统集成，如何适度、合理地集成也应在确定的设计方案的过程中给予认真考虑。 （2）做好细致、全面、深入的专业协调与配合十分重要。建筑设备监控系统具有比其他智能化系统更为复杂的专业交叉与配合，因此专业协调与配合问题尤为重要和突出。专业条件是设计必要的依据，其来自

17、各种设备对应的专业及管理者的策划要求，建筑设备监控系统面对的设备很多，要求获得的相关条件和参数比较多，例如通风空调、给排水、供配电专业要提供设备运行的参数主要有冷水机组启/停的要求以及限制条件、水泵运行条件及备用启动条件以及最大压力值、最低/最高的冷却水/冷冻水温度及压力值、调节阀两侧的压差值、管路末端的工作压力值、排风量及新风的温湿度值、水池水位、设备交替使用的方式、允许设备正常运转的调整时间、冷/热量的计算方法、阀门的控制方式、供电电压范围、电压/电流报警界限、设备（如变压器等）的允许温升范围、流量计量、设备运行记录（启停、故障、使用时间累计）、设备运行时间管理（含节假日管理）、设备运行管

18、理极限及应急处理要求、用电/节电管理策略、用水/节水的管理策略、对应的设备运行程序/软件等。通常正规的建筑设计单位各专业配套，配合方便，在建筑设备监控系统设计过程中便于及时解决设计中发现的问题，可进行及时调整，以减少在以后施工时出现更大的问题，即使在施工时出现问题也容易纠正。只有各相关专业密切协调与配合，才有可能做好建筑设备监控系统的设计。 （3）应注意解决好建筑设备监控系统设计过程中出现的突出问题。如集成商对建筑设备监控系统设计不够了解且与建筑设计单位各专业之间的配合不够、设计单位未配置必要的建筑设备监控系统设计人员、包括建筑设备监控系统在内的智能化系统设计没有按照国家规定合理取费、建筑设计单位的主体专业未充分考虑建筑设备监控系统对土建的有关要求等。同时建设单位在设计