市一医院-第十章楼宇自控

第十章楼宇自动化系统设计目标和基本正在建设中的杭州市第一人民医院医疗综合大楼是集门诊、、科研为一体的现代化医院建筑。在这样一个面向二十一世纪的综合型的医院建筑中建立楼宇自动化系统是十分明智的决策。现代化医院建筑功能复杂、楼宇机电设备繁多且位置相对分散，尤其是供电、通风空调、给排水设备中许多是医院开展医疗及科研业务必不可少的基本保证，有些设备关系到和长期在这个大楼中工作的医务的健康，某些甚关系的生命安全。因此楼宇设备的管理工作的重要性对医院是不言而喻的。采用楼宇自动化系统管理楼宇设备对医院至少有以下几个方面的好处，这些也正是设计楼宇自动化系统的指导思想：提高管理层次：使重要的楼宇设备处于系统之下，可以通过传感元件及时发现设备的故障或潜在的故障，在最短的时间内通知管理人管及时对于可能造成不良的故障在故障进一步扩大之前可以自动切断设备的运行。自动调整设备的运行参数，使之处于最佳的运行状态。避免复杂设备人工操作可能的误操作的危险，保护设备和的安全。例如：通过对集水坑的监控可以减少或避免溢水事故的发生通过空调通风系统可以有效保证室内空气品质符合健康标准，实施气流组织为相对洁净的区域保持必要的室内正压，减少交叉的发生。自动提示空气过滤网的清洁，减少室内尘含量。良好的投资回报：投资回报主要是通过节能技术、设备运行时间控制、避免故障和事故、节省的投入实现的。空调系统是楼宇中耗能大户，消耗的动力通常在大楼整个能耗的50%以上通过楼宇自动化系统大楼在不同季节和一天时刻的空调负荷，及时调整冷热水机组的出力，避免大小车的现象可以有效节能。通过程序设定优先使用室外的新鲜空气作天然的冷源，调整水泵等设备的开启台数等等都是楼宇自动化系统实现节能的有效方式。减少人力的投入：楼宇自动化系统可以实现机电设备按预先设定的时刻表停启并可以了解设备的运行状态和发送。楼宇自动化系统因其与水、电、风各专业相关，因此最具复杂性，所以选用可靠、先进的系统是非常重要的。西门子公司的APOGEES600系统应是杭州市第一人民医院楼宇自动化系统的首选。通过对杭州市第一人民医院医疗综合大楼的弱电系统设计招标文件的理解，结合楼宇弱电系统的设计规范和设计理念，对杭州市第一人民医院医疗综合大楼的楼宇自动化系统提出以下系统设计：楼宇自控系统组成冷热源系统空调通风系统热交换系统给排水系统变配电系统照明系统柴油发电机系统(必要时预留接口)电梯系统（只预留接口基本功能冷冻系根据冷冻水供回水温度和供水流量测量值，自动计算建筑空调实际所需冷负荷量；冷冻量需求计算，根据建筑物所需冷负荷自动调整冷水机组的运行台数；电动蝶阀、冷却塔、冷却泵、一次冷冻泵、二次冷冻泵及冷水机组的顺序启停控制；根据每条供回水干管差压采用多点差压比较进行二次泵变频控制；机组运行参数检测；根据冷却水的温度自动控制冷却塔风机的启停台数。如果冷冻机房系统为一次泵系统则通过对供回水总管压力的测量开启旁通阀门控制冷源系统供向末端设备的压差。冷冻机房水系统的压差控制图冷冻机房水系统的压差控制图 冷却水系统的变频控制图空调系空调机组：机组风机启停控制；冬季根据回风温度自动控制热水阀开度，夏季根据回风温度自动控制冷水阀开度；风道初效、中效、过滤器堵塞；风机前后差压监测；新回风风门控制，根据室外状态确定最佳的新、回风风门开度，必要处设置室内空气质量传感器确定是否启动空调系统。洁调机组（此部分功能可以由手术室承包商完成，BA系统预留接口或全部由BA完成：机组风机启停控制；夏季根据回风温度自动控制冷水阀开度，冬季根据回风温度自动控制热水阀开度；风道初效、中效、高效过滤器堵塞；风机前后差压监测；一次、二次回风门控制；手术室室内温度、微差压监测、手术室排风口电动风阀控制。新风机组：机组风机启停控制；根据送风温度自动控制冷/热水阀开度；风道初效、中效、过滤器堵塞；季节转换电动蝶阀控制（只预留接口，必要处设置室内空气质量传感器确定是否启动新风系统。空气处理机温湿度控制系统控制图空气处理机温湿度控制系统控制图空气处理机风机控制图通风系排风机、送风机、双速排烟风机、双速排烟风机兼通风机的运行状态及手自动状态监视，风机按时间程序自动启停，运行时间累计、双速排风机只低速，必要处设置室内空气质量传感器确定是否启动排风系统。热交换系热交换器温度控制图根据二次供水温度自动调节热交换器一次蒸汽阀开度；循环水泵启停控制；二次供回水温度检测。热交换器温度控制图补水系冷冻水、空调热水、采暖热水膨胀补水控制给排水系变频给水泵状态及故障监视；一层消防水池、生活、屋顶消防水位检测；医技、生活热水定时控制；开水器开水供给自动控制；集水坑水位自动控制；排水泵启停控制。高低压配电高压配电系统：高压进线断路器的开关状态及故障状态监视；高压出线断路器的开关状态及故障监视；高压母联断路器的开关及故障状态监视。低压配电系统：变压器出线电压、电流、有功功率检测；出线断路器的开关状态及故障监视；低压母联断路器的开关及故障状态监视。柴油发电机柴油发电机供电电压、电流监视，发电机运行状态及故障状态监视。该系统仅预留接口。照明系中庭、大堂、电梯庭、公共走廊正常照明分区、分路控制，控制方式为时间程序设定或手动控制。电梯系电梯的运行状态及故障状态监视。该系统仅预留控制接口系统要本系统采用集散型计算机控制系统，系统由现场传感器及执行器，直接数字控制器，通讯网络，操作站等四大部分组成。系统设计-建筑智能化系统工程设计管理暂行规定(建设部1997-290)-民用建筑电气设计规范(JCJ/T16-92)-智能建筑设计标准(DBJ-08-47-95)-采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19-87)-民用建筑设计防火规范(GB50045-95)-电气装置工程施工及验收规范(GBJ232-82)-招标文件及招标图纸各子系统控制说冷水系BA系统的功能和机理由总管冷冻水的供、回水温度及流量传感器测量出整个大楼的制冷负荷Q=Fx△T。根据实际制冷负荷控制冷水机组，水泵和冷冷却塔的运行台数，以达到节能效果。监测总管冷冻水供回水压差，利用冷冻水旁通阀恒定系统压差，确保各个空调机及新风机获得足够冷冻水，使各空调机组及新风机组准确控制室内温度。为保证系统正常运行，规定启动及停止顺序。开机顺序：冷却水泵—冷却塔风机—冷水循环泵-冷水主机停热顺序：冷水主机冷水循环泵冷却塔风机冷却水泵冷冻水蝶阀和冷水泵开启后，以水流开关状态来判断路是否打通。只有在水路通后，冷水机组才能启动，以保护机组。可根据事先排定的工作及节假日作息时间表来定时启停机组，并且时间表可修改。下列参数在控制中心微机上检测，并在彩色画面上实时显示：机组启停时间、运行时间累计。温度、流量、冷量。每台设备的运行状态、故障。膨胀高、低水位。控制设备及点数设置冷水机组控制内容如下：机组启停控制，运行状态，故障，水管压力、回水温度。冷冻水泵控制内容如下：水泵启停控制，蝶阀开关，运行状态，故障，水流开关状态显示。旁通管1个，控制内容如下：水流开关状态显示，水管流量。冷却水泵控制内容如下：水泵启停控制，蝶阀开关，运行状态，故障，水流开关状态显示。冷却塔控制内容如下：启停控制，蝶阀开关，运行状态，故障，供水温度回水温度。BAS与冷水机组的接口本方案中采用DDC控制器的方式医技楼、门诊急症楼冷热源系统中的主机和空调水泵的各种参数。如条件，可采用网关的方式冷冻系统的各种参数，在冷水机组的控制中，S600系统具有与许多著名冷冻机生产厂家的接口网关，如：约克、开利、特灵、麦克维尔等公司，它可将机组的运行状态，过热、防冻，及机组的温度显示在站上。网关的方式比DDC方式具有以下优点：a:：机组的参b： 做到真正意义上的群c： 使操作员更方便、直接地联系冷热源系统管理功能三维图象显示每台机组及水泵的系统图显示所有测量点如温度、流量、压力、压差等动态趋势图故障与所在平面图关打印有关故障信设定模拟信号上下限，打印输自动记录及打印空调系统负荷，并可根据物业管理部门要求以不同时段累计负荷情况并打印。监测的连续液位变监测并记录的液位，通过输出实时动态的三维趋势热交系BA系统的功能和机理通过BAS的使热交换器送出的热水温度在电阀的调节控制下与温度的预先设定值相等平衡。以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常，从而降低大楼的作成本，达到最佳的经济效果。其它特点如下热交换器调节阀可按作息时间表自动启停，作息时间表可调整。运行时间累计二次交换供回水温度显示，一次供水压力显示，蒸汽流量计量。根据给水温度与设定温度的偏差，控制电动阀门来调节温度。连锁保护：交换器热水泵停止后，电动调节阀自动关闭；交换器热水泵启动后，电动调节阀自动调节。控制设备及点数设置医院热交系统控制的设备内容如下：空调热水交换器：蒸汽阀门控制，水管压力，一次供水温度，一次回水温度，二次供水温度，二次回水温度。空调热水交换器水泵：启停控制，状态表示，故障表示。生活热水交换器：蒸汽阀门控制，水管压力，一次供水温度，一次回水温度，二次供水温度，二次回水温度。生活热水交换器交换器水泵 启停控制，状态表示故障表示。管理站功能三维图象显示每台热水泵的系统图显示所有测量点如温度、流量、压力、压差等动态趋势图故障与所在平面图关打印有关故障信设定模拟信号上下限，打印输空调机系统BA系统的功能及机理通过BAS的，使被控制环境达到最舒适的温度。以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常，从而降低大楼的成本，达到最佳的经济效果。其它特点如下空调机，新风机可按作息时间表自动启停，作息时间表可调整。运行时间累计、运行状态、过载、手自动状态、新风机送风温度，空调机回风温度显示。空调机根据回风温度与设定值的偏差，新风机根据送风温度来控制电动阀门，调节温度。连锁保护：风机停止后，新风阀、回风阀、电动调节阀自动关闭；风机启动后，新风阀、回风阀、电动调节阀自动打开调节。冬夏季工况下，室外温度值偏离设定温度较大，充分利用回风焓值。此时，应在确保室内最小新风量符合卫生标准(由设计院根据设计人流量确定最小新风量下限)的情况下，尽量关小新风调节风阀。在进入过渡季节期间，最大程度地利用室外空气的焓值，开大新风调节风阀，关小回风调节风阀。通过安装于送回风管的风管式湿度传感器，测量出回风湿度，充分利用调节阀水量调节(PID调节)，根据设定湿度与回风湿度的比较，比例调节冷水/热水调节阀及调湿阀开度，保证区域内的舒适的环境，同时节约能源。过滤器堵塞，提醒操作及时，提高过滤网效率，压差设定值初滤20-300Pa、中滤20-500Pa、细滤20-1000Pa，可调范围。控制设备及点数设置本工程的空调系统由新风、空调机组和风机盘管构成。作为高等级的医院采用S600控制系统可为将来的使用者提供舒适和健康的环境提供良好的保证，，同时还可为用户节约能耗，提高设备的使用效率，延长使用。新风机内容如下：设备启停控制，新风风门控制，冷热水阀控制，状态表示，故障，初效滤网阻塞，中效滤网阻塞，风机压差开关状态，送风温度。空调机控制内容如下：设备启停控制，热水阀控制，冷水阀控制，新风风门控制，回风风门控制，状态表示，故障，初效滤网阻塞，中效滤网阻塞，风机压差开关状态，回风温度，房间温度，室外空气温度，室外空气湿度。手术室洁净双风机空调机控制内容如下（根据业主需要时设）设备启停控制，新风风门控制，排风风门控制，加湿器控制，手术室排风口，热水阀控制，冷水阀控制，排风风门控制，回风风门控制，状态表示，故障，初效滤网阻塞，中效滤网阻塞，高效滤网阻塞，风机压差开关状态，回风湿度，回风温度，房间温度，送风温度，室内微压差。洁净区双风机空调机控制内容如下：设备启停控制，新风风门控制，排风风门控制，加湿器控制，热水阀控制，冷水阀控制，回风风门控制，状态表示，故障，初效滤网阻塞，中效滤网阻塞，高效滤网阻塞，风机压差开关状态，回风湿度，回风温度，送风温度。管理站功能每一个机组通过彩色三维图形显示，辅以图标的颜色变化和闪烁，直观显示不同监测对象的状态和信号，动态显示每个模拟量参数的值，通过鼠标修改设定值或者末端设备开度，改变设备启停状态，以求达到最佳工况。每一点信号均有历史记录，可以与图形关联，可列表输出有关历史记录信息。在发生时，将按照对象的时间特征，将信息显示于窗口，同时蜂鸣器发出续警报声，直至该信号被确认。累计风机运行时间。新风风阀执行器和风机联锁控制。可显示与、打印有关模拟量信号的趋势指列表，动态趋势图。给排风机系统控BA系统的功能及机理通过启动柜接触器辅助开关，用硬接点的方式检测各类风机的设备启停、运行状态及故障状态。控制设备及点数设置给排风系统设备的数量及控制的具体内容如下：排风、送风机：风机启停控制，运行状态，故障状态。风机启停控制，运行状态，故障状态，手自动切换状态。管理站功每一风机通过彩色三维图形显示，辅以图标的颜色变化和闪烁，直观显示不同监测对象的状态和信号。于预定时间程序下控制送、排风机的启停，可根据要求临时或者设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段。每一点信号均有历史记录，可以与图形关联，可列表输出有关历史记录信息。在发生时，将按照对象的时间特征，将信息显示于窗口，同时蜂鸣器发出续警报声，直至该信号被确认。累计风机运行时间给排水系BA统的功能及机对各类泵的运行状态、切换状态、故障进行监视对各水池、的水位进行监视可根据需要设置高、低水位潜水泵根据集水坑液位高低自动启停，启泵，低位停泵。生活水泵根据生活的液位高低自动启停：低位启泵，停泵，两台泵互为备用。控制设备及点数设置空调采暖补低液位，高液位，溢流液位生活水给水泵：启停控制，状态表示，故障，变频器状态，变频器。消防水池：低液位，高液位，溢流液位生活超低液位，低液位，高液位屋顶消防低液位，高液位，溢流液位集水坑：低液位，高液位，排污液位集水坑水泵：设备启停控制，状态表示，故障管理站功能监测以上各水泵的运行状态和故障状态，由BAS系统对其进行记录监测，其中循环泵由系统根据预定时间程序下控制启停，可根据要求临时或者设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段。监测水池的高低液位，监测污水坑、集水坑的液位，系统可自动并联锁启动相应的水泵。变配电系统的BA系统的功能及机理通过智能(CROMPTON)与西门子网关对高压进线、低压进线进行电力参数监测，主要监测内容如下：线电压、平均电流、有功功功率因数、三相电压、三相电流三相有功功率、视在功率无功功率、用电量对高压进、出线开关状态进行监视对低压联络开关状态进行监视对低压出线开关状态进行监视对变压器的温度进行监视，同时设置极限温度管理站的功能BAS对变配电系统的高/低压主开关，分路开关及低压联络开关的工作状态进行监视和故障，对高／低压主回路的电压，电流，频率，功率和功率因素监测。BAS与各高，低压配电柜的主控单元实行联系，监测输入／输出电压，电流，频率，有功功率，功率因数及开关状态，易发生故障警，并有记录。所有低压开关柜的状态及故障所有进线电流、电压、频率及功率的显示照明系BA系统的功能及机理可按时区自动开关控制。可在计算机上强制开关控制控制设备及点数设置照明系统具体的内容如下各层公共照明回路和室外照明回路管理站的功能以上照明回路的开关及运行状态，由BAS系统对其进行记录，根据预定时间程序下控制灯光启停，可根据要求临时或者设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段。柴油发电机BA系统柴油发电机预留监测接口。电梯系电梯系统具体的内容如下各电梯的运行状态和故障状态，由BAS系统对其进行记录监测。本次设计BA系统对电梯只预留接口，不作监测BAS网络系楼宇自动化智能系统是由管理站各种DDC及各类传感器、变送器及执行机构组成，能够完成多种控制及管理功能的网络它是随着计算机在楼宇系统中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。自世界上诞生智能化大楼以来，随着人们需求的不断提高，楼宇自控系统经历了不同的发展阶段。最初，人们在大楼里引进自动控制设备的目的，在于解决一些具体的实际问题，如空调的温度控制、大楼的能源管理等，采用一些就地控制的设备。随着大楼机电设备的日益丰富，采用就地控制的办法势必造成控制设备过于庞杂，控制功能简单，维修保养麻烦等问题。为此，集散型的楼宇自控系统应运而生，它也是目前传统的楼宇自控方式。通过现场DDC实现可编程控制，大大丰富了控制功能，能满足用户各种特殊的要求。同时，它又利用计算机通讯技术，将DDC连成系统集中管理，提高了系统的可靠性，减少了管理的工作量，因而受到业主的普遍欢迎。但是，由于需求的不断上升，传统的楼宇自控系统的局限也逐渐出来，归纳起来，主要有以下几个方面：其一，传统的楼宇自控系统就其本质而言，还是一个封闭的系统。表现在通讯协议上，各厂家各自为政，互不兼容。然而，对于一个封闭的系统来说，实现集成则意味着大量的开发工作，不仅成本高，而且性能差。其二，由于系统是封闭的，它从设计、供货、调试到维修、保养、升级等一系列工作只能由该厂家，业主为力，只能接受。如此，最初的投资得不到有效的保护。其三，世界，计算机网络技术发展日新月异，品更新的周期越来越短，楼宇自控的新产品也必将层出不穷。对于封闭系统来说，产品的更新不但受到厂家技术发展的制约更受到厂家利益的限制实际上要想低成本的先进技术的发展几乎是不可能的。楼宇自控系统的上述是世界性的。各国专业从八十年代后期就开始寻求解决方案。今天，人们终于认识到，唯有制订一个标准的完全公开的通讯协议，以供所有的厂家共同执行，即推行所谓的开放系统，才能彻底改变现状楼宇技术的发展进入一个崭新的阶段。不难理解，如果不同厂家的产品执行同一通讯协议，弱电系统的集成，信息共享就会变得轻而易举；同样，当业主选定一个开放的系统后，由于执行这个开放协议的所有不同厂家生产的控制产品都可兼容使用。因此，用户对系统的每一次维修、保养都可面对大量的选择余地，而不再受到某一厂家的限制此时若市场上出现更好的产品业主可在充分比较的基础上性价比最好的产品来实现硬件的升级从而达到先进技术发展的目的。由此可见，真正意义上的开放系统，必须同时满足：采用标准的通讯协议；该协议要被各厂家普遍认同，成为主流。目前，在楼宇自控领域，这样的标准协议有二个，一个是 et，用于解决系统间的集成；另一个是Echelon公司推出的LonWorks技术，用于现场DDC之间的互操作。因此，认为一个理想的系统应同时容纳上述上二个标准。在此，经过慎重选择，决定采用西门子（ ）公司的S600APOGEE顶峰系统来实现杭州第一人民医院的楼宇自控系统西门子楼宇自控网络共分三级：西门子管理级网络MLN(ManagementLevelNetwork)：充分利用WindowsNT的网络管理功能，采用高速以太网，符合TCP/IP协议。可即时多个Isight工作站，它为系统提供10M波特率通讯。操作员可以在任何拥有足够权限的工作站实施监测设备制设备启停、修正设定值、改变末端设备开度等得到充分的操作。目前S600APOGEE系统在得到的前提下，最多可以通过以太网连接25台工作 图：S600 网络结构楼宇级网络BLN(BuildingLevelNetwork)：采用符合工业标准的RS485Peer-to-Peer网络。保证末端设备的同步响应和信息的即时反馈，保证数据信息在楼宇级网络的直接共享，无需通过工作站的中间处理和转发流程。现场模块化楼宇控制器之间以115Kbps的速率进行高速通讯。楼层级网络FLN(FloorLevelNetwork)：采用遵循工业标准的RS485的通讯规约进行通讯，数据传输速率9600bps，整个网络的通讯距离可达4000英尺。楼宇级网络可以采用标准的结构化布线构筑，也可采用普通双绞电缆。网络通过西门子公司的网关，可以与国际名牌消防系统，保安系统，卡系统，照明控制系统，冷冻机，锅炉，高低压配电系统直接联网。系统集提供标准的通讯接口(网关)以与其他子系统进行通讯SomeofthecompaniesLandis