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樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析
摘要：智能化大廈是寫字樓等公共建筑發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，是科技高度發(fā)展的結(jié)晶。 它由三個(gè)子系統(tǒng)組成：樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(Building Automation System)、通訊自動(dòng)化系統(tǒng)(Communication Automation System)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(Office Automation System)。在國(guó)內(nèi)，又將消防自動(dòng)化系統(tǒng)(Fire Automation System) 和安保自動(dòng)化系統(tǒng)(Security Automation System)從樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中獨(dú)立出來(lái)，構(gòu)成智能化大廈的五個(gè)子系統(tǒng)，這就是通常所說(shuō)的5A智能化大廈。
樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)又稱建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，主要是用以對(duì)建筑物內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)以及電梯等系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)視、控制與管理的綜合系統(tǒng)，一般為集散結(jié)構(gòu)，即分散控制、集中管理；它是能否為人們提供一健康、舒適、高效的建筑環(huán)境的關(guān)鍵，故該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)一智能化大廈而言舉足輕重。
１是否采用BAS系統(tǒng)
是否采用BAS系統(tǒng)，是建筑發(fā)展商和設(shè)計(jì)工程師首先要面對(duì)的問(wèn)題，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮
(1)特別重要的，且具有—定規(guī)模的建筑，為保證其所屬設(shè)備及安全系統(tǒng)具有較高的可靠性要求可以考慮采用BAS系統(tǒng)；
(2)BAS系統(tǒng)的一次性投資能控制在項(xiàng)目總投資2％以下時(shí)可以考慮采用BAS系統(tǒng)；
(3)能耗較大的建筑(如上萬(wàn)平方米，采用全空調(diào)系統(tǒng)的建筑)，BAS系統(tǒng)的初投資可以在五年內(nèi)收回時(shí)可以考慮采用BAS系統(tǒng)；
(4)多功能的大型租賃性建筑可以考慮采用BAS系統(tǒng)；
(5)當(dāng)設(shè)備的控制與管理比較復(fù)雜，人工手動(dòng)方式難以完成，必須依靠汁算機(jī)控制時(shí)，可以考慮采用BAS系統(tǒng)；
(6)當(dāng)采用BAS系統(tǒng)時(shí)，其投資與可靠性綜合指標(biāo)優(yōu)于其他可采用的系統(tǒng)時(shí)，可以考慮采用BAS系統(tǒng)BAS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與目前工程中存在的問(wèn)題
3．1 BAS系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)提高大樓的管理水平
現(xiàn)代化的大樓，設(shè)備眾多，且散落于大樓的各個(gè)角落，大樓的設(shè)備管理相當(dāng)困難，有些設(shè)備如吊裝于吊頂內(nèi)部的新風(fēng)機(jī)組，其送風(fēng)溫度靠人根本無(wú)法調(diào)節(jié)，BAS則可很容易地解決這些問(wèn)題，使大樓的設(shè)備管理維持在一個(gè)較高水平；
(2)降低工作人員的勞動(dòng)量
現(xiàn)代化大樓里的眾多設(shè)備，依靠人力維持日常檢修，勞動(dòng)量巨大，需要相當(dāng)多的工作人員，BAS系統(tǒng)則能自動(dòng)診斷設(shè)備是否發(fā)生故障，因而只需少量工作人員即可維護(hù)設(shè)備管理
(3)節(jié)約能耗
BAS系統(tǒng)通過(guò)及時(shí)調(diào)整大樓內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀況和數(shù)量，關(guān)閉不需要運(yùn)行的設(shè)備，可以節(jié)約大量能耗。據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹，如上萬(wàn)平方米以上的全空調(diào)建筑采用BAS系統(tǒng)，每年節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用可按l5％～20％(官方統(tǒng)計(jì)值)計(jì)算，樂(lè)觀值可達(dá)25％～30％，保守值也有l(wèi)0％～15％。
3．2 雖然BAS系統(tǒng)具有以上優(yōu)點(diǎn)，但是由于它在國(guó)內(nèi)興起的時(shí)間不長(zhǎng)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)不盡完善，目前已竣工的工程，暴漏出如下兩個(gè)問(wèn)題
(1)系統(tǒng)的開(kāi)通率較低
BAS系統(tǒng)是在八十年代末九十年代初在國(guó)內(nèi)興起的，到目前為止，已竣工的采用BAS系統(tǒng)的建筑數(shù)以百計(jì)，但開(kāi)通率相當(dāng)?shù)�，�?jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，不超過(guò)20％。
(2)已開(kāi)通的BAS系統(tǒng)節(jié)能效果不盡理想</div><div align=left> </div><div align=left> 目前已開(kāi)通的BAS系統(tǒng)，多數(shù)只實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)備的自動(dòng)啟停和監(jiān)測(cè)，其節(jié)能也主要表現(xiàn)在一些設(shè)備的定時(shí)啟閉，而作為建筑耗能的重點(diǎn)空調(diào)系統(tǒng)，如何優(yōu)化運(yùn)行，如何根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)盡可能進(jìn)行節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行則遠(yuǎn)未能實(shí)現(xiàn)
４問(wèn)題的分析
產(chǎn)生以上情況的原因雖然很多，且不同的樓宇又有不同的具體原因，但綜合分析，仍可以找到它們的共性
4．1 BAS系統(tǒng)的本身原因所致
目前市場(chǎng)上的BAS系統(tǒng)，無(wú)論是哪一家系統(tǒng)供應(yīng)商提供的系統(tǒng)，都很難實(shí)現(xiàn)與其他任何建筑設(shè)備供應(yīng)商提供的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，這一定程度上妨礙了系統(tǒng)的開(kāi)通和系統(tǒng)對(duì)建筑設(shè)備的優(yōu)化管理。ASHRAE在97年推出了BACnet協(xié)議，該協(xié)議適用于中央站之間經(jīng)由以太網(wǎng)或ARCNET兩類管理網(wǎng)的通信和文件傳遞，也適用于分站級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備間的通信，目前是美國(guó)建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該協(xié)議也符合我國(guó)國(guó)標(biāo)JGJ／T16—92（民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范)的規(guī)定，圾可能成為該行業(yè)的世界標(biāo)準(zhǔn)。這使得減少BAS系統(tǒng)本身的缺陷成為可能，相信不久以后符合該標(biāo)準(zhǔn)的BAS系統(tǒng)將在市場(chǎng)占主流
4．2 設(shè)計(jì)與施工管理等因素所致
BAS系統(tǒng)涉及的知識(shí)面相對(duì)較廣，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)工程師的要求也高一些。多數(shù)控制公司的作法是由設(shè)備專業(yè)的工程師提出工藝參數(shù)要求，而由控制專業(yè)的工程師設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這樣的作法能滿足一般的要求，但由于各工種之間難以進(jìn)行較深的交流，設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行則較難實(shí)現(xiàn)，結(jié)果系統(tǒng)的節(jié)能效果不盡理想；此外，各工種各司其職，不同系統(tǒng)間的接口也容易被忽略，從而影響系統(tǒng)的開(kāi)通率；在施工過(guò)程中，由于施工管理人員對(duì)系統(tǒng)的理解不夠及其他一些因素，不同系統(tǒng)間的接口也容易被忽略，同樣也影響系統(tǒng)的開(kāi)通。
4．3 空調(diào)工程師參與不夠所致
空調(diào)系統(tǒng)是BAS系統(tǒng)控制的主要系統(tǒng)之一， 空調(diào)耗能則是建筑耗能的最大用戶，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性能直接導(dǎo)致BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，而很多空調(diào)工程師都認(rèn)為BAS系統(tǒng)是弱電工程師的事情 ，對(duì)它的積極性不高， 這同樣也導(dǎo)致BAS系統(tǒng)節(jié)能效果不盡理想
５設(shè)計(jì)中幾個(gè)注意的問(wèn)題
5．1 BAS系統(tǒng)與建筑設(shè)備之間的接口
BAS系統(tǒng)與建筑設(shè)備之間的接口是BA系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)首先要注意的問(wèn)題，它關(guān)系到DDC的指令能否直接、有效地作用于各建筑設(shè)備，直接影響系統(tǒng)能否順利開(kāi)通。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)向發(fā)展商或建筑設(shè)備電氣控制箱的供應(yīng)商提出接口要求，如電氣控制箱應(yīng)提供手／自動(dòng)轉(zhuǎn)換、開(kāi)／關(guān)指令、開(kāi)／關(guān)狀態(tài)、故／障狀態(tài)等接點(diǎn)及對(duì)這些接點(diǎn)的要求，或建議發(fā)展商選購(gòu)遵循哪一些協(xié)議的建筑設(shè)備；設(shè)備到貨時(shí)，設(shè)計(jì)工程師和其他相關(guān)工程師按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)貨，避免DDC的指令不能直接、有效地作用于各建筑設(shè)備，影響系統(tǒng)的順利開(kāi)通
5．2傳感器、執(zhí)行器的信號(hào)類型與控制模塊的信號(hào)類型一致
傳感器、執(zhí)行器的輸入、輸出信號(hào)類型與控制模塊的輸入、輸出信號(hào)類型一致與否，直接關(guān)系到BA系統(tǒng)能否順利開(kāi)通，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該予以重視。一般應(yīng)注意兩點(diǎn)
(1)兩者類型是否一致
隨著傳感器、執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，其輸入、輸出信號(hào)類型也在發(fā)生變化。如溫度傳感器的信號(hào)類型一般為模擬輸入(AI)，而采用占空比技術(shù)的溫度傳感器的信號(hào)類型則為數(shù)字輸入(DI)；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的信號(hào)類型一般為模擬輸出(AO)，而采用浮點(diǎn)控制技術(shù)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的信號(hào)類型則為數(shù)字輸出(DO)，所以只憑經(jīng)驗(yàn)想當(dāng)然認(rèn)為溫度傳感器為AI信號(hào)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為DO信號(hào)是不行的
(2)兩者類型一致時(shí)，還應(yīng)注意是否匹配
兩者類型一致時(shí)，也同樣存在是否匹配的問(wèn)題。如AI信號(hào)有2—10V和4—20mA的區(qū)別，DI信號(hào)則有頻率大小區(qū)別。4—20mA的AI信號(hào)要經(jīng)過(guò)處理才能接到2—10V的AI模塊版上，而脈沖間隔為ms級(jí)的DI信號(hào)接到s級(jí)的DI模塊版上后，可能就產(chǎn)生誤報(bào)等問(wèn)題
5．3傳感器的安裝位置與方法
傳感器是BAS系統(tǒng)的“眼睛”，其工作狀況 如何，直接影響B(tài)A系統(tǒng)對(duì)被控對(duì)象的控制效果。有關(guān)文獻(xiàn)介紹，傳感器故障占系統(tǒng)故障的60％以上，可見(jiàn)傳感器在系統(tǒng)中的地位。一般傳感器對(duì)安裝位置和方法都有一定的要求，設(shè)計(jì)時(shí)如果不予以重視，則會(huì)產(chǎn)生如下影響
(1)傳感器無(wú)法正常工作，系統(tǒng)無(wú)法調(diào)通
一些傳感器 ，如空氣流量傳感器、水流量傳感器、水流開(kāi)關(guān)等對(duì)風(fēng)速和水流速有一定要求，如果將它們安裝在死角或死區(qū)，它們可能無(wú)法正常工作；又如水流開(kāi)關(guān)要求不能遭水擊，如果將它安裝在閥的下游，則可能會(huì)由于水錘現(xiàn)象的發(fā)生而損壞它，它也無(wú)法正常工作；同樣，傳感器的安裝方法不正確也會(huì)有類似的結(jié)果。
(2)傳感器正常工作，但沒(méi)有正確反映被控區(qū)域的參數(shù)
目前的工程中，在對(duì)空氣處理機(jī)組進(jìn)行控制時(shí)，許多控制廠商都是通過(guò)對(duì)回風(fēng)的參數(shù)監(jiān)測(cè)來(lái)控制被控區(qū)域的溫度。檢測(cè)回風(fēng)參數(shù)的溫濕度傳感器常安裝在機(jī)房的回風(fēng)管道上。很多工程中都是吊頂回風(fēng)，只是在機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置一段回風(fēng)管。由于熱空氣上升，冷空氣下降的原因吊頂中空氣的溫度比被控區(qū)域的溫度高出幾度，已不能代表被控區(qū)域的溫度，此時(shí)，無(wú)論控制程序如何完善，都起不到良好的節(jié)能效果
5．4冷源系統(tǒng)的群控問(wèn)題
冷源系統(tǒng)包括冷水機(jī)組、冷卻塔、冷凍水泵及冷卻水泵等，彼此相互影響，相互作用，構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)的水系統(tǒng)，是空調(diào)耗能的關(guān)鍵。其中，某些設(shè)備也配有自己的微電腦控制系統(tǒng)，但這只能保證該設(shè)備最佳運(yùn)行，不能保證其他設(shè)備最佳運(yùn)行，更不能保證整個(gè)冷源系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行。利用BAS系統(tǒng)各DDC之間良好的通訊功能和中央電腦強(qiáng)大的計(jì)算功能，在監(jiān)控各設(shè)備的同時(shí)，綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)，給出冷源系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)模型優(yōu)化運(yùn)行設(shè)備，是提高BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，挖掘其潛力的有效手段
5．5空氣處理機(jī)組的優(yōu)化控制
如前所述，利用BAS系統(tǒng)各DDC之間良好的通訊功能和中央電腦強(qiáng)大的計(jì)算功能，在確保被控區(qū)域舒適性的前提下，盡可能利用自然供冷，減少機(jī)械制冷的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)空氣處理機(jī)組的多工況分區(qū)運(yùn)行，也是提高BAS系統(tǒng)節(jié)能性能，挖掘其潛力的有效手段
6 結(jié)語(yǔ)
(1) BAS系統(tǒng)是公共建筑發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，其自身的缺陷會(huì)越來(lái)越少，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)工程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，主要是由于人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)局限所致，不應(yīng)成為阻礙其發(fā)展和應(yīng)用的理由
(2) BAS系統(tǒng)為建筑設(shè)備的節(jié)能提供了可靠的前提，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師和建筑設(shè)備工程師應(yīng)在這一前提下，共同努力，盡可能挖掘BAS系統(tǒng)的潛力，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行，節(jié)省建筑能耗。
(3) 空調(diào)系統(tǒng)是BAS系統(tǒng)控制的主要系統(tǒng)之一，空調(diào)工程師應(yīng)開(kāi)放思想，學(xué)習(xí)有關(guān)儀表、電氣、計(jì)算機(jī)、控制及通訊等方面的知識(shí)，自己設(shè)計(jì)BAS系統(tǒng)，這是優(yōu)化空調(diào)運(yùn)行，減少空調(diào)耗能的有效手段。以上只是本人幾年來(lái)從事BAS系統(tǒng)工作的一些體會(huì)，其目的是拋磚引玉，與同行交流，共同提高我國(guó)的BAS水平。
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