詹立順

（中智海峽科技有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

樓宇自控系統(tǒng)作為具有代表性的建筑智能化工程，能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑設(shè)施內(nèi)冷源控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)、照明、給排水等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動化控制。劉斯堃[1]認(rèn)為若想確保智能建筑的整體質(zhì)量，那么要做好對智能建筑自動化技術(shù)的分析，全面展現(xiàn)出機(jī)電設(shè)備自動化技術(shù)的效果。孫景濤等[2]根據(jù)建筑智能化管理需求，設(shè)計(jì)了智能建筑系統(tǒng)以及自動化平臺。張祖剛等[3]在某樓宇自控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將冷源系統(tǒng)與樓宇自控系統(tǒng)集成于一個(gè)統(tǒng)一的接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成。本文依托夏商大廈實(shí)際工程案例，通過對樓宇自控系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行探究并針對其技術(shù)要求制定相應(yīng)的施工關(guān)鍵技術(shù)，從而使建筑智能化水平得到進(jìn)一步提升。

1 工程概況

本研究以夏商大廈為例，該工程建筑面積約為102 739m2，地下4 層，地上38 層的5A 級甲級超高寫字樓，主要設(shè)置有辦公室和會議室，配套的職工餐廳等，地下4 層主要設(shè)置為停車場及設(shè)備用房，功能全面。為滿足綜合性大樓的管理需求，需在傳統(tǒng)施工內(nèi)容的基礎(chǔ)上建設(shè)一套高標(biāo)準(zhǔn)智能化工程。本次研究主要就該大樓智能化工程中的樓宇自控系統(tǒng)的施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

2 樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，著重對冷源控制系統(tǒng)、新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)以及智能照明系統(tǒng)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以此實(shí)現(xiàn)樓宇設(shè)備自動化管理，從而達(dá)到對樓宇設(shè)備集中控制、節(jié)能降耗的目的。

2.1 冷源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目冷源設(shè)于大廈的地下1 層，由2 臺800RT 離心式冷水機(jī)組和1 臺400RT 螺桿式冷水機(jī)組，供回水溫度為5℃、12℃，與其配合使用的冷水泵和冷卻水泵各5 臺（其中各2 臺備用）。對應(yīng)3 臺冷水機(jī)組，配置2 臺500m3/h 和1 臺250m3/h 的冷卻塔，冷卻塔放置于裙樓屋面。制冷機(jī)、冷卻水泵、冷卻塔一一對應(yīng)?？照{(diào)冷卻水供回水溫度為32℃、37℃。

2.1.1 基本監(jiān)控邏輯

通過冷水機(jī)組（特靈）面板干接點(diǎn)方式對冷機(jī)啟停狀態(tài)，故障狀態(tài)，手自動狀態(tài)及啟停命令進(jìn)行監(jiān)控。

（1）測量冷凍水管的供/回水溫度、流量；

（2）測量冷卻水管的供/回水溫度、壓力、流量；

（3）監(jiān)測冷凍水供回水壓差，調(diào)節(jié)旁通閥開度；

（4）監(jiān)測冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、手自動狀態(tài)；

（5）控制冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)扇的啟停；

（6）控制冷凍水泵變頻并監(jiān)測水泵頻率反饋；

（7）冷水機(jī)組冷卻水、冷凍水蝶閥開關(guān)控制，蝶閥開關(guān)狀態(tài)反饋；

（8）冷卻塔進(jìn)/出水管蝶閥開關(guān)控制，蝶閥開關(guān)狀態(tài)反饋；

（9）監(jiān)測冷凍水、冷卻水水流開關(guān)狀態(tài)。

2.1.2 群控邏輯

根據(jù)運(yùn)行時(shí)冷凍機(jī)組的出水溫度及冷水負(fù)荷（冷凍水供回水溫差×冷凍水流量）調(diào)節(jié)冷水機(jī)組的運(yùn)行臺數(shù)，使供冷水負(fù)荷滿足要求。

2 臺800RT 冷水機(jī)組對應(yīng)3 臺冷凍泵（CHWP-B-1、CHWP-B-2、CHWP-B-3 互為備用）及3 臺冷卻泵（CDWP-B-1、CDWP-B-2、CDWP-B-3 互為備用）；另1 臺400RT 冷凍機(jī)組對應(yīng)2 臺冷凍泵（CHWP-B-4、CHWP-B-5 互為備用）及2 臺冷卻泵（CDWP-B-4、CDWP-B-5 互為備用），每臺冷水主機(jī)對應(yīng)1 臺冷凍水泵及1 臺冷卻水泵。

冷凍水泵變頻調(diào)節(jié)：串級控制法。

根據(jù)冷凍水供回水溫差及供回水壓差調(diào)節(jié)冷凍泵頻率，具體的控制原理如圖1 所示。

圖1 冷凍泵頻率控制原理

測量的溫差與給定溫差進(jìn)行比較，通過PID 計(jì)算輸出一個(gè)給定壓差設(shè)定值，實(shí)時(shí)供回水壓差與給定壓差進(jìn)行比較，再經(jīng)過PID 計(jì)算輸出冷凍泵變頻信號，實(shí)現(xiàn)冷凍水泵的串級控制[4]。

（1）冷凍水泵變頻調(diào)節(jié)過程中，設(shè)定最低頻率以保證冷凍主機(jī)安全運(yùn)行。

（2）當(dāng)冷凍泵頻率持續(xù)下降，并保持在最低頻率運(yùn)行時(shí)，冷機(jī)持續(xù)低流量運(yùn)行，此時(shí)再根據(jù)冷凍水供回水壓差調(diào)節(jié)旁通閥的開度，保證系統(tǒng)需要的壓差。

（3）冷卻塔啟停臺數(shù)對應(yīng)相應(yīng)冷機(jī)啟停臺數(shù)，用冷卻水回水溫度控制風(fēng)機(jī)變頻，使回水溫度達(dá)到設(shè)定值。

群控順序：

連鎖啟動順序：開啟蝶閥→開啟冷卻泵→開啟冷凍泵→開啟冷卻塔→開啟冷水主機(jī)；

連鎖關(guān)閉順序：關(guān)閉冷水主機(jī)→關(guān)閉冷卻塔→關(guān)閉冷卻水泵→關(guān)閉冷凍水泵→關(guān)閉蝶閥。

2.1.3 大、小機(jī)組切換

系統(tǒng)可劃分為過渡季節(jié)和夏季，操作人員手動設(shè)置季節(jié)模式。

在過渡季節(jié)時(shí)，操作人員手動設(shè)置為過渡季模式，然后啟動冷機(jī)系統(tǒng)，執(zhí)行邏輯要求：先啟動400RT 小機(jī)組，若在30min（本時(shí)間可調(diào)）內(nèi)冷凍水出水溫度仍然大于設(shè)定值（默認(rèn)為7℃，可調(diào)），并且冷凍水負(fù)荷大于設(shè)定值（此設(shè)定值可調(diào)）（出水溫度及冷水負(fù)荷為同時(shí)滿足），則自動增加一臺大的機(jī)組，同時(shí)關(guān)閉400RT 小機(jī)組。

在夏季時(shí)，操作人員手動設(shè)置為夏季模式，然后啟動冷機(jī)系統(tǒng)，執(zhí)行邏輯要求：先啟動一臺800RT 大機(jī)組，若在30min內(nèi)（此時(shí)間長度可調(diào)節(jié)）冷凍水出水溫度仍然大于設(shè)定值（默認(rèn)為5℃，可調(diào)），并且冷凍水負(fù)荷大于設(shè)定值（此設(shè)定值可調(diào)），則自動增加一臺800RT 大機(jī)組；此時(shí)若30min 內(nèi)冷凍水出水溫度仍然大于設(shè)定值（默認(rèn)為5℃），并且冷凍水負(fù)荷大于設(shè)定值（此設(shè)定值可調(diào)），則自動增加400RT 小機(jī)組（即大機(jī)/大機(jī)/小機(jī)模式）[5]。

減機(jī)時(shí)若有小的冷機(jī)運(yùn)行，應(yīng)先停止小冷機(jī)。

2.2 新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

新風(fēng)控制空調(diào)設(shè)計(jì)需實(shí)現(xiàn)五方面功能：（1）新風(fēng)空調(diào)機(jī)組溫度監(jiān)測；（2）電動水閥的監(jiān)控；（3）風(fēng)機(jī)的啟停監(jiān)控；（4）過濾網(wǎng)壓差報(bào)警監(jiān)測；（5）機(jī)組狀態(tài)及報(bào)警監(jiān)測。

新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制流程如圖2 所示。

圖2 新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制流程

為實(shí)現(xiàn)理想的舒適、節(jié)能效果，新風(fēng)空調(diào)控制過程中需根據(jù)事先編制的程序?qū)λ惋L(fēng)量進(jìn)行控制，具體計(jì)算方式如公式（1）所示[6]。

其中，G代表送風(fēng)量；Q代表室內(nèi)熱量；D代表室內(nèi)濕度；Tn代表室內(nèi)溫度；Ts代表送風(fēng)溫度；Dn代表送風(fēng)空氣濕度；Ds代表排風(fēng)空氣濕度。

由公式（1）可以看出，在室內(nèi)參數(shù)（Tn、Ts、D）不變的情況下，Q與D發(fā)生變化時(shí)，需要通過調(diào)節(jié)送風(fēng)量控制室內(nèi)溫度，避免造成熱量/冷量的浪費(fèi)。

2.3 智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在各樓層公共區(qū)域設(shè)置人體移動探測器，探測是否人有活動，并將此干接點(diǎn)信號接入樓宇自控系統(tǒng)，保存在樓宇自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。智能照明控制對公共區(qū)域照明分回路單獨(dú)控制，保證各樓層公共區(qū)域照明設(shè)備能夠在沒人的情況下自動熄滅，以此達(dá)到節(jié)能照明的目的。智能照明系統(tǒng)控制過程中，需要在數(shù)據(jù)庫中定期進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，以此對各照明設(shè)備進(jìn)行有效控制。

基于這一需求，本次設(shè)計(jì)通過數(shù)據(jù)庫定時(shí)讀取模式對智能照明系統(tǒng)的程序運(yùn)行進(jìn)行周期性更新，具體流程如圖3 所示。在達(dá)到指定讀取周期后進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，若數(shù)據(jù)庫當(dāng)中無更新數(shù)據(jù)，則等待定時(shí)器下一周期開始；若數(shù)據(jù)庫有更新數(shù)據(jù)，則讀取數(shù)據(jù)并更新程序，并等待定時(shí)器下一周期開始。

圖3 智能照明系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取流程

3 樓宇自控系統(tǒng)施工技術(shù)

3.1 控制室施工

選擇控制室的位置時(shí)，要遠(yuǎn)離會產(chǎn)生電磁干擾的地方，控制室必須保持干燥環(huán)境，選用無用水區(qū)。同時(shí)，還需要做好電磁干擾屏蔽工作，避免影響控制設(shè)備穩(wěn)定?？刂剖冶仨氉龅奖苊忪o電干擾，并保證各設(shè)備之間設(shè)置合適間距，進(jìn)而為后續(xù)維護(hù)檢修提供空間。相關(guān)設(shè)備之間要正確連接線路，保持各設(shè)備的正常運(yùn)行。所有設(shè)備安裝完成后，需進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，保證設(shè)備能夠按照預(yù)期要求完成控制操作。

3.2 控制器安裝

為避免長線路信號衰減和干擾，現(xiàn)場控制器盡量靠近所控設(shè)備，一般安裝在新風(fēng)機(jī)控制箱附近，因此需事先在控制箱附近留出現(xiàn)場控制器的位置。控制器安裝過程前，需要上電模擬測試，確保控制器性能狀態(tài)良好。

3.3 線纜敷設(shè)

線纜施工過程中，接地線處理是重點(diǎn)問題，必須嚴(yán)格根據(jù)施工圖紙?zhí)幚斫拥鼐€，避免多電源供應(yīng)下電源異常造成設(shè)備損壞。線纜布置過程中，需仔細(xì)清掃線槽以及電線管，避免內(nèi)部存在水漬或碎屑，在最大程度上保證線纜的使用壽命。同時(shí)，為避免彼此之間產(chǎn)生干擾，對不同類型的線纜分開布置，并線槽內(nèi)分類捆綁，捆綁方式、間距應(yīng)符合安裝規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。需要注意的是，信號線、強(qiáng)電電源線之間必須保持一定距離，不得放入同一管道。

3.4 設(shè)備安裝

首先，仔細(xì)檢查施工圖紙與設(shè)計(jì)文件，保證所有文件圖紙均已完成會審工作，且涉及圖紙修改的內(nèi)容均已得到主管簽字。施工前，施工人員需要進(jìn)一步明確施工圖紙及相關(guān)資料，完成與設(shè)計(jì)人員的技術(shù)交底，明確圖紙中的特殊問題。

其次，為保證施工的連續(xù)性，應(yīng)對施工所需的設(shè)備、材料、儀器進(jìn)行檢查。施工人員進(jìn)入場地后，需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定施工方案。例如，若在室內(nèi)施工，應(yīng)保證綜合大樓主體工程建設(shè)完畢且未開始內(nèi)裝修，或在主體施工過程中已完成系統(tǒng)預(yù)埋管道的情況下開始施工。對于改造性工程，需在施工前與甲方確定好安裝方式以及管線走向。若在室外施工，則需摸查施工沿途情況，例如桿架、道路以及管道電纜等情況。

最后，進(jìn)行設(shè)備安裝。設(shè)備施工主要分為三方面：

（1）安裝執(zhí)行器。如電動水閥，根據(jù)安裝環(huán)境及設(shè)備情況選擇電動水閥安裝位置，保證水流流出方向與電動水閥箭頭方向一致。同時(shí)，根據(jù)設(shè)備安裝說明選擇輸入電壓數(shù)據(jù)，并在完成安裝后進(jìn)行調(diào)試，保證設(shè)備能夠正常運(yùn)行；

（2）安裝傳感器。傳感器安裝應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、設(shè)計(jì)要求及產(chǎn)品的特性和技術(shù)要求。如各類傳感器安裝位置要能正確反映其檢測性能，遠(yuǎn)離有強(qiáng)磁場或劇烈振動的場所，同時(shí)要便于調(diào)試和維護(hù)。同時(shí)需根據(jù)不同流質(zhì)形態(tài)，設(shè)置流體流量計(jì)的取源口方位，測量液體流量時(shí)，應(yīng)在管道的下半部與管道水平中心線成0°～45°夾角范圍內(nèi)。安裝溫度傳感器時(shí)，應(yīng)在空調(diào)機(jī)組風(fēng)管保溫后進(jìn)行施工。

（3）系統(tǒng)接地。系統(tǒng)接地是樓宇自控系統(tǒng)設(shè)備施工中至關(guān)重要的一環(huán)，聯(lián)合接地需要保證接地電阻小于1Ω。同時(shí)，為確保系統(tǒng)安全性，所有監(jiān)控設(shè)備應(yīng)選用相同電源。

3.5 系統(tǒng)調(diào)試

調(diào)試應(yīng)按先單體后區(qū)域，最后綜合的次序依次進(jìn)行，同時(shí)協(xié)調(diào)被控設(shè)備的調(diào)試人員密切配合樓宇自控系統(tǒng)的調(diào)試人員，做好調(diào)試記錄。

3.5.1 空調(diào)機(jī)組調(diào)試

空調(diào)機(jī)組調(diào)試過程中，需根據(jù)調(diào)試計(jì)劃逐一進(jìn)行控制器的單點(diǎn)調(diào)試，并對調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄?？刂破鲉吸c(diǎn)調(diào)試前，需對監(jiān)控點(diǎn)的類型進(jìn)行確認(rèn)，避免因監(jiān)控點(diǎn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致測試結(jié)果失真。在此過程中需要注意，需對控制器常用點(diǎn)的信號類型進(jìn)行確認(rèn)，并嚴(yán)格規(guī)范不同控制器常用點(diǎn)的信號類型，為避免對電源及機(jī)組設(shè)備造成損壞，在保證能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電阻轉(zhuǎn)換的同時(shí)，需限制各信號類型的最大電流。

3.5.2 冷源系統(tǒng)調(diào)試

冷源系統(tǒng)調(diào)試是樓宇自控系統(tǒng)調(diào)試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，主要分為兩方面調(diào)試內(nèi)容：

①系統(tǒng)內(nèi)部單機(jī)調(diào)試。首先，檢查通信指示燈，確定是否存在異常閃爍情況。若正常閃爍，則代表電源接入正常，反之則代表電源接入異常，需進(jìn)一步檢查電源接入異常原因。其次，檢查傳感器以及執(zhí)行器的運(yùn)行情況，進(jìn)而確定系統(tǒng)接線是否正常。即通過手動控制方式啟動各電氣設(shè)備，利用萬能表對各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量，并記錄測量結(jié)果，通過結(jié)果分析是否存在運(yùn)行異常情況。

②系統(tǒng)整體調(diào)試。在系統(tǒng)各設(shè)備處于自動控制狀態(tài)下，通過計(jì)算機(jī)控制調(diào)試過程。根據(jù)所得結(jié)果進(jìn)行軟件程序的編制，并在此基礎(chǔ)上確定控制器的輸入點(diǎn)數(shù)據(jù)，同時(shí)構(gòu)建相關(guān)的系統(tǒng)模板以及用戶接口界面，確定相關(guān)點(diǎn)之間的具體聯(lián)系。

3.5.3 聯(lián)動調(diào)試

與系統(tǒng)整體調(diào)試相同，正式聯(lián)通調(diào)試前需保證所有設(shè)備均處于自動控制狀態(tài)，并著重檢查各控制器是否處于正常工作狀態(tài)，同時(shí)分析控制器的運(yùn)行參數(shù)與設(shè)定參數(shù)是否相同。檢查整體系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，每個(gè)功能能否正常實(shí)現(xiàn)，這是關(guān)鍵步驟。必須嚴(yán)格重視聯(lián)動調(diào)試狀態(tài)下各參數(shù)的設(shè)定是否合理，是確保整體系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證。

4 結(jié)論

本研究以夏商大廈為例，對綜合性大樓自動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行研究，具體結(jié)論如下。

（1）結(jié)合建筑控制需求，對冷源控制系統(tǒng)、新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)以及智能照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此實(shí)現(xiàn)樓宇設(shè)備自動化管理，從而達(dá)到對樓宇設(shè)備集中控制、節(jié)能降耗的目的。

（2）從控制室施工、線纜敷設(shè)、設(shè)備安裝、系統(tǒng)調(diào)試等方面對關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，以期能夠?yàn)橹悄芙ㄖㄔO(shè)質(zhì)量提升提供參考和借鑒。