酒店附屬樓ALERTON系統設計

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1項目概況

本工程附屬樓2層，一層建筑面積1564m2，二層建筑面積1731m2。附屬樓作為商業區，人流量大，空間面積大，冷負荷的變化大，必須實施節能控制措施。本項目在附屬樓使用了美國HONEYWELL公司的ALERTON系統，來實現節能減排并提供舒適的環境。氣象條件：本區屬北溫帶，大陸性氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，全年年均氣溫+13.0℃左右，月平均氣溫最低在1月份，為-7.8℃，絕對最低氣溫為-21.8℃，絕對最高氣溫+42.1℃，主導風向為西南風，其次偏北風，一般月平均風速為2～3m/s，基本風壓0.4kN/m2，年降雨量為552.5mm，最大積雪厚度為140mm。

本方案主要針對酒店空調暖通系統設備的自動控制進行設計，該項目機電設備分散、種類繁多，這就要求本項目樓宇自控系統采用開放穩定的通訊協議[1]，而BACnet協議開放性好、通訊穩定，特別適合應用在大空間，所以本項目選用了美國HONEYWELL公司的EnvisionforBACtalk（ALERTON）樓宇自控系統。根據要求，ALERTON系統將對建筑物的各種機電設備的運行及開關狀態實行全時間的自動監測或控制，并同時收集、記錄、保存及分析管理有關系統的重要信息及數據，力求通過自動控制的過程提供舒適的工作生活環境，節約能源，并且保證機電設備可靠的運行。

2ALERTON系統設計與設備選型

ALERTON系統設計采用共享總線型網絡拓撲結構，通過兩條MS/TP&BACnet現場控制總線，連接分布在各樓層的EnvisionforBACtalk系統的DDC控制器來實現數據的共享和控制的分散。樓宇自控設備控制系統圖如圖1所示。ALERTON的EnvisionforBACtalk系統采用了四層網絡結構，分別為管理層、集成層、現場控制層和傳感器/執行機構層。在本系統里管理層設置了1個中央工作站連接主控DDC箱。監控管理功能集中于中央工作站，實時性的控制和調節功能由現場控制層的DDC控制器完成。中央工作站選擇了DELL公司的OptiPlex主機，2G內存，120G硬盤，酷睿2雙核，采用了19寸LCD顯示屏。打印機使用的是EPSON公司的LQ300K針式打印機一臺。管理層使用的是EnvisionforBACtalk系統的ENV-BT-MED-U（BACtalk系統軟件包Version2.5），可連接150個控制器。集成層使用的全局控制器是BCM-MDBS（BCMModbusgateway）的715000900，BACtalk控制模塊(支持1個MS/TP)是715000300，BACtalk通訊模塊是715000100，全局控制器電源模塊是715000000?，F場控制層使用了Alerton的VLC是一個高性能完全可編程的通用控制器，可用于樓宇機械及電氣設備的控制。MS/TP總線的數據傳輸速率不低于76.8kbit/s。VLC主要控制HVAC設備，如熱水泵、風機盤管、空調主機、VAV盒、通風設備、冷凝機及其他相關設備。所有的控制邏輯是使用艾頓公司的圖形化編程語言——VisualLogic進行編制的。盡管不同VLC的I/O配置不同，但I/O的電氣特征和要求卻基本相同。一般的I/O連線圖表在前面有所說明。安裝VLC前須閱讀安裝說明，安裝說明包括最新的I/O端口信息、電源和通信信息，以及警告及注意事項[2]。本工程一共使用了24個VLC-1600，10個VLC-853，3個VLC-16160，2個VLC-1188，3個VLC-550，28個VLC-444。傳感器/執行機構層主要是由各種類型的傳感器和執行器組成，完成在現場環境中的測量和信號的采集工作并接收DDC發出的指令加以實施。在本工程中主要使用了智能溫濕度傳感器（MS-2000H-BT），二氧化碳傳感器（IAQPT-SM-A），一氧化碳傳感器（GD250）。智能溫濕度傳感器使用的是半導體式的熱敏電阻材料，電阻隨溫度的升高而急劇下降，并呈非線性。靈敏的熱敏電阻可以提供可靠、準確、穩定的溫度指示。BACtalkMicroset和MicrosetII是智能區域溫度傳感器，可附加濕度傳感器，可與BACtalkVisualLogic控制器（VLC）連接在一起，既是租戶控制中心，又是現場服務工具。傳感器允許租戶查看房間溫度和室外溫度，并且可以在設定的時限范圍內改變溫度設定值。LED/LCD可顯示華氏或攝氏溫度，多速按鈕控制風機轉速。租戶可選擇定時操作，以半小時為一個設定單元，并且定時操作使用情況被記錄在BACtalk操作終端用以計費。與可編程VLC進行通訊。VLC直接與區域空調設備直接連接。VLC控制器儲存控制參數以及溫度設定值、執行DDC、控制設備，保持最佳環境條件。在可編程現場服務方式下，維修人員可以在現場查看和調節可編程控制器的控制參數。BACtalkMicroset同Alerton公司BACtalk系列產品中的路由器、LSi控制器，可編程控制器和操作終端軟件一起提供了一個完備的樓宇自動控制解決方案。在本項目中，可根據傳感器實測的溫度值自動對熱水閥或冷水閥開度進行PID運算控制，保證新風機送風溫度、空調機回風溫度達到設定溫度的要求[3]。也可在適當時間調節新風風閥開度，優先于冷熱水閥門盡可能使用新風量，保證新風的充分供給，并且能夠最大限度地節約能源。并可以在風機停止后，新風風門、電動調節閥、電磁閥自動關閉；當溫度過低時，進行防凍保護，開啟熱水閥，關閉風門，停風機并通過空氣質量監測連鎖啟停排風機。執行器選用全套ALERTON的電動執行器，即電動調節閥。本項目中的電動閥門選擇如表1。

3附屬空氣調節監控實現

本工程中重點是通過對參數的設定控制新風機組運行。在地下室安排了三臺新風機組，屋頂安排了四臺新風機組，來完成整個空間里的空氣調節。

3.1地下室新風機組控制原理

如圖2所示為本項目中的地下室新風機組控制原理圖，本原理圖涉及了地下室三個新風機組的控制（PAU-BF-01\02\03）?？刂圃砣缦?。（1）根據安裝在送風管上的送風溫濕度傳感器所測的送風溫、濕度，PI調節冷/熱水調節閥的開度，使送風溫度在設定值范圍。（2）冬季溫度過低時，進行防凍保護，開啟熱水閥；當送風溫度低于防凍保護設定時，關閉新風門，停風機，同時發出報警信號。（3）空氣過濾器兩端壓差過大時報警，并在圖形操作站上顯示及打印報警，并指出報警時間。

3.2屋頂新風機組控制原理

如圖3所示為本項目中的屋頂新風機組控制原理圖，本原理圖涉及了屋頂四個新風機組的控制（PAU-R-01\02\03\04）?？刂圃砣缦?。（1）根據安裝在送風管上的送風溫濕度傳感器所測的送風溫、濕度，計算出送風溫度的露點，把送風溫度的露點溫度與送風露點設定值比較，PI調節冷水閥的開度，使送風露點溫度在設定值范圍內[4]。（2）當新風溫度差小于3℃（可調）時轉輪關閉，直接開啟旁通風門，與室外進行能量充分交換，當溫差大于5℃（可調）時開啟轉輪。（3）根據預熱盤管后溫度PI調節預熱閥的開度，使預熱后溫度達到設定值的范圍內，根據送風溫度，PI調節再熱閥的開度，使送風溫度維持在設定值范圍內。（4）冬季溫度過低時，進行防凍保護，開啟熱水閥；當送風溫度低于防凍保護設定時，關閉新風閥，停風機。同時發出報警信息。（5）用PI調節變頻器的頻率，以控制新風機組的送風量，使送風靜壓維持在設定值范圍內。（6）空氣過濾器兩端壓差過大時報警，并在圖形操作站上顯示及打印報警，并指出報警時間。

3.3標準層冷輻射系統區域控制原理

如圖4所示為本項目中的標準層冷輻射系統區域控制原理圖，本原理圖是針對不同分區溫濕度控制的基礎?？刂圃砣缦隆＃?）每個區域設置多功能傳感器一只，露點溫度傳感器一套，冷梁調節閥一個，冷吊頂調節閥一個。（2）冷凍水溫出水高于16℃。由于當室溫為26℃，相對溫度為50%時，空氣的露點溫度為15℃，因此只要控制進入輻射板的冷水初溫不低于16℃，送風系統空氣的露點溫度不超過15℃，就可防止凝露的發生。（3）在每個區域里安裝多功能溫濕度傳感器，計算每個區域的露點溫度，同時根據區域的溫濕度調節電動調節閥，當室內露點溫度接近供水溫度時發出報警信號并關閉二通調節閥。新風機組全速運行。（4）在每個區域的冷梁、冷吊頂供回水管安裝露點溫度傳感器，檢測每個區域冷梁、冷吊頂供回水露點。當在冷梁、冷吊頂管道露點溫度感器發出報警信號時，二通閥關閉，新風機組全速運行。并通知管理人員到現場查看原因。（5）在正常情況下不允許辦公人員隨便開窗。開窗只能在空調系統、冷梁、冷吊頂系統都不能運行的情況下才可以。

4alerton系統運行效果

艾頓BACtalkforWindows操作終端軟件是一個真正的基于視窗的樓宇自控系統操作軟件，通過BACtalk，在一臺個人計算機上就可以監視和控制整個系統。BACtalk通過以太網，或者PTP串行口或modem與BACnet現場設備和其他廠家的BACnet兼容設備進行通訊。如圖5所示，為本項目監控畫面的整體設計。從中可以看到BACtalkforWindows簡單易用的圖形化界面是專門針對現今最流行的微軟視窗系統設計的。它可以與其他應用軟件同時運行。BACtalk以其強大的圖形庫而獨具特色。生動的三維動畫和彩色圖形使設備操作者可以用簡潔的“點擊”控制實時訪問系統數據。建筑的圖形，如樓層平面圖及暖通空調的特殊設備圖可以采用Bitmap圖形，也可以是從CAD程序輸出、掃描或來自任何其他圖形軟件制作的圖形[5]。BACtalk全面支持BACnet功能：包括BACnet定義的時間表、圖形或文本格式的趨勢記錄、能量記錄、能量限制、動態數據交換以及租戶和操作人員的活動記錄。用戶操作級別設置保護系統免受非法訪問。該程序可實現時間排程、報警（如圖8）、趨勢曲線（如圖9）、能源消耗記錄、負載限制、最佳啟動、租用管理、時區和報表及打印。

5結束語

在本項目中，根據樓宇自動化系統的設計目標、依據和原則，針對項目的冷熱源和空調系統的監控原理與監控功能進行了探討，并設計了該建筑的采暖通風與空氣調節系統設計、自控設計與設備選型。設計能夠滿足建筑物內機電系統的不同工藝需要。在系統中設計的現場處理器數量既保證了現有投資的最大利用，也足夠應付日后技術的快速發展。