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医院智能化工程楼宇设备自控系统设计思路

作者:骏萨信息  公司主营:山东弱电工程|济南弱电工程|山东系统集成|济南系统集成|济南楼宇智能化|山东信息化解决方案  文章发布时间2018-05-23 19:35:02

一、项目概述

楼宇设备自控系统(BAS)是建筑技术、自动控制技术与计算机网络技术相结合的产物,使大楼具有智能建筑的特性。医院工程内部有大量机电设备,如中央空调系统、通风系统、公共照明系统、消防子系统、给排水系统、电梯系统设备,这些设备多而分散。多,即数量多,被控、监视、测量的对象多,多达上千点以上;散,即这些设备分布在各楼层和各个角落。如果采用分散管理,就地控制、监视和测量是难以想象的。采用楼宇自控系统,就可以合理利用设备,节约能源,节省人力,确保设备的安全运行,加强楼内机电设备的现代化管理, 并创造安全、舒适与便利的工作环境,提高经济效益。

医院智能化工程楼宇设备自控系统设计思路

本工程的楼宇自控系统主要考虑对上述大楼的机电设备进行监控和管理,所有机电设备由中央控制站统一管理,协调运作。

xxxx医院及儿童医院智能化系统工程楼宇设备自控系统是将大厦内的建筑设备管理与控制系统(冷水系统、空调系统、通风系统、热力设备监控系统、给排水系统、照明系统、电梯监视系统等)的运行状态进行分散控制、集中监测和管理,从而提供一个舒适、安全的工作和生活环境,通过优化控制提高管理水平,从而达到节约能源和人工成本,并能方便的实现物业管理的优化。

针对不同的室外环境,我们相应调节空调系统的阀门,水泵等设备,使其工作稳定,最大限度的保证人体舒适性,最高程度的节省能源。

另外,楼控系统的一个重要的作用是它可以采集很多的数据,如水、电、风系统的运行数据、冷热量计量及各种传感器所采集的数据,这些数据对于管理者分析设备运行状况、维修时间、能源状况、费用计算都提供了依据。这些数据由经集成后可以进行各种分析与处理,可以指导制定维护计划、备品备件的库存量设置、成本核算、各类的收费依据等等。从而实现物业管理现代化,条理化,降低大厦后期运行和维护成本。

二、用户需求分析

2.1. 用户需求分析

儿童医院是一家具有专业特色的现代化、综合性市级医保定点股份制民营医院。医院以打造人性化、数字化的国际一流医院为目标。

根据本项目情况,我公司对此楼宇自控管理系统的需求分析如下:

儿童医院是一座融合现代建筑和环境设计以及综合现代化通信、计算机和自动控制技术的建筑。我们将根据建筑的情况,以务实的态度,为本大楼量身定做,制定整套优化的BA设计方案。

针对儿童医院工程特点,在方案中我们重点考虑并满足到用户需求的如下特点:

1) 医院的功能对室内环境舒适度的强调,要求楼宇设备管理系统对空调通风系统高精度地控制和调节,从而能提供最舒适的温度、湿度,满足使用需要;因新建病房楼对室内环境有着较高的要求,从确保环境舒适、健康角度出发,通过对送/排风、空调新风系统的精细控制满足病房楼内部环境要求。

2) 业主对设备的运行成本、管理成本和管理效率十分重视,楼宇设备管理系统自动高效地控制设备能耗,完全能够降低运行成本和设备管理成本,提高管理效率;

3) 为了方便业主对大楼的管理,控制系统按照就近控制的原则进行配置,整座楼为一套楼宇自控系统,又可根据需求,随时分区单独成为系统。同时在每台控制器(DDC)中都留了部分的预留,以满足系统今后设备增加的需求,系统的可扩展性很好。

4) 系统结构是开放式的,系统支持BACnet、LonWorks和RS485等总线方式,方便今后接入其他系统。

5) 楼宇自控系统特有的计算功能和调节控制功能,对楼内设备进行控制,可以有效减少水、电浪费,同时充分满足人体对室内环境舒适度的要求。对于业主来讲,使用楼宇自控系统所带来的能耗降低的效果是十分明显的,从而节省的成本也相当可观。在本方案中通过系统的控制流程,控制逻辑和系统软件的优化设计,能够大大降低整个大楼楼宇设备的用电量。

6)系统和产品的性能以及系统安装、调试和施工管理中的问题,也是业主非常关注的。本次方案我们采用了简单、灵活、清晰的系统网络结构,并选用模块化程度很高的控制器。

2.2. 设计思路

本项目的建筑设备管理系统设计过程中不仅仅要考虑机电设备的一般运行控制要求还要充分考虑医院建筑的应用特点。

医院是一个特殊的公共场所,病患集中,病人对环境的适应能力较差,医院需要提供一个比通常公共场所更加舒适、更加稳定的环境。确保新风量和通风量也对提供健康环境有利。如何确保在提供舒适、健康环境的前提下节省能源、降低能耗、降低管理难度成为本项目中 一个重要考虑的问题。

根据病房大楼的实际情况,我们建议采用如下的设计思路:

1. 采用先进的、集散型网络结构实现建筑设备管理系统的实时集中监控管理功能。实 现各分站间,分站与中央站之间的数据通信,底层控制网络的通信不依赖于上层控制网络, 单点故障不影响整个系统的工作;

2. 采用灵活的模块化,基于技术现场控制器,对于不同楼层的现场设备分布,配置相 应的输入/输出模块,保证系统良好的集散性和今后的扩展性;

3. 有针对性的对机电设备进行不同深度的监视、控制、集中管理,将自动化控制的重 点放在冷热源、空调通风等能耗较大的子系统上,真正发挥楼宇自控系统节能降耗,提高管 理水平的功能;

4. 所有监控的界面为全中文图形化界面,便于操作员的学习和掌握,监控界面直观形象;

5. 控制器、传感器、管理软件均统一采用同一厂家、同一系列的产品配合使用,以保 证各设备间良好的协调性;

6. 通过配置系统的硬件和软件,实现测量各类工艺、设备状态的参数、设置并控制设 备启停、提供设备运行报告等功能。

7. 设置科学合理的闭环控制方案,对各系统中空调机组、新风机组的水阀、风阀进行 PID 精确调节并设置有现场中文全采操作器,若中控室上位机计算机或网络有故障时仍可现场操控不影响整个系统的工作。

8. 通过接口方式将手术洁净空调系统、高低压配电系统等纳入到管理平台上来统计监控。

2.3 系统监控范围

通过对项目的了解,项目楼宇自控系统的监控范围如下:

2.3.1 空调冷、热源系统控制

经过逐时冷负荷计算,可计算出本工程总冷负荷量,进而计算出单位建筑面积冷负荷,最终确定所需制冷机组数量及种类。初步确定冷水温度为 7/12℃ ,机组COP值为:5.0,冷却水温度为32/37℃。冷却塔放在室外地面。

本项目共有冷却塔3台,冷水机组3台,冷水泵和冷却水泵为3台,通常均为三用一备,冷水机组自身也有控制系统。

控制说明:

制冷系统总管上设有电磁式流量计及供回水温度传感器,通过实时计算耗冷量确定冷水机组的运行台数实现台数控制。

在冷冻水供/回主管上安装压差测量控制装置,当冷冻系统负荷变化而使供回水系统的水压变动,感应器将会操控设在系统上的电动两通调节阀,调节旁通系统水流以达到供回水系统压力平衡。

2.3.2空调机组、新风机组、风机盘管控制

空调水系统

空调水系统通常为一次泵变流量系统,水系统为两管制,采用异程系统,支管上装静态流量平衡阀,采用膨胀水箱定压,膨胀水箱设在屋顶。冷凝水有组织排放。排至专门的冷凝水立管或地漏上。

空调风系统

整幢医院建筑可分不同区域,采用不同的空调系统,如病房、办公室等可采用组装式全热交换空调机组进行冷量回收,空调机组段体包括:混合初效段、表冷挡水段、风机段、转轮式换热段、排风段。小型隔间等可采用装配式空调机组,空调段体包括:初效段、表冷挡水段、风机段,因新风量较小,冷量不予回收。休息厅可采用风机盘管加新风机组。

空调系统控制说明:

空调机组冷冻水回水管上设有电动调节阀,回风口设有温度传感器,通过回风温度控制水阀开度大小。

新风机组控制说明:

新风机组冷冻水回水管上设有电动调节阀,通过送风温度来控制水阀开度大小。

风机盘管控制说明:

每台风机盘管均设有三档风速温度控制器。通过温控器控制风机盘管冷冻水回水管上的电动两通阀进行房间温度控制。

2.4. 送排风机系统控制

主要是对送风机和排烟风机进行启停控制及状态监测。

2.5. 给排水系统控制

监测相关水箱的液位,监测相关水泵的运行、故障、手/自动信号及启停控制,生活水泵控制箱、潜水泵控制箱等由水泵制造厂配套供应,控制接线由生产厂提供。

2.6. 照明系统控制

通过对项目的分析,采用PORIS公司专用分回路式照明模块进行监控。

2.7. 变配电系统检测(以10KV进线为例)

电源及高压进线

正常电源:引入一路与其它用户环网供电的供电电源(环出端电源作备用电源,采用两进线单母线环网结线方式)。

备用电源:设置一台柴油发电机组作为消防负荷的备用电源。

变配电所、柴油发电机房设置

可根据本工程负荷分布情况,在地下某层设置变配电所,按各相关专业提供的用电要求,经负荷计算后可得出选用什么型号的变压器。

低压接线及运行方式

230/380V低压系统采用单母线分段接线。

市电正常时,各台变压器独立运行。当一台变压器因故障、检修或季节变化退出运行后,手动切除部份负荷及合上相应的联络开关,由未退出运行的变压器带重要负荷运行。

设置应急电源母线段,由市电(变压器)和发电机两路电源供电,市电电源与发电机电源间的切换开关设电气及机械联锁装置。市电失电时,自动在 30 秒钟内投入柴油发电机电源。

保护及计量

10KV电源进线及环网联络单元由供电局区域开关站馈电侧断路器保护,变压器馈线单元设熔断器进行短路保护。

220/380V侧电源进线柜内设专用计量单元,发电机电源进线侧设发电机电源专用计量单元,在相应出线回路内设置专用计量CT、有功电度表。工作室用户按户在电气竖井内集中设计量电度表。

与弱电专业配合

非消防用电设备出线开关设分励脱扣器,预留由弱电火警信号控制切除的接点,在火警时由消防控制室按防火分区(或按楼层)切除,其中普通电梯开关回路延时切除。

2.8. 电梯系统监视

对电梯的运行状态、故障报警、上行或下行、楼层显示、运行维保记录等信息进行监视。

2.9.辅助消防系统监视

相关消防风机、水泵、消防水箱液位的监控。

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