楼宇自控管理系统：降低成本、提高效益

1)系统概述

本项目为阜阳人民医院城南新区一期工程。

本项目的机电设备主要有冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵等冷热源设备,空调机组、新风机组等空调设备,送风机、排风机等送排风设备,集水井、污水泵等排水设备,电梯设备和变配电设备等。

楼宇自控系统将对整座建筑的机电设备进行信号采集和控制,实现大楼设备管理系统自动化,旨在对楼内空调、通风、给排水以及动力系统进行集中管理和监控,以满足医患对于楼内温度、湿度、通风等环境条件的严格要求,减少患者因空气不洁(带菌)而引起感染的几率。缩短治疗周期,提高治愈率。此举将打造一个全新的智能化诊疗空间,全面提升医院的服务水准,并且在提高医院服务水平的基础上尽量节约能源,达到服务和能源双优的效果。

阜阳人民医院城南新区采用美国Honeywell公司楼宇自动化系统——WEBs系统,确保整个工程提供的设备为先进的、节能的、便于维护、操作方便,自动控制、技术经济性能符合规格书的要求,既满足高度智能化和系统集成化的技术要求,又能满足系统今后升级换代及系统扩展的需要。

本系统目前在阜阳人民医院城南新区主要实现了如下功能:

①实现设备的全自动运行;②实现系统的智能化管理;③维持设备正常的工作状况;④维持医院内部舒适的温度环境;⑤维持医院内部良好的空气质量;⑥发挥系统的控制优势,实现设备的节能;⑦对设备的故障情况,实现实时报警和必要的保护;⑧运行数据、报警数据、操作数据的存储和归档。

从本项目的实际需要考虑,参考相关的建筑图纸,本项目楼宇自控管理系统需监控的内容有:

①冷热源系统;②空调新风系统;③给排水系统;④送排风系统;⑤变配电系统;⑥照明系统;⑦电梯系统;⑧能耗计量。

2)实现的目标

(1)实现建筑各种机电设备的自动控制和管理

如空调机组、送排风机的程序启停自动控制,设备故障报警的自动接收,备用设备自动切换运行等。按管理者的需求,自动形成各种设备运行参数报表,或随时变更设备运行参数(如启停时间、控制参数等)。

(2)降低建筑的营运成本

楼宇自控管理系统只需在管理中心安排一至两名操作管理人员,即可承担对建筑内所有监控设备管理任务,从而可大大减少有关的管理人员及其日常开支。另外,由于楼宇自控管理系统其所具有的多种有效的能源管理方案,使得建筑在满足舒适性条件下,能耗可大大降低,从而进一步降低了建筑的日常营运支出,提高了建筑的整体效益。

(3)延长机电设备的使用寿命以及提高建筑安全性

图9　楼层空调设备监视和控制

楼宇自控管理系统可以通过编程实现有关机电设备的平均使用时间,从而提高大型机电设备(如空调机组、各种水泵等)的使用寿命。由于本系统具有极强的系统联网功能,在特定的触发条件下,可以和消防报警系统、安保系统等其他智能化子系统实现跨系统的联动功能,使建筑的安全性管理更可靠。

(4)空调、新风系统助力提高医院舒适程度和空气质量

医院空调不仅要求舒适性,更关系到病人的治疗与康复,医护人员的健康。良好的空气品质已经成为治疗疾病、减少感染、降低死亡率的重要技术保障,对于医院空调、新风系统的要求是比较特殊的,下面介绍楼宇自控系统中关于空调和新风系统的部分(图9)。

需要强调的是,尽管机组不同、应用的场合不同,但是,对它们的控制均有一个共同的目标和控制重点就是:在保证舒适、健康的前提下,保证机组可靠运行,提供节能措施。对每一台机组的控制原理和控制方式,均建立在这个基础上。

楼宇自控管理系统,设置室外温湿度的监测,作为系统联动、新风量优化控制运行参数。

本系统通过DDC及预先编制的程序对各楼层空调设备进行监视和控制,设备的工作状况以图形方式在管理机上显示,并打印记录所有故障。(www.xing528.com)

(5)空调机组监控

该机组的监控功能主要有:

①风机状态监测;②风机手自动状态监测;③风机故障报警;④风机启停控制;⑤水阀调节控制;⑥过滤网压差监测;⑦防冻开关报警;⑧新回风温度监测;⑨一氧化碳、二氧化碳浓度监测;⑩新回风阀调节控制。

该部分空调是大楼空调的主要形式,空气源来自新风和回风的混合。

送风温度的最佳控制(图10):冬季自动调节热水阀开度,保证回风温度为设定值;夏季自动调节冷水阀开度,保证回风温度为设定值。根据新风的温湿度计算焓值,在保证舒适度的前提下,自动调节混风比可达到节能的目的。

联锁控制:风机、风阀、水阀联锁控制,停风机时自动关闭水阀和风阀,风机启动时,自动打开风阀,并延时打开水阀。

图10　空调机组反馈调节

为了防止风机频繁启/停,在停机后20min(可调整)后,才能投入再次运行,以延长风机和电路寿命。

过滤网的压差报警,提醒清洗过滤网。

风机运行状态、手自动状态及故障状态监测,启停控制。

防冻保护:在冬季,当防冻开关报警时,水阀则保持10%(可调)的开度,以保护热水盘管,防止冻裂。

空气质量控制:部分区域,如人流量较大的区域,建议增加空气质量控制,即监测空气中CO/CO2浓度,控制新风量;当空气中CO/CO2含量超标时,增加新风量,减少回风量,直到空气质量达标。

ASHRAE62—2001中阐述:“如果通风能使室内CO2浓度高出室外700ppm内,人体生物散发方面的舒适性标准是可以满足的。”室内CO2浓度通常控制在1000ppm内。在人员较少时,可以减少新风量,从而起到节能的目的。

温度梯度控制:办公楼室内区域的温度控制,应遵循梯度控制原则:

①冬季温度:办公区域＞走道/电梯厅＞办公楼大堂;②夏季温度:办公区域＜走道/电梯厅＜办公楼大堂。

图11　焓值控制

过渡季节的焓值控制:定风量全空气调节系统中,过渡工况下,分别计算室外新风和室内回风的焓值,进行比较决策,自动控制新风阀、回风阀开度,以达到自动调节混风比的作用,最大限度利用新风来节能。不同的气象条件,采用不同的新回风比和运行方式,以减少空调能耗,达到节能目的。过渡工况,不仅包括春秋过渡季节,还包括夏冬季的过渡时段。如图11所示。

报警功能:如机组风机未能对启停命令做出响应,发出风机系统故障警报;风机系统故障、风机故障均能在手操器和中央监控中心上显示,以提醒操作员及时处理。待故障排除,将系统报警复位后,风机才能投入正常运行。

启停时间控制从节能目的出发编制软件,控制风机启停时间;同时累计机组工作时间,为定时维修提供依据。例如,正常日程启停程序:按正常上、下班时间编制;节、假日启停程序;制定法定节假日及夜间启停时间表;间歇运行程序:在满足舒适性要求的前提下,按允许的最大与最小间歇时间,根据实测温度与负荷确定循环周期,实现周期性间歇运行。编制时间程序自动控制风机启停,并累计运行时间。

中央站用彩色图形显示上述各参数,记录各参数、状态、报警、启停时间(手动时)、累计时间和其历史参数,且可通过打印机输出。