概述
某大學(xué)教學(xué)樓為全國(guó)大學(xué)校園內(nèi)的一幢標(biāo)志型建筑。建筑面積約70000平方米,總高度近百米。地下三層，地上二十七層。該建筑地下室為設(shè)備機(jī)房，停車(chē)場(chǎng)；群樓為大型的實(shí)驗(yàn)室及研究生教室，多媒體教室及多功能廳，活動(dòng)大廳及國(guó)際會(huì)議廳和中小型會(huì)議室；主樓為辦公用房。該大樓將建成一套真正的高科技、智能化的弱電系統(tǒng)。其BAS系統(tǒng)采用美國(guó)江森公司的METASYS樓宇管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這里對(duì)此系統(tǒng)中空調(diào)系統(tǒng)的控制作一詳細(xì)介紹。

1.本建筑（BAS）概況

根據(jù)本樓使用特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，樓宇設(shè)備自動(dòng)化管理(BAS)系統(tǒng)要對(duì)空調(diào)機(jī)組，通風(fēng)機(jī)組，冷凍站系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、記錄及報(bào)警；對(duì)供電系統(tǒng)主要參數(shù)監(jiān)測(cè)、記錄及報(bào)警；電梯的檢測(cè)及報(bào)警、積水坑的檢測(cè)及排污泵的控制；照明系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理，以達(dá)到舒適、方便、節(jié)能和便于管理的目的。
該系統(tǒng)主要由1個(gè)操作站、1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)控制器、24臺(tái)DDC控制器構(gòu)成。如以下示意圖：
操作站－網(wǎng)絡(luò)控制器
此系統(tǒng)可以通過(guò)Ethernet網(wǎng)(N1網(wǎng))將中央操作站及網(wǎng)絡(luò)控制器各節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，同時(shí)安裝在建筑物各處的直接數(shù)字控制器(DDC)將通過(guò)RS485現(xiàn)場(chǎng)總線（N2網(wǎng)）連接到網(wǎng)絡(luò)控制器上，與其它網(wǎng)絡(luò)控制器上的直接數(shù)字控制器及中央操作站保持緊密聯(lián)系。傳感器及執(zhí)行器等連接至以上各直接數(shù)字控制器(DDC)內(nèi)。

2.（BAS）對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的控制

本建筑內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：
（1）組合式空調(diào)機(jī)組26臺(tái)，
（2）新風(fēng)機(jī)組31臺(tái)；38臺(tái)送風(fēng)機(jī)；
（3）1個(gè)冷凍站系統(tǒng)；
2.1空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控
整個(gè)大樓共有26臺(tái)組合式空調(diào)機(jī)組。其中一層8臺(tái)，二層7臺(tái)，三層3臺(tái)，四層8臺(tái)，五層3臺(tái)。空調(diào)機(jī)組為舒適性空調(diào)機(jī)組，專(zhuān)門(mén)為會(huì)議室、辦公室及教室提供舒適、優(yōu)質(zhì)的空氣。其空氣處理方式為：室外的新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)閥調(diào)節(jié)后，又經(jīng)初效過(guò)濾器與回風(fēng)混合預(yù)熱段、表冷加熱段、送風(fēng)機(jī)高效過(guò)濾器后送入。
需要監(jiān)控的內(nèi)容如下：
回風(fēng)管回風(fēng)溫度（AI）；風(fēng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)（DI）；風(fēng)機(jī)的故障報(bào)警信號(hào)（DI）；自動(dòng)或手動(dòng)狀態(tài)顯示（DI）；風(fēng)機(jī)啟?？刂疲―O）；新風(fēng)風(fēng)門(mén)控制（AO）；兩通水閥控制（AO）；室內(nèi)溫度（AI）；室內(nèi)濕度（AI）；室內(nèi)靜壓差（AI）
在操作站上，每一個(gè)空調(diào)機(jī)組都將通過(guò)彩色三維圖形顯示，直觀的表示不同空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信號(hào)，動(dòng)態(tài)的顯示每個(gè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、回風(fēng)溫度，同時(shí)各個(gè)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行定時(shí)啟停控制，并可以通過(guò)鼠標(biāo)修改設(shè)定值或者末端設(shè)備開(kāi)啟度、改變?cè)O(shè)備啟停狀態(tài)，以求達(dá)到最佳工作環(huán)境。
這些空調(diào)機(jī)組由METASYS系統(tǒng)按每天預(yù)先編排的時(shí)間，包括假日程序?qū)照{(diào)機(jī)組監(jiān)視和控制。
2.1.1空調(diào)機(jī)組的水閥及新風(fēng)閥的控制
水閥的控制主要是根據(jù)回風(fēng)溫度傳感器的反饋溫度信號(hào)，調(diào)節(jié)冷熱水閥的開(kāi)度，使送風(fēng)溫度趨向設(shè)定溫度(PI比例調(diào)節(jié))；當(dāng)回風(fēng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，DDC自動(dòng)輸出關(guān)的信號(hào)，關(guān)閉冷熱水閥，反之則打開(kāi)冷熱水閥，從而既滿(mǎn)足室內(nèi)溫度的設(shè)定要求，防止溫度過(guò)高過(guò)低給人工作帶來(lái)的不便，又最大的節(jié)省能源。根據(jù)一般的經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有裝調(diào)節(jié)閥之前閥門(mén)的開(kāi)啟度一般為85％左右，裝上調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)后，閥的開(kāi)啟度僅為40％～60％，因此可以減少能源損耗。
新風(fēng)閥的調(diào)節(jié)控制主要用途有以下三方面：（1）節(jié)約能源。對(duì)新風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)可以保證最大限度的利用新風(fēng)。當(dāng)新風(fēng)溫度接近室內(nèi)溫度時(shí)，新風(fēng)閥門(mén)全部打開(kāi)；當(dāng)新風(fēng)溫度與設(shè)定溫度相比，溫差過(guò)大時(shí)，此時(shí)只需保證最低新風(fēng)量，將新風(fēng)閥門(mén)關(guān)到最小位置，最大限度的利用回風(fēng)。（2）保護(hù)風(fēng)機(jī)，由于當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量的原因，新風(fēng)閥處于常開(kāi)狀態(tài)，過(guò)濾網(wǎng)容易污濁，需要經(jīng)常清洗。因此需要實(shí)現(xiàn)新風(fēng)閥與風(fēng)機(jī)的連鎖，當(dāng)風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，風(fēng)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，防止粉塵進(jìn)入。（3）在每層的房間內(nèi)都設(shè)有多個(gè)室內(nèi)靜壓差傳感器，可檢測(cè)室內(nèi)與外界環(huán)境的靜壓差，根據(jù)靜壓差值與設(shè)定值之間的比較來(lái)確定風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟度，使室內(nèi)處于最佳的工作學(xué)習(xí)環(huán)境。
2.2新風(fēng)機(jī)組的監(jiān)控
整個(gè)大樓共有31臺(tái)新風(fēng)機(jī)組，負(fù)二層1臺(tái)，負(fù)一層1臺(tái)，一、二、四層各一臺(tái)，三層2臺(tái)，五層4臺(tái)，7—26層每層1臺(tái)主要為房間提供高質(zhì)量的新風(fēng)。其空氣處理方式為：室外的新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)閥后，又經(jīng)初效過(guò)濾器、表冷加熱段、送風(fēng)機(jī)后送入各個(gè)樓層的房間。
監(jiān)控的內(nèi)容如下：
送風(fēng)管送風(fēng)溫度（AI）；風(fēng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)（DI）；風(fēng)機(jī)的故障報(bào)警信號(hào)（DI）；風(fēng)機(jī)自動(dòng)或手動(dòng)狀態(tài)顯示（DI）；風(fēng)機(jī)啟停控制(DO)；新風(fēng)風(fēng)門(mén)控制（DO）；兩通水閥控制（AO）；新風(fēng)溫度（AI）；送風(fēng)溫度（AI）
在操作站上，每一個(gè)新風(fēng)機(jī)組都將通過(guò)彩色三維圖形顯示，直觀顯示不同新風(fēng)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信號(hào)。動(dòng)態(tài)顯示每個(gè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、送風(fēng)溫度。同時(shí)各個(gè)新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行定時(shí)啟停控制，以求達(dá)到最佳的工作學(xué)習(xí)環(huán)境。
新風(fēng)機(jī)組由METASYS系統(tǒng)按每天預(yù)先編排的時(shí)間包括假日程序?qū)C(jī)組進(jìn)行監(jiān)視和控制。
2.3設(shè)備選用：
（1）風(fēng)管溫度傳感器－－選用TE-6321P-1，它是一款電阻式溫度傳感器，與一般的電子式溫度傳感器相比優(yōu)點(diǎn)價(jià)格便宜，可以為DDC直接進(jìn)行信號(hào)傳送。
（2）新風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器－－選用M-9116-GGA比例式風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，需要新風(fēng)風(fēng)門(mén)的閥桿做出改動(dòng)，以便方便閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器的安裝。
（3）調(diào)節(jié)閥及閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器－－選用雙DO閥門(mén)與驅(qū)動(dòng)器，它的最大優(yōu)點(diǎn)是完全滿(mǎn)足溫濕度PID調(diào)節(jié)的需要，同時(shí)與普通的比例式調(diào)節(jié)閥(AO閥)相比，既可以節(jié)省AO點(diǎn)（因?yàn)橐话愕目刂破髦?，AO點(diǎn)比較少）同時(shí)成本便宜10％～30％。
（4）壓差開(kāi)關(guān)－－選用P233A-10-AKC的壓差開(kāi)關(guān)，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕巧，價(jià)格便宜。
（5）室外溫度傳感器－－選用TE-6323P-1電阻式溫度傳感器，該項(xiàng)目選用兩個(gè)溫度傳感器，分別設(shè)于三層的南面和北面，溫度值取平均值，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)值傳輸?shù)矫總€(gè)空調(diào)機(jī)組的DDC。
（6）DDC控制器－－選用DX－9100－8154，它具有8DI、6DO、6AI、2AO，DX—9100—8454，它具有8DI、6DO、6AI、8AO，這樣可以節(jié)省大量的布線工作，又具有較高的性?xún)r(jià)比。
2.4冷凍站的監(jiān)控
整個(gè)系統(tǒng)由四臺(tái)冷水機(jī)組（三用一備），六臺(tái)冷凍水泵（四用兩備），一臺(tái)膨脹水箱，四臺(tái)冷卻塔，分水器和集水器，六臺(tái)冷卻水泵構(gòu)成。
冷凍站系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容：
監(jiān)測(cè)冷卻水的供、回水溫度（AI）
監(jiān)測(cè)冷凍水的供、回水溫度（AI）
監(jiān)測(cè)冷凍水回水的溫度（AI）
監(jiān)測(cè)冷凍水的供、回水壓差（AI）
壓差旁通閥的控制（AO）
冷凍水泵運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、手自動(dòng)狀態(tài)（DI）
熱水泵運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、手自動(dòng)狀態(tài)（DI）
冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、手自動(dòng)狀態(tài)（DI）
冷水機(jī)組的運(yùn)行、故障報(bào)警、手自動(dòng)狀態(tài)（DI）
膨脹水箱的高、低液位報(bào)警（DI）
補(bǔ)水泵的運(yùn)行、故障報(bào)警、手自動(dòng)狀態(tài)（DI）
冷凍水的水流狀態(tài)（DI）
冷卻水的水流狀態(tài)（DI）
冷凍水泵、冷卻水泵的啟停（DO）
冷水機(jī)組的啟停（DO）
冷卻塔風(fēng)機(jī)的起?？刂疲―O）
冷卻水進(jìn)水電動(dòng)蝶閥控制（DO）
冷凍水進(jìn)水電動(dòng)蝶閥控制（DO）
冷卻塔進(jìn)水電動(dòng)蝶閥控制（DO）
冷卻水泵和冷凍水泵的變頻控制（AO）
通過(guò)安裝在冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的直接數(shù)字控制器DDC按內(nèi)部預(yù)先編寫(xiě)的軟件程序來(lái)控制冷凍機(jī)的啟停和相關(guān)設(shè)備的群控。
檢測(cè)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟?？刂?。在操作站上，每一個(gè)機(jī)電設(shè)備都將通過(guò)彩色三維圖形顯示，輔以圖標(biāo)的顏色變化和閃爍，直觀顯示不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信號(hào)。
冷凍站系統(tǒng)由METASYS系統(tǒng)按每天預(yù)先編排的時(shí)間包括假日程序?qū)湔鞠到y(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)視。
2.4.1冷凍站主要設(shè)備的監(jiān)控
（1）檢測(cè)各個(gè)機(jī)電設(shè)備的手自動(dòng)狀態(tài)。功率較大的設(shè)備，出于安全的考慮需要增加手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)打到手動(dòng)時(shí)，自動(dòng)不起作用，這便于系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和維修或?qū)o急狀況進(jìn)行處理。
（2）檢測(cè)冷凍水的供回水溫度和回水流量。根據(jù)供/回水溫度差和回水流量來(lái)調(diào)節(jié)冷凍機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，同時(shí)相應(yīng)的循環(huán)水泵和冷卻塔連鎖啟停。
（3）根據(jù)程序或工作日程安排自動(dòng)開(kāi)關(guān)冷凍機(jī)組。通過(guò)程序控制冷凍機(jī)組，達(dá)到最低能耗，達(dá)到最低的主機(jī)折舊率。
（4）檢測(cè)冷凍水的供回水壓差，同時(shí)在冷凍水供回水總管（或集水器與分水器）之間安裝壓差旁通調(diào)節(jié)閥。當(dāng)冷凍水管路的供回水壓差超過(guò)設(shè)定值時(shí)，壓差旁通閥自動(dòng)打開(kāi)，DDC調(diào)節(jié)其開(kāi)啟度，使其供回水壓差符合設(shè)定的要求，防止壓差過(guò)高而損壞冷凍機(jī)。從而保證冷凍機(jī)側(cè)的冷凍水流量恒定，保證冷凍機(jī)的安全工作。
（5）檢測(cè)膨脹水箱的高低液位。當(dāng)膨脹水箱的液位低于低液位開(kāi)關(guān)時(shí)，DDC自動(dòng)控制補(bǔ)水泵為膨脹水箱補(bǔ)水，當(dāng)液位到達(dá)高液位開(kāi)關(guān)時(shí)，補(bǔ)水泵停止。
（6）當(dāng)冷卻水、冷凍水管的水流開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)到有水流通過(guò)時(shí)，冷機(jī)才允許啟動(dòng)，防止冷機(jī)的空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，從而損壞冷凍機(jī)。
（7）對(duì)冷凍水的進(jìn)水、冷卻水進(jìn)行電動(dòng)蝶閥控制，減少系統(tǒng)的負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)啟一臺(tái)冷機(jī)時(shí)，只需要開(kāi)啟一臺(tái)冷機(jī)的冷卻水、冷凍水供水閥控制。相應(yīng)的開(kāi)啟該機(jī)組的冷卻水、冷凍水蝶閥，反之則關(guān)閉該機(jī)組的蝶閥。
當(dāng)一臺(tái)冷凍水泵、冷卻水泵或補(bǔ)水泵發(fā)生故障時(shí)，備用泵會(huì)自動(dòng)投入運(yùn)行。
（8）各聯(lián)動(dòng)設(shè)備的啟停程序包括一個(gè)可調(diào)整的延遲時(shí)間功能，以配合冷凍系統(tǒng)內(nèi)各裝置的特性。
（9）檢測(cè)冷卻水的供、回水溫度。當(dāng)溫度高于設(shè)定值37℃時(shí)，冷卻塔風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，不滿(mǎn)足時(shí)再啟動(dòng)下一臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)，直到滿(mǎn)足使用設(shè)定溫度為止；當(dāng)溫度低于設(shè)定值25℃時(shí)，冷卻塔風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉一臺(tái)，溫度還低時(shí)，再關(guān)閉下一臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)，直到滿(mǎn)足使用設(shè)定溫度。這樣可以最大限度的節(jié)省風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，減少能耗。
（10）對(duì)冷卻塔的進(jìn)水進(jìn)行電動(dòng)蝶閥控制，減少系統(tǒng)的負(fù)荷運(yùn)行。此時(shí)只需要給進(jìn)水安裝蝶閥，再安裝一般的浮球冷卻塔進(jìn)行補(bǔ)水控制控制即可。因?yàn)槔鋮s塔屬于一個(gè)敞開(kāi)的連通器，彼此水位一樣，不存在抽空或灌滿(mǎn)的可能，安裝進(jìn)水蝶閥只是在于對(duì)冷卻水泵進(jìn)行優(yōu)化啟?？刂?。
2.5換熱站系統(tǒng)
整個(gè)大樓由兩臺(tái)換熱機(jī)組提供熱源，整個(gè)換熱站系統(tǒng)包括兩臺(tái)換熱機(jī)組，與冷站系統(tǒng)共用六臺(tái)循環(huán)水泵（四用兩備），分水器、集水器和一個(gè)膨脹水箱。
換熱站系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容：
監(jiān)測(cè)兩次熱水的供水溫度（AI）；檢測(cè)水管壓力（AI）；熱水供水的水流狀態(tài)（DI）；一次熱水供水電動(dòng)蝶閥開(kāi)關(guān)控制（DO）；二次熱水供水電動(dòng)蝶閥開(kāi)關(guān)控制（DO）；其他監(jiān)控內(nèi)容同冷站系統(tǒng)。
通過(guò)安裝在冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的直接數(shù)字控制器DDC按內(nèi)部預(yù)先編寫(xiě)的軟件程序來(lái)控制換熱設(shè)備的群控。
（1）根據(jù)程序或工作日程安排自動(dòng)開(kāi)關(guān)換熱機(jī)組的進(jìn)出水閥。程序控制換熱機(jī)組，以求達(dá)到最低能耗，最低的主機(jī)折舊率。
（2）于指定管道位置設(shè)置溫度傳感器，以測(cè)量空調(diào)水供回水溫度。
（3）當(dāng)膨脹水箱的液位低于低液位開(kāi)關(guān)時(shí)，DDC自動(dòng)控制補(bǔ)水泵為膨脹水箱補(bǔ)水。
（4）當(dāng)熱水管的水流開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)到有水流通過(guò)時(shí)，循環(huán)泵才允許啟動(dòng)，防止其空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
（5）各聯(lián)動(dòng)設(shè)備的啟停程序包括一個(gè)可調(diào)整的延遲時(shí)間功能，以配合熱站系統(tǒng)內(nèi)各裝置的特性。

結(jié)束語(yǔ)

采用了BAS后，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：
1．節(jié)省能源：
2．節(jié)省管理費(fèi)用：
3．延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命：
4．提高管理可靠性：
5．使得管理規(guī)范化：
BAS本身可以依據(jù)管理慣例對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，也具有自動(dòng)分析人員管理指令的能力，使得一些不規(guī)范的管理規(guī)范化。