此文发表于《智能建筑与城市信息》2004年第2期

建筑设备监控系统的设计

裴燕玲 张 钊
(山东省建筑设计研究院 250001)

    提 要:本文依据新版《建筑工程设计文件编制深度规定》(2003年版),对建筑设备监控系统的设计,从方案、初步和施工图三个阶段进行了阐述,与旧版《规定》进行了比较,明确了各个阶段的设计深度,并对二次深化设计进行了简要的说明,对工程设计有着一定的指导作用。
    关键词: 建筑设备监控系统,楼宇自控系统(BA),设计,系统图,平面图。
   中图分类号 O221.3 文献标识码 A 文章编号 1009-1742(2004)05-0000-00

Design of monitoring system in building equipment

Pei YanlingZhang Zhao
(Shandong Provincial Architectural Design & Research Institute 250001)

    Abstract: Based on the new specification depth of building project design document establishment (2003 edition), design of monitoring system in building equipment is expounded in scheme, initial design and construction drawing design. Compared with old specification, different stage of design depth is expressed, and further depth design is briefly illustrated. The paper is a guide to project design.
    Key words: Monitoring system in building equipment, Building automation system, Design, System drawing, Plane graph

1 前言    
    建筑设备监控系统又称楼宇自动控制系统,简称BA,它是利用计算机,自动地对建筑物内的电气设备进行实时监视、测量和控制,由于它具有节能、提高效率和改善环境等功能,越来越为人们所接受,成为现代建筑的重要组成部分。
    由于建筑设备监控系统是建筑中一个新的内容,92年的《建筑工程设计文件编制深度规定》中没有详细的规定,如何进行规范详细的设计一直没有明确的标准,尤其是在民用建筑中,建筑电气设计分方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段,对于各个阶段的设计深度一直很混乱,国家建设部从2001年开始筹备重新编写设计深度的规定,经过一年多各方面专家的讨论、磋商,参照了国外的有关资料,于2003年4月1日正式颁发了新的《建筑工程设计文件编制深度规定》(2003年版),并要求2003年6月1日实施, 同时废止原有《规定》。新版《规定》与92年版相比,变化比较大,取消了初设时的大量表格计算,施工图设计中把BA系统大部分图纸规定由承包商负责深化设计,相对的减少了设计院的负担,虽然《规定》中还有不完善的地方,但在没有更新、更权威的部门推出规定之前,应必须执行此《规定》。当然《规定》是指导方面的,不可能非常细,在细节上每个设计人员都会有各自的理解,本文一则依据每次《规定》讨论会上专家门的意见,请教了部分《规定》的编者,二则依据了设计院设计人员的意见和BA承包商技术人员的意见,对BA各个阶段的设计进行阐述和比较,供设计人员参考。
    从新《规定》上可以看出,把一部分图纸内容划到深化设计中去,从绘图的工作量上减少了,但是从对BA的了解深度上一点也没有减少,因为一方面从《规定》要求的设计内容上,对深化设计的内容没有深入的了解是无法很好的完成的;另一方面《规定》要求配合承包方了解设备及要求,审查深化设计图纸,这就要求设计人员对BA系统要有深刻的了解。

2、总则
   
首先,BA是对设备进行自动的监测和控制,要想做好设计,必须详细的了解被监测和控制设备的运行原理及控制要求。现在BA的监控的主要内容从大的方面有空调系统、给排水系统、变配电系统、照明系统及对电梯、扶梯的监视,其中最主要的是空调系统。当利用BA来完成系统集成的功能时,还要清楚其他系统和BA之间的信息传递。
    用原则上讲:方案设计文件应满足编制初步设计文件的需要;初步设计文件应满足编制施工图设计文件的需要;施工图设计文件应满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的需要。BA子系统的分类及名称应依据国家标准:《智能建筑设计标准》GB/T50314—2000;图纸的排列顺序按《规定》中的顺序,如:设计说明、系统图、平面图、材料表。一般来说:设计院对BA的设计是包括在弱电设计或是总的电气设计中,而工程承包方的二次深化设计往往是单项BA设计。
    新版《规定》划到深化设计中的图纸主要有三部分内容:一是子系统的系统图,虽然在施工图中不要求出了,但是必须有草图,在图纸归档的时候,作为设计资料一起归档,没有这部分草图,DDC的选择,监控点的统计是无法进行的。二是传感器、执行器的材料选择,三是机房内设备与DDC之间连接的平面图。

3、方案设计:此设计阶段,建筑电气专业设计文件主要为设计说明书,包括以下内容:
3.1、设计范围:在电气或弱电总说明中阐述建筑物智能化设计标准等级,设计内容包括建筑设备监控系统。
3.2、BA设计的相关系统内容。应说明自控设计包含的内容,和中如:
1)对空调系统设备的运行状况进行监视、控制、测量和记录。
2)对供配电系统、变配电设备进行监视、测量和记录。
3)对照明设备进行监视和控制。
4)对给排排水系统设备的运行进行监视、控制、测量和记录。
5)对电梯及自动扶梯的运行进行监视。
3.3、当由楼宇自控系统完成系统集成时,应说明集成的内容。如:
1)对公共安全防范系统进行必要的监测。
2)对火灾自动报警系统进行必要的监测。
3)对停车场管理系统进行监视测。

4、初步设计:设计内容包括设计说明书、系统图、平面图、主要设备材料表,图纸目录由总目录给出。
4.1设计说明:
4.1.1设计依据
1)建筑概况:说明建筑类别、性质、面积、层数、高度及智能化设计标准等级等;
2)相关专业提供给本专业的工程设计资料;
3)建设方提供的有关职能部门认定的工程设计资料,建设方设计要求;
4)本工程采用的主要标准及法规。
4.1.2设计范围:在电气或弱电设计说明中阐述设计内容包括楼宇自控系统。
4.1.3楼宇自控系统控制室的位置、面积、独立设置或与哪些系统合用,监控总点数,其中数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出各为多少,系统的组成。
4.1.4各子系统的要求。
1)对于制冷系统应说明制冷机的形式、台数,制冷机自带的控制功能,控制要求(如:机组启动时,冷冻水、冷却水及冷却塔进水管处的电动蝶阀打开,同时冷冻水泵、冷却水泵启动,冷却塔风机启动。经水流开关确认管路系统内水流正常后,启动冷水机组。停机时,冷水机组首先停机。在延迟一定时间后,停水泵、风机并关水阀;通过温度传感器及流量传感器分别测出负荷的实际供水温差及水流量,计算出实际耗冷量,并根据冷水机组的匹配情况,自动决定设备运行台数,以满足负荷的要求),BA要实现的功能等。
2)、对热力系统应说明锅炉的形式、台数,热交换器的台数,锅炉自带的控制功能,控制要求(如:根据回水压力测量调整热水加压泵的工作台数,调节二次热水阀的开度,便利热水供水压力保持在设定的范围内;通过检验二次侧供水温度,并与设定值比较,调节一次电动阀的开度,来满足二次负荷),BA要实现的控制功能等。
3)、对冷冻水、冷却水系统应说明冷冻、冷却水泵的台数、冷却塔的台数,控制要求及BA实现的功能等。
4)、对于空气处理系统应说明空气处理机的台数、控制要求及BA实现的功能等。
5)、对于给排水系统应说明给水泵台数、排水泵台数、控制要求及BA实现的功能。
6)、对于供配电设备监视系统应说明高压开关柜的台数,其中进线柜、出现柜、联络柜各多少;变压器多少台;低压柜多少台,其中进线柜、出线柜、联络柜、电容补偿柜各多少;柴油发电机台数;直流电池屏台数。当然,只说明BA监测的设备。
7)、对于照明系统应说明控制要求(时间、光线)及各种灯光控制的路数等。
4.1.5当完成智能化系统集成功能时需说明集成的子系统及其要求。如:对火灾自动报警系统进行监测如下:监视各类探测器的状态;监视手动报警按钮、消火栓按钮、水流指示器、压力报警开关等报警点的状态;监视消防泵、喷淋泵、消防广播及警铃的状态;监视放火卷帘及其他联动设备的状态。
4.1.6主要产品的选型;设计中所使用的符号、标注的含义;接地要求及导线选型及敷设方式。
4.1.7需提请在初设审批时解决或确定的主要问题
4.2、系统图:应画出系统干线图,控制室大体位置,设备、DDC大体位置、数量应在干线图中大体标出,只标出线路连接路径,不做线路选型。
4.3、平面图:包括控制室平面布置图和各分站DDC平面布置,只画出设备平面分布,不做线路连接。
4.4、主要设备材料表:包括主要设备的图例、名称、型号规格、技术参数、单位、数量、安装作法等。

5、施工图设计:设计文件包括图纸目录、施工设计说明、系统图、平面图、主要设备表。
5.1图纸目录:先列新绘制图纸,后列重复使用图。
5.2施工设计说明
5.2.1设计依据:可按初步设计中的设计依据进行说明。
5.2.2设计范围:在电气或弱电设计说明中阐述设计内容包括楼宇自控系统。
5.2.3楼宇自控系统控制室的位置、面积、独立设置或与哪些系统合用,监控总点数,其中数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出各为多少,系统的组成。
5.2.4当完成智能化系统集成功能时需说明集成的子系统及其要求。与初步设计一致。
5.2.5主要产品的选型;设计中所使用的符号、标注的含义;接地要求及导线选型及敷设方式。
5.2.6系统的施工要求和注意事项(包括布线、设备安装等);设备定货要求;工程选用标准图图集编号、页号。
5.3、系统图: 
1)、监控系统干线图,绘至DDC站止;包括主控主要设备,与DDC站的连接,线路选型与敷设方式,每个DDC要有清晰的编号与监控点表一一对应,线缆、设备的数量、路由,主要设备与设备间的连接应清晰画出,设备材料的图例、型号、数量应与平面图材料表一致,设备位置应与实际位置大体一致。

2)、监控点表,说明详细的设备和DDC的分布位置、监控对象、实现的功能、监控点分类、点数统计及DDC的点数占用率等,各监控点、DDC与干线系统图应严格一致。如x-xxDDC监控点表:

设备名称

设备数量

数字量输出DO

数字量输入DI

模拟量输入AI

模拟量输出AO





位置

启停控制


湿


 

 

运行状态

故障报警

手动启动

压差报警

 防冻报警

送风温

送风湿

回风温度

回风湿度 

风门控制





 

 

1

组合式空调机

1

1

 

 

1

1

1

 

1

1

1

1

1

1

 

 

12 

一楼机房 

2

风机

2

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

一楼机房

3

照明回路

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

一楼配店间  

4

监控点合计 

 

 8

4

21

 

5

 DDC

 

 8 

 8

6

26

一楼机房 

6

占用率 

 

88%  

  100%

 67%

 50%

81% 

 

总监控点表:
序号
设备名称
设备数量
数字量输出
DO
数字量输入
DI
模拟量输出
AO
模拟量输入
AI
合计
1
制冷机
4
         
2
锅炉
3
         
3
组合式空调机
10
         
4
给水泵
6
         
5
供配电系统            
6
照明回路
20
         
7
           
8
           
9
DDC
24
260
450
120
300
1130
10

点数合计

 
200
400
100
260
960
11
DDC点数占用率  
77%
89%
84%
87%
85%
5.4、平面图,控制室平面布置图、接地平面图;DDC平面布置图,干线及设备机房外线路平面图。
5.5、主要设备材料表,包括主要设备的图例、名称、型号规格、技术参数、单位、数量、安装作法等。

6.深化设计
   
深化设计与施工图设计的区别在于增加详细的分系统图、详细的设备机房内DDC与监控设备的连接平面图和接线图及详细的设备材料清单。如空气处理机系统图如下:

7、结论
    本文依据新版《建筑工程设计文件编制深度规定》(2003年版),对建筑设备监控系统从方案设计、初步设计、施工图设计三个阶段的设计深度上进行了详细的说明,并对二次深化设计做了简要的介绍,对BA的设计具有一定的指导作用。在本文的撰写过程中,建设部建筑智能化专家们提供了大力的支持;天津大学建筑设计研究院、同济大学建筑设计研究院、山东省建筑设计研究院、浙江省建筑设计研究院、杭州市建筑设计研究院,还有天津、上海、浙江、山东等地的BA承包商们,以及天津大学、同济大学的同行们给于了热情的帮助,在此表示真诚的感谢!随着现代化建筑的发展,建筑设备监控系统无论产品、功能,还是从工程的实施和运行上必将越来越完善,其设计的规范化也会越来越标准,以指导工程的安装,充分发挥系统的作用,使现代建筑成为真正的智能建筑。

 

参考文献
[1] 《建筑工程设计文件编制深度规定》(2003年版).北京:中国建筑设计标准研究所,2003.4
[2] 《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000.北京:中国计划出版社,2000.10
[3] 胡崇岳.智能建筑自动化技术.北京:机械工业出版社,1999.6
[4] 程大章.智能建筑工程设计与实施.上海:同济大学出版社,2001.11
[5] 梁华等.建筑智能化系统工程设计手册.北京:中国建筑工业出版社,2003.3
[6] 江森自控应用手册.北京:江森自控公司,2002.3

 
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