酒店附属楼ALERTON系统设计

1项目概况

本工程附属楼2层，一层建筑面积1564m2，二层建筑面积1731m2。附属楼作为商业区，人流量大，空间面积大，冷负荷的变化大，必须实施节能控制措施。本项目在附属楼使用了美国HONEYWELL公司的ALERTON系统，来实现节能减排并提供舒适的环境。气象条件：本区属北温带，大陆性气候，夏季炎热，冬季寒冷，全年年均气温+13.0℃左右，月平均气温最低在1月份，为-7.8℃，绝对最低气温为-21.8℃，绝对最高气温+42.1℃，主导风向为西南风，其次偏北风，一般月平均风速为2～3m/s，基本风压0.4kN/m2，年降雨量为552.5mm，最大积雪厚度为140mm。

本方案主要针对酒店空调暖通系统设备的自动控制进行设计，该项目机电设备分散、种类繁多，这就要求本项目楼宇自控系统采用开放稳定的通讯协议[1]，而BACnet协议开放性好、通讯稳定，特别适合应用在大空间，所以本项目选用了美国HONEYWELL公司的EnvisionforBACtalk（ALERTON）楼宇自控系统。根据要求，ALERTON系统将对建筑物的各种机电设备的运行及开关状态实行全时间的自动监测或控制，并同时收集、记录、保存及分析管理有关系统的重要信息及数据，力求通过自动控制的过程提供舒适的工作生活环境，节约能源，并且保证机电设备可靠的运行。

2ALERTON系统设计与设备选型

ALERTON系统设计采用共享总线型网络拓扑结构，通过两条MS/TP&BACnet现场控制总线，连接分布在各楼层的EnvisionforBACtalk系统的DDC控制器来实现数据的共享和控制的分散。楼宇自控设备控制系统图如图1所示。ALERTON的EnvisionforBACtalk系统采用了四层网络结构，分别为管理层、集成层、现场控制层和传感器/执行机构层。在本系统里管理层设置了1个中央工作站连接主控DDC箱。监控管理功能集中于中央工作站，实时性的控制和调节功能由现场控制层的DDC控制器完成。中央工作站选择了DELL公司的OptiPlex主机，2G内存，120G硬盘，酷睿2双核，采用了19寸LCD显示屏。打印机使用的是EPSON公司的LQ300K针式打印机一台。管理层使用的是EnvisionforBACtalk系统的ENV-BT-MED-U（BACtalk系统软件包Version2.5），可连接150个控制器。集成层使用的全局控制器是BCM-MDBS（BCMModbusgateway）的715000900，BACtalk控制模块(支持1个MS/TP)是715000300，BACtalk通讯模块是715000100，全局控制器电源模块是715000000。现场控制层使用了Alerton的VLC是一个高性能完全可编程的通用控制器，可用于楼宇机械及电气设备的控制。MS/TP总线的数据传输速率不低于76.8kbit/s。VLC主要控制HVAC设备，如热水泵、风机盘管、空调主机、VAV盒、通风设备、冷凝机及其他相关设备。所有的控制逻辑是使用艾顿公司的图形化编程语言——VisualLogic进行编制的。尽管不同VLC的I/O配置不同，但I/O的电气特征和要求却基本相同。一般的I/O连线图表在前面有所说明。安装VLC前须阅读安装说明，安装说明包括最新的I/O端口信息、电源和通信信息，以及警告及注意事项[2]。本工程一共使用了24个VLC-1600，10个VLC-853，3个VLC-16160，2个VLC-1188，3个VLC-550，28个VLC-444。传感器/执行机构层主要是由各种类型的传感器和执行器组成，完成在现场环境中的测量和信号的采集工作并接收DDC发出的指令加以实施。在本工程中主要使用了智能温湿度传感器（MS-2000H-BT），二氧化碳传感器（IAQPT-SM-A），一氧化碳传感器（GD250）。智能温湿度传感器使用的是半导体式的热敏电阻材料，电阻随温度的升高而急剧下降，并呈非线性。灵敏的热敏电阻可以提供可靠、准确、稳定的温度指示。BACtalkMicroset和MicrosetII是智能区域温度传感器，可附加湿度传感器，可与BACtalkVisualLogic控制器（VLC）连接在一起，既是租户控制中心，又是现场服务工具。传感器允许租户查看房间温度和室外温度，并且可以在设定的时限范围内改变温度设定值。LED/LCD可显示华氏或摄氏温度，多速按钮控制风机转速。租户可选择定时操作，以半小时为一个设定单元，并且定时操作使用情况被记录在BACtalk操作终端用以计费。与可编程VLC进行通讯。VLC直接与区域空调设备直接连接。VLC控制器储存控制参数以及温度设定值、执行DDC、控制设备，保持最佳环境条件。在可编程现场服务方式下，维修人员可以在现场查看和调节可编程控制器的控制参数。BACtalkMicroset同Alerton公司BACtalk系列产品中的路由器、LSi控制器，可编程控制器和操作终端软件一起提供了一个完备的楼宇自动控制解决方案。在本项目中，可根据传感器实测的温度值自动对热水阀或冷水阀开度进行PID运算控制，保证新风机送风温度、空调机回风温度达到设定温度的要求[3]。也可在适当时间调节新风风阀开度，优先于冷热水阀门尽可能使用新风量，保证新风的充分供给，并且能够最大限度地节约能源。并可以在风机停止后，新风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；当温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀，关闭风门，停风机并通过空气质量监测连锁启停排风机。执行器选用全套ALERTON的电动执行器，即电动调节阀。本项目中的电动阀门选择如表1。

3附属空气调节监控实现

本工程中重点是通过对参数的设定控制新风机组运行。在地下室安排了三台新风机组，屋顶安排了四台新风机组，来完成整个空间里的空气调节。

3.1地下室新风机组控制原理

如图2所示为本项目中的地下室新风机组控制原理图，本原理图涉及了地下室三个新风机组的控制（PAU-BF-01\02\03）。控制原理如下。（1）根据安装在送风管上的送风温湿度传感器所测的送风温、湿度，PI调节冷/热水调节阀的开度，使送风温度在设定值范围。（2）冬季温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀；当送风温度低于防冻保护设定时，关闭新风门，停风机，同时发出报警信号。（3）空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。

3.2屋顶新风机组控制原理

如图3所示为本项目中的屋顶新风机组控制原理图，本原理图涉及了屋顶四个新风机组的控制（PAU-R-01\02\03\04）。控制原理如下。（1）根据安装在送风管上的送风温湿度传感器所测的送风温、湿度，计算出送风温度的露点，把送风温度的露点温度与送风露点设定值比较，PI调节冷水阀的开度，使送风露点温度在设定值范围内[4]。（2）当新风温度差小于3℃（可调）时转轮关闭，直接开启旁通风门，与室外进行能量充分交换，当温差大于5℃（可调）时开启转轮。（3）根据预热盘管后温度PI调节预热阀的开度，使预热后温度达到设定值的范围内，根据送风温度，PI调节再热阀的开度，使送风温度维持在设定值范围内。（4）冬季温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀；当送风温度低于防冻保护设定时，关闭新风阀，停风机。同时发出报警信息。（5）用PI调节变频器的频率，以控制新风机组的送风量，使送风静压维持在设定值范围内。（6）空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。

3.3标准层冷辐射系统区域控制原理

如图4所示为本项目中的标准层冷辐射系统区域控制原理图，本原理图是针对不同分区温湿度控制的基础。控制原理如下。（1）每个区域设置多功能传感器一只，露点温度传感器一套，冷梁调节阀一个，冷吊顶调节阀一个。（2）冷冻水温出水高于16℃。由于当室温为26℃，相对温度为50%时，空气的露点温度为15℃，因此只要控制进入辐射板的冷水初温不低于16℃，送风系统空气的露点温度不超过15℃，就可防止凝露的发生。（3）在每个区域里安装多功能温湿度传感器，计算每个区域的露点温度，同时根据区域的温湿度调节电动调节阀，当室内露点温度接近供水温度时发出报警信号并关闭二通调节阀。新风机组全速运行。（4）在每个区域的冷梁、冷吊顶供回水管安装露点温度传感器，检测每个区域冷梁、冷吊顶供回水露点。当在冷梁、冷吊顶管道露点温度感器发出报警信号时，二通阀关闭，新风机组全速运行。并通知管理人员到现场查看原因。（5）在正常情况下不允许办公人员随便开窗。开窗只能在空调系统、冷梁、冷吊顶系统都不能运行的情况下才可以。

4ALERTON系统运行效果

艾顿BACtalkforWindows操作终端软件是一个真正的基于视窗的楼宇自控系统操作软件，通过BACtalk，在一台个人计算机上就可以监视和控制整个系统。BACtalk通过以太网，或者PTP串行口或modem与BACnet现场设备和其他厂家的BACnet兼容设备进行通讯。如图5所示，为本项目监控画面的整体设计。从中可以看到BACtalkforWindows简单易用的图形化界面是专门针对现今最流行的微软视窗系统设计的。它可以与其他应用软件同时运行。BACtalk以其强大的图形库而独具特色。生动的三维动画和彩色图形使设备操作者可以用简洁的“点击”控制实时访问系统数据。建筑的图形，如楼层平面图及暖通空调的特殊设备图可以采用Bitmap图形，也可以是从CAD程序输出、扫描或来自任何其他图形软件制作的图形[5]。BACtalk全面支持BACnet功能：包括BACnet定义的时间表、图形或文本格式的趋势记录、能量记录、能量限制、动态数据交换以及租户和操作人员的活动记录。用户操作级别设置保护系统免受非法访问。该程序可实现时间排程、报警（如图8）、趋势曲线（如图9）、能源消耗记录、负载限制、最佳启动、租用管理、时区和报表及打印。

5结束语

在本项目中，根据楼宇自动化系统的设计目标、依据和原则，针对项目的冷热源和空调系统的监控原理与监控功能进行了探讨，并设计了该建筑的采暖通风与空气调节系统设计、自控设计与设备选型。设计能够满足建筑物内机电系统的不同工艺需要。在系统中设计的现场处理器数量既保证了现有投资的最大利用，也足够应付日后技术的快速发展。