樓宇自控系統(tǒng)工程質(zhì)量控制

樓宇自控系統(tǒng)工程質(zhì)量控制樓宇自控系統(tǒng)是建筑設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。建筑設(shè)備主要是指為建筑服務(wù)的、那些提供人們基本生存環(huán)境所需的大量機(jī)電設(shè)備，如暖通空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、變配電設(shè)備以及給排水設(shè)備等。樓宇自控系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)結(jié)合集散控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備自動(dòng)化控制，以達(dá)到合理利用設(shè)備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設(shè)備安全運(yùn)行之目的。隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能要求的大力推行，樓宇自控系統(tǒng)實(shí)施的質(zhì)量控制是目前智能化建筑行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。為了使其發(fā)揮應(yīng)有的投資效果，本文結(jié)合樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試以及驗(yàn)收等實(shí)施中存在的問(wèn)題并通過(guò)全國(guó)海關(guān)信息中心備份中心的樓宇自控工程案例對(duì)實(shí)施質(zhì)量控制進(jìn)行分析和探討，以推進(jìn)樓宇自控系統(tǒng)能更有序、更有效地運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有的效果。1樓宇自控系統(tǒng)組成及實(shí)施內(nèi)容樓宇自控系統(tǒng)組成裝置包括檢測(cè)裝置（各類型傳感器，如溫度傳感器、壓力、壓差傳感器等）、直接數(shù)位控制器（簡(jiǎn)稱DDC，包括DO、DI、AI、AO點(diǎn)等）以及傳輸線路與控制主機(jī)。樓宇自控是建筑智能化工程的主要系統(tǒng)，通常包括對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等系統(tǒng)的監(jiān)控。集網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、控制和檢測(cè)技術(shù)于一身，使得建筑內(nèi)機(jī)電設(shè)備管理高效、環(huán)境獲得最佳舒適度、大幅度節(jié)約建筑運(yùn)行能耗。2樓宇自控系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀目前許多現(xiàn)代化大樓尤其是高層大樓內(nèi)安裝了樓宇自控系統(tǒng)，不僅極大改善了大樓的環(huán)境效率，而且也使大樓能源消耗在量化控制之下，確保大樓能源成本降低成為可能。但不可否認(rèn)的是，由于各種原因也確實(shí)造成一些樓宇自控項(xiàng)目不太成功甚至完全失敗。從目前眾多實(shí)施的工程來(lái)看效果不甚理想。有調(diào)查顯示：顧客對(duì)樓宇自控系統(tǒng)運(yùn)行情況評(píng)價(jià)，“滿意”的約占30%，“一般”的約占40%，“差”的約占30%。下面結(jié)合設(shè)計(jì)階段、施工階段以及調(diào)試驗(yàn)收階段對(duì)樓宇自控系統(tǒng)的實(shí)施質(zhì)量進(jìn)行探討分析。3深化設(shè)計(jì)階段質(zhì)量控制設(shè)計(jì)階段應(yīng)深入全面了解業(yè)主的最新要求，結(jié)合設(shè)計(jì)院對(duì)樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容要求，進(jìn)行施工圖二次深化設(shè)計(jì)，提出詳盡的管線施工圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格、設(shè)備材料數(shù)量、接線安裝圖、調(diào)試以及維護(hù)等技術(shù)文件，確保設(shè)備清單、監(jiān)控點(diǎn)表與施工圖三者完全一致。要把握樓宇自控工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的功能定位，從功能需求出發(fā)，反映工程的功能特點(diǎn)或某些功能設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。經(jīng)常出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)者對(duì)其他專業(yè)受控對(duì)象的工藝要求理解上的膚淺，甚至存在認(rèn)識(shí)上的錯(cuò)誤而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)失誤使樓宇自控運(yùn)行效果欠佳的事例屢屢發(fā)生，其中暖通空調(diào)系統(tǒng)占較大比重，下面結(jié)合設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)差錯(cuò)的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析及控制。3.1針對(duì)工程地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)由于我國(guó)幅員遼闊，南北氣候溫度等方面存在很大差異，在樓宇自控設(shè)計(jì)方面的選擇差別較大，在系統(tǒng)配置方面要注意區(qū)分。南方大多空氣溫度高且潮濕，要注重在除濕方面控制的考慮，北方空氣干燥，要注重在加濕方面控制的考慮。往往設(shè)計(jì)者依據(jù)常規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒(méi)有結(jié)合我國(guó)各地氣候特點(diǎn)和地方要求進(jìn)行分析研究及慎重確定，使設(shè)計(jì)方案選擇不當(dāng)，結(jié)果不但對(duì)投資、運(yùn)行、能源消耗起負(fù)面的影響，而且還危及人員的健康。3.2針對(duì)工程實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)前要了解工程中被控設(shè)備的情況以及被控精度要求，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。有些工程，尤其是政府出資興建的工程，業(yè)主方往往從業(yè)績(jī)方面考慮進(jìn)行大而全的要求，工程商也出于為了多贏利的角度出發(fā)迎合業(yè)主需求擴(kuò)大設(shè)計(jì)。但經(jīng)常由于設(shè)計(jì)不配套，在使用結(jié)果方面大打折扣，真正發(fā)揮作用的功能卻很少，性價(jià)比極低。在這種情況下，就要站在工程實(shí)際情況及需要的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架設(shè)計(jì)在樓宇自控系統(tǒng)未招標(biāo)選定設(shè)備前，設(shè)計(jì)院往往對(duì)樓宇控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)不是很明確，DDC的布置比較隨意，只注重控制原理及點(diǎn)表，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)形式、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)選用等方面的設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)講比較薄弱。目前，在樓宇各自動(dòng)化控制系統(tǒng)中底層流行采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)，隨著工控計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展在建筑業(yè)廣泛普遍的應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)必將成為智能建筑領(lǐng)域主要的發(fā)展方向之一。3.4系統(tǒng)設(shè)備選型設(shè)計(jì)在滿足功能要求的基礎(chǔ)上，針對(duì)被控對(duì)象要求控制精度進(jìn)行設(shè)備選型，這樣才能保證系統(tǒng)的性價(jià)比達(dá)到最佳，也不會(huì)造成因?yàn)樵O(shè)備選擇的失誤對(duì)使用造成影響。在設(shè)備選型中最主要的是電動(dòng)水閥的選擇，包括特性選擇及口徑選擇。電動(dòng)水閥的口徑?jīng)Q定了閥門的調(diào)節(jié)精度。常規(guī)設(shè)計(jì)中電動(dòng)水閥口徑確定是根據(jù)被控設(shè)備管徑縮小一個(gè)級(jí)別進(jìn)行的，水閥口徑選擇過(guò)大，不僅增大業(yè)主投資成本，而且使閥門基本行程變大導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)精度降低，達(dá)不到節(jié)能目的。水閥口徑選擇過(guò)小，往往會(huì)出現(xiàn)即使水閥全部打開(kāi)時(shí)系統(tǒng)也難以達(dá)到設(shè)定溫度值，無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。根據(jù)在全國(guó)海關(guān)信息中心備份中心樓宇自控中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電動(dòng)水閥型號(hào)的選擇可采用下述辦法進(jìn)行。電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥的流量特性是指空調(diào)水流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度之間的函數(shù)關(guān)系，目前工程上常用的主要有直線流量特性、等百分比流量特性的電動(dòng)水閥。等百分比流量特性水閥可調(diào)范圍相對(duì)較寬，比較適合具有自平衡能力的空調(diào)水系統(tǒng)，因此樓宇自控系統(tǒng)中大量應(yīng)用的是等百分比流量特性的電動(dòng)水閥。工程上我們常用的是通過(guò)計(jì)算電動(dòng)閥門的流量系數(shù)Cv值來(lái)推導(dǎo)電動(dòng)水閥口徑，因?yàn)榱髁肯禂?shù)和水閥口徑是成對(duì)應(yīng)關(guān)系的，也就是說(shuō)，流量系數(shù)定了，水閥口徑大小也就確定7°Cv值是當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)，閥兩端的壓差A(yù)P為100KPa，流體重度r為1gf/cm3（即常溫水）時(shí)，每小時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)，以m7h或T/h計(jì)。水閥流量系數(shù)Cv值可采用公式計(jì)算：Cv=Q/MP其中：Q為設(shè)備（空調(diào)/新風(fēng)機(jī)組）的冷量/熱量；△P為調(diào)節(jié)閥門前后壓差比。理論上講，在不同的空調(diào)回路中，AP值是不同的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的值，取值范圍一般在1?7之間。但由于在流量系數(shù)的計(jì)算過(guò)程中AP是開(kāi)根號(hào)取值，所以對(duì)Cv計(jì)算影響并不是很大。因此，在工程設(shè)計(jì)中一般選AP值為4。然后用計(jì)算出來(lái)的流量系數(shù)Cv來(lái)選用與其相應(yīng)口徑的調(diào)節(jié)水閥。4施工階段質(zhì)量控制施工階段按施工工藝和相關(guān)的施工及驗(yàn)收規(guī)范分階段進(jìn)行施工，按質(zhì)量保證體系進(jìn)行質(zhì)量控制。做好電管、線槽、電纜敷設(shè)及隱蔽工程的施工記錄和驗(yàn)收。表現(xiàn)在了解現(xiàn)場(chǎng)樓宇自控系統(tǒng)工程的建設(shè)環(huán)境以及其他各專業(yè)的施工進(jìn)度基礎(chǔ)上，按設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范進(jìn)行施工。除了常規(guī)的工程施工質(zhì)量管理外，對(duì)樓宇自控系統(tǒng)更應(yīng)重點(diǎn)抓好以下幾個(gè)方面的質(zhì)量控制。4.1圖紙會(huì)審與技術(shù)交底圖紙會(huì)審是樓宇自控系統(tǒng)施工重要的環(huán)節(jié)之一，通過(guò)圖紙會(huì)審可以發(fā)現(xiàn)本專業(yè)與其他專業(yè)圖紙有沖突的地方，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。并通過(guò)技術(shù)交底將施工方法及施工要點(diǎn)傳授給直接進(jìn)行施工的人員，保證施工要求的連續(xù)性，確保施工質(zhì)量。4.2施工過(guò)程中接口方面樓宇自控系統(tǒng)與被控設(shè)備間的接口包括兩種，一種是將監(jiān)控信號(hào)采用干接點(diǎn)的方式接人DDC，另一種是采用通信接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或總線的方式接入樓宇自控系統(tǒng)。干接點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，也比較可靠，不足之處是采集的信息量比較少，采用通信接口的方式可以克服干接點(diǎn)的不足，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難，受通信協(xié)議是否標(biāo)準(zhǔn)、廠家是否開(kāi)放編碼表等因素的制約。4.2.1硬件接口的實(shí)現(xiàn)由于樓宇自控系統(tǒng)接口涉及到暖通空調(diào)、給排水、照明、變配電等多個(gè)專業(yè)，因此，在相關(guān)設(shè)備訂貨前即向業(yè)主提出接口要求并積極與各設(shè)備商探討接口的解決方案，避免資金的浪費(fèi)，同時(shí)明確各方的責(zé)任及工作內(nèi)容，避免出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，互相扯皮，從而實(shí)現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)的完整性。下面就與配電控制箱的設(shè)計(jì)接口為例來(lái)說(shuō)明。配電控制箱內(nèi)設(shè)本地與遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和控制用隔離中間繼電器（無(wú)源或有源AC220V）,本地手動(dòng)控制，遠(yuǎn)程靠樓宇自控系統(tǒng)的DDC向配電控制裝置發(fā)出遙控啟/停信號(hào)，并接收配電控制箱返回的運(yùn)行狀態(tài)、熱繼電器過(guò)負(fù)荷信號(hào)及本地/遠(yuǎn)程控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)。本地DDC的電源（AC220V）由配電控制箱提供，包括DDC有源控制和無(wú)源控制兩種方式，應(yīng)該優(yōu)先選擇有源控制，因?yàn)橛袝r(shí)配電控制回路并未設(shè)控制隔離變壓器，這樣無(wú)源控制觸點(diǎn)有可能直接接入AC220V回路，造成對(duì)其他控制線路的干擾。另一方面，樓宇自控系統(tǒng)的控制電源宜由自己提供，避免造成扯皮現(xiàn)象。以上這些需要在業(yè)主訂購(gòu)配電控制箱之前提出來(lái)，便于廠家加工。但在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)由于系統(tǒng)硬件接口的問(wèn)題而導(dǎo)致系統(tǒng)的最終功能不夠完善，丟項(xiàng)、甩項(xiàng)等事情經(jīng)常發(fā)生。4.2.2軟件接口的實(shí)現(xiàn)樓宇自控系統(tǒng)與制冷機(jī)組、電梯、變配電、C-BUS照明控制等自帶控制裝置設(shè)備的接口現(xiàn)在基本上都是通過(guò)通信協(xié)議方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在以上設(shè)備訂貨時(shí)要及時(shí)向業(yè)主提出書(shū)面的接口協(xié)議要求，以免造成協(xié)議間不能正常通信的后果。4.3設(shè)備安裝過(guò)程中的質(zhì)量控制樓宇自控系統(tǒng)前端設(shè)備多為檢測(cè)信號(hào)設(shè)備，對(duì)安裝位置有著嚴(yán)格的要求。施工過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵照設(shè)備安裝圖紙以及設(shè)備說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行安裝，并重點(diǎn)注意設(shè)備的可靠接地。在空調(diào)控制中，測(cè)溫點(diǎn)位置的選擇尤為重要，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)該設(shè)在具有典型代表的位置。尤其是在大堂等公共部位溫度調(diào)節(jié)時(shí)，不能守舊的安裝在空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)管道上，而是要選擇具有代表性位置點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫，這樣才能真正滿足業(yè)主的需求。如位置選擇不當(dāng)，則達(dá)不到溫度調(diào)節(jié)的目的，同時(shí)也造成了能量的極大浪費(fèi)。5調(diào)試及驗(yàn)收階段質(zhì)量控制樓宇自控系統(tǒng)在調(diào)試階段，要嚴(yán)格進(jìn)行施工文檔檢查以及現(xiàn)場(chǎng)施工檢查，檢查合格后編制調(diào)試大綱，經(jīng)審查確認(rèn)后才能進(jìn)行加電調(diào)試。調(diào)試過(guò)程中要準(zhǔn)確記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理并采取有效措施解決。驗(yàn)收階段嚴(yán)格按照規(guī)范和調(diào)試大綱要求進(jìn)行驗(yàn)收，科學(xué)客觀的檢查驗(yàn)收是保證樓宇自控系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。樓宇自控調(diào)試的難點(diǎn)在于閉環(huán)控制PID調(diào)節(jié)參數(shù)的選擇方面以及對(duì)空調(diào)控制參數(shù)的認(rèn)識(shí)。調(diào)試過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)夏季、冬季及過(guò)渡季的認(rèn)識(shí)深度不夠?？照{(diào)系統(tǒng)所指的夏季、冬季及過(guò)渡季控制參數(shù)是按照夏季、冬季及過(guò)渡季三種狀態(tài)劃分的三種工況，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的溫度、濕度或焓值等工作環(huán)境參數(shù)，如果僅僅按照夏季、冬季及過(guò)渡季的實(shí)際季節(jié)變化來(lái)簡(jiǎn)單的理解，往往使得空調(diào)系統(tǒng)最終不能獲得理想的控制效果。在樓宇自控系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中，遇到了這樣的情況，空調(diào)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中按照回風(fēng)、新風(fēng)的溫濕度與設(shè)定參數(shù)的差值，不停地改變著各臺(tái)空調(diào)機(jī)組電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，也就是常說(shuō)的“振蕩”情況，最終形成了冷熱水管總流量值處于不停的變化之中。為了解決閥門的振蕩問(wèn)題，筆者在現(xiàn)場(chǎng)做了幾天的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合基礎(chǔ)控制理論，總結(jié)出解決的技術(shù)辦法。整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中是存在著極其復(fù)雜的動(dòng)態(tài)擾動(dòng)的，外來(lái)的擾動(dòng)使得空調(diào)系統(tǒng)原有的平衡被破壞。智能化系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，讓系統(tǒng)重新建立新的平衡。在舊平衡轉(zhuǎn)入到新的平衡所經(jīng)歷的過(guò)程在自動(dòng)控制系統(tǒng)中稱為“過(guò)渡過(guò)程”。如果這個(gè)“過(guò)渡過(guò)程”是振蕩不收斂的，那么被調(diào)節(jié)量始終會(huì)在設(shè)定值的上下波動(dòng)，達(dá)不到新的平衡穩(wěn)態(tài)。這種振蕩是由于PID參數(shù)整定不好所造成的。因此，PID參數(shù)的選擇就變成了解決問(wèn)題的關(guān)鍵。實(shí)際的舒適性空調(diào)系統(tǒng)是個(gè)大慣性系統(tǒng)，對(duì)控制精度要求也不是特別高，主要以人體感覺(jué)舒適為主。而控制精度越高，系統(tǒng)越容易引起振蕩。調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)短，也容易引起振蕩，過(guò)快的調(diào)整反而會(huì)產(chǎn)生反彈超調(diào)現(xiàn)象。所以，在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，筆者參照人體工程學(xué)的觀點(diǎn)，選擇5°C的固定偏差值，同時(shí)根據(jù)室內(nèi)溫濕度與室外自然氣溫之間的差值作為設(shè)定值選擇的參照。略微放寬調(diào)節(jié)時(shí)間要求，選擇恰當(dāng)?shù)牟蓸又芷诤涂刂坪瘮?shù)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最小調(diào)整時(shí)間，快速趨于穩(wěn)態(tài)。采樣時(shí)間的選擇：采樣時(shí)間的選擇取決于被控空調(diào)機(jī)組的響應(yīng)過(guò)程特性曲線。比例增益P參數(shù)和積分I參數(shù)確定：這兩個(gè)參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)每臺(tái)空調(diào)機(jī)組不同的動(dòng)態(tài)特性（傳