內容提要：結合特大型商業廣場智能化系統的建設和管理需求，依據相應的國家、行業、地方標準及規范，對特大型商業廣場的建筑設備自動化系統設計進行了闡述。
　　
　　關鍵詞：建筑設備自動化系統；BA
　　建筑設備自動化系統（BuildingAutomationSystem，BA系統）采用集散型控制技術對建筑設備進行全面、實時的監控，提高了建筑設備的運行質量，為建筑物的管理者提供集中的顯示操作控制和強大的運行數據處理功能、減少管理的工作量，降低建筑設備的能源消耗，在建筑物中起著重要作用。
　　但是，長期來國內的BA系統工程質量不高，實際能正常投入運行的BA系統項目不多，這使智能建筑業界人士深感不安。在BA系統應用中通常遇到的問題及其主要原因有以下幾方面：
　　1． 少數建筑專業、暖通專業和電氣專業的設計人員在擴初設計時沒有很好配合，以至空調機房空間過小，設備維護通道難以行走；新風口位置設置不合理，新風質量不理想；電氣控制箱缺少與BA系統相配的電氣輸入/出端等。
　　2． 部分BA系統設計與工程實施人員對建筑設備不熟悉、對設備系統的整體了解不深入，致使傳感器位置設置錯誤、電動調節閥關閉壓力不夠、甚至系統缺少應有的傳感器與軟件工具。
　　3． 部分BA系統設計與工程實施人員對空調系統的運行工況和工藝了解不全面，結果BA系統對空調系統的運行控制方式不合理，不能達到有效的節能目標。
　　4． 有些施工人員在設備安裝過程中，沒有按照規范操作，接線錯誤、傳感器安裝位置錯誤、執行機構與設備連接不牢固、DDC箱內布線亂、箱體進出線處不加保護橡皮墊圈、金屬軟管亂拉、接地系統混亂等，給系統的正常運行帶來隱患。
　　5． 少數物業管理公司在BA系統投運后，未能進行必要的維護保養；BA系統操作管理人員缺乏專業技能訓練，致使原本正常的系統頻發故障。
　　6． BA系統的工程竣工文檔不全，操作手冊未漢化并缺少針對性，影響后續人員對系統的了解與掌握。
　　通過多年的工程實踐和總結，筆者將樓宇自控系統在實施的要點可以歸納為以下四方面：1、技術的溝通和協調；2、設計的合理性；3、系統的聯調；4、系統維護人員素質要求。下面就這幾方面具體闡述。
　　1 技術的溝通和協調
　　由于樓宇自控系統主要的被控對象大多數屬于其他系統承包商的工程范圍，而其他系統承包商對樓宇自控系統的要求均不太了解，這要求我們在工程實施的過程中非常重視工程的溝通協調，它將直接影響到系統能否滿意的投入使用，從項目管理的角度來說，它是對工作范圍的具體落實和認定。通常，在項目的實施過程中，我們是按以下步驟逐一落實的，這里可以推薦給各位讀者：
　　1.1 落實BA點表
　　首先按照標書對BA系統的要求，參照業主其他系統的設計圖（重點是暖通、配電、照明、電梯），進行系統的深化設計。包括設備選型、DDC的現場布置、管線的走向、通訊接口實現的可行性、進度及成本的估算等。確定最后的實施方案，也就是落實BA的實施點表。
　　1.2 接口要求
　　在方案確定后，針對各子項分別列出接口要求，同時抄送相關協作單位，必要時業主需要在產品招標或合同草擬時技術確認。
　　下面是我們為某項目的BA系統提出的接口要求：
　　1) BAS系統對變配電系統各設備接口的要求
　　 高壓進線柜
　　提供、并標明電壓互感器A、B、C三相的端子給BA系統。
　　提供、并標明電流互感器A、B、C三相的端子給BA系統。
　　 提供高壓進線柜母聯開關的輔助干觸點信號（一副）給BA系統。
　　 低壓進線柜
　　提供、并標明低壓進線柜A、B、C三相（380V）的端子給BA系統。
　　提供、并標明低壓進線柜電流互感器A、B、C三相（5A）的端子給BA系統。
　　 提供低壓進線柜斷路器的開關干觸點信號給BA系統（若有開關干觸點信號）,否則應提供斷路器的開關輔助觸點（一副）給BA系統。
　　 變壓器
　　提供超溫報警干觸點信號給BA系統。
　　
　　 柴油發電機組
　　提供與BA系統相配套的智能化系統對設備的監測接口（RS232，或RS485通訊接口），并提供標準通訊協議及相關的軟件。
　　提供一個BA系統控制柴油發電機組啟停接口。
　　在雙路電源供電的情況下，當二路高壓進線不能正常工作時，柴油發電機組能自動啟動進行應急供電。
　　 對各功能區或標準層的低壓配電柜
　　提供低壓配電柜開關狀態開關干觸點給BA系統，否則應提供斷路器的開關輔助觸點（一副）給BA系統。
　　2) BAS系統對給排水泵電控箱接口的要求
　　 提供、并標明電控箱手/自動轉換開關的輔助干觸點（一副）給BA系統。詳見附圖中15，16端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停回路的開關干觸點或輔助觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測水泵啟停狀態。詳見附圖中13，14端子。
　　 提供、并標明電控箱過熱繼電器的輔助干觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測水泵的故障狀態。詳見附圖中17，18端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停控制回路的啟停觸點（一副）給BA系統，BA系統用以啟停水泵（自動狀態下）。詳見附圖中19，20端子。
　　3) BAS系統對空調系統各設備電控箱接口的要求
　　 提供、并標明電控箱手/自動轉換開關的輔助干觸點（一副）給BA系統。詳見附圖中15，16端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停回路的開關干觸點或輔助觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測機組啟停狀態。詳見附圖中13，14端子。
　　 提供、并標明電控箱過熱繼電器的輔助干觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測機組的故障狀態。詳見附圖中17，18端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停控制回路的啟停觸點（一副）給BA系統，BA系統用以啟停機組（自動狀態下）。詳見附圖中19，20端子。
　　4) BAS系統對冷熱源系統各設備電控箱接口的要求
　　 提供、并標明電控箱手/自動轉換開關的輔助干觸點（一副）給BA系統。詳見附圖中15，16端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停回路的開關干觸點或輔助觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測設備啟停狀態。詳見附圖中13，14端子。
　　 提供、并標明電控箱過熱繼電器的輔助干觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測設備的故障狀態。詳見附圖中17，18端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停控制回路的啟停觸點（一副）給BA系統，BA系統用以啟停設備（自動狀態下）。詳見附圖中19，20端子。
　　5) BAS系統對送排風系統各設備電控箱接口的要求
　　 提供、并標明電控箱手/自動轉換開關的輔助干觸點（一副）給BA系統。詳見附圖中15，16端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停回路的開關干觸點或輔助觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測機組啟停狀態。詳見附圖中13，14端子。
　　 提供、并標明電控箱過熱繼電器的輔助干觸點（一副）給BA系統，BA系統用以監測機組的故障狀態。詳見附圖中17，18端子。
　　 提供、并標明電控箱啟停控制回路的啟停觸點（一副）給BA系統，BA系統用以啟停機組（自動狀態下）。詳見附圖中19，20端子。
　　
　　6) 對公共照明/泛光照明配電箱設備接口的要求
　　 配電箱的手/自動狀態.提供并標明手/自動轉換開關的輔助干觸點信號(一副)給BA系統。詳見附圖中15，16端子。
　　 配電箱的各回路狀態.提供并標明配電箱各回路(共41回路)的開關干觸點信號(若有)給BA系統,否則應提供斷路器的開關輔助觸點(各一副)給BA系統.詳見附圖13,14端子。
　　 配電箱的自動控制.提供并標明各控制回路的啟停觸點(各一副)給BA系統。詳見附圖19,20端子。
　　                            
　　
　　
　　7） 附圖解讀
　　上述附圖為設備二次控制回路圖，其中，QC為主交流接觸器，用于控制一次回路中設備的供停電；一般按設備的功耗情況其后需配置相應的過熱保護繼電器，在本圖中簡稱RJ；J1為中間繼電器，用于執行BA系統對設備的啟停,注意線圈工作電壓為AC24V，這樣選擇的原因主要是在BA系統中DDC常用的供電方式為AC24V,所以DDC箱中通常配有AC24V電源,可以很方便的提供,此外,AC24V電源信號可以與其他弱電信號線纜同管敷設,施工方便。J2為中間繼電器，用于向BA系統提供手／自動信號狀態，其線圈工作電壓為AC220V；J3為中間繼電器，用于向BA系統提供過熱保護繼電器動作狀態，也就是BA系統需要的故障狀態，其線圈工作電壓為AC220V；此外，RD為二次控制回路的保護熔斷管；HK為手／自動轉換開關，在處于自動狀態時6／7端子閉合，J2繼電器工作，使得15／16接線端子由開路轉為閉合，BA系統在檢測到此種狀態后，可以通過編程顯示實際的開關狀態。在器件選擇時，首先應考慮開關的觸點過流容量，其次應有足夠的觸頭數量；TA為手動停止按鈕，為常閉觸發型，不帶自鎖；QA手動啟動按鈕，為常開觸發型，不帶自鎖；HR為啟動指示燈；HG為待機指示燈。
　　在手動狀態，即HK處于4／5端子閉合接通、2／3和6／7端子開路狀態；此時，按下啟動按鈕（QA）控制回路電流經2、4、5、10、11對交流接觸器（QC）的線圈供電，QC主觸頭接通，設備開始運行，同時，QC的輔助觸頭QC1閉合，使得QA按鈕旁路，QC自鎖保證了QC的持續工作，這時，HR運行燈點亮，HG待機燈熄滅；若此后按下停止按鈕（TA），QC線圈的電源瞬間失電，主觸頭斷開，設備停止運行，同時，輔助觸頭QC1打開，QC自鎖被打開，即使觸發按鈕TA再次閉合，QC的線圈仍然無法得電工作，從而達到停止設備的目的；同時，HR運行燈熄滅，HG待機燈點亮。
　　在自動狀態，即HK處于2／3和6／7端子閉合接通、4／5端子開路狀態；此時，BA系統發出啟動信號，即對J1繼電器線圈供電，此時，控制回路電流經2、3、5、11對交流接觸器（QC）的線圈供電，QC主觸頭接通，設備開始運行；這時，HR運行燈點亮，HG待機燈熄滅；若此后BA系統發出停止信號，即切斷對J1繼電器線圈供電，QC線圈的失電，主觸頭斷開，設備停止運行；同時，HR運行燈熄滅，HG待機燈點亮。
　　1.3 圖紙會審
　　完成設計施工圖后，邀請各相關系統集成商和設計單位進行圖紙會審。其目的是介紹系統、落實各接口要求、明確工程的交接面（或稱接口界面）、確認被控設備位置及管線布設的可行性。會議結束后應形成會議紀要并下發各參加單位。
　　1.4 溝通協調
　　施工過程中要積極主動的與各協作單位溝通，了解設備到貨情況，參加設備進場驗收，索要必要的技術資料，如：系統參數、設備接線圖、協議表等。
　　1.5 參加對設備安裝完畢后的最終驗收，重點是接口完成情況。
　　
　　2 設計的合理性
　　BA系統要能實現改善大樓的環境效率，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必須具有兩個要素：
　　其一：系統應用穩定可靠，發生故障概率降到最低可能限度。這一點通常通過系統選型來得以保證，此外，系統集成商對產品的了解深度也是成敗的關鍵。
　　其二：系統能提供精確的、量化的控制模式，為大樓能源控制提供可靠保證。這一點通常由系統集成商對相關系統（如暖通、供配電等系統）的了解深度和自身對系統的調試能力來決定的。
　　大樓營運成本的降低就是要求BA系統整個控制過程盡可能精確，以下幾個條件（因素）直接影響到BA系統精確控制程度：
　　系統前端所測信號尤其是類似溫度這樣的模擬信號必須盡可能準確。為保證系統前端信號準確，我們采取以下措施：
　　①合理配置前端傳感器數量：探測點數設置過少，則無法取得精確的前端信號；而前端傳感器數量（點數表）過多的話易造成信號之間耦合，也使系統成本增大。
　　②正確選擇傳感器的安裝位置：舉例來說，安裝于送風管道內的溫度傳感器如果安裝在靠近機組送風口處，則傳感器檢測得到溫度值可能偏低；如果安裝在離送風口較遠，則傳感器測得溫度值可能要高一些。這就必須根據風管的實際情況合理選擇傳感器安裝位置。
　　③系統控制環節少、能提供豐富的控制積算軟件。目前各BA廠商提供DDC（直接數位控制器），采用的是計算機數字輸出信號去直接控制電動水閥閥門的開度，而無須中間調節器；另外，DDC內含有豐富的積算控制程序，有比例（P）算法、比例積分（PI）算法、比例積分微分（PID）算法。由于不同的PID系數，被控對象生成不同的反應特性曲線，PID系數較高，則對象反應特性曲線較陡，也就是反應過渡過程較短；PID系數較低，則對象反應特性曲線較為平緩，也就是反應過渡過程相對較長。理論上說，過渡過程較短的話，則系統響應快，換句話說，也就是系統控制精度較高，但這并不說系統控制精度越高就越好：由于空調系統本身慣性較大，如BA系統控制精度越高，系統越容易引起振蕩，系統也就越不穩定。
　　這就要求在工程設計和調試的過程中正確進行軟件組態，選擇恰當的采樣周期和控制函數，保證系統響應輸出最優化，在系統控制精度和系統穩定度之間找到最佳平衡點。
　　④在國內許多工程中發現設計者在調節閥門的選擇中，特別是選擇閥門口徑時存在隨意性現象較為嚴重。有些設計者直接選擇調節閥門口徑與管徑一致，有些簡單地相對管徑縮小一號。這些隨意性的設計不僅造成投資浪費，同時降低了系統的調節品質，影響系統的壽命，應引起設計者高度重視。就閥門的選擇而言，過小的閥門一方面達不到系統的容量要求，另一方面閥門將需要通過系統提供較大的壓差以維持足夠的流量，加重泵的負荷，閥門易受損害；閥門口徑過大會使控制性能變差，易使系統受沖擊和振蕩，而且投資也會增加。閥門過大過小都會帶來控制閥壽命縮短和維護不便的后果。因此，選擇適當的控制閥口徑，對系統的正常運轉是非常重要的。
　　選擇正確流量特性和合適口徑的電動水閥是BA系統成功的重要保證。電動調節水閥的流量特性是指空調水流過閥門的相對流量與閥門的相對開度之間的函數關系，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水閥。
　　單位行程變化所引起的相對流量變化成正比關系的是等百分比流量特性水閥。該類型水閥可調范圍相對較寬，比較適合具有自平衡能力的空調水系統，因此BA系統中大量應用的是等百分比流量特性的電動水閥。
　　工程上我們常用的是通過計算電動閥門的流量系數（Kv/Cv）值來推導電動水閥口徑，因為流量系數和水閥口徑是成對應關系的，換句話說，流量系數定了，水閥口徑大小也就相對確定了。
　　水閥流量系數（Kv/Cv）采用以下公式計算：
　　Cv=3.6Q/（ΔP/100）1/2或
　　Kv=Cv/1.17
　　其中Cv--流量因子，它是指：一個全開啟的閥門兩側加有1psi壓力時流過溫度為600F水時的USGPM流量（美國加侖/每分種）
　　Q--設備（空調/新風機組）的水流量,單位:l/s或kg/s
　　ΔP--為調節閥前后壓差比,單位:Kpa
　　例如，我們計算流量系數Kv或Cv值：
　　Cv=3.6Q/（ΔP/100）1/2=3.6*11.123/（40/100）1/2=63.3
　　Kv=Cv/1.17=63.3/1.17=54.1
　　然后計算出來的流量系數Kv/Cv選用與其相適應口徑的調節水閥。如下表，可見Kv值54.1介于40和63之間，故選用DN65的電動調節閥。
　　3 系統的聯調
　　在設計和施工協調后，系統保證開通的主要保障就來自于高質量的調試工作，下面就工程聯調的步驟和主要設置要求進行描述：
　　3.1 新風機（2管式）
　　 啟動新風機，新風閥應自動開啟。
　　 冷/熱水二通閥開度應根據送風溫度及送風溫度設定值的誤差來做調整(PI)。
　　 模擬新風溫度在冬天(熱水)模式，二通閥應根據送風溫度下降而增加二通閥的開度，直至到達送風溫度的要求。
　　 模擬新風溫度在夏天(冷凍水)模式，二通閥應根據送風溫度上升而增加二通閥的開度，直至到達送風溫度的要求。
　　 停止新風機，新風閥、二通閥應回到全關位置。
　　3.2 空調機（2管式變風量）
　　 啟動空調機，二通閥應根據實際送風溫度及送風溫度設定值的誤差來做程序控制。
　　 模擬送風溫度大于送風溫度設定值，二通閥應增加開度使送風溫度下降至要求。
　　 模擬送風溫度小于回風溫度設定值，二通閥應減少開度使送風溫度上升至要求。
　　 變頻控制根據該空調機所帶的末端VAVBOX的風門開度狀況自動調節，使VAVBOX開度盡可能大，這樣舒適性和節能都會達到最佳效果。初始設定的要求跟蹤的開度為75%~85%。為確保變頻器正常工作，啟動變頻控制后其最小的頻率在30Hz。
　　 停止空調機，二通閥應回到全關位置。
　　注：在過渡季節應盡可能利用新風，即開啟排風機。
　　3.3 VAVBOX
　　 調整溫度設定值使其低于室內溫度，風閥開度應不斷增加，即用增加風量（冷負荷）來達到此溫度設定值。風量最大不會超過設計的需求風量最大值。
　　 調整溫度設定值使其高于室內溫度，風閥開度應不斷減少，即用減少風量（冷負荷）來達到此溫度設定值。風量最小不會超過設計的需求風量最小值。
　　注：較長時間離開所在的空調區域（辦公室），為節約能源可將現場的溫度設定值調高，根據上述原理其風門開度減小，風量將降低到需求風量最小值。
　　3.4 冷源系統
　　設備臺數選擇：所謂機組臺數控制的序列策略，就是解決在啟動下一臺機組時，決定哪一臺先開出；在停止一臺運行的機組時，決定哪一臺先停止。這種序列策略，目的是和設備管理、維修計劃更好地配合，充分利用設備的無故障周期，使設備的運行和維修周期合拍。例如：
　　在需要啟動下一臺機組時可按：
　　當前停運時間最長的優先；
　　累計運行時間最少的優先；
　　輪流排隊；
　　人工干預；等等
　　在需要停運一臺機組時可按：
　　當前運行時間最長的優先；
　　累計運行時間最長的優先；
　　輪流排隊；
　　人工干預；等等
　　選擇哪一種序列策略，和物業管理方式及設備維護計劃等密切相關。系統方案能夠提供靈活的序列策略模式，以菜單方式列于操作員屏幕上，以便于物業管理部門按需選擇。
　　系統采用按照每臺設備等時間運行的規則。
　　 開機預計：在未運行且無故障（未檢修）的設備中選取運行時間最短的那一臺作為下次啟動的預計臺號。
　　 關機預計：在已運行的設備中選取運行時間最長的那一臺作為下次關機的預計臺號。
　　設備故障定義：以下幾種情況均由程序(3除外)將設備標志為故障或檢修狀態。設備故障/檢修后需由操作人員復位，確保設備可靠。
　　 DDC接收到故障信號(DI);
　　 設備啟動指令發出后經延時未收到運行狀態(DI)反饋信號，程序自動設定故障標志，避免現場采集數據的局限和片面;
　　 操作人員根據現場需要（如定期檢修，維護保養設備等）將此信號在操作站上設定為檢修或故障，這樣將大大增加程序的靈活性，不至于個別設備故障而影響整個程序的運行。
　　需求臺數的計算：采用直接通過通訊方式獲取冷凍機當前工況參數(如：主機實時滿載電流和設定電流；主機實時出水溫度和設定溫度)來判定和計算冷凍機贏余狀況，以決定在下一個周期是否增加或減少主機臺數，這同傳統測量負荷的做法是一個大的進步。后者是將計算出的負荷和冷凍機額定冷量進行比較而決定主機臺數的增減，我們知道冷凍機的額定冷量只是一個客觀的標定，當主機因為某種情況達不到這種額定要求時(如：當前電力不足，而有意識降低主機滿載電流時或人為改變出水溫度設定或主機性能降低而達不到)，顯然此時最大冷量遠遠偏離額定值，臺數計算的結果將毫無意義，而實際中這種情況確實比較普遍。目前BAS和主要品牌的冷凍機實現雙向通訊已有成功案例，所以實現如上描述的控制方式是可行的。
　　啟動順序：開啟相關水路的電動蝶閥→啟動冷卻泵→啟動冷凍泵→啟動冷凍機
　　關機順序：停止冷凍機→停止冷凍泵→停止冷卻泵→停止相關水路的電動蝶閥
　　
　　開機間隔的定義：為避免頻繁地啟停主機，已在程序中定義計算需求臺數等的間隔（如45分鐘等）。
　　冷源系統的旁通控制：
　　 當DDC檢測的實際壓差>系統設定值時(0.2Mpa),旁通閥逐漸開大以維持系統所需的壓差。
　　 當DDC檢測的實際壓差<系統設定值時(0.2Mpa),旁通閥逐漸開小以維持系統所需的壓差。
　　冷凍水系統的其它監控功能
　　（1）根據室外溫度測量值、近期氣候情況和歷史相同季節負荷水平記錄對啟動負荷進行評估和預設定；
　　（2）累計設備的運行時間、運行次數；產生統計表格，供維護保養和物業管理系統作為原始數據；
　　（3）以曲線趨勢圖顯示各種工藝參數的變化情況，以一定的時間間隔記錄這種變化數據，儲存為數據文件。
　　（4）可編制節假日和上、下班等時間調度運行程序，合理地啟停設備；
　　（5）按設備維護計劃，以某種規律去啟動或者停止某臺設備。
　　4 系統維護人員的素質要求
　　由于BA系統通常業主通過招標都可以委托一些有豐富經驗的專業工程公司來實施，但在BA系統通過調試和試運行后，由于少數物業管理公司未能進行必要的維護保養或BA系統操作管理人員缺乏專業技能訓練，致使原本正常的系統頻發故障。為了長期穩定的運行，使用單位應該建立一支穩定的有一定專業素質的維護隊伍，從而擔負起系統的保養工作。
　　針對BA系統的特點，新接手的維修人員應該具備以下基本素質：
　　1、 掌握基本的電氣知識、網絡概念和電腦操作知識；
　　2、 由于BA系統多用于對暖通空調系統的控制，還應了解暖通空調系統的基本工作原理；
　　3、 由于大多數樓控系統的軟件界面是英文（即使漢化也是表面漢化），所以應有相當于大學英語4級的外語水平；
　　在符合上述基本條件的情況下，通過專業培訓，基本上可以勝任BA系統的維修工作。具體的講BA系統的培訓包括：
　　1、 系統的構架介紹、工作原理、控制范圍描述；
　　2、 竣工資料的清點和介紹；
　　3、 硬件設備的安裝和維護講解、現場模擬；
　　4、 簡單故障的分析和排除；
　　5、 軟件操作要點及故障排除。
　　建筑物設置BA系統的目的是提供舒適、衛生、安全、快捷的優質服務，節約能源和人工成本，建立科學的管理模式。要實現這一的目標，我們認為需要工程設計人員、施工人員和管理人員的共同的努力。