樓宇自動化系統(BAS)
智慧型樓宇技術工程對整個建築的所有公用機電設備,包括建築的中央空調系統、給排水系統、供配電系統、照明系統、電梯系統
進行集中監測和遙控來提高建築的管理水平,降低設備故障率,減少維護及營運成本。
(21世紀產品)隨著企業網Intranet建立,
建築設備自動化系統必然採用Web技術,並力求在企業網中占據重要位置,BAS中央站嵌入Web伺服器,
融合Web功能,以網頁形式為工作模式,使BAS與Intranet成為一體系統。
網路集成系統(EDI)是採用Web技術的建築設備自動化系統,它有一組包含保全系統、機電設備系統和防火系統的管理軟體。
EBI系統從不同層次的需要出發提供各種完善的開放技術,實現各個層次的集成,從現場層、自動化層到管理層。EBI系統完成了管理系統和控制系統的一體化。
目前,規模和影響較大的樓宇設備供應公司有美國霍尼維爾公司、江森公司、KMC公司、德國西門子公司 等。廣州白雲工商高級工學校(技師學院)培訓智慧型樓宇管理師。
主流品牌:
設計樓宇自動化系統的主要目的在於將建築內各種機電設備的信息進行分析、歸類、處理、判斷,採用最最佳化的控制手段,對各系統設備進行集中監控和管理,使各子系統設備始終處於有條不紊、協同一致和高效、有序的狀態下運行,在創造出一個高效、舒適、安全的工作環境中,降低各系統造價,儘量節省能耗和日常管理的各項費用,保證系統充分運行,從而提高了智慧型建築的高水平的現代化管理和服務,使投資能得到一個良好的回報。樓宇機電設備監控系統,作為智慧型建築樓宇自動化系統非常重要的一部分,擔負著對整座大廈內機電設備的集中檢測和控制,保證所有設備的正常運行,並達到最佳狀態。
系統可靠性影響成本最明顯的方式是,當需要更換網路中的DDC時,且如果DDC很容易失效時,更換成本將會提高。DDC的配置在整個系統的可靠性方面也起著至關重要的作用。在早些年的控制套用中,通常在接線允許範圍內將大部分或全部任務分配到一個處理能力強的大型DDC中。這種做法常會將相互無關的功能分配至同一個通用控制器。這就意味著一旦該DDC失效,與此相關的所有功能也將喪失,從而影響多個設備正常工作。多個功能分配至一個大型DDC也意味著發現並修理故障是費時的過程,因系統配置無功能的邏輯分組,而且更換大型DDC的成本也比小型DDC為高。
基於上述因素,現今的做法已向更模組化方向發展,為克服使用大型 DDC的缺陷,出現了專用DDC(Application Specific DDC)的概念。即每台AS DDC 專用於某一邏輯相關的特定功能,如一台DDC專用於一台變風量終端箱,一颱風機盤管,一個區域照明控制等等。這種一台DDC專注於一種特定功能即為模組化,且一旦故障,發現並修理故障將很容易。某一設備故障將立刻被發現並找到相應控制器,更換小型控制器也會更便宜。因其實現“單一”功能,一台大型多功能DDC實現多功能任務,一旦故障需要整個更換,這就是導致成本提高所在。
小型控制器並不意味著其能力弱於大型控制器,技術發展到今天,小型控制器具有與大型控制器相同的決策能力,其能力來自於固化在每台專用控制器上的軟體(也稱為固件)的更智慧型的控制策略。每台模組式控制器能夠監測輸入量並獨立做出適當的控制輸出到受控設備,即為智慧型化DDC,這種智慧型及不依賴系統伺服器的決策能力對系統的可靠性至關重要。只要電源不中斷,不依賴伺服器而獨立決策的DDC能夠繼續工作,確保設備的控制不受影響。即使伺服器工作異常或網路通訊中斷。
當考慮簡單的設備諸如風機盤管和照明等,專用的一對一DDC是一理想的套用。許多廠商生產用於簡單設備如VAV終端的控制器,但只有為數不多的廠商願意生產較大型HVAC設備如冷水機及相關水泵、冷卻塔的專用控制器。部分原因是相比大樓內所需的照明或風機盤管DDC數量而言,一對一套用會需要較多的實現冷水機組內不同控制功能的DDC,但數量較少,達不到一定數量自然意味著大型設備的專用DDC 很昂貴,因此許多冷水機組的控制依然是通用DDC(與 專用DDC相反)的領地。由系統集成商根據需要在現場編程實現控制。
此種做法的結果是成本依然較高,這並非對DDC廠商,而是對業主而言。專門編程的通用DDC並非模組化。直接的一對一更換有可能出問題,如果已完成的編程邏輯未做完整詳細的檔案記錄,DDC失效的代價是昂貴的。因更換通用DDC將是一個恢復從前配置的複雜過程,其編程並未遵循特定標準而是集成商工程師根據情況編制,這意味著每個配置的系統可能是不同的。如果原來的系統集成工程師不再承擔替換工作,遇到的問題將直接導致昂貴的修理費用。
專用 DDC將有所不同,由於更換簡單直接且是模組化,因而是即插即用的做法。此外,如果新建系統選擇了普遍套用的開放通訊協定,例如LonWorks網路,更換DDC甚至可以選擇不同品牌從而節省成本,因業主可從中選擇具有價格優勢的產品。
缺乏大型設備的專用DDC的主要原因是未能深入研究不同設備組的模組劃分。邁科智控UCP2484L採用的新穎的做法是根據邏輯功能分組劃分模組,而不是分配給冷水機組的每套設備一台DDC。
每台冷水機須配備相應的水泵,這些設備邏輯上關聯且按一定順序操作。將這些設備分組,稱為“每套冷水機組”,意味著模組化的確是可能的。具有該特點的DDC,邁科智控的UCP2484L採用該方式而成為專用DDC,該DDC控制每套冷水機組內的所有設備,包括冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔。
此處重要的是需注意邏輯分組是垂直而非水平的。也就是說,分組跨越了不同類型設備。相同類型設備的水平分組也可達到邏輯功能分組並專用的目的。但代價是犧牲了可靠性。因存在DDC失效的可能性,儘管作為工業用數位化產品這種可能性很低。設備水平分組意味著任意一個DDC失效後整個冷凍機房自動工作失效。例如,負責冷凍水泵操作的DDC失效時,所有冷水機組將無法開動,整個冷熱源系統不能自動工作,故障率相當於冷凍機房所有監控冷水機組設備的DDC的總故障率。
從設備垂直分組可看出,任意一台邁科智控UCP2484L或一套機組內設備(如一台冷卻塔)故障不會導致整個系統自動工作失效。而只會影響某一套機組。在所有帶一台以上冷水機組的建築物內,可在冷凍機房使用一台以上的邁科智控UCP2484L。另一種控制器UCL0882L是智慧型的群控控制器,它協調幾台UCP2484L的操作並根據冷負荷需求量決定需開動的冷水機組台數。與天氣逐漸變暖而按時間表啟動各冷水機組,經常導致提供過多冷量的做法相反,此種控制極大地減少能耗,因冷水機組的耗電量占整個建築物空調系統的50%以上。該控制法在新加坡管理大學冷水機組的控制中取得了顯著的節能效果,其空調風系統為變風量系統。
該群控器DDC也能夠順序(按固定排序或運行小時)啟動各冷水機組,以保證各機組磨損率基本相同,儘量減少機器故障及方便安排維護。然而,在現實中冷水機組的配置經常不會是一成不變的。這種時常存在的差別使得冷水機組專用DDC的概念變得困難。不同的情形很多,如:使用無冷卻塔的風冷式機組、備用泵、二次泵及容量不同的冷水機等。以及在有些項目中,由於空間有限,冷卻水泵與冷卻塔一同置於屋頂、遠離地下層的冷水機組等。還有的系統採用不帶旁通閥的平衡管配置。
第二幅管線圖取自實際工程配置,顯示邁科智控控制器UCP2484L及UCL0882L也能夠控制帶不同容量冷水機組和二次泵的水系統(大容量機組及水泵標有字母”B”,而小容量者標有”S”,帶相同號碼的設備接至同一DDC)。該設計還套用了兩台其它的專用DDC:邁科智控USP2484L,用於控制二次水泵組,一台控制大容量泵組,另一台控制小容量泵組。
即使對配置各異的冷凍水系統設計,該套用展示的靈活性也是實際和令人信服的,同時還保證了專用DDC的套用。隨著當前的教育趨勢集中於生物科技和信息技術,尋找具有必要的設備自控專業經驗的暖通工程師已變得困難。因此,選擇專用型的方式較從前更有意義。所有的智慧型控制策略寫入DDC的固件中,讓DDC處理控制並節省人力。
可以肯定的是,冷水機組控制正逐漸走向專用DDC的方向,因其給使用者帶來的種種益處及可實現的成本節省。
△建築設備運行管理的監控,包括
(1) 暖通空調系統的監控(HVAC);
(2) 給排水系統監控;
(3) 供配電與照明系統監控
△火災報警與消防聯動控制、電梯運行管制
△公共安全技術防範,包括:
1、電視監控系統;
2、防盜報警系統;
3、出入口控制及門禁系統;
4、安保人員巡查系統;
5、汽車庫綜合管理系統;
6、各類重要倉庫防範設施;
7、安全廣播信息系統。
諸多的機電設備之間有著內在的相互聯繫,於是就需要完善的自動化管理。建立機電設備管理系統,達到對機電設備進行綜合管理、 調度、監視、操作和控制。
△制定系統的管理、調度、操作和控制的策略;
△存取有關數據與控制的參數;
△管理、調度、監視與控制系統的運行;
△顯示系統運行的數據、圖象和曲線;
△列印各類報表;
△進行系統運行的歷史記錄及趨勢分析;
△統計設備的運行時間、進行設備維護、保養管理等。
目前,社會上對辦公用房物業檔次的看法並不完全一樣,業內或政府管理部門目前也沒有評定辦公樓分級的客觀依據和統一標準。其實,辦公用房的分類及標準對於我們進行物業經濟學的結構性分析、項目投資決策、市場行銷、物業管理和統計工作都是至關重要的。如果缺乏一個客觀的分類標準,往往會在工作中帶有很大的主觀性和盲目性,進而造成決策和判斷上的偏差。因此,進一步加強對辦公用房結構分類及分類標準的研究無疑具有重要現實意義。
一、辦公物業的分類
辦公樓是從事生產、經營、諮詢、服務等管理人員(白領)辦公的場所,它屬於生產經營資料的範疇。
從辦公樓宇物業形態的發展變化過程來看,可分如下階段:
1、傳統辦公樓
兩大特點:立足於自然通風和採光,以小空間為單位,排列組合而成。
這一類辦公樓起始於底層或多層磚混結構,較小的開間和進深尺寸。如:3.6—4.0米的開間、5—8米的進深等,層高一般也在3.6米左右。
建築向高處發展以後,產生了鋼筋混凝土的框架結構,但是使用空間仍按傳統的模式,仍屬於傳統辦公樓的一種。
傳統辦公室的優點:私密性強,工作者可自行控制工作環境(燈、百頁窗、家具布置等)。
傳統辦公室的不足之處:空間利用率低,缺乏靈活性。
2、早期的現代辦公樓
特點:大空間。
這種模式的積極意義是:追求實效。
這種模式的消極之處是:機器化的辦公環境,非人性化的工作方式。
3、後期的現代辦公樓
特點:富有人情味的辦公環境及優雅的周圍環境,帶有綠化的內庭院或中庭。例如,上海的虹橋商務大廈。
景觀辦公室:大空間中靈活布局,有適當的休息空間,用靈活隔斷和綠化來保證私密性,地板、天棚均有吸音處理等。
4、智慧型化辦公樓
20世紀1970-1980年代,隨著資訊時代的到來,世界上出現了一批舉世公認的智慧型建築,其中絕大部分是辦公樓;20世紀1990年代,我國開始建成少量的智慧型建築。如上海的金茂大廈。
智慧型化辦公樓發展迅速,繼3A之後,目前又推出全新的5A概念,智慧型建築已成為 21世紀辦公建築發展的趨勢。
而從辦公樓宇自身的品質類別來看,可分為如下四類:
第一類,為近年設計建造的智慧型化辦公樓。這類大樓一般立面新穎,氣派壯觀,內部布局比較合理,講究功能到位,智慧型化功能達到3A以上,設備設施比較豪華,特別在安保、通訊、計算機網路等方面考慮較為周全。
第二類,是1990年代初設計,近年投入營運的現代化辦公大樓。這類大樓裝有中央空調及保全、消防設備,各類設施比較先進,物業管理比較到位,智慧型化功能在3A及3A以下,部分大樓為公寓辦公樓設計,功能布局不盡合理。
第三類,是不帶中央空調的辦公大樓。這類大樓設備一般,尤其在通訊、設施的配置上與目前的網際網路通訊有一定差距,且內部布局大多採用公寓式布局。
第四類,是廠房或其它用途物業改建的辦公用房,一般而言,內部設施比較簡易,目前,該類物業的比例呈下降趨勢。
從以上辦公用房物業形態以及自身品質的演化看,是經歷從低級、中級到高級,從落後、比較落後到先進的過程。而就現階段而言,辦公物業由於品質檔次、規模檔次、智慧型化程度、配套服務、管理水平存在的差異而在辦公物業市場上形成的高檔、中檔、低檔物業的供應結構是客觀存在的。以下,我們分別以建築面積、裝飾情況、配套設施、設備情況、客戶情況、區位交通、智慧型化程度、物業服務等指標來對結構層次進行界定和探討。
二、辦公樓物業檔次劃分標準的研究
就我國的辦公樓市場而言,一般分為高檔物業(甲級寫字樓)、中檔物業(乙級寫字樓)、低檔物業(丙級寫字樓)。而高檔物業又可細分為兩個部分:頂級和甲級寫字樓。頂級寫字樓與國際寫字樓標準相符,甲級是按照本地市場現行標準劃分的。所謂甲級寫字樓主要是參照了四星級酒店或五星級酒店的評級標準,是房地產業內的一種習慣稱謂。由於寫字樓物業在不同的市場各不相同,寫字樓的分類標準通常是基於每個市場上的相對質量,如在一些小城市還沒有頂級寫字樓與國際寫字樓。
對於超大城市(如北京、上海),筆者以為,在辦公物業劃分時除要一般考慮樓宇品質外,還要充分考慮城市交通和城市規劃(CBD布局)的因素,具體來說物業等級和等級標準可作如下的劃分和界定:
1、頂級物業(國際寫字樓)
(1)樓宇品質:建築物的物理狀況和品質均是一流,建築質量達到或超過有關建築條例或規範的要求;建築物具有靈活的平面布局和高使用率,達到70%的使用率;樓層面積大,大堂和走道寬敞,從墊高地板到懸掛頂棚的淨高度不少於2.6米。
①裝飾標準:外立面採用高檔次的國際化外裝修如大理石外牆和玻璃幕牆,採用進口高標準的大理石、鋁板、玻璃幕牆等材料;有寬敞的大理石大堂和走廊;公共部分的地面應為大理石、花崗岩、高級地磚或鋪高級地毯,牆面應為大理石或高級牆紙或高級漆,應有吊頂,電梯間應為不鏽鋼、大理石;衛生間安置進口名牌潔具,如科馬、科勒、美標、T0T0等等。
②配套設施:應有配套商務、生活設施,如會議室、郵局、銀行、票務中心、員工餐廳等,專用地上、地下停車場,停車位充足,滿足日常生活的商店,適合商務會餐的飯店,賓館,午間放鬆或娛樂設施,其它如公園、運動設施和圖書館。
③電梯系統:良好的電梯系統,電梯設施先進並對乘客和商品進行分區。
④設備標準:應有名牌中央空調,中央空調系統高效;有樓宇自控;有安全報警;有綜合布線。
(2)建築規模:超過50000平方米。
(3)客戶進駐:國外知名公司的租戶組合;知名的跨國、國內外大公司、財團。
(4)物業服務:由經驗豐富且一流的知名品牌公司管理,配備實用的計算機物業管理軟體,實現辦公物業管理計算機化,建立辦公管理信息系統,並辦公物業各系統實現連通和統一的管理,24小時的維護維修及保全服務。
(5)交通便利:位於重要地段,極佳的可接近性,臨近兩條以上的主幹道。有多種交通工具和捷運直達。
(6)所屬區位:位於主要商務區的核心區。
(7)智慧型化:3A~5A
(8)開發商的背景:經驗豐富並且資金雄厚。在項目開發的早期年份具有財務彈性,並且具有大規模房地產投資的豐富經驗,這些開發商或是海外公司如來自美國、馬來西亞、香港、韓國,或者有海外經營成功經驗的優質國有企業。
2、高檔物業(甲級寫字樓)
(1)樓宇品質:建築物的物理狀況優良,建築質量達到或超過有關建築條例或規範的要求;其收益能力能與新建成的辦公樓建築媲美。
①裝飾標準:外立面採用大理石、高級面磚、鋁板、玻璃幕牆等材料;有大堂,大堂地面應為大理石、花崗岩、天然石材等,牆面應為大理石、花崗岩、或高級牆紙等材料,應有吊頂,柱應包大理石、不鏽鋼等材料;公共部分的地面應為大理石、花崗岩、高級地磚或鋪高級地毯,牆面應為高級牆紙或高級漆(如立邦漆等),應有吊頂,電梯間應有不鏽鋼、大理石或木門套;衛生間安置進口名牌潔具,如科馬、科勒、美標、TOT0等等。
②配套設施:應有配套商務、生活設施,如會議室、郵局、銀行、票務中心、員工餐廳等,專用地上、地下停車場,停車位充足。
③設備標準:應有名牌中央空調;有樓宇自控;有安全報警;有綜合布線。
(2)建築規模:1—5萬平米。
(3)客戶進駐:有知名的國內外大公司,客戶大多是進行研發、技術服務、電子商務或知名品牌代理等方面的業務。
(4)物業服務:由經驗豐富的知名公司管理,完善的物業管理服務包括24小時的維護維修及保全服務。
(5)交通便利:有多種交通工具直達。
(6)所屬區位:位於主要商務區或副都心區。
(7)智慧型化:3A及3A以上。
3、中檔物業(乙級寫字樓)
(1)樓宇品質:建築物的物理狀況良好,建築質量達到有關建築條例或規範的要求;但建築物的功能不是最先進(有功能陳舊因素影響),有自然磨損存在,收益能力低於新落成的同類建築物。
①裝飾標準:外立面採用面磚或瓷磚;有大堂,大堂地面為地磚,牆面為瓷磚或高級漆,有吊頂;公共部分的地面為地磚或鋪中檔地毯,牆面刷白;衛生間採用合資或國產中高檔潔具等。
②配套設施:有專用地上、地下停車場。
③設備標準:有中央空調系統;無樓宇自控;有安全報警;無綜合布線。
(2)建築規模:無限制。
(3)客戶進駐:客戶多為國內的中小公司,從事銷售代理、產品研發。
(4)物業服務:有物業公司服務。
(5)交通便利:有交通線路到達,交通較方便。
(6)所屬區位:副都心或較好的城區位置。
4、低檔物業(丙級寫字樓)
(1)樓宇品質:物業已使用的年限較長,建築物在某些方面不能滿足新的建築條例或規範的要求;建築物存在較明顯的物理磨損和功能陳舊,但仍能滿足較低收入承租人的需求。
①裝飾標準:外立面採用塗料;無大堂;公共部分的地面為普通地磚或水磨石;衛生間採用普通國產潔具。
②配套設施:無。
③設備標準:分體空調;無樓宇自控;無安全報警;無綜合布線。
(2)規模:無限制。
(3)客戶進駐:客戶基本是小型私企,從事簡單的銷售業務。
(4)物業服務:可有一般性的物業服務如衛生、收發、值班。
(5)交通便利:有交通線路到達。
(6)所屬區位:一般城區位置。
樓宇自動化系統也叫建築設備自動化系統(Building Automation System簡稱BAS),是智慧型建築不可缺少的一部分,其任務是對建築物內的能源使用、環境、交通及安全設施進行監測、控制等,以提供一個既安全可靠,又節約能源,而且舒適宜人的工作或居住環
結束語
樓宇自動化控制技術在我國還是一個新興的技術領域,隨著更多智慧型建築的出現,將有更加先進的技術補充到這一領域中,使這一技術更加成熟、完善。