Bài giảng Hệ thống quản lý toà nhà (BMS-Building Management System): Bài 5 - ĐHBK Hà Nội

Bài giảng Hệ thống quản lý toà nhà (BMS-Building Management System) - Bài 5: Thiết kế hệ BMS. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Tổng quan; thiết kế hệ BMS; tiểm tra, bổ sung thiết kế; ví dụ ứng dụng thiết kế.

- Yêu cầu của chủ đầu tư.

được nhu cầu sử dụng và không bị lạc hậu ít nhất sau 10 năm

lai và đáp ứng được hiệu quả sử dụng vốn đầu tư cao nhất

5.1 Tổng quan

2 Giải pháp thiết kế:

chung của một hệ BMS

Nam và các tiêu chuẩn thế giới được chấp thuận trong lĩnh vực tự động hoá toà nhà

công nghệ tiên tiến hiện tại và đảm bảo không lạc hậu

trong tương lai

toà nhà khác trong khu vực

- Các thao tác điều khiển một cách linh hoạt được kiểm soát chặt chẽ bởi các bảo vệ cần thiết như mật khẩu

truy cập, phân quyền truy cập

- Việc điều khiển có thể thực hiện với nhiều hình thức như tại chỗ, từ xa,

toà nhà được tích hợp với BMS

- Các giám sát sẽ được thực hiện thông qua các máy chủ khu vực, trung tâm giám sát, điều khiển tập trung nhằm

dễ kiểm soát và thuận tiện cho việc xử lý

5.1 Tổng quan

4 Yêu cầu thiết kế:

quan trọng, cần đạt yêu cầu cao về độ an toàn cho người vận hành và thiết bị Các thiết bị vận hành một cách tự

động, đảm bảo độ chính xác và tin cậy

dễ vận hành sử dụng, môi trường làm việc thân thiện đảm bảo tiện nghi cho toà nhà

5.1 Tổng quan

4 Yêu cầu thiết kế:

Ø Tính hiện đại: hệ thống được thiết kế với các mô đun điều khiển kết hợp các thiết bị vận hành cao cấp, hoàn toàn tự động hoạt động của

các hệ thống hạ tầng kỹ thuật Bên cạnh đó, thiết kế sẽ cho phép phối hợp sử dụng công nghệ “có dây” và “không dây” với các chuẩn truyền thông cao cấp phổ biến như BACnet, Lonwork, Modbus nhằm đảm bảo khả năng mở rộng và tương thích với thiết bị, hệ thống quản lý tòa nhà phổ biến hiện nay và trong tương lai

Ø Tính kinh tế: thiết kế BMS sẽ được tính toán sao cho phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng cũng như công năng của toà nhà, được tính toán tối

ưu hoạt động của thiết bị tiết kiệm chi phí năng lượng cho Chủ đầu tư Tuy nhiên, thiết kế vẫn phải đảm bảo được tính dự phòng trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng, nâng cấp hệ thống mà không phải đầu tư thêm chi phí

B4 Xác định đối tượng điều khiển & chức năng

B5 Lựa chọn hệ thống

và phương thức điều khiển

B6 Kiểm tra sự tương thích với hệ thống thiết bị

B7 Kiểm tra ngân sách

với chủ đầu tư

v B1: Kiểm tra diện tích các khu vực, số lượng người (dân

cư trong từng khu vực, tỉ lệ phương thức quản lý và điều hành trong từng khu vực và toà nhà

bị trong từng khu vực của toà nhà

khu vực của toà nhà: nhiệt độ, độ ẩm của không khí theo mùa nhằm đảm bảo độ tin cậy và tiết kiệm năng lượng của

hệ thống

5.2 Thiết kế hệ BMS

1 Các bước thực hiện thiết kế chung:

v B4: Xác định các đối tượng cần giám sát, điều khiển và

vận hành theo chức năng của thiết bị

phù hợp với chức năng theo yêu cầu

thích với hệ thống thiết bị lựa chọn Lựa chọn các thiết bị cần thiết điều khiển tự động theo chức năng yêu cầu

tư kiểm tra ngân sách

5.2 Thiết kế hệ BMS

1 Các bước thực hiện thiết kế chung:

v Xác định bản vẽ thiết bị: Kiểm tra bảng thiết bị, sơ đồ mặt bằng, bố trí, xác định vị trí máy móc

xác theo yêu cầu của hệ thống thiết bị tương ứng khi lập hế hoạch thi công

tượng điều khiển?

vận hành, máy phun ẩm, bộ biến đổi… được nối với các

đối tượng điều khiển

5.2 Thiết kế hệ BMS

2 Thiết kế lắp đặt từng thiết bị:

v Xác định vị trí đặt cảm biến đảm bảo đo được chính xác thông số cần đo cho điều khiển chính xác Chú ý không

gian và các thiết bị xung quanh để không ảnh hưởng đến

độ chính xác

khiển theo yêu cầu về chất lượng, phương thức vận hành, quản lý và hiển thị

cầu, quan hệ giữa các vòng lặp, khoá liên động Các logic điều khiển được mô tả trong bản vẽ thiết kế đi kèm

5.2 Thiết kế hệ BMS

2 Thiết kế lắp đặt từng thiết bị:

v Chọn thiết bị điều khiển phù hợp với logic điều khiển, tín hiệu vào/ra theo khả năng tài chính

kiểu dáng phù hợp với loại chất lỏng, tốc độ dòng chảy,

mức áp suất…

thước các phần tử trong tủ và vị trí lắp đặt các phần tử

trong tủ theo nguyên tắc thiết kế lắp đặt tủ

5.2 Thiết kế hệ BMS

2 Thiết kế lắp đặt từng thiết bị:

v Vẽ bản vẽ mặt bằng theo vị trí các thiết bị cùng với các

đường ống nước, ống gió, đường chạy dây với các ký hiệu chi tiết cho người vận hành và sửa chữa, bảo dưỡng

định…

5.2 Thiết kế hệ BMS

2 Thiết kế lắp đặt từng thiết bị:

v Cập nhật các công nghệ trong hệ BMS, so sánh hệ thống đang vận hành với công nghệ mới

đầu tư, người quản lý và người sử dụng

năng, điều khiển và điều kiện làm việc

hoạt động và sử lý sự cố

5.3 Kiểm tra, bổ sung thiết kế

1 Xác định lại thiết kế ban đầu:

v Làm việc với chủ đầu tư để bảo vệ lý do cần bổ sung, nâng cấp hệ thống

dùng và nhà quản lý nhận thấy các thực hiện bổ sung, hiệu

quả và lợi ích của việc bổ sung nâng cấp

các yêu cầu

5.3 Kiểm tra, bổ sung thiết kế

2 Kế hoạch thực hiện:

v Thực hiện điều tra chi tiết nhằm hiện thực các giải pháp và hình thành bản kế hoạch bổ sung thiết kế

loại kết cấu…

người quản lý

5.3 Kiểm tra, bổ sung thiết kế

3 Điều tra thiết kế bổ sung:

v Lên kế hoạch lắp đặt không gây ảnh hưởng đến sự vận hành của toà nhà

hành bình thường

tiết kiệm năng lượng

thống mới

5.3 Kiểm tra, bổ sung thiết kế

4 Kế hoạch lắp đặt:

v Quy trình, thời gian vận chuyển nguyên vật liệu, thiết bị

trước khi chuyển sang sử dụng hệ thống mới

5.3 Kiểm tra, bổ sung thiết kế

5 Lắp đặt, vận hành:

Các hạng mục chính tích hợp trong hệ thống quản trị toà nhà BMS bao gồm:

- Hệ thống điều hòa không khí trung tâm theo công nghệ mới VRV (Variable Refrigerant Volume) với nhiều ưu điểm nổi trội: lắp đặt đơn giản, tuổi thọ cao, chi phí bảo dưỡng bảo hành thấp….

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

1 Lập bài toán thiết kế:

- Hệ thống thông gió: hệ thống quạt cấp khí tươi, quạt thông gió thu hồi nhiệt, quạt hút khí thải-khí độc của tòa nhà, quạt nhà

- Hệ thống phòng cháy chữa cháy: giám sát hệ thống báo cháy

và điều khiển hệ thống bơm nước chữa cháy của tòa nhà, quản

lý quạt tăng áp cầu thang

- Hệ thống thang máy: giám sát hệ thống thang máy của tòa

nhà.

- Hệ thống an ninh:

+ Tích hợp hệ thống camera giám sát vào BMS

+ Tích hợp hệ thống điều khiển truy nhập

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

1 Lập bài toán thiết kế:

- Hệ thống chiếu sáng: Quản lý và điều khiển chiếu sáng các khu vực

+ Chiếu sáng hành lang + Chiếu sáng cầu thang bộ + Chiếu sáng tầng hầm + Chiếu sáng ngoài nhà

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

2 Lập bảng chức năng và phương thức kết nối:

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

Trang 60

BMS

i v i toà nhà B Tài Nguyên và Môi Tr ng, h th ng BMS có nhi m v

k t n i n các phân h k thu t d i ây:

+ H th ng i n + H th ng i u khi n chi u sáng EIB

Giám sát

Yêu c u v giao th c cho các phân h k thu t c tích h p v i h th ng BMS

qua BACnet IP, …

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

2 Lập bảng chức năng và phương thức kết nối:

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

Trang 60

m i ho t ông c a h th ng con s c th c hi n hoàn toàn trên h th ng máy ch BMS

i v i toà nhà B Tài Nguyên và Môi Tr ng, h th ng BMS có nhi m v

k t n i n các phân h k thu t d i ây:

+ H th ng i n + H th ng i u khi n chi u sáng EIB

Giám sát

Yêu c u v giao th c cho các phân h k thu t c tích h p v i h th ng BMS

qua BACnet IP, …

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

Trang 60

m i ho t ông c a h th ng con s c th c hi n hoàn toàn trên h th ng máy ch BMS

i v i toà nhà B Tài Nguyên và Môi Tr ng, h th ng BMS có nhi m v

k t n i n các phân h k thu t d i ây:

+ H th ng i n + H th ng i u khi n chi u sáng EIB

Giám sát

Yêu c u v giao th c cho các phân h k thu t c tích h p v i h th ng BMS

qua BACnet IP, …

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

2 Lập bảng chức năng và phương thức kết nối:

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

Trang 60

m i ho t ông c a h th ng con s c th c hi n hoàn toàn trên h th ng máy ch BMS

i v i toà nhà B Tài Nguyên và Môi Tr ng, h th ng BMS có nhi m v

k t n i n các phân h k thu t d i ây:

+ H th ng i n + H th ng i u khi n chi u sáng EIB

Giám sát

Yêu c u v giao th c cho các phân h k thu t c tích h p v i h th ng BMS

Chi u sáng theo v trí x X Tích h p m c cao

Chi u sáng theo k ch b n l p trình x X Tích h p m c cao

3 i u hòa

qua BACnet IP, …

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

5 H th ng báo cháy /ch a cháy

H th ng báo cháy X Tích h p m c cao thông

qua OPC, BACnet IP, …

H th ng thang máy X Tích h p m c cao thông

qua BACnet IP, Modbus, …

8 H th ng An ninh

H th ng An ninh X X Tích h p m c cao thông

qua BACnet IP,Lonworks…

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

2 Lập bảng chức năng và phương thức kết nối:

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

Trang 60

m i ho t ông c a h th ng con s c th c hi n hoàn toàn trên h th ng máy ch BMS

i v i toà nhà B Tài Nguyên và Môi Tr ng, h th ng BMS có nhi m v

k t n i n các phân h k thu t d i ây:

+ H th ng i n + H th ng i u khi n chi u sáng EIB

Giám sát

Yêu c u v giao th c cho

3 i u hòa

qua BACnet IP, …

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

5 H th ng báo cháy /ch a cháy

qua OPC, BACnet IP, …

qua BACnet IP, Modbus, …

8 H th ng An ninh

qua BACnet IP,Lonworks…

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

2 Lập bảng chức năng và phương thức kết nối:

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

Trang 60

m i ho t ông c a h th ng con s c th c hi n hoàn toàn trên h th ng máy ch BMS

i v i toà nhà B Tài Nguyên và Môi Tr ng, h th ng BMS có nhi m v

k t n i n các phân h k thu t d i ây:

+ H th ng i n + H th ng i u khi n chi u sáng EIB

Giám sát

Yêu c u v giao th c cho

3 i u hòa

qua BACnet IP, …

Ch ng 3 - Thi t k h th ng BMS cho tòa nhà B Tài nguyên và Môi tr ng

5 H th ng báo cháy /ch a cháy

qua OPC, BACnet IP, …

qua BACnet IP, Modbus, …

8 H th ng An ninh

qua BACnet IP,Lonworks…

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

3 Lập bảng thiết bị và các điểm kết nối hệ BMS:

Lập bảng thiết bị cho từng khu vực theo các chức năng tích hợp với thiết bị và phương thức điều khiển:

- Các tầng hầm

- Các tầng trung tâm thương mại

- Khu khách sạn

- Khu căn hộ cư dân

- Khu thể thao, bể bơi, vui chơi…

5 H th ng báo cháy /ch a cháy

H th ng báo cháy X Tích h p m c cao thông

qua OPC, BACnet IP, …

H th ng thang máy X Tích h p m c cao thông

qua BACnet IP, Modbus, …

8 H th ng An ninh

H th ng An ninh X X Tích h p m c cao thông

qua BACnet IP,Lonworks…

DDC-Exhause Air Fan B1-02 (Qu t hút khí th i B1-02) 1

i u khi n

ch y/d ng 1

5.4 Ví dụ ứng dụng thiết kế

4 Tích hợp hệ thống, lựa chọn phần mềm:

- Cung cấp một giao diện mở (LonWorks Ethernet, BACnet IP, OPC, MODbus, )cho phép kết hợp nhiều loại bộ điều khiển khác nhau, các thiết bị phần cứng chuẩn, các giao diện truyền thông chuẩn thành một hệ thống tích hợp, trung tâm nhờ đó tối đa hóa hiệu năng vận hành của tòa nhà

- Lựa chọn phần mềm chuyên nghiệp đảm bảo các tính năng, có

giao diện thân thiện, dễ sử dụng (VD phần mềm EBI của

Honeywell)

HTML: EBI cho phép t o các ng d ng h a trên n n HTML, i u này

m bào r ng EBI là chu n m phát tri n ng d ng h a trên th tr ng Các ng

d ng h a này có th c hi n th trên các máy tr m c a EBI c ng nh thông qua các trình duy t web nh Mircrosoft’s Internet Explore

LonWorks: Là m t chu n truy n thông m k t n i các thi t b t nhi u nhà

c ng c p khác nhau có c ng c p chu n LonMark Giao di n cung c p cho phép c ghi các thông s c ng nh thu c tính c u hình c a thi t b Giao di n EBI Lonworks

d a trên n n c s d li u LNS Echelon K t n i gi a EBI và m ng LON có th là

tr c ti p, thông qua các c ng truy n thông n i ti p ho c thông qua m ng

BACnet:

EBI cung c p chu n ASHRAE giao th c BACnet, cài t c ch c n ng BACnet Operator Workstation và BACnet Gateway EBI c ng cung c p giao th c BACnet truy n thông qua Ethernet và truy n thông IP

OPC: EBI c ng c p chu n truy c p d li u OPC 2.0 (OLE for Process

Control), i u này cho phép EBI c ghi d li u OPC server nh m t OPC client

Kh n ng này cung c p quy n truy c p vào m t lo t máy ch OPC, gi i pháp hi u

qu khi tích h p thi t b c a bên th ba Máy ch EBI c ng có th s d ng nh m t

Trên màn hình i u khi n BMS, các thông s tr ng thái, c nh báo c a h

v n hành có th x lý các thông tin này ho c h VRV c ng có th ch y ch t

ho t ng d a trên l ch làm vi c c a tòa nhà c ng nh cho phép t o l ch trình làm

vi c vào ngày ngh Các ch c n ng có th th c hi n trên BMS nh sau:

t l nh ch y/ d ng toàn b hay m t ph n h th ng, thi t l p nhi t phòng,

Giám sát thông s nhi t c a t ng phòng

Giám sát i n n ng tiêu th c a t ng FCU

Theo dõi th i gian làm vi c a ra l ch b o trì

Liên ng h th ng báo cháy thông qua BMS

Màn hình giám sát h th ng i u hòa không khí

4.4 H th ng thông gió:

Hình 4-9 H th ng thông gió

Water system

Có kh n ng k t n i thông qua các u ra c a Relay t i m i t i n t ng Tình tr ng h th ng i n c p cho b m ch a cháy, tình tr ng các b m, m c

n c b ch a ph c v ch a cháy, áp su t n c trong h th ng ch a cháy, giám sát thông s áp su t trong c u thang b

Hình 4-10 H th ng phòng cháy ch a cháy

Các tín hi u báo ng và giám sát trên BMS nh sau

i u khi n Không có l nh i u khi n nào cho h th ng này

giám sát c h th ng thang máy, h th ng thang máy c n a t i u ra

c a chúng các thông tin áp ng k n i t i h th ng BMS, quá trình k t n i s

c c th hóa v ph n c ng c ng nh ph n m m i v i nhà th u thang máy

có th hi n th , giám sát ch v n hành theo yêu c u k thu t ki m soát v n hành c a thang trong tình hu ng s c có thoát hi m do c thù v các yâu c u cao trong an toàn cho con ng i, các thang máy s không ho t ng (Ngo i tr thang máy ch a cháy), khi ó các thang máy c i u khi n i v v trí g n nh t thông ra

m t t thoát hi m ho c tránh tình tr ng có ng i b k t trong thang máy Nhà

th u cung c p l p t h th ng thang máy c n cung c p t i u ra các tín hi u:

Giám sát chi u di chuy n và v trí các cabin thang

Giám sát s gi làm vi c c a các thang th ng kê và a ra l ch b o trì Các báo ng c a h th ng nh : K t thang, có cháy trong thang…

Ch c n ng i u khi n

Enable/Disable các thang

a các thang v tình tr ng kh n c p (h a ho n) a các thang v t ng tr t Kích ho t các k ch b n v n hành thang s n có (k ch b n ti p ón khách, k ch

b n u tiên theo s t ng, k ch b n trong ch b o trì …), các k ch b n này

gi a hai h ng muc này :

Ghi l i hình nh video t i c a truy nh p khi có ng i c th ra/vào vùng ó Ghi l i hình nh video khi có báo ng

So sánh hình nh ghi trên camera v i nh th trên trung tâm l u tr d li u

Hình 4-13 H th ng an ninh vào ra

m c cao là Modbus giám sát các b o m i n n ng Và k t n i m c th p

i u khi n và giám sát các MCCB, ACB

DDC Panel Input

t o các giao di n ho phù h p cho vi c hi n th thu n ti n cho quá trình qu n lý

Thông qua h th ng BMS có th qu n lý các thi t b b o v ngu n i n n m trong các t i n phân ph i ngu n i n chính và các t i n phân ph i ngu n ph cho các t ng, các thi t b b ng vi c thu nh n các thông tin v tr ng thái làm vi c

c ng nh quá t i c a các thi t b này T i các máy tính i u khi n trung tâm, nhân viên v n hành th c hi n vi c giám sát các thi t b b o v c a các t i n phân ph i ngu n chính và các t i n phân ph i ngu n ph trên màn hình ho c a các máy tính i u khi n c a h th ng BMS M i thay i c a các i m tr ng thái làm thay

i màu s c c a i m i u khi n trên màn hình ho c ng nh có các báo cáo báo

l i t i th i i m x y ra s c t i máy in báo s ki n theo th i gian