用戶名
密 碼
關于KNX
KNX技術
KNX應用
ETS
首頁
關于KNX中國
中國會員
電子期刊
應用案例
下載中心
市場活動
設計開發
測試認證
培訓課堂
FAQs
您當前位置:首頁 > 中國應用案例
中國應用案例
西門子GAMMA instabus KNX系統在北京西門子大樓中的應用
更新時間:2009-3-11  瀏覽次數:

西門子(中國)有限公司

The application of GAMMA instabus KNX in Siemens Center Beijing

摘要:本文主要介紹了西門子家居與樓宇控制系統GAMMA instabus KNX在北京西門子大樓中的應用,并著重闡述了該系統在北京西門子大樓中的網絡結構,DALI數字化照明控制,室內溫度以及遮陽控制等幾個方面,并對如何提高現代樓宇的運行效率提出了切實可行的解決方案。
關鍵詞:GAMMA instabus KNX, 家居與樓宇控制系統,KNX, HBES, DALI數字化照明, 室內溫度控制,遮陽控制

Abstract: This paper introduced the application of HBES control system GAMMA instabus KNX in Siemens Center Beijing, and focus on the system network, DALI lighting control, room temperature control, as well as solar-protection control, and provides a practical solution about how to improve the operating efficiency of modern buildings.
Key words: GAMMA instabus KNX, KNX, HBES, DALI digital lighting control, Room temperature control, Shutter control with sun tracking

一、 項目介紹
  北京西門子總部大樓位于北京市朝陽區望京中環南路,地下2層,地上30層,檐高123米,建筑面積達6.6萬多平方米。整個工程屬于鋼管砼結構與剪力墻混合結構,雙層玻璃幕墻。除了設備層與管理層外,其他樓層均為敞開式辦公區。
  對于這樣大型的辦公樓建筑的電氣系統,既要考慮到使用和管理的方便,還要盡可能地節省能耗。所以大樓采用的控制系統不但具有先進的技術,可靠的運行,而且還須具備高效的能源管理。西門子樓宇控制系統GAMMA instabus KNX從實際應用的角度,給出了完整的解決方案,既滿足了對所有照明、遮陽設備和部分室內溫度智能控制的要求,而且在敞開式辦公區域中無需手動控制面板,一切運行都由系統自動完成;室內恒照度控制和遮陽系統的陽光追蹤功能,大大提高了大樓的能效;如果必要,大樓管理人員還可以在中控室對整個大樓實時監控。
  在該項目中許多KNX的最新技術都得到應用:
   KNXnet/IP 網絡通訊技術
   KNX/DALI數字化照明技術
   室內恒照度控制
   遮陽系統的陽光追蹤控制
   室內溫度控制
  這些先進的KNX技術,讓整個大樓的室內環境舒適、節能、安全而且高效。

二、 系統概覽
  西門子智能樓宇控制系統GAMMA instabus KNX是一套基于KNX技術的分布式系統, 主要應用于住宅與樓宇控制領域。KNX技術規范,起源于上世紀90年代的歐洲,現已經成為行業內通用的規范。該技術先后成為EN50090歐洲標準和ISO/IEC14543-3國際標準,并在2007年9月正式成為中國標準化指導性技術文件 GB/Z 20965-2007, 為其在中國的標準化進程和市場推廣建立了堅實的技術基礎。在GB/Z 20965-2007標準化技術文件中,KNX技術被定義為 HBES控制網絡,即住宅與樓宇控制網絡。
  西門子智能樓宇控制系統GAMMA instabus KNX最大的優點在于其控制的靈活、功能的強大及系統的可塑性。選擇不同的模塊化設備,通過積木式的不同組合就可以實現各種功能控制,同時掛在總線上的設備運行相互獨立,系統的改造和擴展就變得非常容易了。
  西門子智能樓宇控制系統GAMMA instabus KNX主要功能為照明控制、遮陽控制、室內環境(通風、采暖等)控制、安全防范以及能源管理等,可對控制范圍內的照明、遮陽和HVAC等設備分區域或集中管理,本地單獨控制,遙控控制,延時控制,定時控制,感應控制以及通過IP路由器和Web Visual 的可視化遠程管理,以達到方便、舒適、節能的室內環境。

三、 系統在西門子總部大樓的應用
1. KNXnet/IP網絡通訊技術
  KNXnet/IP技術是這兩年KNX技術發展中最突出的亮點。隨著數字化通訊的飛速發展,現代辦公樓幾乎都采用了局域網作為大樓數字傳輸的主要通道。因此,KNX在原先總線通信技術的基礎上,提出了KNXnet/IP的協議,旨在將總線系統接入高速局域網,底層采用高安全、高可靠性的總線通信,系統組網則通過高速以太網絡。該技術的使用,既保留了總線層協議的優勢,又通過高速以太網絡將KNX拓撲中線路(line)或區域(Area)的數據傳輸速率提高至10Base,從而在確保數據傳輸準確率的前提下,突破了原先總線傳輸在傳輸速率和數據量方面的瓶頸。
  KNXnet/IP技術在西門子總部大樓得到很好的發揮。在該項目中,西門子采用基于KNX技術的GAMMA instabus KNX,并由IP路由器組網。這樣每個樓層的總線通過IP路由器接入TCP/IP網絡,通過高速IP網絡將不同樓層連接在一起,而數據傳輸的速度由原來的9600bit/s提高到10Base (10Mbit/s),滿足中控PC對每個設備信息的快速采集。安裝有可視化軟件的PC,又可通過任何一個IP端口訪問大樓中任何一個設備的狀態或者發送控制命令;同樣的,不同樓層間的設備由IP路由器通過KNXnet/IP協議將KNX信號打包轉換為IP數據報文,發送到IP網絡,IP報文又通過IP路由器解析為KNX信號,在GAMMA instabus KNX網絡中傳遞。
  由于采用了IP組網方式,GAMMA instabus KNX系統與其他BMS系統之間可通過OPC方式實現通訊,各系統中控設備只需通過IP端口接入以太網。

圖1 西門子GAMMA instabus KNX 系統結構示意圖

  考慮到北京西門子總部大樓系統較大,該項目中采用IP路由器N146與總線耦合器N140組合組網方式,即區域內本線路由總線耦合器N140連接,基本上每五層為一個系統區域;區域與區域之間采用IP路由器N146組網。

2  SBC大樓GAMMA instabus KNX 系統拓撲結構圖 (部分樓層)

 2.DALI數字化照明
  西門子大樓GAMMA instabus KNX的另一大技術亮點是在敞開式辦公區域內的熒光燈采用目前最先進的DALI數字調光控制。
  DALI可尋址燈光接口(Digital Addressable Lighting Interface)是一個數據傳輸協議,它定義了電子鎮流器與設備控制器之間的通信方式,每個鎮流器都是數字尋址通訊。DALI鎮流器之間通過DALI總線(兩根數據線)相互連接;每條DALI總線最多可接64個DALI鎮流器。
  西門子GAMMA instabus KNX 系統通過KNX/DALI接口與DALI總線連接,每個KNX/DALI接口接一條DALI總線,即可接64個鎮流器。KNX/DALI接口自動給DALI鎮流器編碼,每一個鎮流器有一個地址碼。根據這個地址碼,GAMMA instabus KNX可以直接訪問每個鎮流器。
  西門子大樓采用歐司朗DALI調光鎮流器,控制辦公區域的熒光燈和節能燈,每個DALI鎮流器可接兩根燈管。

3  N141 KNX/DALI接口


4  N141 設備接線圖

  DALI數字化照明與傳統照明技術相比具有很多的優勢:
    每個光源作為一個獨立的通訊對象,可以分別訪問和控制;
    每個光源的運行狀態可實時反饋到系統;
    光源和鎮流器故障信息可實時傳送至總線,并發送到中央控制室;
    熒光燈調光實現由1%~100%的亮度調節;
    燈組重新分組無需再排管布線,只要通過軟件編組;
    DALI的非直接關斷,避免了因頻繁開關而引起光源損壞;
    DALI亮度的數字化調光又為恒照度控制創造了優越條件。

5  N141平面連線圖

3.室內恒照度控制
  恒照度控制在西門子大樓的高效節能控制的主要部分。通過亮度感應和恒照度控制器,可以設置以用戶為導向的室內照度值,并依照室內照度的強弱,自動調節室內燈光的亮度。這樣在充分利用戶外自然光的同時,最低限度地降低照明能耗。在該項目中采用的是集亮度感應、恒照度控制和人體存在感應為一體的吸頂式感應器UP258/21。
  UP258/21感應器在辦公室節能中發揮了很重要的作用。它根據人體微小移動判斷是否有人,并與恒照度功能形成合理的邏輯關系:有人且室內亮度值低于設定值時,燈調亮到合適的亮度;有人而室內亮度值高于設定值,燈自動調暗或者關閉;無人時,無論室內亮度值低于或高于設定值,燈調暗到某個特定值(如10%)或者關閉。
  如果無人的時間占居工作時間的30%,而無人時的亮度值為10%時,保守的能源節省就可以統計為:30% * (1-10%) = 27% 。而且通常在以銷售為主體的公司中,無人的時間遠遠超過30%。由此,我們可以看到GAMMA instabus KNX出色的節能效果。

6  恒照度控制與人體感應控制

4.遮陽控制
  西門子大樓平面圖酷似一張直角的扇面,扇面呈東西方向展開,且大樓前無高大建筑物遮擋,因此大樓受日照時間長,需要具備良好的遮陽措施。
  大樓的遮陽根據方向分組,分別為:東區、東南區、東北區和北區,由戶外安裝的氣象中心自動控制。氣象中心將大樓所處的外部環境指標(溫度、照度等)每隔10分鐘循環發送到系統;同時,氣象站還會自動比較測量值與其預先設置好的閥值,分析判斷是否移動遮陽卷簾,移動多少等,并發送相應的控制命令到窗簾驅動設備,最終實現遮陽卷簾的移動。比如,現在正值中午,陽光照度遠遠超出預設值,氣象中心就會向對應的窗簾驅動器發送關閉的命令。
  遮陽控制不但防止陽光炫目,而且阻隔了室外溫度對室內環境的輻射效應。大樓選用半透明的玻璃絲遮陽卷簾,為了降低室內空調控制的負荷,遮陽簾在陽光很好的工作時間段,以關閉為主,遮陽既可以遮擋陽光炫目,還可以防止戶外陽光熱輻射對室內溫度的影響。

7  窗簾控制邏輯圖

5.室內溫度控制
  在大樓VIP層的獨立辦公室內,采用了GAMMA instabus KNX系統的風機盤管控制設備來實現靈活的室內溫度控制。
  風機盤光控制器可以根據季節選擇制冷還是制熱模式,并且根據室內溫度自動調節高、中、低三檔風速。同時,用戶還可以根據自己的喜好,通過觸摸屏手動選擇相應的風速,而且室內的當前溫度、預設溫度都可以顯示在顯示屏上。
  采用GAMMA instabus KNX系統的風機盤管控制室內的溫度,非常靈活、方便和節能。該模塊為標準的軌道安裝模塊,安裝方便、靈活,即可集中放置,也可分散本地安裝。
  主要設備:風機盤管控制器 REG540 和 觸摸屏 UP588
  可實現功能:制冷/制熱模式,手動/自動模式,舒適/無人/夜間等模式,高/中/低三檔風速,溫度設置等。

8  風機盤管控制設備

四、 市場前景
  西門子GAMMA instabus KNX在國內外諸多標志性建筑中都有非常出色的表現,如:英國希思羅機場,北京首都機場,上海煙草集團辦公樓等。特別是該系統在建筑電氣節能方面的杰出表現,在業內引起很大的反響,根據實際應用中的數據統計,在樓宇建筑中使用西門子GAMMA instabus KNX系統,可以實現電氣能源節省達50%。隨著核心技術 KNX/EIB標準化進程的推進,西門子GAMMA instbus KNX/EIB系統必將在中國高能效建筑中得到普遍的關注和廣泛的應用。

參考文獻:
[1] 家居與樓宇控制網絡手冊
[2] 西門子GAMMA instabus KNX 產品手冊
[3] EN50090 Home and Building Electronic System (HBES), 2005
[4] GB/Z 20965-2007, HBES控制網絡技術規范
[5] 西門子北京總部大樓設計方案

 
跳起来2游戏