K?lnTriangle 大廈高 103 米(338英尺),共 29 層,于 2006 年 9 月 2 日正式對外開放,是科隆(Cologne)最高建筑之一。這座由知名建筑師 Gatermann 和 Schlossig 所設計的大樓自動工伊始就一度因其高度原因成為一個焦點話題,由于其外觀上的透明性、獨特的三角形側凸平面結構,引起公眾的廣泛關注。
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此奢華建筑旨在創造一個頂級地標,不僅在外觀上追求獨特性,而且在內部設計上也講求尖端技術的應用,借以提高建筑的舒適性、靈活性以及節能高效性。K?lnTriangle 大廈的三角形外觀及其圓弧狀核心設計,可以根據房間進深,自由選擇辦公室類型:開放式、小格子間式或二者結合。每一層的總面積為 640平方米(6889 英尺),德國聯邦鐵路(DeutscheBahn)和歐洲航空安全局(European Aviation SafetyAgency,EASA)是目前租戶中最大的兩家。27 層和 28 層專門用于舉行各項會議和活動。自這兩個樓層眺望遠處,景色美不勝收,第 28 層所運用的樓宇技術更是令人折服;第 29 層的觀景臺則面向公眾開放。
考慮到氣候差異,朝陽頂風南側采用通風式雙層幕墻,西北和東南兩側則采用單層幕墻。氣窗在體現出樓宇創新、節能概念的同時提供自然通風。一旦出現火情,窗戶也可作為排煙口。在這種情況下,對樓梯間進行增壓,迫使煙霧從敞開的窗口排出。
對以太網青睞有加
大廈的 1-8 層采用傳統安裝技術進行裝備,8 樓以上的樓層則以以太網為基礎對各個房間進行控制。對于位于德國歐斯基爾辛(Euskirchen)市的 Innecken Elektrotechnik GmbH 公司來說,EIB 和 LON 網絡的應用無任何障礙,該公司被授權執行整個電氣安裝(強電和弱電)以及系統集成工作。“采用以太網TCP/IP 協議作為一種集成式、基于網絡的總線系統,我們能夠最大限度地滿足樓主的所有要求。此款總線系統具備速度快、靈活性強等特點。”Innecken 公司項目經理 Andreas Gr?ne 如是說。其客戶Rheinische Zusatzversorgungskasse(RZVK)的主要顧慮之一是:是否能夠對各個房間內負責空間變化的控制設備進行快速、簡單的調節。“在這座大樓內,對辦公室進行復雜的重新配置也是日常工作的一部分。多虧采用了集成式以太網網狀結構,我們可以迅速調整相關技術,節省大量的人力物力。”
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減少安裝工作量
在電氣安裝方面則采用了 Wieland Electric 公司的 Gesis連接系統,使得樓宇自動化的適應性得到進一步提升。在K?lnTriangle 大廈內,約有 150 個“Gesis Ran”接線盒,
用于各個樓層的供電和數據通訊。這些接線盒內已配備有Beckhoff 的 I/O 系統且進行了預布線,因此可以大大減少安裝工作量。硬件組件可以輕松通過即插即用功能進行添加,軟件則可以通過拖放功能進行集成和重新配置。
從地下室到屋頂都采用基于 PC 的控制技術
4 臺 Beckhoff 的 19 英寸抽拉式工業 PC C5102(位于該塔某一高層機房內)構成樓宇控制系統結構的堅實基礎。這些設備配備了 Windows XP 操作系統、TwinCAT 自動化軟件和樓宇管理系統。TwinCAT 是樓宇控制系統的核心軟件,它能夠對一系列樓宇功能進行參數化和配置,例如基本的照明場景控制以及白天、晚上和周末模式的設置。
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所采用的 Beckhoff 產品包括 4 臺 19 英寸機架安裝式 PC C5102、1 臺 19英寸嵌入式工業 PC C3350 、20 臺配有總線端子模塊的嵌入式 PC CX1000/CX1020、1 臺以太網控制器 BC9000、1 臺以太網總線耦合器K9000 以及 TwinCAT 軟件,所有這些產品都可以確保租戶的入住舒適度。
服務器柜位于 K?lnTriangle 大廈的某一高層內:19 英寸機架安裝式PC C5102 控制大廈的不同區域,例如塔樓和裙樓。
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其中的 2 臺抽拉式 PC 用于控制中央樓宇功能,處理各個樓宇區間局部以太網端子模塊間的協調工作,如塔樓及其周圍的裙樓;另外的 2 臺 PC 則負責執行冗余控制。
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借助 CX 系列嵌入式 PC 對室內氣候進行控制
從第 9 層到 27 層以及第 29 層都采用在 Windows CE操作系統環境下運行的嵌入式控制器 CX1000,而在舉行各項活動的樓層內則采用更高性能的嵌入式控制器 CX1020。本地 I/O 站分布于整個大廈,它們通過以太網與中央控制器PC CX1000 聯網。標準以太網網絡的一部分也用作為樓宇自動化的總線系統。吸頂式氣象傳感器與第 29 層的嵌入式控制器相連。此傳感器主要用于處理和分析數據,并激活相關切換功能,如:在大風大雨天氣關窗或根據氣溫關窗,根據陽光的強弱降下百葉簾,等等。位于 9-27 層的各個CX1000 設備與 28 層的控制器 CX1020 每 5 秒就對“CX1000 上的氣象站”輪詢一次。如果 60 秒鐘后還沒有得到響應(可能意味著未能找回當前數據),窗戶即轉到安全位置并關閉。當風速警報、下雨或外部維護設備正在運行時,情況亦是如此。窗戶會保持在關閉狀態,直到再次找回當前數據。風速在指定時間內降到一定位置,降雨監控設備不再顯示是否下雨,或者外部維護設備不再運行。AndreasGr?ne 在談及 I/O 系統的優點時說道:
“所有的數據點都可以直接連接到 Beckhoff 的總線模塊端子系統上。由于有多種總線模塊端子型號可供選擇,因此可以直接連接所有的傳感器和執行器。”
有效的能源管理
除了百葉簾、窗戶和溫度控制之外,Beckhoff 的控制器還可對照明設備進行控制。這些控制器通過以太網與工業 PC C5102 進行通訊。每個樓層被劃分為 3 個照明區域:電梯間與緩沖空間、走廊以及辦公室。電梯間的燈從早上 7 點到晚上 8 點處于常亮狀態(正常模式),從晚上 8 點到早上 7 點則處于常閉狀態(夜間模式)。在夜間,如果位于電梯間頂上的移動傳感器被觸發,則燈會自動點亮。如果 10分鐘內還未檢測到有任何移動信號,則燈會自動關閉。照明區域可以通過前臺的主控計算機進行控制。
走廊和辦公室也采用了相同的 DALI 多傳感器(亮度傳感器和占有傳感器)用于自動照明控制。這些傳感器集成在各個辦公室天花板上的照明設備中。數字化燈光管理基于數字可
尋址燈光接口(DALI),該接口配備了 Beckhoff 特殊端子模塊。帶有集成電源模塊的KL6811 DALI 主站端子模塊與模塊化 I/O 系統相連接。一個主站可以與最多 64 個 DALI
從站相連。Andreas Gr?ne 解釋道:“DALI 設備通常只能夠覆蓋單個房間,而 Beckhoff 解決方案的優點是可以覆蓋整個樓層。”來自德國威爾(Verl)市 Beckhoff Automation
GmbH 公司的樓宇自動化部門經理 Georg Schemmann 補充道:“DALI 協議通過總線耦合器直接轉換為以太網TCP/IP 協議。這意味著所有的組件都被集成到以太網網絡上,在軟件方面被視作為一個單個的系統。”因此,如果空間上有什么變化,系統可以迅速地再次進行參數化并重新配置。
在 K?lnTriangle 大廈內,每層樓上的 DALI 照明設備均被劃分為 3 個群組(東、南、西)。例如,走廊內用于控制 DALI照明設備的漸變值由與辦公室內 DALI 照明設備相聯的傳感器的亮度值來決定。通常采用以下規則:如果 10 分鐘內檢測不到任何移動信號,則燈自動關閉。辦公室的照明設備也可以手動進行控制。為此,每個辦公區域內都配備有一個可以進行 11 級調光的觸控板。既可以借助觸控板手動激活自動模式,也可以自動進行調節(房間中有 4 個小時無人活動時)。通過觸控板也可以手動控制各個房間內的百葉簾、窗戶、插座和溫度。為此,可以將該觸控板切換到有人模式。其它情況下,辦公室里的自動溫度控制將分為舒適、正常和夜間模式。夜晚模式下的設定值為 17°C(63 °F),舒適模式下為22°C(72 °F),正常模式下為 20°C(68 °F)。如果在指定時間(如 10 分鐘)后,辦公室內仍沒有記錄下任何移動信號,系統將自動從手動設定值切換到舒適模式,或在 30分鐘后切換到正常工作模式。
28 層——最高配置
大廈的“公共活動樓層”是樓宇自動化的一大亮點。與其他樓層不同的是,這一樓層專為舉辦各項活動而租用。例如,一個面積為 630 平方米(6781 英尺)的區域常被時裝設計
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師用作舉辦各種時尚秀或招待會。總共使用了 280 個配有電子 DALI 鎮流器的照明設備(其中 220 個是彩色照明設備,裝有紅、綠、藍、白色燈),它們共被分為 54 個 DALI 組,可以為任何場合提供適當的照明。與此同時,還使用了與 I/O系統相連的 KL6811 DALI 端子模塊。此外,還有 30 個模擬量輸出設備用來控制其它燈具,比如聚光燈。“由于業主在相對較晚的階段才提出要開發出一個這樣的公共活動樓層,所以在這一樓層內安裝了一臺獨立的 19 英寸面板型 PCC3350。”Andreas Gr?ne 解釋道。除此之外,在這個區域更需要安裝一臺嵌入式控制器 CX1020。此款面板型 PC具備管理功能,其觸摸屏用于對燈光和顏色進行精確調整。
這一樓層共分為 5 個區域,每個區域均配有一個小型 TFT觸控板,讓用戶可以手動調節十步范圍內的不同光色強度。
高靈活性帶來高收益。
我們與 K?lnTriangle 項目合作伙伴一起協作,根據客戶要求實現創新、靈活的樓宇服務系統,同時也兼顧了能源的有效利用這一日益重要的課題。該項技術的運用,有效避免了夜間不必要的取暖和照明所帶來的能耗。Andreas Gr?ne 總結道:“連接系統和基于以太網的網絡已為我們帶來豐厚收益:最近,歐洲航空安全局(EASA)又租用了部分區間,他們不久就會搬進大廈內的相鄰樓層。在K?lnTriangle 大廈內,這種搬遷非常方便,無需進行耗時又麻煩的設備轉換。