公共建筑的節能——EMB助您打造杰出的“智能建筑”

中達電通股份有限公司 施衛宇

1 背景和基本情況

目前，建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列，成為我國能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升，呈急劇上揚趨勢。據建設部有關統計數據，建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、空調制冷和采暖等）約占全社會總能耗的30%，其中最主要的是空調制冷和采暖，占到20%。

一般來講，大型公共建筑除特殊設備使用外，主要的能耗包括中央空調系統能耗、照明系統能耗、冷熱水能耗、動力及其他能耗。以上海地區為例，根據調查，建筑中照明系統能耗比例約為10%~20%，空調系統的能耗約為40%~60%，其它動力系統的能耗約為30%~40%。

2 公共建筑完全解決方案

針對公共建筑在節能方面的需求和措施，中達智能樓宇能源管理系統EMB（Energy-Saving Management For Public Buildings）便孕育而生。

EMB的管理平臺可以將環境控制、照明節能、電（自動）扶梯節能、暖通循環水泵節能、暖通空調風機節能等多系統整合在一起，通過統一的監控平臺和可靠的能量管理系統，實現對能源的綜合管理；通過分析、共享各種數據，加強對用電設備和電量的監管，實現用電科學計量，指導各項節能工作有效的展開，最終創造安全舒適的居住環境，實現節能效益的最大化。

EMB整體解決方案包括環境控制、照明節能、電扶梯節能、暖通空調水系統和風系統節能、需量綜合監控、BA自控等部分（如圖1）。依據各企業不同的架構、組織，EMB的設計主要由SC（總控中心）、SS（區域中心）、SU（采集單元）三部分組成，三部分可依據各企業的實際運營模式和管理辦法，靈活選擇組成模塊。采用基于廣域網的Browse/Server（B/S）模式進行組網，形成樹狀階層分布式網絡結構。實時數據和歷史數據分開傳輸，解決了大容量數據傳輸的問題。

EMB方案在辦公樓宇、酒店、商場都得到了廣泛應用（如圖2）。

3 自動控制策略

EMB系統的自動控制策略根據實際負荷情況調節系統最佳化運行，實現建筑物節能、延長系統使用壽命；可以實現對環保智能建筑內各類設備進行實時監測、控制及自動化管理，達到環保、節能、安全、可靠和集中管理的目的。

3.1 暖通空調自動控制

可以根據商業建筑實時的負荷調整暖通空調主機和其他空調設備，在保證室內溫度和濕度的前提下，盡可能的節約能源。暖通空調自動控制系統包含冷熱源（制冷主機、鍋爐等）的控制、水泵（冷凍泵、冷卻泵、熱水泵、補水泵等）控制、冷卻設備（冷卻塔、冷卻井）控制、末端設備（新風機組、組合式空調機組、風機盤管等）的控制、以及各種風機、閥門等的控制。

3.2 照明系統智能控制

實現對照明系統的智能控制?？梢詫Υ笮蜕虡I建筑燈光系統進行智能化的、靈活的控制其啟停及調光，在保證照度的同時盡可能地使燈光系統更節能以及具有更藝術化的表現能力。具體包含：自動定時開閉燈光；根據照度自動開閉；根據照度自動調光；變換預設的場景亮燈模式。

3.3 電氣設備智能控制

實現對電氣設備的智能控制。包括改善電力品質、自動扶梯節能控制等。

4 暖通空調節能

暖通空調能耗占商業建筑總能耗的40%～60%，因此暖通空調節能是商業建筑節能的重要手段。EMB解決方案應用在暖通空調系統節能改造且成本較低的技術手段如下。

4.1 主機智能控制

采用末端控制優先的原理，其主要策略是：根據供回水溫差來判斷末端能量的需求，通過自動切投冷機的運行臺數，以使冷機工作在最佳能效比曲線段，可減少冷機低效運行段造成無謂的能耗，提高冷機能效比，實現主機設備節能10%～15%。

4.2 水泵變頻改造

運用變頻控制技術和PID控制技術，通過冷凍水系統的模糊預期控制、冷卻水系統的自適應模糊優化控制和主機系統的間接（或啟停）控制，實現：空調冷媒流量跟隨負荷的變化而動態調節（按需供冷），確保整個空調系統始終保持高效、協調地運行，從而最大限度地降低空調系統能耗，實現主機房設備節能20%～40%。其中冷凍泵部分的節能控制示意圖見圖3：

5 環境控制

中達風系統改造方案通過計算送風溫度并與設定值相比較，系統自動控制變頻器輸出與負荷相當的頻率，并控制水閥達到相應的開度，以達到變頻節能的目的（如圖4）。

6 照明節能改善

中達針對照明部分的解決方案有：更換節能器具、安裝照明省電器或建設照明自動控制系統。

中達的節能系列產品均具備RS485通訊接口，采用modbus標準協議，可以方便的向上擴展接入到上位機，輕松搭建照明智能控制系統，并作為EMB系統的一部分，實現和BA自控系統的聯網，實現遠程監視、設備自動控制、自動抄表和計費和自動報表。

7 電梯節能

電梯作為建筑物電氣設備的主要耗電單位，存在著較大的節能空間。

中達解決方案采用變頻技術，對具有富余變量系統中的負載電動機，由變頻器內設的計算機對被控對象運行狀態反饋的信號進行運算比較，在被控對象具有富余量的情況下，降低電動機的運行頻率而達到節電的目的。具備可雙向轉換、自動起停、緩停緩起、流量統計等功能。

8 電力需量控制

中達電力需量控制子系統作為EMB的重要組成部分，實現了電力計量自動化、用電管理人性化、負載卸（加）載自動化等目的，是實現科學用電的重要工具。

該子系統采用是Real Time OS操作系統系統，具備實時、多任務、多用戶的特點，所有告警、數據的響應可在3-5秒內完成。

系統具備需量監測能力，能顯示每15分鐘最大需量值及負荷率，顯示日最大需量、周最大需量、月最大需量、年最大需量紀錄及時間，顯示日、月累積電度kWh值，總累積電度kWh值，顯示各項電力數據及負載曲線，曲線對比及能源管理。

9 解決方案特點

中達建筑節能綜合解決方案的主要優點有：

○確保建筑物設備安全運行，提高維護效率

EMB系統具有實時監控設備運行狀態、預期故障發生、迅速排除故障、記錄和處理相關數據進行綜合管理、從而節約值班人員調度等多重能力，進而提高動力設備運行的可靠性以及保證建筑物電力安全暢通，實現少人和無人值守。

○加強企業用電管理，提高企業用電質量

通過EMB系統實時監測各用戶的用電負荷、電量等用電信息，建立建筑物正常的用電秩序，保證企業用電質量，避免超過契約容量，提高用電管理水平。

○實現建筑物的環保節能，經濟效益最大化

通過采用各種合理、高效的節能技術，實現對建筑內照明、暖通系統、電梯、空氣處理機等各種高耗電設備的節能，運用監控技術實時監控節能設備的運行，通過對歷史數據的分析、統計形成各種分析報表、曲線，實現節能效益的最大化。

○提升設備運行管理水平，實現有序高效管理通過資源管理系統，采用分布數據庫技術對建筑物設備的運行情況、故障統計、資產統計等進行動態管理，準確把握設備告警信息、人員維護情況，及時對各種故障進行統計分析，為設備運營管理提供合理的依據，全面實現設備的多元化電子化管理，提高設備的使用壽命。