施耐德電氣KNX/EIB智能控制系統(tǒng)天津生態(tài)城項(xiàng)目節(jié)能應(yīng)用

文｜施耐德電氣（中國(guó)）投資有限公司 束中明

天津超遠(yuǎn)搏源科技有限公司 李喜田

1 施耐德電氣KNX智能控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

施耐德電氣KNX智能控制系統(tǒng)采用國(guó)際通用的KNX標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已轉(zhuǎn)換為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 14543-3，并于2007年正式轉(zhuǎn)換為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/Z 20965-2007。該系統(tǒng)屬于全分散的現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行器和系統(tǒng)元件三大部分組成，主要用于燈光控制、遮陽(yáng)控制和風(fēng)機(jī)盤(pán)管控制及暖氣控制。控制方式多樣、靈活，例如現(xiàn)場(chǎng)智能面板控制、人體感應(yīng)控制、光線感應(yīng)控制、現(xiàn)場(chǎng)面板控制、中央電腦控制、氣象感應(yīng)控制等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種公建項(xiàng)目，其中節(jié)能方面的應(yīng)用則是該系統(tǒng)在綠色生態(tài)建筑中的一個(gè)應(yīng)用亮點(diǎn)。

KNX系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 功率與電量的關(guān)系

2 KNX智能控制系統(tǒng)特點(diǎn)

KNX系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）標(biāo)準(zhǔn)化：KNX總線標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14543-3、KNX總線標(biāo)準(zhǔn)已轉(zhuǎn)換為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/Z 20965-2007。

（2）全分散/搭積木結(jié)構(gòu)。

（3）手拉手/樹(shù)型/星型等自由的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（4）多功能集成控制：燈光控制、遮陽(yáng)控制、空調(diào)控制。

（5）控制方式多樣：現(xiàn)場(chǎng)智能面板、人體感應(yīng)、光線感應(yīng)、氣象感應(yīng)、溫度感應(yīng)、紅外遙控、電話遙控、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制、定時(shí)控制、中控電腦。

（6）節(jié)能。

（7）安全。

（8）既是面向使用者的系統(tǒng)又是面向管理者的系統(tǒng)。

3 施耐德電氣KNX系統(tǒng)在生態(tài)城項(xiàng)目中的應(yīng)用

中國(guó)和新加坡兩國(guó)政府的戰(zhàn)略性合作項(xiàng)目“中國(guó)—新加坡天津生態(tài)城”，計(jì)劃于今年7月奠基開(kāi)工，用10～15年的時(shí)間全部建成，其中，3km2起步區(qū)用3～5年的時(shí)間建成。中新天津生態(tài)城是中國(guó)和新加坡兩國(guó)政府改善環(huán)境、建設(shè)生態(tài)文明的戰(zhàn)略性合作項(xiàng)目，是繼蘇州工業(yè)園以后兩國(guó)合作的新亮點(diǎn)。

天津生態(tài)城投資服務(wù)中心是生態(tài)城的第一個(gè)項(xiàng)目，將建成開(kāi)發(fā)生態(tài)城的服務(wù)中心，本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初即以節(jié)能、生態(tài)的目標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)，為生態(tài)城以后的開(kāi)發(fā)做好開(kāi)端和建立節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目實(shí)施時(shí)選擇施耐德電氣旗下施耐德電氣（KNX/EIB）產(chǎn)品，并將施耐德電氣產(chǎn)品的節(jié)能各要素充分發(fā)揮，為生態(tài)城的節(jié)能和生態(tài)樹(shù)立了標(biāo)桿。

施耐德電氣KNX智能控制系統(tǒng)在天津生態(tài)城—投資服務(wù)中心項(xiàng)目中主要用于以下設(shè)備的集成式控制：燈光、電動(dòng)軌道、電動(dòng)窗、空調(diào)、幕墻通風(fēng)。

設(shè)計(jì)在不同的區(qū)域采用不同的控制方式，達(dá)到最佳的節(jié)能效果，如表1所示。

表1

氣象感應(yīng)則可根據(jù)氣象條件控制室外遮陽(yáng)及幕墻通風(fēng)，例如當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)天氣時(shí)，氣象傳感器可自動(dòng)控制室外遮陽(yáng)收起，并將幕墻通風(fēng)關(guān)閉，防止大風(fēng)帶來(lái)的破壞；當(dāng)出現(xiàn)雨水天氣時(shí)，氣象傳感器可自動(dòng)將幕墻通風(fēng)關(guān)閉，防止雨水倒灌。

中央控制則可對(duì)整個(gè)生態(tài)城的燈光、遮陽(yáng)、空調(diào)、幕墻通風(fēng)進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，可通過(guò)中控電腦對(duì)每個(gè)辦公區(qū)域的室內(nèi)實(shí)際溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)對(duì)設(shè)定溫度上下限的限制，可有效降低空調(diào)在夏天和冬天的消耗。據(jù)測(cè)算，空調(diào)的設(shè)定溫度每上升（夏天）或下降（冬天）一度，空調(diào)可節(jié)省6%的能耗。

光線感應(yīng)控制、定時(shí)控制及人體感應(yīng)控制可分別根據(jù)自然光線、上下班時(shí)間及工作人員的活動(dòng)情況，對(duì)燈光、遮陽(yáng)、空調(diào)等進(jìn)行自動(dòng)控制，既節(jié)省人工，方便控制，又可有效節(jié)能。

例如，在公共區(qū)域及上下班時(shí)間相對(duì)彈性的辦公區(qū)域安裝人體感應(yīng)，對(duì)燈光、空調(diào)、暖氣進(jìn)行自動(dòng)控制，可做到：人來(lái)，燈、空調(diào)、暖氣開(kāi)，人離，燈、空調(diào)、暖氣關(guān)，避免人員外出或下班后出現(xiàn)長(zhǎng)明燈及空調(diào)常開(kāi)現(xiàn)象；在上下班比較有規(guī)律的辦公區(qū)，采用定時(shí)的方式對(duì)燈光、空調(diào)進(jìn)行自動(dòng)控制，同樣可以避免下班后忘記關(guān)燈、關(guān)空調(diào)的情況出現(xiàn)，以上方式都可達(dá)到節(jié)能的效果。但不同區(qū)域、不同控制方式所產(chǎn)生的節(jié)能效益是不同的，其中節(jié)能效果明顯又比較易于量化的是人體感應(yīng)控制所產(chǎn)生的節(jié)能效益，但實(shí)際節(jié)能方式和節(jié)能效果不僅限于此，例如通過(guò)光線感應(yīng)控制燈光，當(dāng)自然光照度足夠時(shí)，光線感應(yīng)可自動(dòng)將靠窗邊的燈光關(guān)閉，當(dāng)自然光線變暗并且室內(nèi)有人時(shí)，光線感應(yīng)則可以自動(dòng)將燈光開(kāi)啟；夏天當(dāng)日光強(qiáng)烈時(shí)，光線感應(yīng)自動(dòng)控制遮陽(yáng)放下，防止辦公室溫度因日曬溫度升高，可有效降低空調(diào)消耗。

4 設(shè)計(jì)方案介紹

隨著中新天津生態(tài)城服務(wù)中心的啟建，標(biāo)志著備受關(guān)注的天津中新生態(tài)城項(xiàng)目一期前期工程開(kāi)始啟動(dòng)。該工程位于漢北路西側(cè)、薊運(yùn)河故道南側(cè)，與生態(tài)城起步區(qū)隔漢北路相望，規(guī)劃總用地面積4.6萬(wàn)平方米，總建筑面積12107.88m2。服務(wù)中心工程按照環(huán)保節(jié)能的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，計(jì)劃于今年6月15日竣工，并于7月中新生態(tài)城正式開(kāi)工時(shí)投入使用。服務(wù)中心內(nèi)部設(shè)有辦公區(qū)、會(huì)議區(qū)、后勤區(qū)、沙盤(pán)展廳、聯(lián)合辦證大廳等功能區(qū)域，建成后將作為中新生態(tài)城管委會(huì)、中新生態(tài)城投資開(kāi)發(fā)公司和中新聯(lián)合體的辦公場(chǎng)所，以及生態(tài)城的行政管理和服務(wù)中心。

中新天津生態(tài)城的建設(shè)理念被確定為生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能、自然、宜居、和諧，而生態(tài)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)人居、生態(tài)文化、和諧社區(qū)、科學(xué)管理等城市規(guī)劃理念將貫穿整個(gè)建設(shè)過(guò)程。今后，生態(tài)城將把節(jié)能環(huán)保、教育培訓(xùn)、服務(wù)外包以及文化創(chuàng)意等作為重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

按照中新天津生態(tài)城的建設(shè)理念，在弱電系統(tǒng)中的智能控制系統(tǒng)采用施耐德電氣KNX/EIB的智能控制系統(tǒng)，統(tǒng)籌考慮生態(tài)建設(shè)、資源節(jié)約、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，體現(xiàn)了人與人的和諧、人與自然的和諧、人與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的和諧，提供一套完善的綠色照明智能控制的解決方案。

在該方案中選用的施耐德電氣旗下的德國(guó)MERTEN的KNX/INSTABUS EIB系列產(chǎn)品，控制了照明、風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)、電動(dòng)軌道、電動(dòng)窗等樓內(nèi)設(shè)備，把以上設(shè)備總體融入到EIB系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的智能控制。采用了系統(tǒng)中的照度控制、移動(dòng)感應(yīng)控制、定時(shí)控制、集中控制和氣象站環(huán)境檢測(cè)等五種控制方式進(jìn)行節(jié)能減排和綠色控制，設(shè)計(jì)中充分挖掘MERTEN產(chǎn)品在節(jié)能減排方面的功能和性能優(yōu)勢(shì)，充分滿足控制需求且最大化節(jié)能減排的效果，力求盡善盡美。

根據(jù)生態(tài)城服務(wù)中心的建筑平面區(qū)域及使用功能，系統(tǒng)規(guī)劃為一條區(qū)域總線，十二條線路（Line）系統(tǒng)，每條線路可連接多達(dá)64個(gè)總線設(shè)備。各條線路通過(guò)總線耦合器并入到區(qū)域總線上連成一個(gè)EIB系統(tǒng)，元器件之間可實(shí)現(xiàn)任意的編程和聯(lián)動(dòng)。

服務(wù)中心內(nèi)在多功能廳和貴賓室各放置一臺(tái)施耐德電氣10寸彩色觸摸屏，對(duì)這兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行控制，編制不同的場(chǎng)景模式，可方便進(jìn)行會(huì)議和會(huì)談。在一層中控室放置了控制全部設(shè)備的施耐德電氣10寸彩色觸摸屏，通過(guò)此觸摸屏可以實(shí)時(shí)了解室外的環(huán)境參數(shù)并對(duì)服務(wù)中心內(nèi)的照明、風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)、電動(dòng)軌道、電動(dòng)窗進(jìn)行監(jiān)控和控制。消防中心的中控電腦上安裝OPC Server 軟件，實(shí)現(xiàn)和樓控的無(wú)縫連接；EIB控制系統(tǒng)和西門(mén)子樓控系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制，安裝在統(tǒng)一中控電腦上的Winswitch軟件，可對(duì)服務(wù)中心內(nèi)的全部設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和控制。以上的四個(gè)中控中心保證了服務(wù)中心內(nèi)的設(shè)備的便利監(jiān)控和控制，也為節(jié)能控制提供了依據(jù)。

中新生態(tài)城服務(wù)中心項(xiàng)目中，采用施耐德電氣旗下施耐德電氣EIB系統(tǒng)，從照度控制、移動(dòng)感應(yīng)控制、定時(shí)控制、集中控制和氣象站環(huán)境檢測(cè)五個(gè)方面對(duì)生態(tài)城進(jìn)行生態(tài)綠色智能控制和節(jié)能效果最大化。

（1）照度控制：恒定的照度控制不僅能提高辦公效率而且杜絕了能源浪費(fèi)，在自然照度不夠時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)區(qū)域內(nèi)的照明，而自然照度足夠時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)亮度傳感器自動(dòng)把亮度值傳給系統(tǒng)，系統(tǒng)將此亮度和設(shè)定值對(duì)比后關(guān)閉部分照明，避免了不必要的能源浪費(fèi)。

（2）移動(dòng)感應(yīng)控制：生態(tài)城的項(xiàng)目?jī)?nèi)，移動(dòng)感應(yīng)控制分為走廊、衛(wèi)生間等公共區(qū)域和辦公區(qū)域兩大類。對(duì)于公共區(qū)域采用了施耐德電氣產(chǎn)品中的移動(dòng)感應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)人來(lái)時(shí)燈或空調(diào)系統(tǒng)打開(kāi)，無(wú)人時(shí)大部分照明關(guān)閉，只保留基礎(chǔ)照明和空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)行狀態(tài)或關(guān)閉。

辦公區(qū)域采用施耐德電氣的存在感應(yīng)器，微小的動(dòng)作即被系統(tǒng)探測(cè)，適合于辦公室使用。存在感應(yīng)器同時(shí)有照度感應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)有人、無(wú)人及照度的綜合管理，利用智能控制合理安排能源，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的綠色節(jié)能減排效果。

（3）定時(shí)控制：施耐德電氣的EIB系統(tǒng)可提供長(zhǎng)達(dá)近一年的工作習(xí)慣的定時(shí)功能，結(jié)合照度控制和移動(dòng)感應(yīng)控制，為生態(tài)城服務(wù)中心提供更合理化的節(jié)能控制方式。

（4）集中控制：系統(tǒng)提供了面板智能控制，在一個(gè)面板上可同時(shí)控制照明、風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)、電動(dòng)軌道，可設(shè)定一個(gè)場(chǎng)景模式，一個(gè)按鍵即可使照明達(dá)到一定的亮度值、空調(diào)自動(dòng)調(diào)整到一個(gè)設(shè)定的溫度、電動(dòng)軌道自動(dòng)關(guān)閉。

系統(tǒng)在提供每個(gè)區(qū)域的面板控制之外，又提供了觸摸屏集中控制，可任意編譯和增加界面，為業(yè)主提供更加靈活的控制按鍵和功能定義，并可通過(guò)觸摸屏編譯邏輯功能，提供與或非的邏輯功能組合，也使系統(tǒng)更加智能和自動(dòng)及人性化。

（5）氣象站環(huán)境檢測(cè)：施耐德電氣的氣象站將根據(jù)氣象傳感器把環(huán)境中的照度、風(fēng)速、濕度和東方、南方、西方三個(gè)方向的亮度值等環(huán)境信息傳入到系統(tǒng)，系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境信息自動(dòng)控制和調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備，使之在滿足需求的情況下自動(dòng)進(jìn)行節(jié)能控制。系統(tǒng)內(nèi)的電動(dòng)軌道控制，將根據(jù)以上的環(huán)境信息自動(dòng)調(diào)整電動(dòng)軌道的開(kāi)關(guān)和角度調(diào)整。

綜合以上功能，施耐德電氣智能控制系統(tǒng)將為生態(tài)城服務(wù)中心提供一體化的智能能源節(jié)能模式和自動(dòng)控制，同時(shí)也將為生態(tài)城增加更人性化的生態(tài)管理。

5 結(jié)束語(yǔ)

施耐德電氣KNX/EIB系統(tǒng)在生態(tài)城服務(wù)中心的應(yīng)用，充分發(fā)揮了施耐德電氣智能控制系統(tǒng)在控制和節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)照明、電動(dòng)遮陽(yáng)、電動(dòng)窗、風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)設(shè)備的控制，融合亮度控制、溫度控制、定時(shí)控制、集中控制、環(huán)境控制等各種施耐德電氣智能控制的優(yōu)勢(shì)功能，為生態(tài)城的節(jié)能應(yīng)用提供了高端的控制方式和友誼的節(jié)能效果，符合了國(guó)家對(duì)新建建筑節(jié)能要求的政策，也為生態(tài)城的綠色生態(tài)的建筑目的提供了保證。而此產(chǎn)品在生態(tài)城服務(wù)中心的應(yīng)用也是KNX/EIB智能系統(tǒng)在控制和節(jié)能領(lǐng)域的典型應(yīng)用，也為國(guó)內(nèi)外的節(jié)能項(xiàng)目提供了標(biāo)桿。