論樓宇自控系統在博物館建筑中的作用

摘要：本文簡要介紹了樓宇自控系統及其組成，論述了其在博物

館建筑中發揮的重要作用，對其空調系統的節能控制做了論述和分析。

關鍵詞：樓宇自控 參數設置 空調系統 節能減排

黨的十七屆六中全會提出要推動社會主義文化大發展大繁榮，加之近些年國家對文化越來越重視，各類博物館紛紛進行改建、擴建，但由于博物館屬于特殊建筑，館內珍藏大量珍貴文物，這些文物年代久遠，對環境的要求很高，溫度、濕度、空氣質量、燈光強度等對文物都會產生很大影響，尤其在建筑面積較大的博物館中，單靠人工手動控制這些參數，是一件費時費力的工作，此時樓宇自控系統便顯示出其巨大的作用。

1 樓宇自控系統簡介

隨著科技的不斷發展，樓宇自控系統在現代社會中得到了廣泛應用，并逐步成為智能建筑不可或缺的一部分。樓宇自控系統的主要任務是對各個建筑物內的能源使用、環境及安全設施進行實時監測及控制，以便提供安全可靠、節約能源且舒適宜人的工作或居住環境。樓宇自控系統對整個建筑的機電設備，包括空調系統、新風系統、給排水系統、供配電系統、恒溫恒濕系統、電梯系統，進行集中監測和遙控，提高整個建筑的管理水平，降低設備故障率，減少營運及后續維護成本。

2 樓宇自控系統組成

樓宇自控系統的組成主要包括中央操作站（OWS）、網絡控制器（NCU）和直接數字控制器（DDC），通過Ethernet網（N1網）將中央操作站及網絡控制器各節點連接起來，Ethernet/IP使用標準的網絡硬件在網絡控制器與用戶操作站之間傳遞信息。同時安裝在建筑物各處的直接數字控制器（DDC），將通過現場總線（N2網）連接到網絡控制器上，與其它網絡控制器上的直接數字控制器及中央操作站保持緊密聯系。現場被監控設備上的傳感器及執行器等連接至以上各直接數字控制器內，從而實現了分散控制、集中管理的功能。該系統采用分布式集散控制方式的兩層網絡結構，管理層建立在以太網絡上，控制層則采用開放的標準化BACnet總線技術，將一系列通用控制器、專用控制器等現場設備連接在一起。其組成如圖1所示。

樓宇自控系統整體如圖2所示。

3 樓宇自控系統在博物館建筑中的作用

3.1 能夠方便快捷的實時采集各個設備參數并進行調整。樓宇自控系統通過分布于博物館各個樓層設備間和展廳內的各類專用傳感器，如溫濕度傳感器、壓力傳感器、電磁流量傳感器、壓差傳感器、水箱液位傳感器、CO2濃度檢測傳感器、空氣質量檢測傳感器（主要監測醛類、酮類、苯類、烷類、氨類、氟里昂等有機氣體）實時采集設備運行信息和各類環境參數。這些傳感器將采集到的數據傳送給DDC直接數字式控制器，通過DDC的數字通道和模擬通道與上位機進行通信，反饋信息可以使DDC通過預先寫入的軟件程序對現場的執行器如水流開關、電動開關蝶閥、壓差開關、防凍開關、風閥執行器、電動二通調節閥（球閥）進行控制，從而根據現實需要進行調整。

3.2 能夠降低機電設備的能耗，實現節能減排。隨著社會經濟的發展與城市化進程的加快，我國建筑能耗總量逐年上升，在能源總消費量中所占的比例已上升到近年的27.45%，且這個比例仍呈上升趨勢。據了解，目前建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放的影響已經達到了25%。因建筑耗能高，僅北方采暖地區每年多耗標準煤1800萬噸，直接經濟損失達70億元。建筑耗能如此驚人，提高建筑能源利用效率勢在必行，因此推廣建筑節能已被列為國家”十二五”規劃的十大重點節能工程之一。

樓宇自控系統對于建筑物設備的管理可以由管理人員通過預先編排的時間程序(如正常上班時間、休息時間、晝夜時間等)對供配電、照明、空調機組等進行最優化的節能控制。如根據正常上班時間程序來控制照明系統的開啟，根據空調機組的冷負荷量，調整冷凍機和相關水泵的開啟情況，實現最優化控制，達到節能減排的目的。

3.2.1 空調系統?？照{系統所消耗的能量是博物館所有機電設備中最多的，約占全館全部能耗的57%，而通過樓宇自控系統的控制，所有的空調、新風、恒溫恒濕機組甚至風機盤管系統都可以在比較合理的溫濕度范圍內運行，避免了夏季較冷、冬季較熱這種浪費能源現象的發生。此外空氣過濾器堵塞報警能夠及時提醒物業人員對其進行清掃，表冷器上的低溫自動報警裝置亦可對設備起到較大的保護作用。

樓宇自控系統能夠根據冷凍水供回水溫度與流量，計算出空調系統的實際負荷，將計算結果與當時冷水機組投運臺數的總供冷量作比較，自動調整冷水機組運行臺數，達到節能的目的；依據冷卻水的回水溫度來控制冷卻塔的啟停臺數，不致于造成設備無效的運轉；依據總供回水的壓力差，調節壓差旁通閥的開度，維持供水壓差恒定，使冷機工作在效率最佳狀態；通過對安裝于風機盤管回水側雙通電動閥的自主調整，實現對溫度的控制；DDC控制器通過監測被控溫度并將它與預設的溫度值（可由用戶自己進行調校）作比較，做出相應數學運算，再輸出至冷水或熱水閥門，以便調節溫度。此外冷水或熱水閥門會與風機狀態聯鎖，即在沒有風機運轉的情況下，夏天將冷水閥門關死，冬季則保留熱水閥門一定的開度（可有用戶自行設定），這樣既滿足了節能減排的需要，又能對風機盤管起到保護作用；通過調節新風/回風閥門，夏冬季節在保證滿足空調房間新風量要求的前提下，盡可能的減少室外新風的引入，以達到充分節能的目的；在過渡季節，通過調節新風/回風閥門，充分利用室外新風，一方面可以推遲使用冷水/熱水的時間達到節能的目的，另一方面可增加空調房間內人員的舒適感。

3.2.2 給排水系統。通過樓宇自控系統的控制，可以使給排水系統中的水泵和水箱、蓄水池內的水位狀態聯動，監測集水坑的溢流水位報警、停泵液位、啟泵液位，并僅在需要時才自動投入運行，避免不必要的浪費，節約寶貴的水資源。

3.3 能夠提供健康、舒適的參觀和辦公環境。樓宇自控系統可根據不同的功能區域進行不同需求的人工環境控制，通過安裝于展廳、辦公空間內的環境監測傳感器，實時調節空調運行狀態，提供最舒適的溫度、濕度，滿足館內觀眾和辦公人員的使用需要，降低因為空調環境不適而帶來的人身健康問題。

3.4 能夠大幅延長設備使用壽命，降低運行費用。樓宇自控系統可以完全依照設備的性能來進行控制，不會出現由于誤動作而導致的設備損壞，也不會出現由于設備長時間超負荷運轉而對設備造成損傷，使設備盡可能的處在最優狀態長期穩定運行。由于樓宇自控系統可以使設備的運行狀態始終處于監視之下，且能夠提供設備運行的完整記錄，能夠定期打印出維護和保養通知單，這樣可以保證設備維護人員及時、按時地進行設備維護和保養，因此可以加長設備的使用壽命，即降低了設備的運行費用。

3.5 能夠顯著提高設備管理的可靠性。樓宇自控系統可以顯著提高設備管理的可靠性，不會出現由于人工管理的疏忽、疲勞和決策失誤而導致的問題，另外，由于樓宇自控系統采用了大量高科技、高可靠性的傳感器、執行器設備，可以實時精確采集文物所處環境參數，并根據文物的不同類別對溫濕度等參數設置不同的設定值，通過軟件程序自動調節控制文物庫房溫濕度環境，既達到嚴格精確的控制，又節約了人力成本。