樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制研究

1.引言

隨著我國城市化水平的不斷加快，城市建筑的智能化、舒適化、便捷化的趨勢愈來愈明顯，與此同時，建筑設(shè)備運(yùn)行的高能耗問題日益突出，如何在保證建筑設(shè)備運(yùn)行高可靠性和舒適性的同時，降低樓宇設(shè)備的能耗，提高設(shè)備的管理控制水平，實現(xiàn)綠色環(huán)保型樓宇是現(xiàn)代智能建筑研究的重要方向之一。

2.樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制總體分析

現(xiàn)代智能建筑智能化、科技化和舒適化的基礎(chǔ)是種類眾多、控制復(fù)雜、能耗高的各類建筑設(shè)備，包括電梯、給排水、空調(diào)、電氣、消防、監(jiān)控等設(shè)備，統(tǒng)計資料表明，在建筑設(shè)備總耗能占比中，空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的能耗占智能建筑運(yùn)行能耗的2/3，同時，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗占這三個系統(tǒng)能耗總和的2/3以上，因此，研究智能建筑設(shè)備的節(jié)能降耗，采取科學(xué)的設(shè)備集成控制系統(tǒng)以及必要的監(jiān)測和傳感設(shè)備及時的了解和控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時的獲取各類建筑設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，并根據(jù)設(shè)備的實際使用率調(diào)整設(shè)備運(yùn)行時間、數(shù)量、功耗等，為降低設(shè)備能耗，節(jié)能減排提供必要的技術(shù)支持。

(1)空調(diào)系統(tǒng)能耗分析。空調(diào)系統(tǒng)能耗占樓宇設(shè)備總能耗的一半左右，其節(jié)能優(yōu)化控制的必要性不言而喻，因此，研究樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制首先需要分析空調(diào)系統(tǒng)各組成部分在不同時段、不同氣候條件下的的能量消耗情況，在此基礎(chǔ)上有針對性地提出控制措施，達(dá)到節(jié)能目的。供給空調(diào)系統(tǒng)的能量由熱源和冷源系統(tǒng)產(chǎn)生、經(jīng)水系統(tǒng)傳遞給風(fēng)系統(tǒng)，再由風(fēng)系統(tǒng)將能量傳遞給被調(diào)節(jié)的房間，以達(dá)到所要求的室內(nèi)溫度、濕度參數(shù)。在此過程中，能量的消耗主要包括輸入水損失能量、蓄熱損失、空氣-水系統(tǒng)等的管道損失、輸送風(fēng)損失能量、以及室內(nèi)能量損失、室內(nèi)能量獲取等。常用的空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)能耗計算方法包括度日法、當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時間法、負(fù)荷頻率法、設(shè)備能量消耗系數(shù)CEC、周邊全年負(fù)荷系數(shù)PAL等

(2)給排水設(shè)備系統(tǒng)能耗分析。給排水系統(tǒng)的設(shè)備耗能分為兩個方面，水能和電能的損耗。給水的能耗主要包括生活用水的能耗和消防用水的能耗兩個方面，研究顯示，各類建筑最高日生活用水量等于設(shè)計單位數(shù)與單位用水量標(biāo)準(zhǔn)的乘積，室內(nèi)消防用水量可參照給排水設(shè)計手冊，智能建筑用水損耗因素主要包括給水管網(wǎng)滲漏損耗和用水終端設(shè)備損耗兩方面；給排水設(shè)備用電能耗主要集中在水泵運(yùn)轉(zhuǎn)耗電與消防系統(tǒng)自動噴淋系統(tǒng)用電，水泵的耗電量與建筑物用水量呈正相關(guān)，噴淋系統(tǒng)用電與系統(tǒng)設(shè)計功率正相關(guān)。

(3)照明系統(tǒng)設(shè)備能耗分析。建筑照明耗電主要取決于建筑所需的照度值，照度值決定了照明系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量、功率、容量、位置等，照度值的計算方面目前較常見的有利用系數(shù)法（國標(biāo)(GBJ133-90)及(GB50034-92)）、單位容量法。

3.樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制措施研究

(1)樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制目標(biāo)

樓宇設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制的社會目標(biāo)是在保證樓宇設(shè)備正常使用、科學(xué)使用的同時，采取合理有效的優(yōu)化控制措施，降低設(shè)備的能耗水平，減少樓宇的運(yùn)行維護(hù)費用，節(jié)能減排，使智能建筑向節(jié)能、智能化、安全性、舒適性、快捷性、經(jīng)濟(jì)性等方面更好的發(fā)展。空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能目標(biāo)是實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的智能化控制，維持合理的控制溫度，降低用電能耗；給排水系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)是節(jié)電和節(jié)水；照明系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)是合理安排用電需求，采用智能控制器進(jìn)行照明器控制。樓宇設(shè)備集成控制是指以BAS為中心，采用LonWorks或BACnet系統(tǒng)總線技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備控制的自動化、智能化。樓宇設(shè)備集成控制以信息集成為核心，采用現(xiàn)場總線技術(shù)將所有相關(guān)的樓宇設(shè)備連接，并根據(jù)需要綜合地相互作用，以保證整體控制目標(biāo)。樓宇設(shè)備集成控制內(nèi)容包括變配電控制、給排水系統(tǒng)控制、暖通空調(diào)系統(tǒng)控制、

(2)空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析

建筑設(shè)備空調(diào)系統(tǒng)能耗主要集中在冷源設(shè)備、水系統(tǒng)、空氣處理設(shè)備以及新風(fēng)機(jī)組四部分，因此調(diào)節(jié)和控制空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能主要針對以上四個部分。空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制策略主要包括前期設(shè)計和后期管理與運(yùn)行，首先，在節(jié)能設(shè)計上，空調(diào)主機(jī)的選擇需要采用能效比高的熱回收機(jī)組，冷源設(shè)備對于中央空調(diào)需要選用自動變頻控制的水泵，水塔根據(jù)需要進(jìn)行啟停及變頻控制；同時需要對水路和風(fēng)路系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，保證通暢和高效，在保溫上還加大投入，保證管路能量流失率最小，提高整體工程的施工工藝和質(zhì)量；在節(jié)能控制上，首先要保證公共區(qū)域以及各房間溫度的單獨控制，用戶根據(jù)需求選擇空調(diào)系統(tǒng)的啟閉，該技術(shù)對節(jié)能效果明顯，其次，增加智能控制系統(tǒng)，用戶如果設(shè)置溫度過高或過低，溫度未設(shè)置在限定的溫度范圍內(nèi)，則會語音提醒，空調(diào)控制器并會在發(fā)出語音提醒后發(fā)出空調(diào)紅外關(guān)機(jī)指令強(qiáng)制關(guān)閉空調(diào)，同時可設(shè)置空調(diào)用電配額，限制該空調(diào)該月的用電量，超量自動關(guān)閉；最后就是提高系統(tǒng)的整體維護(hù)水平，定期清理管道濾網(wǎng)，進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)口等，根據(jù)室外溫度及時調(diào)節(jié)空調(diào)控制溫度，另外大型中央空調(diào)的管道維護(hù)及水處理非常重要，定期檢測水質(zhì)PH值，防止管道內(nèi)熱水產(chǎn)生益生菌堵塞管道濾網(wǎng)。只要從空調(diào)系統(tǒng)整體設(shè)計、智能化節(jié)能使用以及科學(xué)的維護(hù)和管理三個方面入手，就能有效的提高樓宇空調(diào)設(shè)備的節(jié)能水平，減低能源費用投入，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

(3)給排水子系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析

為提高建筑設(shè)備給排水系統(tǒng)的節(jié)能水平，需要在設(shè)備的選型、數(shù)量、運(yùn)行、控制等方面做出科學(xué)合理的選擇和優(yōu)化。首先在水泵選型上需要選擇變頻調(diào)速水泵，采用閉環(huán)控制的水泵變頗調(diào)速可實現(xiàn)變量供水，大大降低水泵耗能，變頻調(diào)速閉環(huán)供水方式確保管網(wǎng)壓力恒定，減少了水能的損耗；其次，用水終端要選擇節(jié)水型設(shè)備，推廣使用節(jié)水型馬桶、龍頭等；第三需要設(shè)計中水回用裝置，設(shè)計單獨的給排水網(wǎng)，對生活用廢水進(jìn)行回收利用，用于綠化用水、灌溉和清潔用水；最后，設(shè)置一定的傳感設(shè)備，對供排水管網(wǎng)爆管進(jìn)行檢測，以便第一時間發(fā)現(xiàn)爆管、第一時間處理，防止水量浪費和損耗。

(4)照明子系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析

為保證照明子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果，需要根據(jù)不同的照明區(qū)域和時間、季節(jié)的變化，建立照明智能控制子系統(tǒng)，辦公室照明控制可根據(jù)上午、午休、下午、晚餐、加班、下班等時間段，采用時鐘管理器控制照明，公共區(qū)域的照明以及泛光照明應(yīng)采用定式控制，同時，考慮應(yīng)急事件的照明需求，需要建立照明設(shè)備的聯(lián)動控制。

(5)電梯子系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制分析

電梯系統(tǒng)在樓宇設(shè)備中根據(jù)功能不同數(shù)量和類型也不同，主要包括普通客梯、消防梯、觀光梯、貨梯及自動扶梯等。為提高電梯子系統(tǒng)的節(jié)能水平，需要根據(jù)電梯的運(yùn)行需求，對電梯的啟動和關(guān)閉的時間進(jìn)行時間程序設(shè)定，同時，根據(jù)時間段的不同，需要對多臺電梯進(jìn)行聯(lián)動控制，選擇合適的電梯數(shù)量，在保證用戶需求的同時，節(jié)約電能，最后，電梯的運(yùn)行采用交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)控制，既可滿足電梯運(yùn)行速度要求，又可節(jié)約能耗。

4.結(jié)論

目前，節(jié)能減排已成為建筑設(shè)計需要綜合考慮的因素之一，而建筑設(shè)備能耗占建筑總能耗的70%以上，因此，需要采取一定的措施和控制管理手段，有針對性的對建筑設(shè)備進(jìn)行管理，以提高設(shè)備的節(jié)能水平，本文在分析建筑空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)能耗損失的基礎(chǔ)上，針對性的提出了相應(yīng)的控制和調(diào)節(jié)措施，其結(jié)果對提高樓宇設(shè)備的節(jié)能控制水平具有重要指導(dǎo)意義。

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