綠色建筑理念下的樓宇自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

董占淼+高韶鐳

摘 要：樓宇自動(dòng)化是綠色建筑、建筑節(jié)能的一項(xiàng)重要技術(shù)手段，就是將工程技術(shù)和人文理念與自動(dòng)化控制技術(shù)結(jié)合，以最大限度的提高及優(yōu)化建筑利用效果。目前建筑自動(dòng)化領(lǐng)域缺少完整、系統(tǒng)的行業(yè)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，該領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平有限是制約建筑自動(dòng)化及其相關(guān)研究在我國(guó)發(fā)展的主要因素。針對(duì)這些問(wèn)題，在研究中我們更應(yīng)該分析實(shí)際的需求，認(rèn)清節(jié)能以及綠色建筑對(duì)我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要作用。

關(guān)鍵詞：綠色建筑理念；樓宇自動(dòng)化技術(shù)

1 案例分析

某建筑大樓建筑面積達(dá)6.3萬(wàn)㎡，地下3層，地上23層，建筑主體高度為96. 6m。地下層為車庫(kù)和設(shè)備用房（配電室、水泵房、消防控制室）；1層為大廳、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、游泳池、健身房等；2層為VIP大廳、展示廳、小會(huì)議室；3層為會(huì)議中心、培訓(xùn)中心；4層為辦公區(qū)和餐廳；5-20層為辦公區(qū)；21-23層為高檔辦公區(qū)，是一典型的現(xiàn)代綠色建筑。該樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）對(duì)樓內(nèi)各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行、安全狀態(tài)、能源使用狀況及節(jié)能等進(jìn)行綜合自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制和管理，深化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理，以確保辦公樓內(nèi)擁有舒適的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)集中管理、高效節(jié)能的目的。本系統(tǒng)的主要設(shè)備包括中央站/操作站、DDC、傳感器、執(zhí)行器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、交換機(jī)、監(jiān)控/開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)、節(jié)能控制策略及軟件模塊、第三方系統(tǒng)接口軟件等。

2 系統(tǒng)總體性能

1、先進(jìn)性。采用APOGEE系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所屬各類設(shè)備的集中管理和分散控制的綜合監(jiān)控及管理功能。

2、開(kāi)放性和互操作性。系統(tǒng)具有OPC， ODBC等必要的軟件接口，使系統(tǒng)具有向上（BMS）/向下（其它機(jī)電系統(tǒng)）集成的能力，系統(tǒng)容許不同廠家的產(chǎn)品通過(guò)網(wǎng)關(guān)界面或第三方集成產(chǎn)品組成一個(gè)完整的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)。

3、可靠性。系統(tǒng)為分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由管理層和監(jiān)控層組成，構(gòu)成集中管理、分布控制的網(wǎng)絡(luò)形式。

4、擴(kuò)展性。控制總線具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性，可在總線的任何位置連接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)分階段實(shí)施和不同時(shí)間的可調(diào)整性。

5、經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)具有較高性價(jià)比。

3 綠色建筑理念下建筑自動(dòng)化技術(shù)的控制功能

1、冷水機(jī)組（風(fēng)冷熱泵）的群控

多數(shù)冷水機(jī)組負(fù)荷（制冷量）是根據(jù)冷凍水的供水溫度來(lái)控制的。當(dāng)冷水機(jī)組供水溫度大于本機(jī)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組壓縮機(jī)做功加大，使機(jī)組負(fù)荷增大，直至10000；當(dāng)供水溫度降低到接近本機(jī)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組壓縮機(jī)做功維持不變，使機(jī)組負(fù)荷保持不變；當(dāng)供水溫度小于本機(jī)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組壓縮機(jī)做功減小，使機(jī)組負(fù)荷變小。因此，制定的冷水機(jī)組群控策略如下：

（1）根據(jù)冷凍水總管的供水溫度判斷冷水機(jī)組是否加載。當(dāng)供水溫度接近或等于設(shè)定溫度時(shí)，冷機(jī)不應(yīng)加載，而該設(shè)定溫度應(yīng)等于單臺(tái)冷水機(jī)組的本體控制設(shè)定值，并且參與群控的所有冷機(jī)的本體控制設(shè)定溫度應(yīng)該一致；當(dāng)供水溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，冷機(jī)應(yīng)加載，同時(shí)受到加載延時(shí)判斷、冷源系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間段、是否有待命的可加載冷水機(jī)組等的約束。

（2）根據(jù)冷凍水總管的供水溫度和冷水機(jī)組負(fù)荷判斷冷機(jī)是否卸載。當(dāng)供水溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，冷水機(jī)組不應(yīng)加載；當(dāng)供水溫度低于或接近于設(shè)定溫度時(shí)，表明運(yùn)行的冷水機(jī)組已提供了足夠冷量來(lái)滿足建筑物需求，但能否卸載一臺(tái)冷水機(jī)組還必須檢查當(dāng)前冷水機(jī)組的負(fù)荷，根據(jù)冷水機(jī)組在不同負(fù)荷下的COP（冷水機(jī)組的能效比）來(lái)確定。

2、空調(diào)機(jī)組

（1）啟停控制。在中央管理站設(shè)定時(shí)間表程序，并下載至相應(yīng)DDC來(lái)控制空調(diào)機(jī)組的啟停，可根據(jù)要求臨時(shí)或永久設(shè)定、改變有關(guān)時(shí)間表并確定高峰、特殊時(shí)段。

（2）溫濕度控制。通過(guò)安裝在回風(fēng)管和送風(fēng)管上的風(fēng)管溫濕度傳感器測(cè)量回風(fēng)溫度（AI）.根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)控制冷熱調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，以達(dá)到降溫或加熱的目的，滿足控制區(qū)域內(nèi)溫度以及節(jié)能的要求。冬季時(shí)，DD（{起用加濕控制作用，根據(jù)回風(fēng)溫濕度，控制濕膜加濕器的進(jìn)水，使區(qū)域濕度保持恒定。根據(jù)室外溫濕度和恰值計(jì)算對(duì)空調(diào)機(jī)設(shè)定溫度進(jìn)行修正。

（3）狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)風(fēng)機(jī)過(guò)載繼電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號(hào)（DI）；通過(guò)空調(diào)控制柜的二次回路監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)（DI）和手/自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)（DI）；通過(guò)安裝壓差開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)過(guò)濾網(wǎng)兩側(cè)壓差，根據(jù)設(shè)定值產(chǎn)生的阻塞報(bào)警信號(hào)提示清洗過(guò)濾網(wǎng)以提高過(guò)濾效率，壓差設(shè)定值為20～300Pa，可調(diào)報(bào)警范圍（DI）.

3、全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組

全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組由排風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、交換器和送回風(fēng)濾網(wǎng)構(gòu)成。

（1）啟停控制。在中央管理站設(shè)定時(shí)間表程序，并下載至相應(yīng)DD（：來(lái)控制全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組工作，可根據(jù)要求臨時(shí)或者永久設(shè)定、改變有關(guān)時(shí)間表并確定高峰和特殊時(shí)段。

（2）狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)風(fēng)機(jī)過(guò)載繼電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號(hào)（DI）；通過(guò)空調(diào)控制柜的二次回路監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)（DI ）和手/自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)（DI）。

（3）軟件控制模式。根據(jù)全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組送、回風(fēng)溫度來(lái)控制。夏（冬）季，若高于設(shè)定溫度，則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，新風(fēng)和排風(fēng)進(jìn)行熱交換后，向室內(nèi)送人新風(fēng)；若低于設(shè)定溫度，則停止回風(fēng)機(jī)，停止回風(fēng)換熱，送人熱（冷）新風(fēng)空氣。

4、照明系統(tǒng)

系統(tǒng)控制的對(duì)象包括：室外景觀照明、大廳或大堂燈光、走道燈光、辦公室回路等。按照各功能區(qū)域的不同要求，通過(guò)獨(dú)立的控制系統(tǒng)可滿足大樓的各種需求。

（1）室外景觀照明控制。采用BAS進(jìn)行回路控制，滿足節(jié)日?qǐng)鼍啊⑿Ч肮?jié)能控制要求，進(jìn)行集中監(jiān)控。

（2）大堂及其它公共區(qū)域燈光開(kāi)關(guān)控制。采用BAS進(jìn)行回路控制，滿足公共區(qū)域場(chǎng)景、照度及節(jié)能控制要求，進(jìn)行集中監(jiān)控。

（3）普通辦公室照度控制。采用BAS進(jìn)行開(kāi)閉控制，滿足照度及節(jié)能控制要求，進(jìn)行集中監(jiān)控。

5、VRV系統(tǒng)

對(duì)于VRV系統(tǒng)自帶的網(wǎng)關(guān)接口，BAS通過(guò)RS-232C/BacNET接口與其通信，并通過(guò)OPC的方式對(duì)VRV系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)顯示、故障報(bào)警、溫度設(shè)定、冷熱模式設(shè)定、啟停控制。同時(shí)為滿足能源分項(xiàng)計(jì)量要求，BAS還通過(guò)接口從VRV系統(tǒng)接收其能源分區(qū)計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一報(bào)表處理。

6、供配電系統(tǒng)監(jiān)視

對(duì)于供配電系統(tǒng)，通過(guò)高級(jí)接口方式從電力監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)采集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，接口采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議Mblls/Modbuso BAS通過(guò)RS-485/232接口方式與其通信，并通過(guò)OPC的方式對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行集成。

7、新風(fēng)控制

根據(jù)季節(jié)變化，合理地進(jìn)行新風(fēng)控制是節(jié)能的另一個(gè)措施。以某地區(qū)為例，在設(shè)計(jì)工況（夏季室溫26℃，相對(duì)濕度60%；冬季室溫22℃，相對(duì)濕度55%）下，處理1噸室外新風(fēng)量需冷量6.5kW，熱量12.7kW，故在滿足室內(nèi)空氣衛(wèi)生的前提下，減少新風(fēng)量，有顯著的節(jié)能效果。新風(fēng)控制有3種方案：在夏季午夜室外溫度最低時(shí)，開(kāi)啟新風(fēng)機(jī)，將室外低溫空氣充盈室內(nèi)，然后關(guān)閉風(fēng)門，從而減少第二天上班前空調(diào)系統(tǒng)的預(yù)冷時(shí)間；根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量來(lái)控制新風(fēng)機(jī)的啟停，以減少新風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟時(shí)間和冷負(fù)荷損失，如在午餐時(shí)間室內(nèi)人員較少時(shí)，可減少新風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟數(shù)；在過(guò)渡性季節(jié)，盡量使用室外新風(fēng)，以減少冷負(fù)荷損失。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，綠色建筑最終的目標(biāo)是以"綠色建筑"為基礎(chǔ)進(jìn)而擴(kuò)展至“綠色社區(qū)”、“綠色城市”層面，達(dá)到促進(jìn)建筑、人、城市與環(huán)境和諧發(fā)展的目標(biāo)。智能建筑是綠色建筑重要的實(shí)施手段和方法，以樓宇自控系統(tǒng)推進(jìn)綠色建筑的智能化，節(jié)約能源、減少污染，通過(guò)建筑物的智能化發(fā)展實(shí)現(xiàn)綠色建筑的創(chuàng)新與繁榮。

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