樓宇自控系統中節能控制措施初探

張　寧

(南京祿口國際機場， 江蘇 南京 210000)

0　引　言

智能建筑指將先進的電子技術應用到建筑之中，在建筑的設計和施工過程應用電子自動化來提高建筑的安全性和便民性。在城市化進程中，我國的智能建筑數量越來越多，在政府可持續發展理念的推動下，樓宇建筑中的自控系統節能控制也成為建筑設計和研究的重點內容。它能夠對能源資源有效動態管理，節約能源和管理成本，對我國未來的建筑發展、通信電源技術的應用發展和能源發展等方面都具有重要的現實性意義。

1　樓宇自控系統概述

樓宇自控系統是智能建筑的核心標志，最早起源于20世紀80年代的美國。這個系統是以通信、信息和電子技術應用為主要標志，目的是創造更具有人文關懷的建筑體系[1]。從智能建筑本身上看，這個系統包含著眾多的內容，如冷熱源系統、空調機系統、變電配電監控系統、照明監控系統等。

在樓宇自控系統中，網絡通信技術是一項重要技術，是利用信息網絡和通信功能對自控系統中的各個部分內容進行監控、維護和跟蹤，以保證其系統功能的發揮。同時樓宇自控系統還需要總線控制技術加以保障，這也是其邁向網絡化和智能化的一個技術基礎。總線控制技術利用電源線路安裝技術與網絡通信技術協調配合，保證信息的正常運輸，這也是自控系統的“控制”功能發揮作用的技術保障。

由此可以看出，樓宇自控系統具有內容廣泛、技術系統復雜性高、技術關聯性強的特點，其控制技術難度也比較高，在實際設計和安裝中具有較高的技術要求。

2　樓宇自控系統節能控制的內容及其必要性

從前文的分析中可以看出樓宇的自控系統的節能控制是自控系統的一個組成部分，節能控制的內容就是對樓宇自控系統中的核心內容和對象采用一定的技術進行節能功能的控制，以降低自控系統和其他建筑設備帶來的能源自耗，使智能建筑真正符合現代化發展的要求。

節能控制工作是當前我國建筑發展的必然要求。根據相關的調查，我國建筑能耗占總能耗的28%，其中的供熱、空調系統占到其中的70%左右[2]。這說明樓宇建筑中的很多功能性設備資源耗費比較明顯。同時樓宇自動控制系統中的通信和電源技術的應用本身為自動化節約能源創造了技術前提和基礎。因此，樓宇自控系統的節能控制對提高建筑的性能和我國的能源發展具有重要的現實意義，也符合未來智能建筑發展的需求。

3　樓宇自控系統節能控制的模式及其主要措施

從樓宇自控系統的內容上看，以目前的技術水平和能源耗費的情況，樓宇自控系統中的暖通空調系統以及供配電系統是耗能比較明顯的系統，也是節能控制需要采取措施的重點對象。

3.1　中央空調機組的自控節能模式

中央空調的機組能源耗費主要表現在冷凍站設備和空調機組的耗電量，因此，在空調機組的自控模式應該圍繞著這兩個部分進行。樓宇自控系統一般是通過設備使用的末端進行負荷量的計算，及時自動調整熱量和冷能的輸出，以實現機組的最優化運行狀態或者自動啟停[3]。

現階段，隨著通信電子技術的不斷發展，中央空調機組的冷凍站設備生產商一般都采用微機控制技術生產，其設備產品利用自帶的數字源控制和智能控制自動完成節能目標。其核心是壓縮機的能量調節不再是雙位元控制而是利用無級卸載控制、多臺聯動控制等實現精確的能量調節。同時機組的負荷調節由單變量送風溫度控制等技術變成多變量的輸入模糊控制技術，運行效率明顯提高。也就是說，在中央空調機組中，冷凍產品設備主要采取的節能措施是微電子控制技術保證能量調節，而在機組上則采用多變量的模糊控制提高機組的工作效率以完成節能的目標。

3.2　變流量技術的自控節能模式

在樓宇的自控系統中，最主要的內容之一就是暖通空調系統，同時這也是其耗能最明顯的部分。暖通空調系統利用變流量技術能滿足設備部分負荷狀態下也能保證建筑內部舒適的環境，從而避免了全負荷系統的弊端以達到節能的目的。一般來說，暖通空調系統的變流量技術措施主要包括變風量系統(VAV)、變水量系統(VWV)和變制冷劑流量系統(VRV)三個方面[4]。

變風量系統就是在房間的熱濕負荷低于設定指標時，在保持送風量不變的情況下能夠通過減少送風來維持室內的溫度。在這個過程中，總風量根據不同房間的風量變化就能減少風機的耗能，同時計算空調系統的總負荷是根據不同房間的技術同時性來減少風機的總容量。變風量的節能措施主要通過變風量的末端控制和變風量空調機組控制兩個方面來進行，在施工的過程中要注意掌握控制方法和系統的布局。這個技術系統最關鍵的內容是變風量設備的末端送風裝置的自動控制設備，在現階段有AHU風管系統和FCU系統兩個方式。變風量系統的技術核心就是要通過風量調整和信息反饋減少不必要的送風機耗能，并增加熱源機的效率以達到節能的效果。

變水量系統就是利用水溫供應空調機來提高熱源機的運行效率，通過改變送水量達到節約水泵用電的目標。一般的變水量系統直接通過控制水泵來完成，系統性能不同所能夠完成的節能目標也是不同的，一般采用無段變速和雙向閥控制措施。

變制冷劑流量系統采用室外機對室內機的空調機組方式來完成，節能控制就是變頻控制方式，根據室內機開啟的情況來控制室外機壓縮機的轉離達到節能的目標。目前，該系統產品開發出了專用的網關接口設備，可以將這個系統自動納入到樓宇自控系統之中。具體來說，就是該系統的末端設備通過接口把信號傳送到自控信息系統中，自控系統在預設值等參數的基礎上自動傳送信號對空調系統進行管理。

3.3　空調風機盤管的節能控制模式

在暖通空調系統中，要想降低風機的耗能而采用的盤管節能控制模式也是比較有效的技術措施。空調風機的盤管優化實際上就是控制風機的運行時間來完成節能。

一般來說，空調風機盤管的節能控制措施包括：(1)改變公共區的溫度設定，主要是根據季節的溫度變化逐級降低溫度設定值；(2)根據建筑使用者的活動規律設定溫度控制指標，如在夜間降低房間的溫度控制等；(3)自然冷卻，就是盡量采用自然的溫度和風向調節；(4)采用遠程技術溫控技術將溫度差值進行自動風機控制處理。

3.4　供配電系統的節能優化控制模式

供配電系統是樓宇自控系統中耗能比較大的部分，一般該系統的節能優化控制通過以下兩個方面來完成：

(1)公共區域照明控制。在耗電情況比較明顯的建筑公共區域位置上，在實施節能控制技術安裝的過程中，應該根據季節、光感等進行有效的電路和電源安排。如夏季照明運行時間應該短于冬季、增加回路電路設計、光感控制回路等，能夠有效滿足用電要求的同時節約能耗。

(2)在工作和生活的區域，應該增加電量和控制管理的措施，滿足遠程用電監控的要求，避免人為因素帶來的電量損耗。

4　結　論

綜上所述，節約能源是中國實現可持續發展的核心，而樓宇自控系統中的節能控制在目前的通信和電子技術的水平下已經具備現實的可能性。目前樓宇自控系統中的暖通空調系統和供配電系統是智能建筑耗能比較明顯的部分，在這兩個系統中進行節能控制主要是利用變流量技術、中央空調機組自控、風機盤管控制等技術措施實現節能的目標，以優化整個樓宇自動系統運行。

參考文獻：

[1]侯天海，孫峰.樓宇自控系統方案設計與節能[J].智能建筑與城市信息，2015，11(11)：81-86.

[2]史海疆.樓宇自控系統節能增效探討[J].電氣應用，2013，11(22)：8-10.

[3]方倩波.樓宇自控系統設計與實施探討[J].智能建筑與城市信息，2012，01(02)：71-75.

[4]申維俊，楊曉紅.智能建筑空調系統自動控制設計與節能應用[J].智能建筑電氣技術，2012，03(06)：74-78.