智能建筑控制與診斷為基礎的節(jié)能技術(shù)
| 【香港理工大學屋宇設備工程學院的教授王盛衛(wèi)】非常感謝給我這個機會。我看前面很多的建筑師、環(huán)境工程師或者是水處理的工程師都演講了，我本人主要講《智能建筑控制與診斷為基礎的建筑節(jié)能技術(shù)》。 我今天主要講案例，主要內(nèi)容有：1，建筑系統(tǒng)動態(tài)模擬軟件包；2，優(yōu)化控制策略；3，故障檢測及診斷策略；4，智能建筑管理平臺的智能建筑管理系統(tǒng)；5，實例應用——環(huán)球貿(mào)易中心。 首先講講建筑系統(tǒng)動態(tài)模擬，模擬不單單是對設計重要，對后面系統(tǒng)的運行、控制也非常重要，所以我們這個系有很多的同事花了很多的精力做建筑模擬。我這個組主要是做動態(tài)的模擬，就是在建筑做好之后，什么樣的動態(tài)軟件可以控制建筑的動態(tài)情況。我們許多的工程師在設計的時候需要設計軟件，在節(jié)能的時候，我們需要一些節(jié)能的工具。實際上大體需要兩類的軟件，一類是快速能耗評估工具——可以利用很少的信息短時間內(nèi)完成。另一類是詳細能耗評估工具——提供信息的能源、操作和控制性能的評價。 另一方面就是優(yōu)化控制的問題，如果大家對軟件工程系統(tǒng)有比較多的了解的話，就知道，優(yōu)化控制可以產(chǎn)生的節(jié)能效果是10—25%。比如剛才講的100多層的建筑和今天講的綠色建筑的主題不太相符。優(yōu)化控制里面包括很多的策略：通風新風控制；空氣處理器的智能和優(yōu)化控制；冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略。在空調(diào)制冷控制方面的實力：長期在局部控制及監(jiān)督控制方面的應驗，以及在建筑自動化和空調(diào)制冷系統(tǒng)方面的經(jīng)驗；在虛擬環(huán)境下對控制邏輯及控制軟件的測試及驗證工具。 故障檢測及診斷策略——自動的故障和性能診斷策略，包括：建筑系統(tǒng)能耗性能；系統(tǒng)測量及控制元件（傳感器、驅(qū)動器等）；包括新風系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、空調(diào)柜、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等在內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)。你會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在建材建筑系統(tǒng)里面我們的數(shù)據(jù)非常多，但是我們?nèi)瞬恢涝趺礃舆\用這些數(shù)據(jù)，我們怎么樣有好的方法運用這些數(shù)據(jù)以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題呢？我們需要一些軟件的平臺支持這個工作。比如說我們在這個小組里面開發(fā)一個智能管理的平臺，我們這個平臺可以做什么工作呢？這個平臺可以使優(yōu)化控制系統(tǒng)等系統(tǒng)組合在一起。我們的一些運用軟件也可以通過這個平臺連在一起。 下面我介紹一下比較大的運用實例，就是在香港的環(huán)球貿(mào)易中心。在香港環(huán)球貿(mào)易中心里面，我們的角色是兩個方面，一個是作為獨立的能源顧問，提供設計方案選型及運行控制咨詢服務。第二就是作為空調(diào)制冷系統(tǒng)及控制分析的專家提供優(yōu)化控制，系統(tǒng)測試及驗證服務。所以我們基本上是兩個角色。 我們研究團隊的主要任務，對設計階段的系統(tǒng)設計設備選型，測量及控制進行能耗特性的評估，研發(fā)詳細的模擬軟件包對系統(tǒng)的運行進行驗證和評估研發(fā)制冷系統(tǒng)。 我們看一下這個建筑，是香港最高的建筑，有118層，490米。在里面工作和生活的人有兩萬人。這個對綠色建筑是非常不符合主題的，其實我們不應該建設這么一個建筑。但是對工程人員來講，我們的開發(fā)商從經(jīng)濟的原因接納了這個設計，我們就要使這個能耗盡量節(jié)能。 從優(yōu)化系統(tǒng)講我們做了這樣的一個工作，我們在它的的平臺上做了兩個事情，一個是優(yōu)化的控制系統(tǒng)，還有一個就是診斷系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)是在CA平臺的計算機上?？偣灿形辶f的數(shù)據(jù)點，我們對3000個數(shù)據(jù)點因為的優(yōu)化控制，這個優(yōu)化控制方案通過它中央管理的平臺，返回到這個系統(tǒng)里面進行優(yōu)化共儲。這個是它的系統(tǒng)，是非常復雜的。我們簡單看一下它的耗能情況，它的制冷系統(tǒng)有8千千瓦，空氣系統(tǒng)有4千千瓦。整個建筑的節(jié)能能耗是5000萬。是非常大。我們在他的BA系統(tǒng)里面，加了一個優(yōu)化控制系統(tǒng)和一個故障診斷。另外對發(fā)展商來講很有意思的是，在發(fā)展商剛剛設計，還沒有建成的時候，我們的實驗室給他們建成了一個模擬的建筑系統(tǒng)，在這個模擬的平臺上我們能夠做很多的事情。比如說發(fā)展商想試一試改一下設計、改一下控制，對整個系統(tǒng)的能耗有什么影響，我們就可以在這個系統(tǒng)上面試。還有，比如我們的整個管理系統(tǒng)非常復雜，我們開發(fā)花了很長的時間，但是我們在調(diào)試的時間是非常短的。我們在實驗室可以把這個調(diào)試工作做好。到現(xiàn)場的調(diào)試工作就可以非常少了。 簡單講一下，我們很多的發(fā)展商，很不愿意在整個的設計過程中有比較好的花一點功夫能夠很好地分析一下我們的設計的情況，我舉兩個例子，就是我們做了不太多的功夫，給他每年改了一點點的設計，使他的能耗從原理上講可以節(jié)省300萬。第一個例子就是冷卻塔的控制，我們覺得他們應該用變數(shù)的好。通過改變了變數(shù)以后，每年有200萬的能耗的節(jié)省。另外一個就是它整個的系統(tǒng)都用兩極的泵，大家都知道，兩極的泵在制冷系統(tǒng)一側(cè)的話，由于很冷，是比較好，但是在換熱器后面其實不需要用兩極的。所以我們建議他改用了一極的。結(jié)果節(jié)能又省100萬。如果冷卻塔會產(chǎn)生冒煙的問題，所以我們在里面做了一個自動化的一個控制系統(tǒng)，常規(guī)的冒煙是加熱造成的，我們用了這個控制系統(tǒng)，就盡量不用加熱的方式。謝謝大家！如果有發(fā)展商或者是一些比較大的承建商，如果我們在設計、選型的過程中花的功夫多一點的話，可以發(fā)現(xiàn)有更便宜的解決方式。我們就會有很大的節(jié)能空間。 |
