樓宇自控及其重要性分析
| 隨著建筑物的高層化、大型化、多樣化，管理費也大幅度上升。因此，通過少數(shù)人員對樓宇的空氣調(diào)諧、電力、照明、衛(wèi)生、防盜等機械設(shè)備的工作狀態(tài)進行綜合管理，這樣的合理有效的操作系統(tǒng)顯得尤為重要――這就是“樓宇自控系統(tǒng)”，那么我們對建筑物實施樓宇自控管理要達(dá)到什么目的呢？總的來說，有以下三點： 自動控制的目標(biāo)： １．******程度地節(jié)省能源 運用計算機系統(tǒng)中的多樣的能源管理程序，通過各種附加條件，自動運轉(zhuǎn)設(shè)施及裝備，從而******程度地節(jié)省能源。（在設(shè)計合理、運轉(zhuǎn)正常及維護及時的情況下，******可節(jié)能30％）。 ２．有效的樓宇管理及設(shè)施保護 在中央系統(tǒng)，可以清楚地知道所控設(shè)施的運轉(zhuǎn)情況和故障發(fā)生，通過對設(shè)施的有效管理及正確的保修管理，可以維持設(shè)施及裝備的最適合的狀態(tài)，延長設(shè)備的壽命，使管理人員的最少化，從而對建筑物的設(shè)施進行有效地管理及保護。 3. 高業(yè)務(wù)的效率及生產(chǎn)性 a) 建筑內(nèi)的溫濕度、空氣質(zhì)量、環(huán)境自動控制在最適的狀態(tài)，提供舒適的工作環(huán)境，從而提高了人員的工作效率。 智能建筑節(jié)能是世界性的大潮流和大趨勢，同時也是中國改革和發(fā)展的迫切需求，這是不以人的主觀意志為轉(zhuǎn)移的客觀必然性，是21世紀(jì)中國建筑事業(yè)發(fā)展的一個重點和熱點。節(jié)能和環(huán)保是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵?？沙掷m(xù)建筑應(yīng)遵循節(jié)約化、生態(tài)化、人性化、無害化、集約化等基本原則，這些原則服務(wù)于可持續(xù)發(fā)展的最終目標(biāo)。 最近幾年，未來的樓宇被人們認(rèn)為將會是充滿了各種各樣的智能設(shè)備。樓宇控制網(wǎng)絡(luò)中的傳感器、執(zhí)行器、閥門等都是智能的。樓宇的基礎(chǔ)設(shè)施能無縫隙的將數(shù)據(jù)網(wǎng)和控制網(wǎng)連接起來，形成整體的樓宇網(wǎng)絡(luò)。 整體的樓宇網(wǎng)絡(luò)將成為未來樓宇控制的典范。整體的樓宇網(wǎng)絡(luò)概念已不再是一個對將來的期望，今天它正在發(fā)生中。提供智能設(shè)備、子系統(tǒng)和系統(tǒng)的廠家正在如指數(shù)般的成長。這種推動力主要來自于業(yè)主們，他們對樓宇物業(yè)集成度的要求越來越高，這也是合理的。因為在今天，樓宇自控子系統(tǒng)如門禁、閉路電視、電梯、空調(diào)暖通、保安和消防中的智能產(chǎn)品都已問世了。 雖然這許許多多的智能產(chǎn)品正在導(dǎo)致樓宇子系統(tǒng)的逐漸更新，但真正的整體的樓宇網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍然少見。生產(chǎn)廠商們一方面表示他們?nèi)嫦蜷_放性系統(tǒng)靠攏，但另一方面又限制互操作性產(chǎn)品的發(fā)展，因為他們必須面對一個標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和真正的開放性結(jié)構(gòu)所帶來的市場變化。大公司愿意維持現(xiàn)狀大多是因為利益上的考慮。許多大廠商在他們的底層設(shè)備中采用了LonWorks技術(shù)，是因為發(fā)現(xiàn)使用LonWorks平臺這一經(jīng)濟有效的技術(shù)可以實現(xiàn)他們的封閉系統(tǒng)中的設(shè)備互通信息。 從可持續(xù)發(fā)展理論出發(fā)，建筑節(jié)能的關(guān)鍵又在于提高能量效率，因此無論制訂建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)還是從事具體工程項目的設(shè)計，都應(yīng)把提高能量效率作為建筑節(jié)能的著眼點。智能建筑也不例外，業(yè)主建設(shè)智能化大樓直接動因就是在高度現(xiàn)代化、高度舒適的同時能實現(xiàn)能源消耗大幅度降低，以達(dá)到節(jié)省大樓營運成本的目的。依據(jù)我國可持續(xù)建筑原則和現(xiàn)階段國情特點，能耗低且運行費用最低的可持續(xù)建筑設(shè)計包含了以下技術(shù)措施：①節(jié)能；②減少有限資源的利用，開發(fā)、利用可再生資源；③室內(nèi)環(huán)境的人道主義；④場地影響最小化；⑤藝術(shù)與空間的新主張；⑥智能化。 智能建筑特別是BAS（樓宇自動化）與研究高層建筑節(jié)能有著極為密切的關(guān)系，檢測建筑物各項能耗的各類傳感器和儀表是BAS的組成部分之一，建立能量使用數(shù)據(jù)庫是研究節(jié)能的基礎(chǔ)，是BAS核心軟件的組成部分，集散控制系統(tǒng)是完成BAS各子系統(tǒng)控制功能的主要手段，更是實施節(jié)能的媒介。良好的管理可減小高層建筑能耗10%，通過優(yōu)化設(shè)備的運行可節(jié)能10%，而這二者都可由BAS的軟件來實施。 智能建筑中BAS的核心是HVAC（供熱、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)）系統(tǒng)，此部分投資比重大，能源消耗大，占建筑總能源消耗的50%以上。因此HVAC系統(tǒng)智能化的程度不僅是實現(xiàn)環(huán)境控制效果也是取得直接經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。 智能建筑中實現(xiàn)節(jié)電節(jié)能，重在HVAC系統(tǒng)節(jié)電節(jié)能。國外BAS，系統(tǒng)節(jié)能率一般可達(dá)30%左右，也正是業(yè)主投資建筑智能化所期待的主要回報內(nèi)容之一。 智能建筑中還有其它系統(tǒng)節(jié)電節(jié)能，如照明、電梯等應(yīng)通過優(yōu)化設(shè)計，采用先進的節(jié)電技術(shù)，以獲得良好的節(jié)電節(jié)能效果。照明系統(tǒng)能耗占商業(yè)建筑能耗的26%，照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計可以較大比例地減少高層建筑的能耗 20世紀(jì)70年代爆發(fā)能源危機以來，發(fā)達(dá)國家單位面積的建筑能耗已有大幅度的降低。與我國北京地區(qū)采暖度日數(shù)相近的一些發(fā)達(dá)國家，新建建筑每年采暖能耗已從能源危機前的300kWh／m2降低至現(xiàn)在的150kWh／m2左右。預(yù)計在今后不會很長的時間內(nèi)，建筑能耗還將進一步降低至30~50kWh／m2。 創(chuàng)造健康、舒適、方便的生活環(huán)境是人類的共同愿望，也是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)和目標(biāo)，為此，21世紀(jì)的智能型節(jié)能建筑應(yīng)該是：①冬暖夏涼；②通風(fēng)良好；③光照充足。盡量采用自然光，天然采光與人工照明相結(jié)合；④智能控制。采暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、家電等均可由計算機自動控制，既可按預(yù)定程序集中管理，又可局部手工控制，既滿足不同場合下人們不同的需要，又可少用資源。 1、智能建筑節(jié)能的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 智能建筑節(jié)能現(xiàn)狀 雖然建設(shè)智能化大樓直接動因就是在高度現(xiàn)代化、高度舒適的同時能實現(xiàn)能源消耗大幅度降低，以達(dá)到節(jié)省大樓營運成本的目的。然而實際上在智能化目標(biāo)定位中明確提出節(jié)能要求的不多，建成的確有節(jié)能功效的智能建筑更是罕見。主要原因有以下幾點：房地產(chǎn)投資商認(rèn)為能源建設(shè)是政府業(yè)績和投資環(huán)境的標(biāo)志之一，建筑節(jié)能看不見摸不著，所以寧可在建筑的豪華和設(shè)施的先進性上花巨資，也不愿為節(jié)能多花一分錢；系統(tǒng)與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間的控制集成成功率不高，相關(guān)系統(tǒng)結(jié)合“接口”界面如通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一性不夠；物業(yè)管理水平跟不上，運行優(yōu)化無從談起；沒有從通過可再生資源利用技術(shù)來提高建筑的可持續(xù)性戰(zhàn)略高度重視智能建筑的節(jié)能；缺少正確有效的建筑設(shè)備能耗評估方法，限制了智能建筑節(jié)能研究更好地開展。 2、智能建筑節(jié)能的重要性 中國的建筑節(jié)能工作已經(jīng)走過了20多年的艱苦路程。在市場經(jīng)濟的推動下，隨著住房體制改革的前進，房屋用能費用理所當(dāng)然地要由住房承擔(dān)，節(jié)約建筑用能勢必逐漸成為廣大居民的自覺要求，加上改善大氣環(huán)境愈來愈迫切，要求減輕建筑用能帶來的污染，建筑節(jié)能將是大勢所趨、人心所向，是國家民族利益的需要。 3、做好智能建筑的節(jié)能規(guī)劃 節(jié)能規(guī)劃要從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，采用新方法、新思路。節(jié)能要從原先的拾遺補缺，變?yōu)樵诩夹g(shù)經(jīng)濟分析可行后優(yōu)先考慮的方案，要以提高能源利用效率和利用效益為中心?？偟墓?jié)能目標(biāo)要根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展、能源平衡、能源消費彈性系數(shù)和節(jié)能率來編制。建筑節(jié)能方面，建筑物的設(shè)計和建造應(yīng)當(dāng)依照有關(guān)法律、行政法規(guī)的規(guī)定，采用節(jié)能型的建筑結(jié)構(gòu)、材料、器具和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能，減少采暖、制冷、照明的能耗，逐步開展建筑物的節(jié)能認(rèn)證。目前，建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩大類，即規(guī)定性標(biāo)準(zhǔn)和效益型的標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定性的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)給出一定的節(jié)能指標(biāo)要求，如外墻的******傳熱系數(shù)和******窗墻比等；效益型的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對一些指標(biāo)并不規(guī)定過死，只要所設(shè)計的建筑物總能耗滿足標(biāo)準(zhǔn)要求即可，所以設(shè)計人員有更大的設(shè)計靈活性。 4、智能建筑能量控制與管理系統(tǒng)的優(yōu)化 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)將建筑內(nèi)所有設(shè)備集成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享，進行綜合管理，其作用和效益是巨大的，要實現(xiàn)這些作用和效益，就必須實施優(yōu)化，建筑智能化工程的最優(yōu)化設(shè)計與常規(guī)設(shè)計相比，有以下特點：①可以從系統(tǒng)的各種可能結(jié)構(gòu)和參數(shù)中找到******匹配，使整體效能******，從而提高系統(tǒng)的效率，降低投資和運行費用；②可以對系統(tǒng)及其過程進行定量化的狀態(tài)模擬，減少控制環(huán)節(jié)，提高可靠性與穩(wěn)定性，發(fā)生故障概率降到最低可能限度，系統(tǒng)響應(yīng)輸出最優(yōu)化；③它有不變條件下的優(yōu)化控制及優(yōu)化控制條件的兩種型式，通過優(yōu)化控制方案達(dá)到節(jié)能目的的是一種“主動節(jié)能”，它有別于墻體結(jié)構(gòu)、門窗的形式和設(shè)置的改造的“被動節(jié)能”。智能建筑能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點、優(yōu)化原則及技術(shù)措施 5控制策略的優(yōu)化 PID控制?？諝馓幚頇C的DDC通常采用PID控制，選擇合適的PID參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是非常關(guān)鍵的。PID系數(shù)高，空調(diào)對室內(nèi)溫度波動的反應(yīng)特性曲線陡，達(dá)到設(shè)定溫度的過渡過程較短；相反PID系數(shù)低，達(dá)到設(shè)定溫度的過渡過程較長。但并不是PID系數(shù)越高越好，否則易引起DDC控制系統(tǒng)失穩(wěn)，表現(xiàn)為室內(nèi)溫度的振蕩和水側(cè)的電動調(diào)節(jié)閥周期性的來回運動無法在固定開度上運行。PID能解決大部分場合的空調(diào)控制，但對于影劇院等大熱慣性空調(diào)場合，靠高的PID系數(shù)來提高空調(diào)機組對負(fù)荷變化的響應(yīng)速度是不足以解決問題的。這時可以采用雙級控制，即分別在空調(diào)的送風(fēng)道和室內(nèi)安裝溫度傳感器，室內(nèi)的溫度設(shè)定由主DDC控制器完成，水閥的驅(qū)動由副DDC根據(jù)風(fēng)道溫度傳感器和主DDC的指令完成，由于風(fēng)道溫度變化速度快于房間溫度的變化，這一控制方式加速了系統(tǒng)對溫度波動的響應(yīng)。必須注意的是，為防止水閥被人為關(guān)死或水系統(tǒng)供水不足等異常情況對控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響，副DDC通常只需采用比例控制算法(P)，不可加入積分分量(I)。在實際的工程設(shè)計中，BA系統(tǒng)對空調(diào)的節(jié)能控制有多種手段可以采用，例如室內(nèi)外焓值比較法、二氧化碳等污染物濃度檢測法確定新風(fēng)量，基于日程表的定時操作等。工程設(shè)計中可以視需要靈活運用，以達(dá)到最優(yōu)的效果。例如辦公、商場等場合，夏秋季在清晨時通過程序啟動空氣處理機(或新風(fēng)機)，利用室外涼爽空氣對室內(nèi)全面換氣預(yù)冷，既節(jié)約新風(fēng)能耗又提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量。 6、控制權(quán)的優(yōu)化 通常BA遵從的是中央控制站集中管理的原則，有時也有其不便的一面。在某些場合如會議室)將空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)的參數(shù)的設(shè)定功能放置在現(xiàn)場可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供這樣的功能，需要專門部件來實現(xiàn)。例如Honeywell T7780A數(shù)字顯示墻掛式Lon分站，可以在液晶面板上顯示房間的溫度，通過4個按鈕完成設(shè)定房間溫度，風(fēng)機速度、啟動／停止風(fēng)機等功能，并能通過LonTalk總線驅(qū)動空調(diào)箱的DDC控制器執(zhí)行相應(yīng)的動作。這類功能接近VRV控制面板的設(shè)定器給房間的使用者帶來極大的便利和舒適性，必要時應(yīng)積極采用。 7、控制網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 在滿足擴展性和靈活性的前提下，控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡化、清晰，無論基于RS485總線或基于LonTalk總線的控制網(wǎng)絡(luò)都是如此。分支、分級多的網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜、可靠性低。LonTalk總線在理論上可以組成任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，這種布線設(shè)計的隨意性如果運用不當(dāng)，在工程實踐中仍然是有技術(shù)風(fēng)險的，并可能增加系統(tǒng)的投資。小型工程盡可能運用基于RS485總線的控制網(wǎng)絡(luò)，采用“手拉手”的布線方式，大型工程可以考慮樓層網(wǎng)絡(luò)分級。 智能建筑節(jié)能是一門新興科學(xué)，與原有專業(yè)分工不同，它包含建筑、施工、采暖、通風(fēng)、空調(diào)、電器、家電，建材、熱工、能源、環(huán)境、檢測、計算機軟件等許多專業(yè)內(nèi)容，是許多專業(yè)學(xué)科邊緣交叉并結(jié)合形成的。對智能建筑的分析和評價應(yīng)堅持節(jié)能的原則，確立智能建筑能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點、優(yōu)化原則及技術(shù)措施對于智能建筑節(jié)能實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。 BAS系統(tǒng)是實現(xiàn)智能建筑節(jié)能的有效途徑之一。智能建筑BAS控制方案的優(yōu)化是整個智能建筑節(jié)能優(yōu)化方案實施的具體體現(xiàn)，它包含了建筑物內(nèi)部主要耗能單元的節(jié)能優(yōu)化。通過對BA控制系統(tǒng)(主要是暖通空調(diào)系統(tǒng))的傳感器、執(zhí)行器、控制器、網(wǎng)絡(luò)等若干環(huán)節(jié)更好地服務(wù)于受控的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，******限度地節(jié)約能源。 |
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