當今,高樓大廈像雨后春筍般一座座地矗起單體建筑面積不斷擴大,從幾千平方米到十幾萬平方米。為了滿足大樓的正常運轉,建筑物內均安裝著各種各樣的設備,包括中央空調系統(tǒng)、照明、安防系統(tǒng)等。高樓大廈在為人們提供舒適優(yōu)美環(huán)境的同時,也是一個巨大的耗能體,所有的設備均需“電”才能開啟;電費的開支占了大廈管理費用的較大部分。大廈的管理者始終面臨一個如何節(jié)能的問題,“節(jié)能”這個永恒的話題也就和高樓大廈連在了一起。樓宇自動化控制系統(tǒng)的出現,為大廈的節(jié)能提供了方便。
1樓宇自動化控制系統(tǒng)簡介樓宇自動化控制泛指建筑物內,通過現場監(jiān)控、感應設備監(jiān)視環(huán)境情況,信號經線路傳輸至中央控制室,由中央控制計算機對有關信號分析處理后,再經線路傳輸給有關現場執(zhí)行設備進行現場控制的過程(見)樓宇自動化控制系統(tǒng)一般包括消防自動化(fa),閉路電視監(jiān)視系統(tǒng),辦公自動化(0a),樓宇建筑管理自動化(ba)等,這里特指樓宇建筑管理自動化。樓宇建筑管理自動化控制的對象有:中央空調系統(tǒng)(冷、暖、通風),照明系統(tǒng)(室內照明、庭院照明、建筑物泛光照明等),給排水系統(tǒng)等。
樓宇自動化控制系統(tǒng)結構示意控制系統(tǒng)通過現場數字計算機(簡稱ddc)采集有關數據,通過線路上傳至中央計算機,經計算、比較,將有關信息返回現場數字計算體機(ddc),輸出相應信號(命令),通過現場執(zhí)行機構(或稱控制器)執(zhí)行有關命令,以完成整個自動控制過程。當然,控制也可以由中央計算機直接通過現場控制器完成比如照明系統(tǒng)可以由中央計算機按設定的時間段發(fā)出命令,由現場控制器直接投合電源。
設立樓宇自動化控制系統(tǒng)的目的,是為樓宇提供安全、舒適、高效的辦公與生活環(huán)境,并保證樓宇自身運轉的經濟性、減少管理人員的勞動強度。
2樓宇自動化控制過程與“節(jié)能”
早些年建造的高樓大廈,均沒有設置樓宇自動控制系統(tǒng),樓宇內普遍存在著這樣一個現象:一些辦公室內由于人為的因素,溫度設定過低,使得至鄰近dd0空調系統(tǒng)在不停地超負荷運轉,哪怕辦公室內沒有一個人;而一到晚上,物管人員面對一些辦公室內的“長明燈”只能望燈興嘆;公共場所的照明只能齊亮齊滅。所有這些均在造成大量的能源浪費。近兩年來,各種“智能”樓宇已經大量涌現。
以下針對一座高22層、面積3萬m2綜合性建筑的樓宇自動化控制過程,作一介紹。
2.1中央空調系統(tǒng)的自控該大樓中央空調系統(tǒng),夏季由冷凍機房向大樓空調系統(tǒng)供7c冷凍水;冬季供給60c熱水,冷熱水由水泵不斷循環(huán)。夏季總冷負荷為750冷噸,冬季空調熱負荷為699.8萬k/h.采用800冷噸、400冷噸離心式冷水機組各一臺供冷,采用燃油鍋爐加汽水熱交換器供熱。獨立房間空調方式采用風機盤管加新風系統(tǒng),較大公共場所采用組裝式空調機組作補充。其中央空調自動化控制系統(tǒng)為:按樓層采集溫度信號,于空調系統(tǒng)的末端管路上設置電動閥門;通過現場數字計算機輸入溫度信號、新風閥的開啟信號,輸出電動閥門的控制信號控制風機盤管系統(tǒng)的冷熱水流量、以及空調風機的速度信號,實現房間溫度的自控。控制方式見。
單臺風機盤管自動控制原理該單臺風機盤管自動控制系統(tǒng)以房間溫度及新風控制閥為信號采集對象,通過采集新風閥信號由系統(tǒng)對新風進行監(jiān)視、采集房間溫度和中央計算機對該房間的溫度設定值進行比較,夏季通過改變電磁閥v的開度以控制冷凍水的流量,加以風機風速的控制,達到精確調節(jié)房間溫度的目的。冬季同樣通過改變電磁閥的開度來控制循環(huán)熱水的流量以調節(jié)房間的溫度。
空調系統(tǒng)的制冷機、鍋爐、管路、冷熱水的供應同樣通過現場數字計算機對制冷機、鍋爐的運行、水泵的狀態(tài)等進行聯(lián)鎖控制,降低整個系統(tǒng)運行過程中管理的人為性。
從上面我們可以看出:空調系統(tǒng)的控制基本上避開了“人”的因素。在值班室里,值班人員通過中央計算機設定房間的溫度,通過對大樓工作時間與非工作時間的區(qū)分,為大樓提供不同的工作環(huán)境。一般在工作時間段前30nin,自動開啟中央空調系統(tǒng);而在非工作時間段,采用備用機供冷或供熱,甚至可以關閉中央空調系統(tǒng)。在工作時間段,由于溫度只能由中央控制室設定,可以避免房間溫度由于人為的因素造成的過冷,甚至使系統(tǒng)不停地超負荷運轉,從而有效避免能源的浪費。
2.2照明系統(tǒng)的自控該大樓設有功能性照明,主要有普通照明、事故照明、疏散照明、裝飾照明、建筑立面高功率泛光照明、庭院照明、標志照明等。
為了配合樓宇自動控制,照明系統(tǒng)在設計階段就提出了目標要求:對照明系統(tǒng)按功能、區(qū)塊分別設置不同的線路,在同一樓層內又區(qū)分辦公室照明和公共場所照明,并且對照明等線路設置用電計量。針對泛光照明、庭院照明、標志照明,系統(tǒng)引入了光敏傳感器,而針對樓梯、走廊等保安區(qū)域,系統(tǒng)引入了人體感應式傳感器。自控系統(tǒng)通過現場數字計算機輸入光敏信號、人體感應信號,輸出對應位置的照明電源投合信號。控制方式見。
計算機照明系統(tǒng)自動控制原理該照明系統(tǒng)以中央計算機的設定信號為主要參數。根據各部門的工作時間表及日歷,由中央控制室值班人員設定工作時間和非工作時間。通過中央計算機下傳信號給現場數字計算機,輸出電源投合信號,開啟相關樓層的照明電源。系統(tǒng)米集外界日光信號,自動開啟庭院照明、建筑物夕卜立面泛光照明;接收人體感應信號,自動開啟相關區(qū)域公共場所的照明電源,比如樓梯間照明、樓層走道照明,并且延時關閉電源。
當照,系統(tǒng)也可以由工作人員直接開啟有關樓層辦公區(qū)域的照明電源,滿足特殊需要。照明系統(tǒng)的自動化控制基本上杜絕了夜間的“長明燈”
現象,節(jié)能效果顯著。
2001④能源工程一47建鞏節(jié)匕3樓宇管理的節(jié)能措施樓宇自動化控制系統(tǒng)的建設為節(jié)能創(chuàng)造了條件。一般中央空調系統(tǒng)的能耗占整個大樓能耗的60% ~70%而照明系統(tǒng)的能耗占整個大樓能耗的30%左右。節(jié)能的許多措施也是從這兩方面入手的。
3.1中央空調系統(tǒng)的節(jié)能措施為了使系統(tǒng)能節(jié)能地運行,應從系統(tǒng)建設開始階段就加以考慮;比如制冷機容量的選擇應選擇一大一小,以滿足不同的需要;循環(huán)水泵的選型應盡量選擇比例變量水泵,空調機組也應選擇變風量機組。系統(tǒng)的管理也應從制冷機、管路、末端的控制對象分別情況不同處理;除此外,還有整個管路的保溫效果問題,平時應加強系統(tǒng)的維護管理工作。具體有如下措施:盡量縮短鍋爐、冷凍機等耗能多的冷、熱源設備的運行時間與輸出功率,減少設備的無功運行,使源系統(tǒng)處于節(jié)能狀態(tài)。
空氣處理過程中,盡量避免冷熱量的相互抵消。經常定期檢查新風系統(tǒng),最大限度地利用新風,采用新、回風比方法實現新風供冷供熱的控制。
利用變量控制技術采用變風量、變水量設備,實現水泵、風機的最佳狀態(tài)點控制和最佳啟停時間的控制,減少送、回機和水泵等傳輸設備的能耗。
對自連續(xù)工作的空調對象,由人工改變工作時間與非工作時間的設定值及控制目標值;通過降低運行參數值實現最佳節(jié)能控制。
對于舒適性空調系統(tǒng),在滿足舒適度與衛(wèi)生要求的前提下、自動改變室內溫度、濕度的設定值,盡量擴大空調對象的溫、濕度控制范圍;例如,夏季溫度設定值每上升1大約可以節(jié)省8%的冷量,對于減少投資與節(jié)約能源均有重大意義。
采用控制系統(tǒng)的最新技術,比如采用自適應控制與模糊控制軟件,提高控制精度,從而進一步擴大溫、濕度允許控制范圍,達到優(yōu)化節(jié)能的目的。比如將控制精度從1c提高到0.5可以使空調系統(tǒng)的設定值提高,從而達到經濟運行的目的。
充分利用室外氣象條件,綜合室內溫、濕度負荷,確定最佳溫、濕度控制方案和最佳空氣處理過程。
在充分依靠樓宇自動化控制系統(tǒng)的基礎上,加強值班人員的巡查工作,確保中央空調系統(tǒng)的正常運行。
3.2照明系統(tǒng)的節(jié)能措施同樣,照明系統(tǒng)也應從建設階段開始考慮節(jié)能的問題,具體節(jié)能措施如下:在照明設計階段,合理地估算大樓的用電負荷,確定變壓器的容量;加強調備的選型工作,選擇自身空載損耗低的變壓器;降低變壓器運行過程中的空載損耗。
對照明系統(tǒng)按區(qū)域、功能分別設計、安裝照明線路,以解決照明控制范圍過大的問題。
合理地選取照度標準,一般辦公室的照度選擇500lx.合理地選擇光源,優(yōu)先選擇熒光燈、節(jié)能燈;采用節(jié)能燈具可以節(jié)能15%以上。
在設計、安裝階段合理地配置樓層用電計量裝置,加強用電管理,以控制各租用單位的用電量。
嚴格設定工作時間和非工作時間,控制照明電源的投合時間;特別是庭院照明和泛光照明應根據日歷時間的變化,隨時調整庭院燈、泛光燈的投合時間。
當然,節(jié)能措施還有很多,關鍵還是在樓宇自動化控制系統(tǒng)的準確運行下充分發(fā)揮“人”的作用;使系統(tǒng)節(jié)能、健康地運轉。
大樓現已投入使用,從樓宇自動化控制系統(tǒng)的運行狀況來看,節(jié)能效果是十分明顯的,受到了用戶和物業(yè)管理人員的一致好評。