EIB在樓宇智能化系統(tǒng)中的節(jié)能應用研究

楊 鵬 黃官偉

摘要：目前樓宇耗能高，能源浪費嚴重。為了提高樓宇智能化并節(jié)省能源，EIB系統(tǒng)在世界各地特別是在歐洲得到了廣泛的應用。對EIB系統(tǒng)在智能樓宇中的節(jié)能應用做了探討，主要分析了如何在現(xiàn)代樓宇中應用EIB系統(tǒng)及其所能達到的節(jié)能效果，并以實例加以說明。

關(guān)鍵詞：智能樓宇；EIB節(jié)能

中圖分類號：TU855文獻標識碼：A文章編號：1672-3198(2009)24-0282-02

1EIB系統(tǒng)簡介

EIB(European Installation Bus)即歐洲安裝總線，是一種分布式的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，其技術(shù)發(fā)源于歐洲的一個現(xiàn)場總線協(xié)議，主要用于對建筑物內(nèi)的各種電氣設(shè)備的控制，其結(jié)構(gòu)簡單，功能強大，安裝方便。它不需要總控制臺，每個總線設(shè)備都有自己的微處理器和存儲器，可以獨立地與EIB總線進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對用電設(shè)備的控制。

通過EIB系統(tǒng)的不同驅(qū)動模塊可以控制各種用電設(shè)備，如照明設(shè)備、電動窗簾、空調(diào)等。其控制方式多樣，可以實現(xiàn)就地控制、移動控制、定時控制、集中控制等，在方便人們使用的同時能夠最大限度的提高管理效率。在某一區(qū)域內(nèi)，能夠同時實現(xiàn)對照明、窗簾、空調(diào)等的組合控制。

2EIB系統(tǒng)節(jié)能應用分析

2.1EIB系統(tǒng)對用電設(shè)備的控制

(1)樓宇建筑內(nèi)中央空調(diào)的節(jié)能控制。

對于現(xiàn)代樓宇內(nèi)的耗能大戶中央空調(diào)來說，系統(tǒng)的能耗一般主要由三部分構(gòu)成，即空調(diào)冷熱源、空調(diào)機組及末端設(shè)備、水或空氣輸送系統(tǒng)。一般來說冷熱源能耗占總能耗的50％左右，水或空氣輸送系統(tǒng)能耗占總能耗的30％左右，風機盤管等末端設(shè)備能耗約占總能耗的20％左右。在實際運行中，中央空調(diào)處于最大設(shè)計負荷下工作，很難做到隨實際運行負荷的變化做到合理的動態(tài)調(diào)節(jié)，這樣中央空調(diào)的運行效率會比較低，而且浪費電能。在采用EIB系統(tǒng)后，EIB系統(tǒng)的驅(qū)動模塊可以直接控制中央空調(diào)的末端設(shè)備——風機盤管，不僅可以做到開關(guān)控制，而且可以調(diào)節(jié)風機盤管風機的轉(zhuǎn)速和水閥的流量，進而來對室內(nèi)的溫度進行調(diào)節(jié)。對于室內(nèi)溫度的控制，除了定時、集中等控制方式外，EIB系統(tǒng)專門提供了帶有液晶顯示的溫控面板，其溫控面板可以指示當前室內(nèi)的溫度，并可以通過驅(qū)動模塊來控制風機盤管，進而使用者可以根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，這樣避免了風機盤管始終在同一轉(zhuǎn)速下運行的缺陷，不僅符合人們的實際需要而且能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的。這種控制主要是減少了兩部分的能源消耗，冷熱源的消耗和三速風機的能耗，這兩種能耗的降低將使整個中央空調(diào)的能耗降低。

(2)樓宇建筑內(nèi)照明系統(tǒng)的節(jié)能控制。

與中央空調(diào)相比，照明系統(tǒng)的能耗由于相對較低而常常被人們忽視，而實際上在一個相當長的時間段內(nèi)，照明系統(tǒng)節(jié)約能源的潛力是相當可觀的。一般來說樓宇照明可以分為室內(nèi)照明和公共區(qū)域照明兩大部分。

首先，對于室內(nèi)照明來說，傳統(tǒng)的強電系統(tǒng)只提供簡單的開關(guān)兩種控制狀態(tài)，而且所謂的“人在燈亮，人走燈滅”的節(jié)能方式也只能寄期望于人們良好的節(jié)能意識。而EIB系統(tǒng)則可以提供一種移動感應控制加調(diào)光的解決方案。當感應器感應到室內(nèi)有人存在時，可以控制照明設(shè)備的開啟；相反，當沒有人在室內(nèi)時，感應器將會延遲關(guān)閉室內(nèi)的照明設(shè)備。這樣可以非常智能化的做到人在燈亮、人走燈滅。另外還可以運用設(shè)定EIB系統(tǒng)光照感應器的照度值的辦法，來實現(xiàn)室內(nèi)的恒照度控制，即系統(tǒng)可以根據(jù)光照的角度和強度，來自動調(diào)節(jié)百葉窗簾柵格的角度，最大限度的利用自然光，并同時對室內(nèi)進行調(diào)光控制，既保證了室內(nèi)對照度的需求又很好的利用了自然資源，達到了節(jié)能的目的。

其次，對于公共區(qū)域來說，EIB系統(tǒng)的移動感應器可以控制諸如走廊、樓梯間、電梯間、衛(wèi)生間和地下車庫等的照明。以鳥巢體育館為例，技術(shù)人員經(jīng)過測試后，運用EIB系統(tǒng)后的衛(wèi)生間大約可以節(jié)能80％。另外還可以對這些區(qū)域內(nèi)進行定時控制和集中控制，如果運用傳統(tǒng)的強電系統(tǒng)，管理控制中心的管理人員很難掌控公共區(qū)域內(nèi)照明系統(tǒng)狀態(tài)，而利用EIB的中控管理軟件可以很好的監(jiān)控每一個回路的狀態(tài)，并且可以根據(jù)實際情況設(shè)定區(qū)域內(nèi)燈具的開關(guān)狀態(tài)，這樣不僅提高了管理效率，而且還極大地節(jié)省了能源。

(3)樓宇內(nèi)對窗簾的節(jié)能控制。

現(xiàn)代智能樓宇對透明玻璃的運用越來越多，自然而然的就需要布置大量的窗簾。在歐美等國家建筑師們會大量運用百葉窗簾。運用EIB系統(tǒng)后，可以通過光線感應器來感應室外的光照強度和角度進而自動控制百葉窗簾柵格的角度，最大限度的利用自然光照，同時避免陽光直射，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)的消耗，在滿足室內(nèi)照度的同時能夠節(jié)約能源。

2.2EIB系統(tǒng)節(jié)能控制方式

EIB系統(tǒng)的控制方式非常靈活，有就地面板控制、紅外遙控控制、移動感應控制、定時控制和集中控制等。而后三種控制方式對于智能樓宇建筑的節(jié)能來說是非常有益處的。

(1)移動感應控制。

如前文所提到的那樣，移動感應控制主要是控制公共區(qū)域內(nèi)以及室內(nèi)的燈光，即能夠?qū)崿F(xiàn)有人的時候自動開燈、沒人的時候延時自動關(guān)閉的功能，從而達到最大程度的節(jié)能效果。另外某些移動感應器帶有恒照度控制功能，還可以根據(jù)環(huán)境的照度來決定是否需要開燈。這樣，系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要來控制樓宇內(nèi)的照明設(shè)備，避免不必要照明浪費。

(2)定時控制。

在現(xiàn)代智能樓宇中，人們會對不同用電設(shè)備進行綜合運用，來達到一定的模式效果。EIB系統(tǒng)可以通過定時來自動實現(xiàn)一些特定模式的啟動或停止，或者對公共走道、泛光照明等進行時間控制?？梢愿鶕?jù)節(jié)假日、特定日期等不同時段設(shè)定不同的時間表進行統(tǒng)一控制。

(3)集中控制。

對于現(xiàn)代智能樓宇等大型建筑來說，最有效的管理控制方法就是通過計算機的集中控制軟件來管理所有的用電設(shè)備。通過EIB系統(tǒng)的中控軟件，用戶可以在計算機屏幕上對所有區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備進行監(jiān)視，并隨時可以進行調(diào)控，既方便又可以有效地提高設(shè)備的管理效率。通過計算機，用戶還可以觀察每個電氣回路的累計開關(guān)次數(shù)和運行時間，為設(shè)備維護和檢修提供方便。

目前許多樓宇自動化(Building Automation，BA)系統(tǒng)廣泛用于現(xiàn)代樓宇的管理控制當中，但是由于造價等原因BA系統(tǒng)很難做到對末端設(shè)備進行控制，即不會對每一個區(qū)域的每一路燈光、每一路風機盤管等做控制。而EIB系統(tǒng)則正好彌補了BA系統(tǒng)的這個缺陷，所以很多情況下都會將BA系統(tǒng)與EIB系統(tǒng)結(jié)合使用，通過一個軟件系統(tǒng)將這兩個系統(tǒng)結(jié)合。

2.3收益分析

在樓宇建筑施工階段，EIB系統(tǒng)的安裝費用要高于傳統(tǒng)強電系統(tǒng)，但是隨著時間的推移，費用便會大大低于后者。因為樓宇的總成本不僅包括初始階段的投資成本，還包括使用過程中的運營費用。一般來說，初始階段的投資成本

平均只占樓宇總消耗的25％，而使用過程中的營運費用卻占75％。

3EIB系統(tǒng)節(jié)能應用實例

(1)單獨用電設(shè)備控制應用實例。

這里我們以對酒店中央空調(diào)的控制為例。經(jīng)重慶、上海、廣州等地區(qū)的實踐證明，室內(nèi)溫度夏季升高I'C或冬季低1℃，整個中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗將減少6％～8％左右。針對酒店建筑的EIB系統(tǒng)可以設(shè)定在人外出后的節(jié)能模式，即設(shè)定溫度降低或升高4℃，還可以設(shè)定在客人入睡后的夜間模式，設(shè)定溫度降低或升高2℃，而這些溫度的設(shè)定可以根據(jù)實際情況進行實際調(diào)整。根據(jù)上海地區(qū)五星級酒店中央空調(diào)能耗統(tǒng)計報告，紅塔酒店能耗最少，其中央空調(diào)的年費用為756萬人民幣，客房數(shù)量為300間，如果所有房間均采用EIB系統(tǒng)對風機盤管進行智能控制，以每天平均有8小時處于節(jié)能模式、8小時處于夜間模式計算，則全年中央空調(diào)系統(tǒng)可節(jié)約的費用為：

7560000X 8／24×6％×4+7560000×8／24×6％×2=900000元

(2)控制方式應用實例。

這里我們以定時控制的應用為例。以ABB i—bus EIB系統(tǒng)在西安騾馬市商業(yè)廣場的應用做說明。騾馬市北區(qū)1—6層有各種照明設(shè)備容量4580kw(應急照明211kW)，按每天營業(yè)時間12小時計算(9:00—21:00)，安裝前后電費支出對比如下：

①未安裝系統(tǒng)前全年電費計算：

每天消耗電能：(4580—211)X12=52428kW·h

全年消耗電能：52428X365—19136220 kW·h

按商業(yè)用電1元／kw·h計算全年電費：19136220×1=19136220元。

②在安裝ABB的i—bus EIB系統(tǒng)后的全年電費計算：

按每天營業(yè)12小時，早晨開業(yè)前保安巡視15分鐘開啟總量5％的燈具；營業(yè)員開業(yè)準備15分鐘，開啟總量30％的燈具，非節(jié)假日上午11:00前開啟總量80％的燈具，晚間歇業(yè)清場、清潔商場、清點貨物30分鐘，開啟總量80％的燈具，其余營業(yè)時間全亮。

每天節(jié)能：(4580—211)×12一(4580—211)×(O，25×5％t0，25×30％+1.5×80％+0.5×80％+9.5×100％)=3549.8kW·h

全年節(jié)約電能消耗：3549.8×365=1295677.O元

(3)EIB系統(tǒng)整體應用實例。

一般情況下，在一個建筑項目中，EIB系統(tǒng)不只控制一種用電設(shè)備或者只采用一種控制方式，而是會運用多種控制方式綜合控制多種設(shè)備。西班牙韋斯卡省的氣象大樓就是一個很好的應用范例，EIB系統(tǒng)不僅控制了大樓內(nèi)所有的燈光、制冷制暖設(shè)備，并且運用了多種控制方式，經(jīng)實際運行測試節(jié)能40％。按照韋斯卡省氣象大樓的節(jié)能標準，以北京某24層商業(yè)樓宇為例，來粗略計算一下大樓運營費用：

3413平米的一層，按照辦公室最低4001ux的照明標準，每平米耗電15w左右的標準計算，那么每層每小時耗電：

3413×15=51195w

每天按照8小時工作時間，每年工作250天計算那么照明總耗費：

51.195X8X250=102390kW·h

如果按照北京地區(qū)非居民照明電價0.62元／kw·h計算，則此辦公樓每年僅照明一項花費就為：102390×24×0.62=1523563元。

照明能耗占此項建筑總能耗的30％，則全年支付電費：1523563／30％=5078543元

則按照40％的節(jié)能標準，每年可以節(jié)約費用：507854×40％=2031417元

4結(jié)論與展望

EIB系統(tǒng)通過對用電設(shè)備的合理控制，并運用高效的控制方式，對智能樓宇進行綜合管理，為人們提供了一種新型高效的用電管理手段，能夠創(chuàng)造良好的節(jié)能效果。除了節(jié)能外，EIB系統(tǒng)還能創(chuàng)造高效的管理效率，而且通過智能化管理，還可以為人們營造良好的辦公、家居或者娛樂氛圍和舒適的室內(nèi)環(huán)境，操作使用都極其方便。另外，EIB系統(tǒng)組態(tài)靈活，能夠在修改、擴容等方面給用戶帶來更大的收益。相信將來EIB智能系統(tǒng)的廣泛應用，能夠使人們的生活變得更加豐富多彩，并為社會創(chuàng)造更大的效益。