樓宇自動(dòng)化節(jié)能控制措施分析

李婷婷

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展進(jìn)步，人們對公辦條件、生活環(huán)境的安全性、舒適性提出了更高的要求。樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)很好地滿足了人們的需求，但是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的中央空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)通常是針對根據(jù)全負(fù)荷工作環(huán)境設(shè)計(jì)的，能源利用率相對較低，這兩大系統(tǒng)消耗的能源占到整個(gè)建筑能耗的90%以上，在能源問題日益緊迫的今天，節(jié)能降耗已成為我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必要條件，為了解決能源供給與需求的矛盾，需要不斷探索出更加合理的樓宇自動(dòng)化節(jié)能控制措施。

1 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)概述

樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一種以現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)的集中-分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也叫做分布式控制系統(tǒng)[1]。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是“集中管理，分散控制”，換句話說，就是通過在現(xiàn)場分散布設(shè)的微型計(jì)算機(jī)控制裝置（DDC）對受控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決了計(jì)算機(jī)集中控制帶來的風(fēng)險(xiǎn)過度集中的問題，突破了普通儀表控制功能單一的限制。如，建筑內(nèi)部控制中心的計(jì)算機(jī)具備顯示、打印、軟件管理、數(shù)字通信等多種功能，可以完成集中操作、顯示、報(bào)警、打印等多種任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了分布在建筑各處的設(shè)備與人之間的良好互動(dòng)和集中管理，有效保證了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)一般包括空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防護(hù)等子系統(tǒng)。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)的最基本的組成部分，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的組成如圖1所示。

圖1 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

這些子系統(tǒng)可以用過集中控制軟件實(shí)現(xiàn)集中管理，即樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)集成[2]。

2 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制措施

在保證舒適性、安全性的前提下，可以通過多種節(jié)能控制措施針對不同設(shè)備和不同區(qū)域建筑的室內(nèi)外環(huán)境最大限度地降低樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的能源消耗，從而減少整個(gè)建筑的運(yùn)行和維護(hù)成本。當(dāng)前針對空調(diào)和照明兩個(gè)系統(tǒng)的常用節(jié)能控制措施主要以下幾種：

2.1 樓宇空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

（1）動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水流量

不同于常規(guī)的變頻控制系統(tǒng)，可以采用動(dòng)態(tài)變流量空調(diào)節(jié)能控制技術(shù)采集參數(shù)，然后經(jīng)過模糊運(yùn)算獲得控制參數(shù)，將參數(shù)輸入到控制系統(tǒng)，根據(jù)變頻技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水的流量，從而實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)溫度的目的，有效保障部分負(fù)荷情況下整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，最終達(dá)到降低能源消耗的目的，圖2為溫度控制程序流程圖。

圖2 溫度控制程序流程圖

（2）精確控制室內(nèi)溫度、濕度

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的能源消耗與室內(nèi)溫度、濕度的關(guān)系密切。大量研究顯示，處于夏季的建筑室內(nèi)溫度有1攝氏度的變化，就會(huì)帶來大約9%的能耗；處于冬季的建筑室內(nèi)溫度有1攝氏度的變化，就會(huì)打來大約12%的能耗[3]。由此可見，降低建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)能耗的有效手段之一是更加精準(zhǔn)地控制樓宇室內(nèi)的溫度、濕度。因此，可以提高樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的溫度、濕度控制精度，將溫度誤差控制在1.2℃，濕度誤差控制在在5%以內(nèi)，同時(shí)參考熱負(fù)荷補(bǔ)償曲線合理設(shè)置浮動(dòng)設(shè)定點(diǎn)，以便更加有效地自動(dòng)調(diào)整室內(nèi)溫度設(shè)定值，從而最大限度地減少溫度誤差帶來的能源消耗。

（3）空調(diào)啟動(dòng)、關(guān)閉時(shí)間控制

一般來說，深夜里的建筑是無人使用的，但需要預(yù)啟動(dòng)建筑中的相關(guān)設(shè)備，如空調(diào)、電梯、照明等子系統(tǒng)，以保證隨時(shí)為人們提供舒適的生活、工作環(huán)境。除此以外，室內(nèi)溫度具有一定慣性，提前一段時(shí)間關(guān)閉空調(diào)，溫度的變化也不會(huì)很明顯。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，可以計(jì)算出啟動(dòng)、關(guān)閉空調(diào)的最佳時(shí)間點(diǎn)，針對各個(gè)樓層的空調(diào)設(shè)備制定相應(yīng)可調(diào)節(jié)的啟動(dòng)、關(guān)閉時(shí)間表，在保證舒適性的請?zhí)嵯卤M量減少不必要的空調(diào)開機(jī)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

（4）合理控制新風(fēng)量

為了人的身體健康，衛(wèi)生部規(guī)定所有建筑內(nèi)的任何人都應(yīng)享有一定的新風(fēng)量。然而，假如新風(fēng)量太多，就會(huì)增加空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)能耗。因此，應(yīng)該在保證人體健康基礎(chǔ)上，合理調(diào)節(jié)新風(fēng)量，最大限度地減少新風(fēng)量，以達(dá)到節(jié)能目的。具體來說，通過以下措施合理控制新風(fēng)量：將新風(fēng)量的比例控制在送風(fēng)量的10%以上；通過檢測CO2濃度確定合理的新風(fēng)量；更具新風(fēng)和回風(fēng)比調(diào)整新風(fēng)量；結(jié)合人們的生活、工作時(shí)間規(guī)律合理調(diào)整新風(fēng)量。

（5）春季、秋季合理過渡

春、秋季過渡模式中的早晚溫差明顯。如果白天最高溫度高于26℃時(shí)，可以利用晚上時(shí)間段的涼爽空氣通過整體吹掃建筑帶走建筑內(nèi)殘余的熱量，同時(shí)凈化室內(nèi)空氣。吹掃時(shí)可以更具熱負(fù)荷曲線來確定吹掃時(shí)間，并根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的特點(diǎn)合理調(diào)整。除此以外，在春、秋過渡季管理人員可以制定靈活的管理策略，結(jié)合當(dāng)?shù)貧鉁?、環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)等因素，準(zhǔn)確判斷是否有吹掃的必要或者是否需要增加制冷、制熱設(shè)備，盡量減少能源消耗。

（6）室內(nèi)溫度浮動(dòng)控制

通常情況下，如果室內(nèi)溫度、濕度長時(shí)間維持不變（如夏季溫度26℃、濕度50%），會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)外溫差過大。如果人在恒定不變的低溫環(huán)境下長時(shí)間逗留，加上室內(nèi)、室外溫度的較大差異，會(huì)使人體皮膚汗腺收縮，導(dǎo)致人體血液循環(huán)不暢，引起神經(jīng)功能紊亂等問題。也就是“空調(diào)病”，而且保持恒定的溫度會(huì)大大增加空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。針對這個(gè)問題，可以采用室外新風(fēng)溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)措施，根據(jù)建筑外部的氣溫變化適當(dāng)調(diào)整夏季、冬季的室內(nèi)溫度，在提供舒適健康的室內(nèi)環(huán)境的同時(shí)有效降低空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能效果。

（7）室內(nèi)溫度分層控制

對于政府機(jī)關(guān)、車站、機(jī)場等大型公共建筑來說，必須考慮人員的流動(dòng)需求。在這些建筑內(nèi)部連接樓層之間的自動(dòng)扶梯部位的空氣對流導(dǎo)致熱空氣上升、冷空氣下降，會(huì)降低空調(diào)系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)效果。針對這種情況，可以在建筑頂部、室內(nèi)或地面布設(shè)溫度傳感器來檢測建筑內(nèi)部不同空間的溫度，根據(jù)檢查數(shù)據(jù)對建筑不同樓層的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變其設(shè)定溫度，例如，對于靠上樓層的空間來說，可以適當(dāng)降低設(shè)定溫度，對于靠下樓層空間，可以適當(dāng)提高設(shè)定溫度。此外，不同的空調(diào)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)措施有所差異，如針對大空間的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，可以調(diào)節(jié)其末端風(fēng)口的送風(fēng)方向；在夏季、冬季應(yīng)將空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整到不同的送風(fēng)方向，夏季盡量向上部吹冷風(fēng)，冬季熱風(fēng)盡量向地面吹熱風(fēng)，這樣做可以有效改善垂直方向溫度不均勻的問題。

2.2 樓宇照明系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

（1）照明時(shí)間控制

可以根據(jù)建筑人員活動(dòng)的規(guī)律來合理控制背景燈光的照明時(shí)間。例如，建筑內(nèi)的工作區(qū)在工作人員下班后一小時(shí)自動(dòng)關(guān)閉背景燈光。在人員通過的區(qū)域利用智能傳感技術(shù)自動(dòng)開啟關(guān)閉該區(qū)域的背景燈光，以實(shí)現(xiàn)減低電力消耗的目的。采用桌面臺(tái)燈和背景照明相結(jié)合的方式，晚上使用時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)桌面照明的亮度降低消耗。根據(jù)不同區(qū)域布設(shè)地下室車庫的照明，在車位和車道設(shè)置照明，按照明時(shí)間表自動(dòng)控制各區(qū)域的照明系統(tǒng)，如，白天開啟車道照明，晚上開啟全部照明，半夜逐步關(guān)閉車位照明，留下一半的車道照明裝置用于提供基本照明。

（2）按需提供照明

按照實(shí)際需求提供照明，在需要時(shí)開啟照明，不需要時(shí)關(guān)閉照明。例如，建筑內(nèi)部的地下配電間、水泵房、電梯機(jī)房等位置一般來說不需要照明，因此，這些區(qū)域的照明通常是關(guān)閉的，但應(yīng)該設(shè)置傳感器，當(dāng)檢測到人員通過時(shí)自動(dòng)開啟照明，在一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉照明。

（3）維持照明裝置的最小光通量

維持照明裝置的最小光通量水平，使照明裝置既能提供照明，又能最大限度的減少能耗。通過合理運(yùn)用感光設(shè)備控制光的接受，控制自然光，將自然光引入到建筑物中，可以使改善室內(nèi)人員的心情，進(jìn)而提高人們的工作效率，同時(shí)降低照明系統(tǒng)的能源消耗[4]。

3 結(jié)束語

綜上所述，衡量樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)劣的其中一個(gè)重要指標(biāo)就是節(jié)能效果。因此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)就應(yīng)該充分考慮系統(tǒng)的節(jié)能效果，在滿足性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能，從而充分發(fā)揮樓宇自控系統(tǒng)的作用。

[1]夏 鑫.樓宇自動(dòng)化節(jié)能控制淺析[J].電氣自動(dòng)化，2015，37（4）：109-111.

[2]胡 剛.樓宇自控系統(tǒng)節(jié)能控制措施[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（13）：58-59.

[3]歸 辛.樓宇自控系統(tǒng)中節(jié)能控制的研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（22）：112-113.

[4]朱斐斐.樓宇自控中節(jié)能控制的研究[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（05）：89-90.