樓宇自控系統(tǒng)中節(jié)能控制措施初探

張　寧

(南京祿口國際機(jī)場， 江蘇 南京 210000)

0　引　言

智能建筑指將先進(jìn)的電子技術(shù)應(yīng)用到建筑之中，在建筑的設(shè)計(jì)和施工過程應(yīng)用電子自動化來提高建筑的安全性和便民性。在城市化進(jìn)程中，我國的智能建筑數(shù)量越來越多，在政府可持續(xù)發(fā)展理念的推動下，樓宇建筑中的自控系統(tǒng)節(jié)能控制也成為建筑設(shè)計(jì)和研究的重點(diǎn)內(nèi)容。它能夠?qū)δ茉促Y源有效動態(tài)管理，節(jié)約能源和管理成本，對我國未來的建筑發(fā)展、通信電源技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展和能源發(fā)展等方面都具有重要的現(xiàn)實(shí)性意義。

1　樓宇自控系統(tǒng)概述

樓宇自控系統(tǒng)是智能建筑的核心標(biāo)志，最早起源于20世紀(jì)80年代的美國。這個系統(tǒng)是以通信、信息和電子技術(shù)應(yīng)用為主要標(biāo)志，目的是創(chuàng)造更具有人文關(guān)懷的建筑體系[1]。從智能建筑本身上看，這個系統(tǒng)包含著眾多的內(nèi)容，如冷熱源系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)系統(tǒng)、變電配電監(jiān)控系統(tǒng)、照明監(jiān)控系統(tǒng)等。

在樓宇自控系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是一項(xiàng)重要技術(shù)，是利用信息網(wǎng)絡(luò)和通信功能對自控系統(tǒng)中的各個部分內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控、維護(hù)和跟蹤，以保證其系統(tǒng)功能的發(fā)揮。同時樓宇自控系統(tǒng)還需要總線控制技術(shù)加以保障，這也是其邁向網(wǎng)絡(luò)化和智能化的一個技術(shù)基礎(chǔ)。總線控制技術(shù)利用電源線路安裝技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)協(xié)調(diào)配合，保證信息的正常運(yùn)輸，這也是自控系統(tǒng)的“控制”功能發(fā)揮作用的技術(shù)保障。

由此可以看出，樓宇自控系統(tǒng)具有內(nèi)容廣泛、技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜性高、技術(shù)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)，其控制技術(shù)難度也比較高，在實(shí)際設(shè)計(jì)和安裝中具有較高的技術(shù)要求。

2　樓宇自控系統(tǒng)節(jié)能控制的內(nèi)容及其必要性

從前文的分析中可以看出樓宇的自控系統(tǒng)的節(jié)能控制是自控系統(tǒng)的一個組成部分，節(jié)能控制的內(nèi)容就是對樓宇自控系統(tǒng)中的核心內(nèi)容和對象采用一定的技術(shù)進(jìn)行節(jié)能功能的控制，以降低自控系統(tǒng)和其他建筑設(shè)備帶來的能源自耗，使智能建筑真正符合現(xiàn)代化發(fā)展的要求。

節(jié)能控制工作是當(dāng)前我國建筑發(fā)展的必然要求。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查，我國建筑能耗占總能耗的28%，其中的供熱、空調(diào)系統(tǒng)占到其中的70%左右[2]。這說明樓宇建筑中的很多功能性設(shè)備資源耗費(fèi)比較明顯。同時樓宇自動控制系統(tǒng)中的通信和電源技術(shù)的應(yīng)用本身為自動化節(jié)約能源創(chuàng)造了技術(shù)前提和基礎(chǔ)。因此，樓宇自控系統(tǒng)的節(jié)能控制對提高建筑的性能和我國的能源發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也符合未來智能建筑發(fā)展的需求。

3　樓宇自控系統(tǒng)節(jié)能控制的模式及其主要措施

從樓宇自控系統(tǒng)的內(nèi)容上看，以目前的技術(shù)水平和能源耗費(fèi)的情況，樓宇自控系統(tǒng)中的暖通空調(diào)系統(tǒng)以及供配電系統(tǒng)是耗能比較明顯的系統(tǒng)，也是節(jié)能控制需要采取措施的重點(diǎn)對象。

3.1　中央空調(diào)機(jī)組的自控節(jié)能模式

中央空調(diào)的機(jī)組能源耗費(fèi)主要表現(xiàn)在冷凍站設(shè)備和空調(diào)機(jī)組的耗電量，因此，在空調(diào)機(jī)組的自控模式應(yīng)該圍繞著這兩個部分進(jìn)行。樓宇自控系統(tǒng)一般是通過設(shè)備使用的末端進(jìn)行負(fù)荷量的計(jì)算，及時自動調(diào)整熱量和冷能的輸出，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的最優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)或者自動啟停[3]。

現(xiàn)階段，隨著通信電子技術(shù)的不斷發(fā)展，中央空調(diào)機(jī)組的冷凍站設(shè)備生產(chǎn)商一般都采用微機(jī)控制技術(shù)生產(chǎn)，其設(shè)備產(chǎn)品利用自帶的數(shù)字源控制和智能控制自動完成節(jié)能目標(biāo)。其核心是壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)不再是雙位元控制而是利用無級卸載控制、多臺聯(lián)動控制等實(shí)現(xiàn)精確的能量調(diào)節(jié)。同時機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)由單變量送風(fēng)溫度控制等技術(shù)變成多變量的輸入模糊控制技術(shù)，運(yùn)行效率明顯提高。也就是說，在中央空調(diào)機(jī)組中，冷凍產(chǎn)品設(shè)備主要采取的節(jié)能措施是微電子控制技術(shù)保證能量調(diào)節(jié)，而在機(jī)組上則采用多變量的模糊控制提高機(jī)組的工作效率以完成節(jié)能的目標(biāo)。

3.2　變流量技術(shù)的自控節(jié)能模式

在樓宇的自控系統(tǒng)中，最主要的內(nèi)容之一就是暖通空調(diào)系統(tǒng)，同時這也是其耗能最明顯的部分。暖通空調(diào)系統(tǒng)利用變流量技術(shù)能滿足設(shè)備部分負(fù)荷狀態(tài)下也能保證建筑內(nèi)部舒適的環(huán)境，從而避免了全負(fù)荷系統(tǒng)的弊端以達(dá)到節(jié)能的目的。一般來說，暖通空調(diào)系統(tǒng)的變流量技術(shù)措施主要包括變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)、變水量系統(tǒng)(VWV)和變制冷劑流量系統(tǒng)(VRV)三個方面[4]。

變風(fēng)量系統(tǒng)就是在房間的熱濕負(fù)荷低于設(shè)定指標(biāo)時，在保持送風(fēng)量不變的情況下能夠通過減少送風(fēng)來維持室內(nèi)的溫度。在這個過程中，總風(fēng)量根據(jù)不同房間的風(fēng)量變化就能減少風(fēng)機(jī)的耗能，同時計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)的總負(fù)荷是根據(jù)不同房間的技術(shù)同時性來減少風(fēng)機(jī)的總?cè)萘俊Ｗ冿L(fēng)量的節(jié)能措施主要通過變風(fēng)量的末端控制和變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制兩個方面來進(jìn)行，在施工的過程中要注意掌握控制方法和系統(tǒng)的布局。這個技術(shù)系統(tǒng)最關(guān)鍵的內(nèi)容是變風(fēng)量設(shè)備的末端送風(fēng)裝置的自動控制設(shè)備，在現(xiàn)階段有AHU風(fēng)管系統(tǒng)和FCU系統(tǒng)兩個方式。變風(fēng)量系統(tǒng)的技術(shù)核心就是要通過風(fēng)量調(diào)整和信息反饋減少不必要的送風(fēng)機(jī)耗能，并增加熱源機(jī)的效率以達(dá)到節(jié)能的效果。

變水量系統(tǒng)就是利用水溫供應(yīng)空調(diào)機(jī)來提高熱源機(jī)的運(yùn)行效率，通過改變送水量達(dá)到節(jié)約水泵用電的目標(biāo)。一般的變水量系統(tǒng)直接通過控制水泵來完成，系統(tǒng)性能不同所能夠完成的節(jié)能目標(biāo)也是不同的，一般采用無段變速和雙向閥控制措施。

變制冷劑流量系統(tǒng)采用室外機(jī)對室內(nèi)機(jī)的空調(diào)機(jī)組方式來完成，節(jié)能控制就是變頻控制方式，根據(jù)室內(nèi)機(jī)開啟的情況來控制室外機(jī)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)離達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。目前，該系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)出了專用的網(wǎng)關(guān)接口設(shè)備，可以將這個系統(tǒng)自動納入到樓宇自控系統(tǒng)之中。具體來說，就是該系統(tǒng)的末端設(shè)備通過接口把信號傳送到自控信息系統(tǒng)中，自控系統(tǒng)在預(yù)設(shè)值等參數(shù)的基礎(chǔ)上自動傳送信號對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行管理。

3.3　空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的節(jié)能控制模式

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，要想降低風(fēng)機(jī)的耗能而采用的盤管節(jié)能控制模式也是比較有效的技術(shù)措施?？照{(diào)風(fēng)機(jī)的盤管優(yōu)化實(shí)際上就是控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時間來完成節(jié)能。

一般來說，空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的節(jié)能控制措施包括：(1)改變公共區(qū)的溫度設(shè)定，主要是根據(jù)季節(jié)的溫度變化逐級降低溫度設(shè)定值；(2)根據(jù)建筑使用者的活動規(guī)律設(shè)定溫度控制指標(biāo)，如在夜間降低房間的溫度控制等；(3)自然冷卻，就是盡量采用自然的溫度和風(fēng)向調(diào)節(jié)；(4)采用遠(yuǎn)程技術(shù)溫控技術(shù)將溫度差值進(jìn)行自動風(fēng)機(jī)控制處理。

3.4　供配電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制模式

供配電系統(tǒng)是樓宇自控系統(tǒng)中耗能比較大的部分，一般該系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制通過以下兩個方面來完成：

(1)公共區(qū)域照明控制。在耗電情況比較明顯的建筑公共區(qū)域位置上，在實(shí)施節(jié)能控制技術(shù)安裝的過程中，應(yīng)該根據(jù)季節(jié)、光感等進(jìn)行有效的電路和電源安排。如夏季照明運(yùn)行時間應(yīng)該短于冬季、增加回路電路設(shè)計(jì)、光感控制回路等，能夠有效滿足用電要求的同時節(jié)約能耗。

(2)在工作和生活的區(qū)域，應(yīng)該增加電量和控制管理的措施，滿足遠(yuǎn)程用電監(jiān)控的要求，避免人為因素帶來的電量損耗。

4　結(jié)　論

綜上所述，節(jié)約能源是中國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的核心，而樓宇自控系統(tǒng)中的節(jié)能控制在目前的通信和電子技術(shù)的水平下已經(jīng)具備現(xiàn)實(shí)的可能性。目前樓宇自控系統(tǒng)中的暖通空調(diào)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)是智能建筑耗能比較明顯的部分，在這兩個系統(tǒng)中進(jìn)行節(jié)能控制主要是利用變流量技術(shù)、中央空調(diào)機(jī)組自控、風(fēng)機(jī)盤管控制等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，以優(yōu)化整個樓宇自動系統(tǒng)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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