黃 芳 北京國信鑫業(yè)工程咨詢有限責任公司上海分公司，上海 200070

綠色建筑在國內(nèi)的建筑行業(yè)成為了節(jié)能減排的主流，而樓宇自控系統(tǒng)以它優(yōu)越的條件在綠色建筑中得到了廣泛的應用。為了達到節(jié)能減排、和諧發(fā)展的目標，樓宇自控系統(tǒng)的應用促進了綠色建筑的智能化發(fā)展，通過建筑物的自控化發(fā)展，實現(xiàn)了綠色建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

1 樓宇自控系統(tǒng)的概念與特點

1.1 概念

樓宇自控系統(tǒng)(BAS)綜合運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動控制等多種技術(shù)對建筑中的機電設(shè)備如空調(diào)、通風、照明、供配電、給排水以及電梯等設(shè)備進行有效的自動化控制，最終達到建筑設(shè)施更有利于人們居住的要求。

1.2 系統(tǒng)的特點

1.2.1 節(jié)省能源

現(xiàn)代建筑物消耗能源非常大，建筑物的能耗占整個能耗的三分之一以上。樓宇自控系統(tǒng)充分利用了先進的焓值最佳控制、自動照度控制、最優(yōu)設(shè)備啟?？刂频扔行Ч?jié)能措施后，極大的減少了建筑物的能耗。

1.2.2 節(jié)省運營成本

樓宇自控系統(tǒng)是計算機集中控制的，大大的減少操作人員和設(shè)備維護人員，很多控制都是系統(tǒng)根據(jù)預先設(shè)定好的編程程序進行，減少了管理人員的監(jiān)督，節(jié)省了大量的人力。以及通過一些節(jié)能管理方案，在滿足建筑環(huán)境舒適性的條件下，進一步降低日常營運支出，節(jié)能建筑的運行成本，提供效益。

1.2.3 延長設(shè)備的使用壽命

樓宇自控系統(tǒng)可實時監(jiān)測建筑設(shè)備的運行狀況，通過程序控制實現(xiàn)機電設(shè)備的使用時間，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和定期提示維護、保養(yǎng)，從而延長設(shè)備的使用壽命，降低維護費用，進一步提高投資回報效果。

2 綠色建筑中的監(jiān)控系統(tǒng)及案例分析

樓宇自控系統(tǒng)可以對設(shè)備的運行情況、能量的變化動態(tài)進行及時的掌控，節(jié)省了大量的人力資源。樓宇自控系統(tǒng)有很多的綜合功能，這些功能有對建筑各個系統(tǒng)的監(jiān)視和控制;對系統(tǒng)的即時運行參數(shù)通過圖像表現(xiàn)出來;打印各系統(tǒng)的表格，對設(shè)備的運行時間、設(shè)備維護周期和保養(yǎng)管理情況進行統(tǒng)計等。

系統(tǒng)是以中央管理工作站為核心，由網(wǎng)絡(luò)控制器、現(xiàn)場控制器、傳感器及執(zhí)行機構(gòu)等幾個部分組成。下面以蘇寧·天御國際廣場項目進行案例分析。蘇寧·天御國際廣場是集寫字樓、酒店、餐飲于一體的現(xiàn)在化商業(yè)綜合體，項目按寫字樓和酒店功能區(qū)設(shè)置了2 套獨立的樓宇自控系統(tǒng)，本論文僅對寫字樓辦公部分進行詳細分析。

辦公樓中設(shè)計大量的空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、變配電設(shè)備等機電設(shè)備，這些設(shè)備分散在辦公樓的各個樓層，利用樓宇自控系統(tǒng)進行分散管理集中控制，最終達到各種系統(tǒng)有序的工作。辦公部分BAS 監(jiān)控點位設(shè)計了2200 個物理監(jiān)控點。

具體監(jiān)控系統(tǒng)如下:

2.1 冷熱源系統(tǒng)

蘇寧·天御國際廣場項目辦公區(qū)的設(shè)計了4 套獨立的冷熱源系統(tǒng)，設(shè)置情況如下:地下室商業(yè)用房+A1#樓商業(yè)區(qū)域+A2#樓商業(yè)區(qū)域采用2 臺空氣源熱泵型冷溫水機組;地下室健身會所+B1#樓商業(yè)區(qū)域+B2#樓商業(yè)區(qū)域+B3#樓商業(yè)區(qū)域采用2 臺空氣源熱泵型冷溫水機組，提供全年空調(diào)冷熱源;A1#樓辦公區(qū)域，采用3 臺空氣源熱泵型冷溫水機組，提供全年空調(diào)冷熱源;A2#樓辦公區(qū)域采用2 臺制冷量為612KW 的空氣源熱泵型冷溫水機組，提供全年空調(diào)冷熱源;4 套冷熱源系統(tǒng)均由空氣源熱泵型冷溫水機組、循環(huán)泵、穩(wěn)壓泵、加藥泵等組成，控制原理相同，冷熱源群控系統(tǒng)的控制由BAS 設(shè)置獨立的DDC 進行監(jiān)測和控制。

控制策略:

(1)機組運行參數(shù):具有標準通信接口，通過網(wǎng)關(guān)可監(jiān)測機組內(nèi)的風機運行狀態(tài)、故障、冷媒壓力、油溫、油壓差等運行參數(shù);

(2)冷熱負荷需求計算:根據(jù)冷熱水供、回水溫度和供水流量測量值，自動計算建筑空調(diào)實際所需冷熱負荷量;

(3)機組臺數(shù)控制:根據(jù)用戶使用情況計算建筑所需冷熱負荷，通過智能模糊控制算法自動調(diào)整機組運行臺數(shù)，達到最佳節(jié)能目的;

(4)水壓差控制:根據(jù)冷熱水的供回水壓力的差值來調(diào)節(jié)旁通調(diào)節(jié)閥，保持供回水壓差恒定;

(5)機組開關(guān)控制:根據(jù)預先安排的節(jié)假日作息的時間表，實現(xiàn)機組的定時啟停;

(6)機組連鎖控制:連鎖開啟程序:“冷凍水電動閥→冷凍水泵→觀察水流狀態(tài)→冷溫水機組”;停機程序:“冷溫水機組→冷凍水泵→冷凍水電動閥”。

2.2 空調(diào)通風系統(tǒng)

蘇寧·天御國際廣場項目的空調(diào)及通風系統(tǒng)設(shè)計了定風量空調(diào)機組、新風機組、送風機、排風機等設(shè)備，分散在辦公樓的各個樓層。樓宇自控系統(tǒng)通過設(shè)置DDC 控制器對這些設(shè)備進行控制;

2.2.1 定風量空調(diào)機組AHU

控制策略:

(1)溫度控制:監(jiān)測機組的回風溫度，與預設(shè)溫度比較，對水閥進行PID 調(diào)節(jié)。通常夏季溫度設(shè)定值為24～26℃，冬季溫度設(shè)定值為20～22℃;

(2)濕度控制:根據(jù)濕度傳感器的實測值對加濕閥開關(guān)進行自動控制，保證送風濕度達到濕度設(shè)定值;

(3)風機壓差監(jiān)測:監(jiān)測送風機兩端的壓差，使風機運行在最佳的平衡點工作;

(4)過濾網(wǎng)報警:檢測空氣過濾器兩側(cè)壓力變化，壓差超限發(fā)生報警，提醒空氣過濾器需清洗或更換;

(5)CO2濃度控制:實時監(jiān)測CO2濃度，通過比例積分調(diào)節(jié)新風閥/回風閥的開度，使回風CO2濃度保持在設(shè)定值;

(6)機組定時啟停控制:根據(jù)事先排定的工作及節(jié)假日作息時間表，定時啟停機組自動統(tǒng)計機組工作時間，提示定時維修;

(7)聯(lián)鎖保護:新風、回風調(diào)節(jié)風閥、調(diào)節(jié)水閥與風機啟停聯(lián)動

2.2.2 新風機組PAU

辦公樓標準樓層空調(diào)系統(tǒng)采用新風機組PAU 加風機盤管的空調(diào)模式。

監(jiān)控策略:

(1)溫度控制:監(jiān)測機組的送風溫度，PID 調(diào)節(jié)水閥，使溫度達到設(shè)定值;

(2)風機壓差監(jiān)測:控制同空調(diào)機組;

(3)過濾網(wǎng)堵塞報警:控制同空調(diào)機組;

(4)防凍保護:在冬季，為了防止盤管凍裂，當盤管出水溫低于設(shè)定的保護溫度時(設(shè)定5℃)，停風機，關(guān)新風閥，熱水閥全開;

(5)機組定時啟?？刂?控制同空調(diào)機組;

(6)聯(lián)鎖保護:新風風閥和水閥是聯(lián)鎖保護，自動關(guān)閉新風閥后，在風機啟動前，自動打開風閥。防凍報警與風機和盤管水閥連鎖，秋冬季節(jié)防凍報警發(fā)生時停風機，關(guān)閉新風閥并全開加熱水閥，防止冬季盤管凍裂;

2.2.3 送排風系統(tǒng)

監(jiān)控策略:

(1)自動控制:根據(jù)事先排定的工作及節(jié)假日作息時間表，啟停機組，提示定時維修;

(2)CO 濃度控制:地下室區(qū)域根據(jù)CO 濃度，控制相應的送排風機的啟停;

(3)保護要求:風機運行發(fā)生故障時自動報警并停機;

2.3 給排水系統(tǒng)

本項目給排水系統(tǒng)由生活水箱、消防水箱、排污泵、集水坑等組成。系統(tǒng)通過DDC 控制器對給排水系統(tǒng)只監(jiān)測不控制。

監(jiān)測策略:

(1)液位監(jiān)測:自動監(jiān)視生活水箱、消防水箱的高、低、超高、超低液位，當液位超限時，自動顯示報警信號;

(2)監(jiān)測變頻裝置運行情況、故障報警等，有報警時，在屏幕上顯示停水泵并以聲光報警形式顯示，提示有關(guān)人員做檢查并記錄下，以便維修;

(3)對排污系統(tǒng)監(jiān)測集水坑的超高液位，同時監(jiān)視水泵的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)等。有故障時發(fā)出報警信號。

2.4 公共照明系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，公共照明成為建筑物中重大耗能系統(tǒng)之一，本項目通過DDC 控制器對地下車庫照明、辦公樓公共走道照明、室外景觀照明進行集中監(jiān)測。

監(jiān)測策略:

(1)照明控制:根據(jù)預設(shè)的時間程序表進行啟?？刂疲谔厥馇闆r用戶可在預先設(shè)定時間表之外在控制中心手動啟停。

(2)系統(tǒng)的界面顯示照明回路的開關(guān)以及手自動狀態(tài)，顯示的各路照明累積運行時間，以便及時對系統(tǒng)進行維護。

2.5 其他系統(tǒng)

蘇寧·天御國際廣場項目樓宇自控系統(tǒng)除了通過DDC 控制器對相關(guān)機電設(shè)備進行直接控制外，還可通過網(wǎng)關(guān)接口與第三方子系統(tǒng)進行監(jiān)控。如電梯系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、能耗計費系統(tǒng)、VRV 空調(diào)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)。

3 樓宇自控系統(tǒng)在綠色建筑中的前景

3.1 現(xiàn)場設(shè)備智能化

具有集成性質(zhì)的樓宇自控系統(tǒng)的概念提出不久，智能化自控系統(tǒng)就獲得了很多人的青睞。智能化的水平逐漸提高，控制的要求也越來越高，于此會帶來巨大的歷史數(shù)據(jù)存儲，復雜的參數(shù)計算，這都要求DDC 控制器具備高速的處理能力和巨大的存儲容量。隨著半導體的應用越來越成熟，DDC 的字節(jié)長度已經(jīng)從8 字節(jié)、16 字節(jié)逐漸過渡到現(xiàn)今主流的32 字節(jié)，已經(jīng)形成了包括霍尼韋爾、江森自控、西門子等一線樓宇自控產(chǎn)品，其中西門子的PXC 控制器內(nèi)置無模型自適應閉環(huán)控制算法，可以滿足各種復雜的控制應用。

3.2 標準化發(fā)展

隨著技術(shù)不斷發(fā)展，BAS 系統(tǒng)產(chǎn)品的規(guī)格、技術(shù)性能等將逐步按照一定的標準生產(chǎn)，網(wǎng)絡(luò)通信的接口和協(xié)議等趨于采用開放性的標準，如OPC，BACnet 標準的通訊接口等等，使得BAS 產(chǎn)品和系統(tǒng)集成商間實現(xiàn)信息共享，通過計算機網(wǎng)絡(luò)，將各系統(tǒng)運行的重要指標、工作狀態(tài)、報警狀態(tài)等信息匯集到統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺上，實現(xiàn)集中監(jiān)視、控制和管理功能集成的目標。

3.3 系統(tǒng)向IP 化發(fā)展

BAS 系統(tǒng)在現(xiàn)場各種設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)平臺是以太網(wǎng)構(gòu)建的，使得信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)融合在一起，保證了從信息系統(tǒng)到控制系統(tǒng)的是通過以太網(wǎng)來連接起來的，從根本上簡化了網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，BAS 系統(tǒng)向IP 化發(fā)展的方向，是解決控制和信息網(wǎng)絡(luò)在多種現(xiàn)場總線技術(shù)同時存在但是相互不兼容的問題的最佳的必選之路。

4 結(jié)論

隨著能源緊缺與環(huán)保問題被人們持續(xù)關(guān)注，人們對節(jié)能產(chǎn)品追求，而綠色建筑作為近些年來新推出一個術(shù)語，其越來越引起人們的關(guān)注，綠色建筑是能夠滿足人們居住、日?；顒拥幕疽笸?，在整個使用壽命過程中實現(xiàn)各種資源的高效利用與減少對環(huán)境影響的建筑。綠色建筑最終以節(jié)能、環(huán)保、綠色為目標，提供安全、健康的舒適居住和環(huán)境。樓宇自控系統(tǒng)在綠色建設(shè)中最終實現(xiàn)了建筑設(shè)施的高效和人性化，得到大量的應用。

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