綠色建筑理念下的樓宇自動化技術的應用

董占淼+高韶鐳

摘 要：樓宇自動化是綠色建筑、建筑節能的一項重要技術手段，就是將工程技術和人文理念與自動化控制技術結合，以最大限度的提高及優化建筑利用效果。目前建筑自動化領域缺少完整、系統的行業實施標準，該領域設計人員技術水平有限是制約建筑自動化及其相關研究在我國發展的主要因素。針對這些問題，在研究中我們更應該分析實際的需求，認清節能以及綠色建筑對我國能源戰略的重要作用。

關鍵詞：綠色建筑理念；樓宇自動化技術

1 案例分析

某建筑大樓建筑面積達6.3萬㎡，地下3層，地上23層，建筑主體高度為96. 6m。地下層為車庫和設備用房（配電室、水泵房、消防控制室）；1層為大廳、網絡機房、游泳池、健身房等；2層為VIP大廳、展示廳、小會議室；3層為會議中心、培訓中心；4層為辦公區和餐廳；5-20層為辦公區；21-23層為高檔辦公區，是一典型的現代綠色建筑。該樓宇設備自動化系統（BAS）對樓內各機電設備運行、安全狀態、能源使用狀況及節能等進行綜合自動監測、控制和管理，深化設備運行維護管理，以確保辦公樓內擁有舒適的環境，實現集中管理、高效節能的目的。本系統的主要設備包括中央站/操作站、DDC、傳感器、執行器、網關設備、交換機、監控/開發軟件平臺、節能控制策略及軟件模塊、第三方系統接口軟件等。

2 系統總體性能

1、先進性。采用APOGEE系統樓宇自控系統，實現所屬各類設備的集中管理和分散控制的綜合監控及管理功能。

2、開放性和互操作性。系統具有OPC， ODBC等必要的軟件接口，使系統具有向上（BMS）/向下（其它機電系統）集成的能力，系統容許不同廠家的產品通過網關界面或第三方集成產品組成一個完整的建筑設備自動化系統。

3、可靠性。系統為分層網絡結構，由管理層和監控層組成，構成集中管理、分布控制的網絡形式。

4、擴展性。控制總線具有良好的兼容性和可擴展性，可在總線的任何位置連接設備，實現分階段實施和不同時間的可調整性。

5、經濟性。系統具有較高性價比。

3 綠色建筑理念下建筑自動化技術的控制功能

1、冷水機組（風冷熱泵）的群控

多數冷水機組負荷（制冷量）是根據冷凍水的供水溫度來控制的。當冷水機組供水溫度大于本機設定溫度時，機組壓縮機做功加大，使機組負荷增大，直至10000；當供水溫度降低到接近本機設定溫度時，機組壓縮機做功維持不變，使機組負荷保持不變；當供水溫度小于本機設定溫度時，機組壓縮機做功減小，使機組負荷變小。因此，制定的冷水機組群控策略如下：

（1）根據冷凍水總管的供水溫度判斷冷水機組是否加載。當供水溫度接近或等于設定溫度時，冷機不應加載，而該設定溫度應等于單臺冷水機組的本體控制設定值，并且參與群控的所有冷機的本體控制設定溫度應該一致；當供水溫度高于設定溫度時，冷機應加載，同時受到加載延時判斷、冷源系統運行時間段、是否有待命的可加載冷水機組等的約束。

（2）根據冷凍水總管的供水溫度和冷水機組負荷判斷冷機是否卸載。當供水溫度高于設定溫度時，冷水機組不應加載；當供水溫度低于或接近于設定溫度時，表明運行的冷水機組已提供了足夠冷量來滿足建筑物需求，但能否卸載一臺冷水機組還必須檢查當前冷水機組的負荷，根據冷水機組在不同負荷下的COP（冷水機組的能效比）來確定。

2、空調機組

（1）啟停控制。在中央管理站設定時間表程序，并下載至相應DDC來控制空調機組的啟停，可根據要求臨時或永久設定、改變有關時間表并確定高峰、特殊時段。

（2）溫濕度控制。通過安裝在回風管和送風管上的風管溫濕度傳感器測量回風溫度（AI）.根據系統的設定參數控制冷熱調節閥開度，以達到降溫或加熱的目的，滿足控制區域內溫度以及節能的要求。冬季時，DD（{起用加濕控制作用，根據回風溫濕度，控制濕膜加濕器的進水，使區域濕度保持恒定。根據室外溫濕度和恰值計算對空調機設定溫度進行修正。

（3）狀態監測。通過風機過載繼電器的狀態監測產生風機故障報警信號（DI）；通過空調控制柜的二次回路監測風機的運行狀態信號（DI）和手/自動狀態信號（DI）；通過安裝壓差開關監測過濾網兩側壓差，根據設定值產生的阻塞報警信號提示清洗過濾網以提高過濾效率，壓差設定值為20～300Pa，可調報警范圍（DI）.

3、全熱回收新風換氣機組

全熱回收新風換氣機組由排風機、送風機、交換器和送回風濾網構成。

（1）啟停控制。在中央管理站設定時間表程序，并下載至相應DD（：來控制全熱回收新風換氣機組工作，可根據要求臨時或者永久設定、改變有關時間表并確定高峰和特殊時段。

（2）狀態監測。通過風機過載繼電器的狀態監測產生風機故障報警信號（DI）；通過空調控制柜的二次回路監測風機的運行狀態信號（DI ）和手/自動狀態信號（DI）。

（3）軟件控制模式。根據全熱回收新風換氣機組送、回風溫度來控制。夏（冬）季，若高于設定溫度，則啟動風機，新風和排風進行熱交換后，向室內送人新風；若低于設定溫度，則停止回風機，停止回風換熱，送人熱（冷）新風空氣。

4、照明系統

系統控制的對象包括：室外景觀照明、大廳或大堂燈光、走道燈光、辦公室回路等。按照各功能區域的不同要求，通過獨立的控制系統可滿足大樓的各種需求。

（1）室外景觀照明控制。采用BAS進行回路控制，滿足節日場景、效果及節能控制要求，進行集中監控。

（2）大堂及其它公共區域燈光開關控制。采用BAS進行回路控制，滿足公共區域場景、照度及節能控制要求，進行集中監控。

（3）普通辦公室照度控制。采用BAS進行開閉控制，滿足照度及節能控制要求，進行集中監控。

5、VRV系統

對于VRV系統自帶的網關接口，BAS通過RS-232C/BacNET接口與其通信，并通過OPC的方式對VRV系統進行集成，實現狀態顯示、故障報警、溫度設定、冷熱模式設定、啟停控制。同時為滿足能源分項計量要求，BAS還通過接口從VRV系統接收其能源分區計量統計數據，并對數據進行統一報表處理。

6、供配電系統監視

對于供配電系統，通過高級接口方式從電力監控系統主機采集相關數據進行監視，接口采用國際標準通信協議Mblls/Modbuso BAS通過RS-485/232接口方式與其通信，并通過OPC的方式對供配電系統進行集成。

7、新風控制

根據季節變化，合理地進行新風控制是節能的另一個措施。以某地區為例，在設計工況（夏季室溫26℃，相對濕度60%；冬季室溫22℃，相對濕度55%）下，處理1噸室外新風量需冷量6.5kW，熱量12.7kW，故在滿足室內空氣衛生的前提下，減少新風量，有顯著的節能效果。新風控制有3種方案：在夏季午夜室外溫度最低時，開啟新風機，將室外低溫空氣充盈室內，然后關閉風門，從而減少第二天上班前空調系統的預冷時間；根據室內空氣質量來控制新風機的啟停，以減少新風機的開啟時間和冷負荷損失，如在午餐時間室內人員較少時，可減少新風機的開啟數；在過渡性季節，盡量使用室外新風，以減少冷負荷損失。

4 結束語

綜上所述，綠色建筑最終的目標是以"綠色建筑"為基礎進而擴展至“綠色社區”、“綠色城市”層面，達到促進建筑、人、城市與環境和諧發展的目標。智能建筑是綠色建筑重要的實施手段和方法，以樓宇自控系統推進綠色建筑的智能化，節約能源、減少污染，通過建筑物的智能化發展實現綠色建筑的創新與繁榮。

參考文獻

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