樓宇自動化節能控制措施分析

李婷婷

隨著社會經濟和科技的發展進步，人們對公辦條件、生活環境的安全性、舒適性提出了更高的要求。樓宇自動化控制系統的出現很好地滿足了人們的需求，但是樓宇自動化系統中的中央空調系統和照明系統通常是針對根據全負荷工作環境設計的，能源利用率相對較低，這兩大系統消耗的能源占到整個建筑能耗的90%以上，在能源問題日益緊迫的今天，節能降耗已成為我國經濟可持續發展的必要條件，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化節能控制措施。

1 樓宇自動化系統概述

樓宇自動化控制系統是一種以現代控制理論為基礎的集中-分散型計算機控制系統，也叫做分布式控制系統[1]。該系統的主要特點是“集中管理，分散控制”，換句話說，就是通過在現場分散布設的微型計算機控制裝置（DDC）對受控設備進行實時監控，解決了計算機集中控制帶來的風險過度集中的問題，突破了普通儀表控制功能單一的限制。如，建筑內部控制中心的計算機具備顯示、打印、軟件管理、數字通信等多種功能，可以完成集中操作、顯示、報警、打印等多種任務，實現了分布在建筑各處的設備與人之間的良好互動和集中管理，有效保證了設備的運行狀態。樓宇自動化系統一般包括空調、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防護等子系統。樓宇自動化系統是構成智能建筑系統的最基本的組成部分，樓宇自動化系統中各子系統的組成如圖1所示。

圖1 樓宇自動化系統結構圖

這些子系統可以用過集中控制軟件實現集中管理，即樓宇自動化系統集成[2]。

2 樓宇自動化系統節能控制措施

在保證舒適性、安全性的前提下，可以通過多種節能控制措施針對不同設備和不同區域建筑的室內外環境最大限度地降低樓宇自動化系統的能源消耗，從而減少整個建筑的運行和維護成本。當前針對空調和照明兩個系統的常用節能控制措施主要以下幾種：

2.1 樓宇空調系統的節能控制措施

（1）動態調節空調系統循環水流量

不同于常規的變頻控制系統，可以采用動態變流量空調節能控制技術采集參數，然后經過模糊運算獲得控制參數，將參數輸入到控制系統，根據變頻技術動態調節空調系統循環水的流量，從而實現智能調節溫度的目的，有效保障部分負荷情況下整個空調系統處于最佳運行狀態，最終達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）精確控制室內溫度、濕度

樓宇自動化系統的能源消耗與室內溫度、濕度的關系密切。大量研究顯示，處于夏季的建筑室內溫度有1攝氏度的變化，就會帶來大約9%的能耗；處于冬季的建筑室內溫度有1攝氏度的變化，就會打來大約12%的能耗[3]。由此可見，降低建筑樓宇自動化系統能耗的有效手段之一是更加精準地控制樓宇室內的溫度、濕度。因此，可以提高樓宇自動化系統的溫度、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，同時參考熱負荷補償曲線合理設置浮動設定點，以便更加有效地自動調整室內溫度設定值，從而最大限度地減少溫度誤差帶來的能源消耗。

（3）空調啟動、關閉時間控制

一般來說，深夜里的建筑是無人使用的，但需要預啟動建筑中的相關設備，如空調、電梯、照明等子系統，以保證隨時為人們提供舒適的生活、工作環境。除此以外，室內溫度具有一定慣性，提前一段時間關閉空調，溫度的變化也不會很明顯。根據這個特點，可以計算出啟動、關閉空調的最佳時間點，針對各個樓層的空調設備制定相應可調節的啟動、關閉時間表，在保證舒適性的請提下盡量減少不必要的空調開機時間，從而實現節能目的。

（4）合理控制新風量

為了人的身體健康，衛生部規定所有建筑內的任何人都應享有一定的新風量。然而，假如新風量太多，就會增加空調系統的新風能耗。因此，應該在保證人體健康基礎上，合理調節新風量，最大限度地減少新風量，以達到節能目的。具體來說，通過以下措施合理控制新風量：將新風量的比例控制在送風量的10%以上；通過檢測CO2濃度確定合理的新風量；更具新風和回風比調整新風量；結合人們的生活、工作時間規律合理調整新風量。

（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，可以利用晚上時間段的涼爽空氣通過整體吹掃建筑帶走建筑內殘余的熱量，同時凈化室內空氣。吹掃時可以更具熱負荷曲線來確定吹掃時間，并根據當地氣候環境的特點合理調整。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，結合當地氣溫、環境、設備狀態等因素，準確判斷是否有吹掃的必要或者是否需要增加制冷、制熱設備，盡量減少能源消耗。

（6）室內溫度浮動控制

通常情況下，如果室內溫度、濕度長時間維持不變（如夏季溫度26℃、濕度50%），會導致室內外溫差過大。如果人在恒定不變的低溫環境下長時間逗留，加上室內、室外溫度的較大差異，會使人體皮膚汗腺收縮，導致人體血液循環不暢，引起神經功能紊亂等問題。也就是“空調病”，而且保持恒定的溫度會大大增加空調系統的能源消耗。針對這個問題，可以采用室外新風溫度補償調節措施，根據建筑外部的氣溫變化適當調整夏季、冬季的室內溫度，在提供舒適健康的室內環境的同時有效降低空調制冷系統的節能效果。

（7）室內溫度分層控制

對于政府機關、車站、機場等大型公共建筑來說，必須考慮人員的流動需求。在這些建筑內部連接樓層之間的自動扶梯部位的空氣對流導致熱空氣上升、冷空氣下降，會降低空調系統的溫度調節效果。針對這種情況，可以在建筑頂部、室內或地面布設溫度傳感器來檢測建筑內部不同空間的溫度，根據檢查數據對建筑不同樓層的空調系統進行調節，改變其設定溫度，例如，對于靠上樓層的空間來說，可以適當降低設定溫度，對于靠下樓層空間，可以適當提高設定溫度。此外，不同的空調系統，調節措施有所差異，如針對大空間的定風量空調系統，可以調節其末端風口的送風方向；在夏季、冬季應將空調系統調整到不同的送風方向，夏季盡量向上部吹冷風，冬季熱風盡量向地面吹熱風，這樣做可以有效改善垂直方向溫度不均勻的問題。

2.2 樓宇照明系統的節能控制措施

（1）照明時間控制

可以根據建筑人員活動的規律來合理控制背景燈光的照明時間。例如，建筑內的工作區在工作人員下班后一小時自動關閉背景燈光。在人員通過的區域利用智能傳感技術自動開啟關閉該區域的背景燈光，以實現減低電力消耗的目的。采用桌面臺燈和背景照明相結合的方式，晚上使用時自動調節桌面照明的亮度降低消耗。根據不同區域布設地下室車庫的照明，在車位和車道設置照明，按照明時間表自動控制各區域的照明系統，如，白天開啟車道照明，晚上開啟全部照明，半夜逐步關閉車位照明，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

按照實際需求提供照明，在需要時開啟照明，不需要時關閉照明。例如，建筑內部的地下配電間、水泵房、電梯機房等位置一般來說不需要照明，因此，這些區域的照明通常是關閉的，但應該設置傳感器，當檢測到人員通過時自動開啟照明，在一段時間后自動關閉照明。

（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。通過合理運用感光設備控制光的接受，控制自然光，將自然光引入到建筑物中，可以使改善室內人員的心情，進而提高人們的工作效率，同時降低照明系統的能源消耗[4]。

3 結束語

綜上所述，衡量樓宇自動控制系統優劣的其中一個重要指標就是節能效果。因此，在設計系統時就應該充分考慮系統的節能效果，在滿足性能的基礎上實現最大限度的節能，從而充分發揮樓宇自控系統的作用。

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

[2]胡 剛.樓宇自控系統節能控制措施[J].軍民兩用技術與產品，2014（13）：58-59.

[3]歸 辛.樓宇自控系統中節能控制的研究[J].建筑工程技術與設計，2015（22）：112-113.

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