智能建筑能源管理在商務辦公樓的應用

汪曙東

（中鋁（上海）有限公司)

1 前言

所謂智能建筑，指的是能夠提供一套先進的智能管理方式，通過使用通訊技術，計算機等技術融入到建筑中，使建筑成為提供服務的直接本體，房屋設備與先進計算機技術相融合，隨著社會的發展，各方面的建筑設施都需要盡量滿足人們的生活需求，為最大化的便利提供服務。

2 智能建筑能源管理的必要性

隨著我國經濟的發展和城市化建設速度的加快，建筑能耗占據了全社會總能耗的一半，根據建設部統計，建筑施工及運行直接、間接能耗占到全社會總能耗的46.7%，并呈現逐年上升趨勢。上海全部建筑能耗統計中，公共建筑面積只占所有建筑面積的25%，但是能源消耗卻占據總建筑能耗的55%，大型公共建筑能源消耗密度高，比普通住宅運行能耗高5-10倍，因此公共建筑節能潛力大，同類型的大型公共建筑單位面積能耗相差3倍以上，每年不斷在繼續增大，大量能源使用不合理現象和環境污染等問題暴露出來，根據數據統計，每年有8%的能源由于沒有合理的進行能源監測及維護計劃而損失掉，有12%以上的能源由于沒有進行能源管理及控制而消耗。因此，在節能減排的的市場環境下，采用智能建筑技術創新手段，通過采用網絡信息化系統提供的能源數據制定適當的成本控制策略，利用能源管理系統有效提高能源管理水平降低經營成本。

3 智能建筑能源管理的系統結構

智能建筑能源管理系統主要是對智能樓宇大廈內的供配電系統、照明系統、電梯運行、空調運行、供熱供冷設備、給排水設備等系統能源進行合理控制及整合、利用智能測量、控制自動化和分布式能源監控等，對大廈的使用功能、相關設備等進行監控、分析、控制及評估，以大廈能源消耗管理為核心，實現合理充分的使用各種能源，提高能源使用效率。

智能建筑能源管理系統由硬件設備和軟件系統組成（如圖1），包括各計量裝置、數據采集器和能耗數據管理軟件系統。系統采用分層分布式結構，分為站控管理層、網絡通訊層、現場設備層，自動采集、監測建筑分散的設備能耗數據，由能源管理系統軟件對大廈的電能消耗、生活用水消耗、熱水消耗、空調能量消耗等數據、變化的統計、對比、分析，用于提供用戶發現和解決能源消耗形式和運行中存在的問題，從而有針對性地對設備運行中能源消耗過程和方式進行改進、調整和優化，提高能源使用效率。能源管理系統以上的在線監控和分析管理實現以下功能：

1）對各系統設備能耗情況進行數字化管理，提高大廈能源管理整體水平；

2）查找出低效率運轉的設備；

3）及時發現能源消耗異常，及時進行整改；

4）降低電能峰值用電水平。通過能源計劃，設備監控，分時統計，能源消費分析，重點大功率設備管理，能源計量設備管理等多種手段，對大廈能源成本比重，發展趨勢有準確的掌握，從而對大廈能源消耗設備的運行進行科學管理，最終達到節能的目標，降低能源消耗，節省費用。

4 智能建筑能源管理的應用

智能建筑能源管理系統采用總線制能源管理實現項目的能源管理、分項計量、能耗監測、設備監控，實時監控、KPI分析、節能量考核等能源分析管理。其中能源管理包括建筑能耗信息管理、設備能效檢測管理、建筑能耗需求管理、建立建筑能耗基準、節能服務量化管理、節能改造量化管理、能耗數據分析、能效數據分析、系統運行診斷、能效控制策略、節能評估核證、能耗預算預測等；能耗監測應用包括能耗數據采集、氣候分析、成本報表、負荷曲線、環境報表、能耗分類報表、預警報表、節能信息發布等。

圖1 辦公樓能耗運行數據

圖2 各狀態情況下空調風量

4.1 能耗數據分析

能耗數據分析具有曲線對比功能，即將當天的能耗和原運行（或設定）的能耗基線進行曲線對比分析，圖2是實時能耗曲線對比，經對比當天各時段的實時曲線走勢，發現中午能耗和早晚的能耗有異常，經過對使用行為管理后，使實時能耗曲線達到設定數據要求，能耗數據大幅下降。

4.2 設備能效數據分析

空調系統是現代建筑不可缺少的組成，同時也是能耗大戶，各公共建筑能耗分類中，空調能耗所占比例均在30%以上，特別是辦公建筑，達到50%，因此空調設備能效數據分析對降低運行能耗非常重要。

根據能源管理系統設備能效數據分析，影響空調制冷系統因素主要有：

1）蒸發器管路結油；

2）空氣過濾網堵塞，圖3是各空調系統在不同狀態下的制冷或制熱風量；

3）干燥過濾器堵塞；

4）制冷劑少等因素。能源管理系統實時數據分析，按照狀態采取相應措施，減少空調使用能耗。

4.3 分項計量

分項計量是為了分類表的對大廈的電能、用水、空調熱能等各種能源進行系統分類、分項統計，并利用信息化系統對其進行分類數據處理匯總，從而得到大廈的能源消耗總量和各種類能源、不同功能設備系統分項消耗量，分項計量主要包括：用水、電能、集中供熱、集中制冷和其他能源等。如將建筑中電能使用進行分類，分為照明插座用電、動力用電和空調用電等。照明插座用電可分成照明和插座用電、走廊和應急照明用電和室外景觀照明用電等子項；租賃區域可以分為租賃區和自管區及公共區域分別計量；空調用電可分成制冷制熱設備用電和空調機組用電；動力用電可分解為電梯用電、給排水設備用電、送排風設備用電等子項。通過各系統設備分項計量進行能耗監測和管理的有效手段詳細分解大廈各類負荷的能耗，在用能數據統計分析和對比的基礎上，逐漸建立大廈運行耗能分項定額指標，并實時掌握實際能耗狀況，落實用能定額管理，實現目標量化管理，通過對各類設備制定能耗指標，發現設備運行管理上的問題；通過分項計量的管理可以清楚地看到能源管理工作的效果。完善的分項計量管理工作不僅能詳細反映建筑的能源消耗情況，還能為業主提供最優的技術服務，提供節能分析和運行指導，及時改變不合理的設備圓形情況，提出必要的節能改造方案，推進大型公共建筑的節能改造和節能運行。

4.4 設備控制

建筑能源管理系統還具有優化設備管理、設備運行參數的作用，各系統設備之間的匹配、不同系統設備之間的配合。

1）自動根據環境控制停起功能，可根據室外的環境溫度和濕度和設定的參數控制啟停設備，根據大廈本身的蓄熱效果和室內室溫變化，確定合適的運行時間；

2）換熱設備運行優化，根據實際需求負荷需求變化，控制設備運行臺數和運行負荷控制等方法，使換熱設備始終處于最大效率運行；

3）電力系統的最大需求控制，減少高峰電力負荷等。

5 結束語

隨著智能建筑的智能化控制發展，計算機技術的進步和網絡通信技術的發展，使大廈各系統設備可相互傳送信息，形成綜合管理運行進行建筑能源的綜合控制和管理，達到分散監控和集中管理，因此，新一代智能建筑能源管理系統應具更廣泛的功能。網絡化、系統的開放性和互操作性和優化控制。對于我國這樣一個人口大國，節能的意義就更加重大，未來幾年內，我國公共建筑會大幅度增加，在2020年前將新增約10億m2大型公共建筑，智能建筑能源管理領域必將得到大力發展，也應該大力倡導和發展智能建筑能源管理系統。

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