自控系統(tǒng)在某建筑節(jié)能管理中的應(yīng)用

于時(shí)寬

[中圖分類號] TU201.5

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0024-02

Application of Automatic Control System in a Building Energy Saving Management

Yu Shi-kuan

[ Abstract] ne direction ot'imemgem building development and achieved remarkable results， through the application of computer technology，information communication technology and control technology to implement energy-saving management of various equipment installed in the building，so that energy can be used efficiently and energy consumption is greatly reduced. This paper focuses on the application of automatic control system in abuilding energy saving management

[ Keywords] building; automatic control system; energy savmg; management; application

1 建筑節(jié)能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

建筑節(jié)能管理系統(tǒng)本身是一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)（圖1），所采用的主要設(shè)備是嵌入式微處理器，對整個(gè)建筑實(shí)施自動化控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理【2】。

建筑節(jié)能管理系統(tǒng)是管理建筑能源消耗的平臺，主要包括3層，即采集控制層、服務(wù)節(jié)點(diǎn)層、能源管理層【3】。

1.1 采集控制層

建筑自動系統(tǒng)運(yùn)行中，對于能耗數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)獲得。各種計(jì)量儀表支持所有的數(shù)據(jù)通信協(xié)議接口，與多種計(jì)量設(shè)備建立連接，計(jì)量儀表和建筑自控系統(tǒng)只要提供數(shù)據(jù)交換協(xié)議即可。

自控系統(tǒng)提供OPC接口，電力儀表提供Modbus RTU接口，水計(jì)量儀表提供M-BUS協(xié)議接口，煤氣儀表提供Modbus RTU接口【4】。

1.2服務(wù)節(jié)點(diǎn)層

自控系統(tǒng)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)將控制器連接起來，其所發(fā)揮的功能是收集各計(jì)量系統(tǒng)的現(xiàn)場信息，將管理中心所發(fā)出的控制指令傳輸出去（圖2）。

當(dāng)前用于建筑自動系統(tǒng)的產(chǎn)品有很多種，所使用的通信協(xié)議也不同。服務(wù)節(jié)點(diǎn)層可以加工處理數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，將數(shù)據(jù)格式提供給管理層，采集控制層的數(shù)據(jù)并加工、處理，將處理后的信息存儲。對于服務(wù)節(jié)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，實(shí)施規(guī)范化管理，以符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3能源管理層

能源管理層為數(shù)據(jù)通信模塊和網(wǎng)頁模塊構(gòu)成。

其中，數(shù)據(jù)通信模塊是能源管理層與服務(wù)層之間的通道，雙方共同建立通信規(guī)約之后就按照約定通信。土要的通信內(nèi)容包括查詢命令以及回復(fù)、控制命令以及回復(fù)、參數(shù)設(shè)置以及回復(fù)。查詢命令主要是對采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢;控制命令是對控制器的運(yùn)行狀態(tài)檢測，對設(shè)備的運(yùn)行予以控制;參數(shù)設(shè)置則是修改設(shè)備信息的配置以及動態(tài)【5】。

網(wǎng)頁模塊是用網(wǎng)頁的形式發(fā)布有關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，用戶據(jù)此進(jìn)行操作。其所具備的土要功能為用戶安全登錄、用戶權(quán)限分配、密碼修改、用戶管理、向計(jì)量儀表發(fā)送查詢命令、分析數(shù)據(jù)、向控制器發(fā)送控制命令、日志管理、導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

2 自控系統(tǒng)的應(yīng)用

某辦公樓為鋼框架結(jié)構(gòu)，建筑面積是25367.05m2，總體的高度為23.85m，為地上6層為辦公室，地下1層為停車場。這個(gè)辦公樓主要使用太陽能，安裝有太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能一土壤源熱泵系統(tǒng)，照明控制所采用的室紅外線自動系統(tǒng)。這幢建筑的自控系統(tǒng)比較完善，節(jié)能控制效果良好。

2.1 HVAC自動控制系統(tǒng)和空調(diào)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)

2.1.1 風(fēng)機(jī)盤管的自動控制

風(fēng)機(jī)盤管主要包括3個(gè)部分，即盤管、電動調(diào)節(jié)閥和三速風(fēng)機(jī)。在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，感溫元件控制器起到重要的控制作用。將風(fēng)機(jī)盤管劃分為兒個(gè)組，流量表、溫度傳感器以及供回水壓差變送器安裝在支路入口位置，就可以實(shí)時(shí)檢測水閥，并對電動調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)，使其開度保持適。直狀態(tài)，確保流經(jīng)風(fēng)機(jī)盤管的冷水量和熱水量都能夠滿足需求。2.1.2新風(fēng)系統(tǒng)的自動控制

（1）新風(fēng)機(jī)的啟動和停止都要按照要求進(jìn)行。從功能角度而言，通過檢測獲得室內(nèi)COZ濃度等各項(xiàng)參數(shù)，比較預(yù)設(shè)的數(shù)值所獲得的結(jié)果，即為指導(dǎo)新風(fēng)系統(tǒng)啟動和停止的重要指標(biāo)。在新風(fēng)進(jìn)行動態(tài)化調(diào)節(jié)控制中，根據(jù)風(fēng)機(jī)盤管處測量所獲得的新風(fēng)溫度，使用PID調(diào)節(jié)水閥和加濕器就可以發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，使室內(nèi)溫濕度與設(shè)定值相等。

（2）檢測新風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況。為了避免新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中阻塞過濾網(wǎng)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測過濾器兩側(cè)的壓力，如果壓力差超過設(shè)定的上限值，計(jì)算機(jī)主界面就會有報(bào)警信息自動彈出。

（3）當(dāng)進(jìn)入到冬季，風(fēng)機(jī)盤管的溫度非常低，很有可能產(chǎn)生凍裂的現(xiàn)象。實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)機(jī)盤管的溫度，如果溫度達(dá)到設(shè)定值的下限，計(jì)算機(jī)主界面就自動彈出報(bào)警信息，此時(shí)新風(fēng)系統(tǒng)自動關(guān)閉，同時(shí)熱水閥打開，風(fēng)機(jī)盤管溫度快速提高。

2.1.3 系統(tǒng)優(yōu)化控制

（1）檢測設(shè)備運(yùn)行情況并有效控制。當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，需要檢測制冷設(shè)備的工作狀態(tài)和供熱設(shè)備的工作狀態(tài)，工作狀態(tài)不同，太陽能集熱水箱與機(jī)組的連接要采用不同的方式。需要注意的是，在冬季還需要關(guān)注機(jī)組的防凍情況。

（2）監(jiān)測室內(nèi)溫度、室外溫度，還要檢測地表面的溫度。

（3） 檢測風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，還要檢測故障報(bào)警的準(zhǔn)確性。

（4）監(jiān)測控制區(qū)域的溫濕度以及空氣質(zhì)量.并采取有效的控制措施，設(shè)定溫度參數(shù)。

（5）檢測地下熱泵機(jī)房中機(jī)組的運(yùn)行情況和水泵的運(yùn)行情況。

（6）監(jiān)測太陽能集熱部分的熱量以及溫度。

（7）檢測各個(gè)區(qū)域內(nèi)空調(diào)的電能消耗量，地下泵房中機(jī)組運(yùn)行中的電能消耗量以及水泵的電能消耗量。

2.2 智能照明控制系統(tǒng)

2.2.1 系統(tǒng)組成

該辦公樓安裝有自動照明控制系統(tǒng)（表1），頂層所采用的是陽光屋頂，可以自然采光。

辦公樓的走廊照明采用智能控制技術(shù)，主要發(fā)揮紅外線感應(yīng)器的調(diào)節(jié)作用，結(jié)合時(shí)間表的使用，按照時(shí)間調(diào)節(jié)照明度。其中，紅外線感應(yīng)照明系統(tǒng)包括多個(gè)照明單元，每個(gè)照明單元都有環(huán)境監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。在環(huán)境檢測中，主要發(fā)揮電傳感器模塊的作用，可以實(shí)現(xiàn)照明控制智能化（圖3）。

2.2.2 優(yōu)化控制

智能照明控制系統(tǒng)主要是控制建筑物內(nèi)的燈光，提高環(huán)境照明的舒適度，而且可以獲得節(jié)能效果。通常系統(tǒng)采用定時(shí)控制的方式或者合成控制的方法。在辦公樓中有不同的功能區(qū)域，諸如辦公室、生產(chǎn)車間、倉儲室等。針對不同的區(qū)域，采用不同的照明控制方式。對照明控制系統(tǒng)實(shí)施智能化控制，根據(jù)季節(jié)的不同，按照室外光照的變化規(guī)律對自動照明開啟時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。如果控制系統(tǒng)檢測到照明供電系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生故障或者有地震，火災(zāi)等災(zāi)害性事件發(fā)生，應(yīng)急照明設(shè)備就會啟動。與功率相同的普通照明控制系統(tǒng)比較，智能照明控制系統(tǒng)所消耗的電能要減少20%。

2.2.3 系統(tǒng)集成

在智能建筑中安裝各種智能化子系統(tǒng)，都有各自的功能，在物理上連接或者在邏輯上連接這些子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息綜合，資源共享，即為系統(tǒng)集成。該辦公樓的系統(tǒng)集成所采用的是集散型控制模式，主要控制制冷設(shè)備和采暖設(shè)備的溫度，進(jìn)行能量計(jì)量，對空調(diào)計(jì)費(fèi)、收集太陽能能量并予以控制和計(jì)量，監(jiān)控各種耗能設(shè)備并計(jì)量能量，檢測空氣質(zhì)量并予以控制等。

太陽能和地?zé)崮芏紝儆诳稍偕茉矗瑢⑦@些能源用于空調(diào)系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)，使用太陽能集熱板采集數(shù)據(jù)。由于控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，就需要實(shí)施系統(tǒng)集成管理，保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。3結(jié)束語

通過上而的研究可以明確，在對智能建筑實(shí)施能源管理中應(yīng)用自控系統(tǒng)，可以起到能源節(jié)約的作用。特別是人型建筑，應(yīng)用自控系統(tǒng)能夠有效地控制暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，不僅運(yùn)營效率提高了，管理費(fèi)用也有所降低，提高了能源利用效。對自控系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)，注重系統(tǒng)的集成化管理，以有效控制智能建筑能源消耗，獲得良好的節(jié)能降耗效果。

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