设计楼宇自控系统的必要性

1、设计楼宇自控系统的必要性针对不同的室内外环境和设备使用情况，我们的控制策略基于舒适性和节能的双重 考虑，不仅实现对酒店内的各种机电设备的控制，并依据它们之间内在的联系，实 现对整个系统的连锁控制。另外， BAS 系统通过通讯接口从水、电计量系统取得 设备的能耗统计数据并进行各种分析与处理，进而优化系统控制参数、制定维护计 划，使酒店机电设备在稳定工作的基础上，最大限度的节省能源，降低酒店后期运 行和维护成本。通过目前有关本工程的相关资料和图纸并结合我们在 BAS 领域多年的行业经验， 我们对本工程的主要能耗单位进行了一个整体的预测分析：? 空调：占总耗能的60% 左右（或更高）,至少为 50%

2、? 照明：占总耗能的23%-55%? 水泵：占总耗能的13%15 左右? 电梯：占总耗能的8%左右1。提高室内温湿度控制精度 室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据美国国家标准局统计资料表明， 如果在夏季将设定值温度下调 C,将增加9%的能耗，如果在冬季将设定值温度 上调1C,将增加12%的能耗。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是空 调节能的有效措施。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为：温度为 土 1.5 C,湿 度为 5的%变化范围。如果技术成熟可以试着依据热负荷补偿曲线来设置浮动的 设定点,这样可以更加有效的自动调整室内温度设定值,使其在酒店负荷允许的范 围内尽可能的节省能量

3、。传统的建筑由于没有采用建筑设备自动化系统,往往造成夏季室温过冷（低于标准 设定值）或冬季室温过热（高于标准设定值）现象。这不但对人体的健康和舒适性 来讲都是不适宜的,同时也浪费了能源。采用了建筑设备自动化系统的智能建筑, 不仅可以按照设定自动调节室内温湿度外,还可以根据室外温湿度的和季节变化情 况,改变室内温度的设定,使的更加满足人们的需要,充分发挥空调设备的功能。 空调系统温度控制精度越高,不但舒适性越好,同时节能效果也越明显。据实际数据计算，节能效果在 15% 以上2。新风量控制 太原地处北半球地区，属于典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，春季 干旱多风，夏季炎热多雨，秋季天高气

4、爽，冬季寒冷干燥，可以在适宜的条件下大 量使用新风，在不牺牲舒适的前提下达到节能的目的。根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多，将增 加新风耗能量。在设计工况（夏季室外温 26C，相对温度60%，冬季室温22C , 相对湿度55% ）下，处理一公斤室外新风量需冷量 6.5kWh，热量12.7kWh，故 在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有显着的节能效果。实施新风量控制 的措施有以下几种方法：? 根据室内允许二氧化碳（CO2 ）浓度来确定新风量，CO2允许浓度值一 般取 0.1%（1000ppm ）。采取固定新风量的方式是不够精确的，因为 随着季节和时间的变化以

5、及空气的污染情况，室外空气中 CO2 浓度是 变化的，同时室内人员的变化自然对新鲜空气的需求也发生变化，所以 最为合理的方式是根据室内或回风中的 CO2浓度，自动调节新风量， 以保证室内空气的新鲜度，控制功能较完善的建筑设备自动化系统可以 满足这些控制要求。? 根据酒店内人员的变动规律，采用统计学的方法，建立新风风阀控制模 型，以相应的时间而确定运行程序进行过程控制新风风阀，以达到对新 风风量的控制。? 使用新风和回风比来调整、影响被控温度并不是调节新风阀的主要依据， 调节温度主要由表冷阀完成，如果风阀的调节也基于温度，那么在控制 上，两个设备同时受一个参数的影响并且都同时努力使参数趋于稳定，

6、 结果就是系统产生自激，不会或很难达到稳定，所以可以放大新风调节 温度的死区值，使风阀为粗调，水阀为精调。? 空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于 10% 。不论每人占房间体 积多少，新风量按大于等于 30m3/h. 人采用。为了防止外界环境空气渗入房间，保持房间洁净度，保持房间正压在510Pa 即可满足要求，但是如果风压过大将会影响系统运行的经济性， 所以建议在洁净度要求较高的房间安装压力传感器（主要测静压） 。3。机电设备最佳启停控制对于酒店内那些在夜里不需要开空调的区域或房间，为了保证工作开始时环 境的舒适，就需要提前对其进行预冷或预热。另外，室内温度是惯性很大的 被控对象，提前关闭

7、空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大，建 筑设备自动化系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制，可以在保 证环境舒适的前提下，缩短不必要的空调启停宽容时间，达到节能的目的； 同时在预冷或预热时，关闭新风风阀，不仅可以减少设备容量，而且可以减 少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。对于小功率的风机或者带软启动 的风机可以考虑风机间歇式的控制方法，如果使用得当，一般每一个小时风 机只运行 4050 分钟，节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法后， 运行时间更趋合理。数据记录表明，每台空调机一天 24 小时中实际供能工作 的累计时间仅仅 2 小时左右。酒店中照明的能源消耗要占整个能源

8、消耗的很大部分，其中公共照明最容易 产生能源浪费，对这些照明设备实行定时开关控制，甚至按照作息时间和室 外光线进行预程调光控制和窗际调光控制，可以极大降低能源消耗。充分利用峰谷电价的政策，建筑设备自动化系统制定出合理的冰蓄冷控制策 略，并在用电高峰时，选择卸除酒店内某些相对不重要的机电设备减少高峰 负荷，或投入应急发电机以及释放存储的冷量等措施，实现避峰运行，降低 运行费用。4。空调水系统平衡与变流量管理 空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心，通过科学合理的节能控制 算法，不但可以达到温度环境的自动控制，同时可以得到相当可观的节能效 果。空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机

9、驱动的送风气流进 行能量交换，因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的影响有关，同时更与冷热供水流量与热效率相关。通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理时，常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法，结果温湿度控制精度很差，能量浪费也是极其明显的。这是由于在恒定的供回水压力差的下，自平衡能力很差，流量值与实际热交换的需要量想差甚远，往往因而造成温湿度失控，能量浪费和 设备受损。通过对空调系统最远端和最近端（相对于空调系统供回水分、集水器而言） 的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果的测量参数的 分析可知空调系统具有明显的动态特点，运

10、行状态中建筑设备自动化系统按 照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的调节阀，控制流量进行相应 变化，因此总的供回水流量值也始终处于不断变化的中，为了响应这种变化， 供回水压力差必须随的有所调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流 量控制数学模型（算法），将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。实测数据表明，当空气处理机流量达到额定流量工况时，调节阀两端压力仅为 0.66kg/cm2-1kg/cm2 。为了流量控制，通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有 时作用并不明显，也会增加不必要的能源消耗。根据空气处理机实际运行台数和运行流量工

11、况动态调整供水泵投入运行的台数，并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式，可以避免泄漏，提高控 制精度，并减少不必要的流量损失和动力冗余，从而带来明显的节能效果。 据实际数据计算，节能效果在 25% 以上。如果能够将供回水流量动态参数作 为反馈量，调整冷水机组的运行工况，节能效果将更为明显。5。克服暖通设计带来的设备容量冗余北京地区气候多样、天气复杂，而且易受北方冷空气影响，所以采用预测算 法将会非常有用。在实际控制中可以采用夜间扫风、间歇性控制等等先进的 策略在不增加投资的基础上可以达到良好的节能效果。目前我国绝大多数暖通系统，为了保证能在最不利的环境情况下正常运行，在设计时往往采用静态方法

12、计算负荷，而且还乘以较大的安全系数，以至于在设备（如制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、风机等）选型方面往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统，一年的中的负荷绝不是均匀分布的，即使 是一天的中的负荷也是随时间而变化的。不恰当的冗余将会造成能源的浪费， 而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。如果严格根据国家民用建 筑采暖通风设计规范中的规定，以累年日平均气温稳定通过 5C的起止日 之间的日期为采暖期的话，那么北方地区的采暖期应该是每年的 10 月中下旬 直到次年的 4 月中上旬，有将近半年的久。由于智能建筑科学地运用建筑设 备自动化系统的节能控制模式和算法，动态调整设备运行，有效地克服由于 暖通设

13、计带来的设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。据统计，在供暖系 统的调节中，用 48小时的日平均气温预报来确定锅炉房的供水、回水温度， 比凭经验供暖，在确保室温不低于18 C的情况下，可节省大约3%的能源。 只是采纳了气温预报就可以节省3%5%的能源，如果大楼的供热部分能够 自动检测室外温度和采集室内温度，并且以其为供热负荷的重要依据，那么 仅此一项在供暖季节省的能量不低于 5%。6。春季过渡模式、秋季过渡模式的划分 春季过渡模式的判断标准是两条，其一是本地区的历史室外计算（干球）温 度记录。其二是室外日平均气温是否达到 10C 。满足两个条件时系统进入春 季过渡季节模式，此时系统将根据时间表自

14、动调节空调机组新风量的大小， 以保证室内的舒适度。当室外最高温度超过 26C 时，系统将采取秋季过渡季节的控制模式，采用夜 间吹扫的办法，充分利用室外凉爽的空气净化房间并且把房间的余热带走。 吹扫时间可以跟据气候的变化进行调整，夜间扫风系统主要依据热负荷曲线， 而不是主要使用时间程序。秋季过渡季节模式的判断标准其一为本地区的历史室外（干球）温度记录， 其二是室外日平均气温是否达到 8C 。满足两个条件时系统进入秋季过渡季 节模式，此时系统将根据运行的热湿负荷曲线以及时间表自动调节空调机组 新风量的大小。但是如果室外最高温度低于 15C 时，系统将采取春季过渡季 节的控制模式，取消夜间吹扫的办法

15、。春秋过渡季可以也由楼控管理人员来确定，当运行人员认为现在季节已经不 需要供冷、供热，并且已经停止运行冷冻站、换热站，在此状态下物业管理人员可以判定现在为过渡季。过渡季会尽量采用新风，当温度出现反复时，由于系统没有制冷、制热的能 力，所以只保持最小新风量的供给。能源管理系统的应用7。采用等效温度和区域控制法 人体对于温度的反映比较敏感，但对于相对湿度的反映则要迟钝很多，相对 湿度在35%65%之间人体的反映比较迟钝，但是超越 65 %以后或低于 35，人体对湿度的反映非常激烈，北京地区冬季干燥，所以需要加湿，相 对湿度在此时将会成为舒适度的主导因子。所以先进的控制策略将在此项目 中占有极为重要

16、的地位。否则，相同的投资，同样的设备，将会产生截然不 同的控制效果。在整个控制过程中，不单一的采用温度作为控制指标，而是采用舒适度为控 制指标，即使用等效温度为控制指标（T=25C , 二50 %）0除了采用等效 温度作为控制指标，还要采用区域控制的方法，即人体对外界环境在一定区 域内感觉都是比较舒适的，所以没有必要将等效温度控制在一个点，而是将 其控制在一定的范围内，这样可以使系统更加容易稳定，能够非常有效的节 能，仅此一项技术，年节能就可以在普通策略的基础上再节省 10%。8 。能源管理系统的应用准确利用能源管理软件，建立能源管理系统，实现能耗跟踪、节能的远程及 就地控制。能源管理系统由各种计量仪表和软件程序组成，安装于各种基本 的空调设备（如制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、风机等）上的计量仪表不 仅可以在系统运行时采集该设备的适时运行原始数据，还可以协助中央控制 器，在系统软件控制下，实现系统的节能运行。软件程序则是能源管理系统 的中枢。首先，由各种计量仪表采集的设备运行原始数据，通过数据传输通道传输到 中央处理器，利用软件程序对其进行分析整理，从而建立系统高效低能运行