智能楼宇节能案例分析

文｜同方泰德国际科技（北京）有限公司 李华岩

智能楼宇节能案例分析

文｜同方泰德国际科技（北京）有限公司 李华岩

在当前建设节约型社会，提倡节能减排的形势下，“低碳生活”一词在智能建筑节能行业中也开始多见起来。所谓的“低碳生活”，原意是指减少日常生活所耗用的能量，从而降低碳，特别是二氧化碳的排放。引申到智能建筑这个领域，可以理解为以和日常生活、工作关系密切的大型公建为对象，通过加强建设管理和优化设备控制的措施，达到节能、减排、降碳的目的。

一个大型公建从最初的设计，到工程实施，直至最后的验收竣工，每个环节都要考虑进行节能降碳。而在其长期的使用过程、整个生命周期之中，也应当采用必要的措施进行节能降碳——这便引出了楼宇自控功能在建筑楼宇投入使用后起到的重要作用。同方泰德总结以往成百上千个工程案例的经验，提出在楼宇自控系统的设计阶段就要考虑到将来的节能作用，技术部门从社会责任感和促进行业长远发展的角度出发，在从前期设计到后期调试的全过程中严格把关、遵循规范。同时，同方泰德还与清华大学建筑节能中心合作研究，在对全国范围内的600余座大型公建的调研中发现：大型公建普遍存在30%以上的节能潜力；通过进行科学的能量管理、诊断，同时调整中央空调系统控制策略，无需做大的设备更换，也完全可能以低成本的方式实现节能15%的效果。

同方泰德从设计规范合理和程序算法优化这两个主要方面着手，不断严格要求技术实施，从而使诸多项目得以实现真正意义上的节能，并使楼宇自控系统在其竣工后得以发挥节能降碳的实际作用。

办公写字楼是与“低碳生活”联系最为紧密的大型公建之一。接下来，本文即以青岛数字中心大厦项目为例，介绍办公楼宇节能降碳的技术应用。

青岛数字中心大厦位于青岛市政府认定的唯一的示范工业园，青岛市科技园——21世纪中央商务区。它占地近100000m2，是该市的一幢地标性商务办公建筑。针对此种大面积的多功能写字楼，我们将智能楼宇自动化工程的流程归结于以下几步：

（1）研究设计任务。

（2）研究建筑功能。

（3）了解业主需求和未来的物业管理方式。

（4）了解机电专业控制需求。

（5）确定控制范围和策略。

（6）与负责机电专业的人员探讨控制方案。

（7）确定BAS控制水平和方式。

（8）根据系统集成要求确定BAS网络结构。

（9）节能与经济分析。

（10）和土建专业联合确定：控制室位置、面积，竖井的数量和位置及面积，布线的方式和标高。

（11）绘制大楼BAS网络拓扑图。

（12）配合负责电气专业的人员完成配电设备二次回路的设计。

（13）仪表量程计算、选择，公称直径计算。

（14）确定BAS现场设备的规格尺寸及安装方式。

（15）各专业图纸会签，设计完工。

（16）施工图交底及施工配合。

研究建筑物的使用功能是这个工作流程的第一个环节，要做好这一工作，需要跟业主、甲方技术人员进行前期设计交流。在该项目的这个环节中，业主提出了以下几点要求：

◆ 控制产品先进，具有国际品质认证，具有UL和CE的认证，符合主流BAS发展趋势，不仅要达到监控的基本要求，还要达到节能的目的；

◆ 施工快捷，拓扑简明，适应各种机房安装，一次布线调通，提供舒适环境；

◆ 易于维护，提供远程支持；

◆ 软件功能齐全，易操作，简单培训即可使用；

◆ 具有数据安全备份功能。

甲方负责技术实施人员也提出三点要求：

◆ 达到一次设备使用效果；

◆ 降低设备运行能耗；

◆ 提高物业管理水平。

由此可见，对国内的智能楼宇项目而言，最重要的是其投入使用的效果和对物业人员提供的帮助。经过市场调研，我们发现，目前国内BA项目的实施及使用效果并不理想，大多数项目都存在设备安装到位却没有达到节能效果的情况。因此在此项目中，我们结合业主及甲方的要求，首先分析了青岛数字中心大厦的功能。该大厦在投入使用后将作SOHO办公、酒店式服务办公、大开间写字楼、高档休闲会所等之用，将形成以计算机网络、数字技术、软件开发及金融投资、咨询等为主要产业的商务中心。该商用写字楼被控对象种类繁多，包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、集水坑、排污泵、生活水泵、生活水箱、板式换热器、热循环水泵、空调机组、新风机组、送/排风机、电梯系统、变配电站等。

该项目地下3层，地上28层，包括23台新风机组、12台空调机组、1个制冷站、1个热交换站，以及变配电监测站等子系统。这样大的建筑，几千个监视和控制点，如何保证楼控系统稳定可靠的运行？我们的技术人员经过分析被控对象，了解用户要求，基于“高可靠性”的设计原则，采用了Techcon智能楼控系统，采用了分散控制、集中监测和管理设备运行的方式，利用国际先进的LonWorks总线技术，对大楼内的空调机组、新风机组、电力监控系统、给排水系统、变配电系统等多项子系统进行监控管理，从而符合招标的要求。

在研讨方案的过程中，我们的技术人员还与设计院的机电专业人员进行方案的修订，使用户在项目投入使用后能够更好地运用楼控系统完成对现场大量机电设备的使用控制。通过对初设方案的反复修订，并结合了对经济节能效果的分析，一个具有针对性的技术实施方案才得以形成，BAS的深化工作也得以同时展开。最终，多方图表会签，顺利进行施工和调试。

结合以往的工程经验及技术实施方案，我们还做了以下几条引申应用：

（1）裙楼机组联动控制

双子楼低层建筑及地下室，建筑功能多样化，地下二层员工食堂，地下一层中国银行、健身会所，一层娱乐餐饮、大型商场。各个区域的空调机组启停时间不同，送排风机的换气次数也不同。首先，应对空调或新风机组进行定时启停，同时要考虑到送风机和排风机的联动轮流启停，拟定的换气次数近似值为：银行4～5次/小时；商场5～6次/小时；食堂日常定时开启，高峰期5次/小时。与此同时，利用大空间多点测量二氧化碳浓度的方法，反复修订程序算法，调整新风阀和回风阀的比例。通过这种方式，将被控区域的二氧化碳浓度控制在800～1300mg/m3之间。

（2）冷源系统整改

由于大型公建的冷源是典型的耗能大户，所以节能先要从地下室的冷源整改开始。在本项目中，甲方出于降低资金投入比例的考虑，并没有按照建议进行冷却塔蝶阀的采购，也没有在项目投入运行后对冷却塔进行合理的管理，导致冷源系统换热效率低下。

不合理的冷却塔控制方案没有对冷却水供水进行控制的内容，无论几台风机开启，都是任其喷淋。实际上，通过对室外空气参数的判断可知，有时没必要将所有风机开启，所有供水蝶阀打开。因此，在我们的建议下，业主最终增订冷却塔供水蝶阀，提高换热效率，减少没必要的系统能耗。

（3）时间排程模式

有些写字楼具有多功能性的特点，常会有A座为写字办公楼，采用空调机组+新风机组联控；B座为酒店、公寓，采用新风机组+风机盘管的情况，在BAS设计过程中应当考虑到这一点。有时，酒店管理人员需要随时根据客人的苛刻要求修改一些设定参数。由于BAS常采用单一中控室的配置方案，遇到此种情况时便免不了让酒店管理人员和物业人员陷入频繁联系的麻烦之中。针对这种现象，我们在此工程中推荐客户采用了Techcon 109L这种带LCD显示的时序控制器。它可以简单地理解为一个小型工作站，特点是可以进行两百余个网络变量的阅览和修改，并能与工作室的调用修改实时同步，互不干扰。在此项目中，这一模块起到了小型中控室的作用，促进两个部门间的协作。

（4）新风机组调试及运行效果

在针对于空气处理机组的调试过程中，我们提出两个侧重点：

◆ 盘管水阀：水阀的控制主要是根据回风温度传感器的反馈温度信号，调节冷热水阀的开度，使送风温度趋向设定温度（PI比例调节）；

◆ 新风阀门：新风阀的作用是控制新风量，所以要结合工况分析合理运用，起到节约能源，保护风机，使被控区域的环境状况处于最佳状态的作用。

（5）其他常用功能

时间排程特点：利用Techcon控制器自带功能，直接进行Plug IN 调用，无需修改程序；直接在组态界面进行时间计划表的修改设定；大大简化操作过程，避免误操作引起的逻辑混乱。

最优启停控制特点：无需编写复杂的程序代码，仅需设定目标温度、目标温度设定点、室外温度三个参数，就可对室外工况进行判定，联合预先设定好的时间计划表，每天合理优化启停机组，达到节能的目的。

报警机制特点：可设置10种权限等级，方便物业管理；可根据报警设备的权重进行设置，屏蔽无关紧要的报警；可根据报警级别不同，进行颜色和声响的区别；可定时进行信息上传，并通过E-mail或短信的方式，通知不在场的物业人员，使物业部门及时作出反应和调整。

本工程从前期配置，到深化设计，乃至实施和调试，所选用的DDC均拥有UL和CE认证，配套末端也拥有国内的标准品质认证及国际认证。整个工程由两名调试人员（安装线工+调试人员）现场耗时15个工作日完成（部分组态绘图在办公室完成）。工作内容包括校点、传感器和执行器的检测和校订、BAS组网及上位机组态等。调试点位1363点，伪点及中间变量、网络变量共计700余点。两天抽点验收合格。项目完工后，我们为客户留有与该项目系统配套的使用说明书，并对5名物业管理人员进行12课时的培训。项目投入使用后，我们的技术人员还针对BAS的问题进行远程指导和现场排查，并对物业人员进行二次培训。

最终，建筑大部分区域被控温度的温控精度达到1℃。空气处理机组、水泵、泛光照明实现手动及远程的直接操控，并可按照物业人员的需求进行时间排程的修改。通过累计时间以及温度布点平均算法的运用，机电设备的使用寿命得以延长，运行能耗得以减少。通过对监视数据进行趋势分析和汇总报表，单个供冷季，针对冷源冷却塔的节能方案使业主节约资金12000余元。

综上所述，该项目整个楼控系统的运行得到了优化，节能的目标得到了实现。