公共建筑的节能——EMB助您打造杰出的“智能建筑”

中达电通股份有限公司 施卫宇

1 背景和基本情况

目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。据建设部有关统计数据，建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、空调制冷和采暖等）约占全社会总能耗的30%，其中最主要的是空调制冷和采暖，占到20%。

一般来讲，大型公共建筑除特殊设备使用外，主要的能耗包括中央空调系统能耗、照明系统能耗、冷热水能耗、动力及其他能耗。以上海地区为例，根据调查，建筑中照明系统能耗比例约为10%~20%，空调系统的能耗约为40%~60%，其它动力系统的能耗约为30%~40%。

2 公共建筑完全解决方案

针对公共建筑在节能方面的需求和措施，中达智能楼宇能源管理系统EMB（Energy-Saving Management For Public Buildings）便孕育而生。

EMB的管理平台可以将环境控制、照明节能、电（自动）扶梯节能、暖通循环水泵节能、暖通空调风机节能等多系统整合在一起，通过统一的监控平台和可靠的能量管理系统，实现对能源的综合管理；通过分析、共享各种数据，加强对用电设备和电量的监管，实现用电科学计量，指导各项节能工作有效的展开，最终创造安全舒适的居住环境，实现节能效益的最大化。

EMB整体解决方案包括环境控制、照明节能、电扶梯节能、暖通空调水系统和风系统节能、需量综合监控、BA自控等部分（如图1）。依据各企业不同的架构、组织，EMB的设计主要由SC（总控中心）、SS（区域中心）、SU（采集单元）三部分组成，三部分可依据各企业的实际运营模式和管理办法，灵活选择组成模块。采用基于广域网的Browse/Server（B/S）模式进行组网，形成树状阶层分布式网络结构。实时数据和历史数据分开传输，解决了大容量数据传输的问题。

EMB方案在办公楼宇、酒店、商场都得到了广泛应用（如图2）。

3 自动控制策略

EMB系统的自动控制策略根据实际负荷情况调节系统最佳化运行，实现建筑物节能、延长系统使用寿命；可以实现对环保智能建筑内各类设备进行实时监测、控制及自动化管理，达到环保、节能、安全、可靠和集中管理的目的。

3.1 暖通空调自动控制

可以根据商业建筑实时的负荷调整暖通空调主机和其他空调设备，在保证室内温度和湿度的前提下，尽可能的节约能源。暖通空调自动控制系统包含冷热源（制冷主机、锅炉等）的控制、水泵（冷冻泵、冷却泵、热水泵、补水泵等）控制、冷却设备（冷却塔、冷却井）控制、末端设备（新风机组、组合式空调机组、风机盘管等）的控制、以及各种风机、阀门等的控制。

3.2 照明系统智能控制

实现对照明系统的智能控制。可以对大型商业建筑灯光系统进行智能化的、灵活的控制其启停及调光，在保证照度的同时尽可能地使灯光系统更节能以及具有更艺术化的表现能力。具体包含：自动定时开闭灯光；根据照度自动开闭；根据照度自动调光；变换预设的场景亮灯模式。

3.3 电气设备智能控制

实现对电气设备的智能控制。包括改善电力品质、自动扶梯节能控制等。

4 暖通空调节能

暖通空调能耗占商业建筑总能耗的40%～60%，因此暖通空调节能是商业建筑节能的重要手段。EMB解决方案应用在暖通空调系统节能改造且成本较低的技术手段如下。

4.1 主机智能控制

采用末端控制优先的原理，其主要策略是：根据供回水温差来判断末端能量的需求，通过自动切投冷机的运行台数，以使冷机工作在最佳能效比曲线段，可减少冷机低效运行段造成无谓的能耗，提高冷机能效比，实现主机设备节能10%～15%。

4.2 水泵变频改造

运用变频控制技术和PID控制技术，通过冷冻水系统的模糊预期控制、冷却水系统的自适应模糊优化控制和主机系统的间接（或启停）控制，实现：空调冷媒流量跟随负荷的变化而动态调节（按需供冷），确保整个空调系统始终保持高效、协调地运行，从而最大限度地降低空调系统能耗，实现主机房设备节能20%～40%。其中冷冻泵部分的节能控制示意图见图3：

5 环境控制

中达风系统改造方案通过计算送风温度并与设定值相比较，系统自动控制变频器输出与负荷相当的频率，并控制水阀达到相应的开度，以达到变频节能的目的（如图4）。

6 照明节能改善

中达针对照明部分的解决方案有：更换节能器具、安装照明省电器或建设照明自动控制系统。

中达的节能系列产品均具备RS485通讯接口，采用modbus标准协议，可以方便的向上扩展接入到上位机，轻松搭建照明智能控制系统，并作为EMB系统的一部分，实现和BA自控系统的联网，实现远程监视、设备自动控制、自动抄表和计费和自动报表。

7 电梯节能

电梯作为建筑物电气设备的主要耗电单位，存在着较大的节能空间。

中达解决方案采用变频技术，对具有富余变量系统中的负载电动机，由变频器内设的计算机对被控对象运行状态反馈的信号进行运算比较，在被控对象具有富余量的情况下，降低电动机的运行频率而达到节电的目的。具备可双向转换、自动起停、缓停缓起、流量统计等功能。

8 电力需量控制

中达电力需量控制子系统作为EMB的重要组成部分，实现了电力计量自动化、用电管理人性化、负载卸（加）载自动化等目的，是实现科学用电的重要工具。

该子系统采用是Real Time OS操作系统系统，具备实时、多任务、多用户的特点，所有告警、数据的响应可在3-5秒内完成。

系统具备需量监测能力，能显示每15分钟最大需量值及负荷率，显示日最大需量、周最大需量、月最大需量、年最大需量纪录及时间，显示日、月累积电度kWh值，总累积电度kWh值，显示各项电力数据及负载曲线，曲线对比及能源管理。

9 解决方案特点

中达建筑节能综合解决方案的主要优点有：

○确保建筑物设备安全运行，提高维护效率

EMB系统具有实时监控设备运行状态、预期故障发生、迅速排除故障、记录和处理相关数据进行综合管理、从而节约值班人员调度等多重能力，进而提高动力设备运行的可靠性以及保证建筑物电力安全畅通，实现少人和无人值守。

○加强企业用电管理，提高企业用电质量

通过EMB系统实时监测各用户的用电负荷、电量等用电信息，建立建筑物正常的用电秩序，保证企业用电质量，避免超过契约容量，提高用电管理水平。

○实现建筑物的环保节能，经济效益最大化

通过采用各种合理、高效的节能技术，实现对建筑内照明、暖通系统、电梯、空气处理机等各种高耗电设备的节能，运用监控技术实时监控节能设备的运行，通过对历史数据的分析、统计形成各种分析报表、曲线，实现节能效益的最大化。

○提升设备运行管理水平，实现有序高效管理通过资源管理系统，采用分布数据库技术对建筑物设备的运行情况、故障统计、资产统计等进行动态管理，准确把握设备告警信息、人员维护情况，及时对各种故障进行统计分析，为设备运营管理提供合理的依据，全面实现设备的多元化电子化管理，提高设备的使用寿命。