基于组态王的办公楼电能系统的节能仿真*

2014-10-12王亚娟

吉林建筑大学学报 2014年4期

王亚娟江萍

(吉林建筑大学电子信息工程学院，长春 130118)

近年来，我国提倡节能减排，而作为严寒地区办公楼中的电能系统和供暖系统综合节能问题越来越受到社会重视.在电能方面，办公楼耗电量据估计达到100度电/m2·年～300度电/m2·年，大约是住宅耗电量的10倍左右.办公楼用电设备分散，无法进行自动化统一管理，是造成大量能源浪费的原因之一.在热能方面，我国采暖能耗指标是同类气候条件下发达国家的3～5倍，能量损耗较大，节能的空间较大.研究建筑节能［1］新技术措施是适应当前形势的迫切需要.所以课题是将严寒地区办公楼节约电能与节约热能统一起来，研究采用智能控制技术，在满足办公楼功能等前提下，达到节约热能和节约电能的效果.

本课题以严寒地区普通多层办公楼为例，设计了节电、节水、节热三个既独立运行又相互关联的综合节能系统，在保证办公楼正常办公、环境舒适等基础上，达到水、电、热全面节能的目的.办公楼的电能系统的参数通过传感器采集，在无人状态下，将用电设备断电，以达到智能化控制和节能的目的.本项目主要是利用国内的组态王Kingview V6.5对办公楼的电能系统的智能化控制和综合节能方面做了仿真分析，其开放性好、易于扩展、适应性强等特点，为我们提供了可视化的监控画面，并且有利于我们编程和实时控制.

1 节能控制单元系统结构

本项目中的严寒地区的办公楼的节能控制单元系统结构主要由两部分组成，节电系统和节热系统.节电系统中，当红外探测器检测到房间无人工作时，或者是时间程序是节假日或者休息时间段等情况时，可自动控制相应的照明器关闭.节热系统是根据室内的温度及供回水温度来控制热水管路中的电动调节阀的开度，减少供热量.要实现控制单元节电与节热系统联合控制，控制单元起到了非常重要的作用.本项目的总体系统的设计方案如图1.办公室节能控制单元系统结构图如图2.

图1 总体系统设计方案框图

图2 严寒地区的办公室节能控制单元系统结构

2 节电系统设计与仿真

在本课题研究的办公楼模型中，取电力负荷用电指标ρ=60W/m，办公楼建筑面积A=1 000m2.采用指标法计算负荷为

因此，办公楼计算负荷估算为60kW，均为三级负荷.采用低压380/220V一路市电电源铠装电缆进线总配电箱AL设在一层门卫，以控制单元设置分配电箱，全楼采用一个公共区配电箱，以配合节水、节电、节热系统智能控制要求.每层单间办公室配置一个分配电箱，配合单间办公室节能控制单元.

2.1 照明节电控制要求

(1)办公室内的灯具可以人工控制，也可以自动控制.自动控制是由红外传感器确认房间内无人，且延续一段时间后，通过继电器［2］自动灭灯;

(2)当办公室人员正常工作时，通过可见光传感器测量房间实际照度值，若小于设定值300Lx时，则开启房间内所有照明器;若测量房间照度大于设定值300Lx时，则根据情况适当关闭一组、两组、三组照明器的工作.

2.2 单间办公室照明平面布置设计

单间办公室面积为11.2m×8.05m，根据照明计算，设置6套3组32W×3三管格栅荧光灯具进行均匀布置，采用两灯一控的控制方式，能满足300Lx的照度要求.采用继电器控制技术控制照明灯具的每个回路.单间办公室内有照明器、散热器、温度传感器、红外线传感器、智能控制箱等设备，6套格栅灯和3个红外线传感器嵌入式安装在顶棚上，6只温度传感器安装在距地面300mm处.智能控制箱ZK1安装在距地面1 500mm墙内暗装.

2.3 单间办公室照明器的智能控制状态仿真

采用组态王进行应用程序制作过程为:①设计图形界面;②构造数据库;③建立动画连接;④运行和调试.

利用组态王［3］软件开发节电的组态界面，实现控制对象仿真图形化.组态王的实时数据库里分内存变量和I/0变量，在节电控制单元中用到的变量有照度、温度及开关等.建立动画连接的方法就是组态界面窗口中的图形对象和数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置动画属性，这样，就实现了图形的动画效果.运行和调试是在组态王工程浏览器的工具条上点击“VIEW”快捷键即可进入该动画的运行系统.单间办公室有人和无人时智能控制照明器的动画仿真效果图如图3所示.