楼宇智能化系统在节能建筑中的应用

2014-12-25金少强

城市建设理论研究 2014年37期

金少强

摘要：现阶段，能源问题日益严峻，节约能源成了每个行业工作大员的首要问题，所以，建筑节能是该行业未来发展的必然趋势。楼宇智能化属于一种综合、专业的新技术，而智能化系统技术的应用，能够有效节约能源，为建筑设计提供更好的条件。

关键词：楼宇智能系统；节能建筑；应用

中图分类号：TE08文献标识码： A

引言：随着我国“绿色、低碳、节能”三大主题在建筑行业里不断的发展壮大，越来越多的地产开发商和建设者以及各个相关行业的从业者都在不断的探索新的理念和新的技术，来响应这一大势所趋的潮流。笔者从事弱电智能化行业多年，深深的感受到近年来客户对于“如何实现节能环保”这个要求越来越关心。本文是以某低碳示范办公楼为例，介绍典型的弱电智能化子系统对于本大楼的节能建设所起到的作用。

一、

本项目为某低碳示范楼，用地红线而积4 840平方米，建筑面积21 306平方米，地上10层，地下2层，作为一座国际甲级写字楼，定位为全国低碳竹能绿色建筑的示范项日，从建筑材料、机电设备选型、弱电智能化建设等多方而都做到了低碳节能的设计(见图1)。包括如下方面:

1建筑外墙采用双层呼吸式幕墙。

2采用光伏发电系统产生电能。

3采用地板送风、毛细管空调、溶液调湿新风机组等节能暖通设备。

4办公区域电动窗帘和灯光的智能控制。

5办公区域窗户状态与空调风机的连锁控制。

6地下室垂直光导管和8层展厅水平光导管的应用。

二、

1设计范围

该建筑作为一栋办公楼，不但包括常规的弱电子系统，以保证营造一个舒适、安全的工作环境，针对本大楼的竹能目标，笔者将重点介绍如下子系统:建筑设备管理系统、灯光及窗帘控制系统以及能效管理系统三个子系统。它们都通过以监测、控制、数据统计、策略制定等手段共同为大楼的低碳节能起到一定的作用。下文将对各个系统进行设计方案以及功能介绍。

2建筑设备管理系统

在建筑项目中，需要大量的机电设施协同运转才能为工作大员提供舒适的办公环境，这也是建筑设备管理系统的建设目标。为实现整个建筑设备监控系统最佳的节能需求，在设计建筑设备监控系统时，充分考虑了全年不间断地运行需求、电磁环境的影响、当地气候特点等问题。

以下为核心设备的控制方案。

2.1热泵式溶液调湿机组。

热泵式溶液调湿新风机组不是普通意义上的新风机组，它集冷热源、全热回收段、空气加湿、除湿处理段、过滤段、风机段为一体，具备对空气冷却、除湿、加热、加湿、净化等多种功能，独立运行即可满足全年新风处理要求。

本项目通过接口集成方式，读取溶液调湿机组控制器的数据，显示/控制机组的主要运行参数，包括室内温湿度、送/排风机频率、送风温湿度、室内二氧化碳浓度、过滤器报警等。

2.2地板送风空调机组(变频)。

温度控制:通过对安装于水盘管回水侧二通电动调节阀的自动调整，实现对被控温度的控制。控制器会监测回风温度并将它与设定的温度值(可供用户调节)作比较，进行PID运算，然后输出至冷水或热水阀门，以作温度调竹。另外冷水或热水阀门会与风机状态连锁，在没有风机状态的情况下，夏天将冷水阀门关死，冬季保留热水阀门一定的开度。这样，既满足了竹能的需要，又能对水盘管起到保护作用。

风阀控制:调竹新/回风阀门，回风阀与新风阀门进行反向连锁，冬夏季节在保证满足空调空间新风量需求的前提下，尽量减少室外新风的引入，以达到充分竹能的日的;在过渡季竹，通过调节新、回风阀门，充分利用室外新风，一方而可推迟用冷/热水的时间，可达到竹能的日的，另一方而可增加空调区域内大员的舒适感。

连锁控制:风机与新风风阀连锁控制，停风机时自动关闭新风阀。

变频监控:监测变频器运行状态、故障报警，进行变频控制并监测其反馈状态。空调机组的运行可按照时间程序自动启停，并通过管理工作站进行设置。

2.3地板送风机。

结合地板送风空调机组及地板送风机的控制策略。

地板送风空调控制:采用变风量运行，根据室内终端机一次风需求量，改变风机频率，调节送风量。

新风量控制:新风VAV BOX根据二氧化碳浓度信号调节新风量，风阀设最小开度，保证足够的新风量送入房间。

地板送风控制:空调机送风(一次风)自地板下进入终端机组，与房间回风混合后再送入室内;一次风阀根据房间回风温度调节风阀开度，调节进入终端机组的一次风流量，实现分区域独立调节室内温度的功能。一次风阀设最小开度，保证足够的新风量送入房间。

窗开闭状态联动控制:根据窗开闭状态联动控制相关区域地板送风系统的启停。

过渡季节通风:过渡季办公区域地板送风系统通过加大新风量来负担室内负荷。

2.4毛细管辐射系统。

毛细管空调系统从根本上改变传统空调的原理，由原来靠“吹风”带来冷热变为靠“辐射”调竹室内温度。模拟大体毛细血管调节大体体温的原理，打造真正的高舒适、低能耗生态空调系统。

根据室内温度控制管路上电动两通阀的开关，以控制室内温度;系统设防结露保护控制，当室内湿度超过设定值上限时，相关回路上的电动两通阀关闭。同时监测毛细管空调分集水器上的供水温度及回水温度。

窗开闭状态联动控制:根据窗开闭状态联动控制相关区域毛细管空调系统的启停。

2.5地源热泵机组。

监测机组的运行状态、故障信号报警、远程/就地状态，并控制启停;

监测水循环泵的运行状态、故障信号报警、手自动状态，并控制启停;

测量各区域总管供/回水温度;

测量各区域回水流量;

通过量度各区域的总供/回水温度、回水流量、不利点压力，计算出空调系统的冷负荷;

监测补水箱的高/液位报警;

根据冬/夏季对不同阀门进行开关控制，进行冬/夏模式转换;

根据机组启停情况控制相关水泵及碟阀开关;

机组、水泵运行时间累积。

3灯光及窗帘控制系统

大楼照明系统耗费的电能也在整个大楼能耗系统中占有不可忽视的份额。本大楼的灯光控制系统服务于地下电梯厅和地上办公层大开间公共区域，窗帘控制系统服务于地上办公层大开间办公区域。

灯光控制系统公共区域:在B1层和B2层客梯电梯厅设计红外感应传感器，在B1层卫生间设计红外感应传感器，在地上办公层各层电梯厅、走廊及卫生间设计红外感应传感器。上班时间段定时控制灯光开关;下班时间段大体感应控制灯光;与消防联动，在出现消防报警时，实现公共区域灯光强切或强点功能。

灯光控制系统地上办公区:在3层~9层办公楼层内的大开间区域，近走廊一侧的屋内设计红外感应传感器，在每间办公室临窗区域设计亮度传感器。

敞开式办公区域主要是给工作大员办公的场所，根据设计要求中对于集中控制系统的具体要求，系统可以完成如下功能:

在调光区域:通过红外感应和亮度传感器，当感应到室内有人，同时室内照度达到500 lx，则灯具处于火灯状态;通过红外感应和亮度传感器，当感应到室内有大，同时室内照度小于500 lx则灯具自动打开并可在0%~100%范围内进行调光控制;不管室内照度值是多少，只要没有感测到区域内有人，则灯具始终处于火灯状态。

非调光区域:通过红外感应传感器，感应到有人，则自动开灯，没有感应到人的存在，则自动火灯，在人员离开的时候，可自动延时火灯。

办公区域可进行各种场景设置，例如上班场景、下班场景、午休场景等等。该功能主要用于结合照明、电器控制、窗帘控制为一体，实现一键操作。

电动窗帘控制系统:电动窗帘控制卞要是以遮阳为目的，即通过安装在双层玻璃幕墙中间的窗帘百叶的旋转角度来实现房间内部分区域热量的控制。由室内亮度探测器结合室外气象参数统一对窗帘控制驱动器发出控制信号，对窗帘百叶角度进行调整，当室外气象参数发生变化时，保证室内热量达到设定值，如果热量过高，会给空调带来额外能耗，而室内照度的改变会联动亮度传感器进行室内灯光调竹，从而在自然光照度改变的前提下通过灯光亮度调节进行补偿，保证工作区域照度恒定。

4能效管理系统

能效管理系统(Energy Advisor)，以下简称EA系统，是一套楼宇能源管理软硬件集成系统和机电一体化控制解决方案。EA系统不仅是常规的弱电子系统的一个系统集成平台，它基于楼内机电设备系统综合优化的控制原理，通过对整个系统的运行信息的全面采集及综合分析处理，实现整个建筑各个机电能耗系统的匹配和协调运行，实现变负荷工况下整个系统综合性能优化。

为了实现整个建筑EA系统对建筑设备的现代化管理，同时根据管理或办公自动化系统的动态信息和指挥中心的统一调度，EA系统需要对多个系统进行集中管理，卞要包括如下方面:

4.1信息管理系统。

接受大楼时间安排等信息，从而为控制相应区域空调、照明系统的启停提供依据;

向信息管理系统的物业管理模块返回必要的机电设备信息，提供人楼内环境温度、湿度等参数，空调、电梯等设备的运行状态，用电、用水、通风和照明情况，为建筑内的设施管理提供有用的资源。

4.2建筑设备管理子系统。

被监视的机电设备的运行状态、故障报警以及参数变量值显示; 室内室外环境的温湿度状态，以及区域环境的变化趋势;

设备的运行记录、维护状态等;

能源消耗及占用状况的统计信息和图表;

根据运行时间而定的采暖、通风和空调运作安排。

4.3火灾自动报警及联动系统。

消防系统分区报警的显示;

消防系统主要设备的运行状态显示与记录。