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1、樓宇自控在綠色建筑中的應用張全摘要：闡述了樓宇自控在綠色建筑中的成功應用，從硬件、軟件、應用功能、節能措施等方面進行了綜合分析，并說明了樓宇自控對綠色建筑的影響突出表現在節能、環保、提高舒適性以及實現不同系統的聯動等方面，為今后綠色建筑樓宇自控的設計和應用指明了研究及發展方向。關鍵詞：樓宇自控，節能，硬件，軟件，監測，集中管理，綠色建筑0 引言賽迪大廈位于重慶市北部新區，建筑面積達63萬m2，地下3層，地上23層，建筑主體高度為966m。地下層為車庫和設備用房(配電室、水泵房、消防控制室)；1層為大廳、網絡機房、游泳池、健身房等；2層為VIP大廳、展示廳、小會議室；3層為會議中心、培訓中心；42、層為辦公區和餐廳；520層為辦公區；2123層為高檔辦公區，是一典型的現代綠色建筑。賽迪大廈樓宇設備自動化系統(BAS)對樓內各機電設備運行、安全狀態、能源使用狀況及節能等進行綜合自動監測、控制和管理，深化設備運行維護管理，以確保辦公樓內擁有舒適的環境，實現集中管理、高效節能的目的。本系統的主要設備包括中央站操作站、DDC、傳感器、執行器、網關設備、交換機、監控開發軟件平臺、節能控制策略及軟件模塊、第三方系統接口軟件等。1系統總體性能(1)先進性。采用APOGEE系統樓宇自控系統，實現所屬各類設備的集中管理和分散控制的綜合監控及管理功能。(2)開放性和互操作性。系統具有OPC、ODBC等必要的3、軟件接口，使系統具有向上(BMS)向下(其它機電系統)集成的能力，系統容許不同廠家的產品通過網關界面或第三方集成產品組成一個完整的建筑設備自動化系統。(3)可靠性。系統為分層網絡結構，由管理層和監控層組成，構成集中管理、分布控制的網絡形式。(4)擴展性。控制總線具有良好的兼容性和可擴展性，可在總線的任何位置連接設備，實現分階段實施和不同時間的可調整性。(5)經濟性。系統具有較高性價比。2系統軟件及性能BAS采用APOGEE系統作為開發平臺，該系統具有友好的、易于操作的中英文圖形用戶界面(GUI)。軟件包含的專用繪圖軟件可以根據綜合大樓各樓層設備的平面布局圖、各受控設備的工藝流程圖、自動控制系統4、圖繪制相應的圖形界面，直觀顯示各受控設備的地理位置，并通過圖形、圖像、動畫、報表等方式表示設備的開關狀態、等級、人工自動模式、溫度、流量、濕度、壓力、位置等狀態和參數。操作人員只需通過鍵盤或鼠標等設備就能由交互式菜單實現對有關設備的監制和監視，發出操作指示命令，即時顯示受控點狀態。此外，系統還提供了清晰的系統訪問目錄。系統軟件性能如下：(1)先進性。系統所采用的APOGEE系統是以集散控制理論為基礎的成熟的樓宇自動化系統。它具有結構靈活、適應性強、擴展方便、軟件優化、操作簡單等特點。APOGEE系統可采用Windows 2003、Windows XP操作系統作為運行環境，管理軟件(如Insig5、ht，InfoCenter等)采用客戶機服務器(CS)架構。(2)開放性和可集成性。APOGEE系統的網絡采用開放式設計，自身的多級網絡設計使得系統具有良好的可擴展性，并且能與第三方產品設備、系統實現無縫聯接集成。在軟件方面采用了標準的開放接口，系統集成支持包含目前樓宇自控及信息產業中絕大多數的標準，能以COMDCOM、TCPIP、BACnet、LonWorks、ODBC、OPC、ActiveX、Modbus等技術與其它系統結合，具有同其它樓宇系統的可互操作性以及企業內部信息網絡的可連接性等特點，實現了信息共享和統一管理。系統的開放式平臺也可與Windows、UNIX、LonWorks及BAC6、net等標準進行配合。(3)經濟性。APOGEE系統結構形式為極其靈活的模塊式控制方式，控制層的維護和擴展極為方便，從而節省了初期投資，各部分調試完成后可獨立投運。APOGEE系統能夠滿足節省管理費用的要求，投入有效的使用能量即能保證房間的高標準和舒適性。3系統硬件及性能31中央站系統保障計算機系統CPU總運行負荷不大于50、內存負荷不大于70的軟件運行環境。32現場控制器APOGEE系統的主控設備DDC控制器為以太網接口，主干采用以太網構成一級網絡，可利用綜合布線系統布線，且星型拓樸結構穩定性和可擴展性更高。DDC控制器采用閉環控制算法無模型自適應控制，其控制精度高、調試簡單，降低了閥門的動7、作次數，增加了閥門的使用壽命；采用樓宇科技TXIO技術，提供整合、靈活的IO點，支持更多類型的輸入信號，許多點都是UIUO通用，使監控點的配置更加靈活、方便。APOGEE控制網絡支持中央操作站與現場DDC控制器的聯接，網絡上所有的DDC控制器均獨立工作，中央操作站的故障不會影響其正常運行。DDC控制器的電源具有瞬變電流抑制和過載保護功能，且控制器自身配有電池，掉電時所有數據資料及程序能保存60天。33傳感器、執行機構BAS系統中的傳感器、執行機構可適用于風管、水管、室內、室外等環境。傳感器包括室內室外溫濕度傳感器、壓力傳感器、光感傳感器、液位開關、水流開關等，其精度滿足控制要求；執行機構采用電8、動式執行單元，并具有復位驅動器和手動操作裝置。傳感器采用防腐結構，固定在振動安裝環境的表面，并盡可能使設定點在感應范圍內。遵循高靈敏度、高穩定性、壽命長的原則，系統選用的各類傳感器均采用工業標準制造并與DDC相匹配。4控制對象BAS系統主要控制對象為空調通風、電梯、給排水、供配電系統、柴油發電機系統、熱水系統(24F氣源熱泵)、直飲水系統(一3F)、中水系統(-3F)、照明控制系統等，并與設置網關的王V空調主機聯網。系統具備機電設備機組的手自動狀態監視、啟停控制、運行狀態顯示、故障報警、溫濕度監控及相關邏輯控制等功能。5控制功能51冷水機組(風冷熱泵)的群控多數冷水機組負荷(制冷量)是根據冷凍9、水的供水溫度來控制的。當冷水機組供水溫度大于本機設定溫度時，機組壓縮機做功加大，使機組負荷增大，直至100；當供水溫度降低到接近本機設定溫度時，機組壓縮機做功維持不變，使機組負荷保持不變；當供水溫度小于本機設定溫度時，機組壓縮機做功減小，使機組負荷變小。因此，制定的冷水機組群控策略如下：(1)根據冷凍水總管的供水溫度判斷冷水機組是否加載。當供水溫度接近或等于設定溫度時，冷機不應加載，而該設定溫度應等于單臺冷水機組的本體控制設定值，并且參與群控的所有冷機的本體控制設定溫度應該一致；當供水溫度高于設定溫度時，冷機應加載，同時受到加載延時判斷、冷源系統運行時間段、是否有待命的可加載冷水機組等的約束。10、(2)根據冷凍水總管的供水溫度和冷水機組負荷判斷冷機是否卸載。當供水溫度高于設定溫度時，冷水機組不應加載；當供水溫度低于或接近于設定溫度時，表明運行的冷水機組已提供了足夠冷量來滿楚建筑物需求，但能否卸載一臺冷水機組還必須檢查當前冷水機組的負荷，根據冷水機組在不同負荷下的COP(冷水機組的能效比)來確定。52空調機組(1)啟停控制。在中央管理站設定時間表程序，并下載至相應DDC來控制空調機組的啟停，可根據要求臨時或永久設定、改變有關時間表并確定高峰、特殊時段。(2)溫濕度控制。通過安裝在回風管和送風管上的風管溫濕度傳感器測量回風溫度(AI)，根據系統的設定參數控制冷熱調節閥開度，以達到降溫或加熱11、的目的，滿足控制區域內溫度以及節能的要求。冬季時，DDC起用加濕控制作用，根據回風溫濕度，控制濕膜加濕器的進水，使區域濕度保持恒定。根據室外溫濕度和焓值計算對空調機設定溫度進行修正。(3)狀態監測。通過風機過載繼電器的狀態監測產生風機故障報警信號(DI)；通過空調控制柜的二次回路監測風機的運行狀態信號(DI)和手自動狀態信號(DI)；通過安裝壓差開關監測過濾網兩側壓差，根據設定值產生的阻塞報警信號提示清洗過濾網以提高過濾效率，壓差設定值為20300Pa，可調報警范圍(DI)。53全熱回收新風換氣機組全熱回收新風換氣機組由排風機、送風機、交換器和送回風濾網構成。(1)啟停控制。在中央管理站設定時12、間表程序，并下載至相應DDC來控制全熱回收新風換氣機組工作，可根據要求臨時或者永久設定、改變有關時間表并確定高峰和特殊時段。(2)狀態監測。通過風機過載繼電器的狀態監測產生風機故障報警信號(DI)；通過空調控制柜的二次回路監測風機的運行狀態信號(DI)和手自動狀態信號(DI)。(3)軟件控制模式。根據全熱回收新風換氣機組送、回風溫度來控制。夏(冬)季，若高于設定溫度，則啟動風機，新風和排風進行熱交換后，向室內送入新風；若低于設定溫度，則停止回風機，停止回風換熱，送入熱(冷)新風空氣。54照明系統系統控制的對象包括：室外景觀照明、大廳或大堂燈光、走道燈光、辦公室回路等。按照各功能區域的不同要求，13、通過獨立的控制系統可滿足大樓的各種需求。(1)室外景觀照明控制。采用BAS進行回路控制，滿足節日場景、效果及節能控制要求，進行集中監控。(2)大堂及其它公共區域燈光開關控制。采用BAS進行回路控制，滿足公共區域場景、照度及節能控制要求，進行集中監控。(3)普通辦公室照度控制。采用BAS進行開閉控制，滿足照度及節能控制要求，進行集中監控。55 VRV系統對于VRV系統自帶的網關接口，BAS通過RS-232CBacNET接El與其通信，并通過OPC的方式對VRV系統進行集成，實現狀態顯示、故障報警、溫度設定、冷熱模式設定、啟停控制。同時為滿足能源分項計量要求，BAS還通過接口從VRV系統接收其能源14、分區計量統計數據，并對數據進行統一報表處理。56供配電系統監視對于供配電系統，通過高級接口方式從電力監控系統主機采集相關數據進行監視，接口采用國際標準通信協議MbusModbus。BAS通過RS一485232接口方式與其通信，并通過OPC的方式對供配電系統進行集成。57電動遮陽百葉監控對電動遮陽百葉的啟停狀態、手自動狀態、故障等進行監控并對百葉進行分組(每層每畫)控制。58能源分項計量數據統計報表為滿足能源分項計量要求，BAS通過接口從不同電控箱的智能儀表采集能源消耗、從VRV系統接收VRV系統能源分區、從水計量智能儀表接收水量消耗分區等計量統計數據，并對數據進行統一報表處理。59其它系統BA15、S控制的系統還包括給排水系統、電梯系統、氣源熱泵熱水系統、游泳池系統、中水雨水系統(一1F)、直飲水系對于供配電系統，通過高級接口方式從電力監控系統統(一3F)等。6節能措施(1)冷凍水溫度設定。系統節能程序根據不同季節及每天室外溫度的變化情況，自動調節冷凍水的出水溫度，對系統進行動態控制。(2)空調場所溫度設定。在建筑的大廳、走道等公共區域，適當提高設定溫度可減少能耗。如辦公區溫度設定在25左右；在室內外過渡的前廳，若同樣設于25左右，則與室外溫差過大，人一進門會感覺不適，故可設定在2830；走道可設定在2728。這樣逐漸過渡到辦公區域，不但人體感覺舒適，還可有效減少不必要的能耗。(3)克服16、設備容量冗余。傳統的空調設計，由于季節變化、人員和設備發熱量等變數太多，難以精確計算出空調系統的負荷需求，因此，設計中會有一定的設備容量冗余，用人工簡單的啟停制勢必造成能源的浪費。而運用BAS的節能控制算法和群控模式，根據末端實際所需冷負荷，動態調整設備運行時間和投入臺數，可保證冷量供求平衡，讓冷源設備運行在最高效率特性上，避免大馬拉小車，有效克服因設備容量冗余面造成的能源浪費。(4)新風控制。根據季節變化，合理地進行新風控制是節能的另一個措施。以某地區為例，在設計工況(夏季室溫26，相對濕度60；冬季室溫22，相對濕度5S)下，處理lkg室外新風量需冷量65kW，熱量127kW，故在滿足室內空氣衛生的前提下，減少新風量，有顯著的節能效果。新風控制有3種方案：在夏季午夜室外溫度最低時，開啟新風機，將室外低溫空氣充盈室內，然后關閉風門，從而減少第二天上班前空調系統的預冷時間；根據室內空氣質量來控制新風機的啟停，以減少新風機的開啟時間和冷負荷損失，如在午餐時間室內人員較少時，可減少新風機的開啟數；在過渡性季節，盡量使用室外新風，以減少冷負荷損失。(5)提高室內溫濕度控制精度。大廈內溫濕度的變化與大廈節能有著緊密的關系，如果在夏季將溫度設定值上調1，那么將減少9的能耗，因此，將大廈內溫濕度控制在設定值的精度范圍內是大廈空調節能的又一個有效措施。