智能樓宇節(jié)能案例分析

文｜同方泰德國(guó)際科技（北京）有限公司 李華巖

智能樓宇節(jié)能案例分析

文｜同方泰德國(guó)際科技（北京）有限公司 李華巖

在當(dāng)前建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，提倡節(jié)能減排的形勢(shì)下，“低碳生活”一詞在智能建筑節(jié)能行業(yè)中也開始多見起來(lái)。所謂的“低碳生活”，原意是指減少日常生活所耗用的能量，從而降低碳，特別是二氧化碳的排放。引申到智能建筑這個(gè)領(lǐng)域，可以理解為以和日常生活、工作關(guān)系密切的大型公建為對(duì)象，通過(guò)加強(qiáng)建設(shè)管理和優(yōu)化設(shè)備控制的措施，達(dá)到節(jié)能、減排、降碳的目的。

一個(gè)大型公建從最初的設(shè)計(jì)，到工程實(shí)施，直至最后的驗(yàn)收竣工，每個(gè)環(huán)節(jié)都要考慮進(jìn)行節(jié)能降碳。而在其長(zhǎng)期的使用過(guò)程、整個(gè)生命周期之中，也應(yīng)當(dāng)采用必要的措施進(jìn)行節(jié)能降碳——這便引出了樓宇自控功能在建筑樓宇投入使用后起到的重要作用。同方泰德總結(jié)以往成百上千個(gè)工程案例的經(jīng)驗(yàn)，提出在樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段就要考慮到將來(lái)的節(jié)能作用，技術(shù)部門從社會(huì)責(zé)任感和促進(jìn)行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度出發(fā)，在從前期設(shè)計(jì)到后期調(diào)試的全過(guò)程中嚴(yán)格把關(guān)、遵循規(guī)范。同時(shí)，同方泰德還與清華大學(xué)建筑節(jié)能中心合作研究，在對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的600余座大型公建的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)：大型公建普遍存在30%以上的節(jié)能潛力；通過(guò)進(jìn)行科學(xué)的能量管理、診斷，同時(shí)調(diào)整中央空調(diào)系統(tǒng)控制策略，無(wú)需做大的設(shè)備更換，也完全可能以低成本的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能15%的效果。

同方泰德從設(shè)計(jì)規(guī)范合理和程序算法優(yōu)化這兩個(gè)主要方面著手，不斷嚴(yán)格要求技術(shù)實(shí)施，從而使諸多項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能，并使樓宇自控系統(tǒng)在其竣工后得以發(fā)揮節(jié)能降碳的實(shí)際作用。

辦公寫字樓是與“低碳生活”聯(lián)系最為緊密的大型公建之一。接下來(lái)，本文即以青島數(shù)字中心大廈項(xiàng)目為例，介紹辦公樓宇節(jié)能降碳的技術(shù)應(yīng)用。

青島數(shù)字中心大廈位于青島市政府認(rèn)定的唯一的示范工業(yè)園，青島市科技園——21世紀(jì)中央商務(wù)區(qū)。它占地近100000m2，是該市的一幢地標(biāo)性商務(wù)辦公建筑。針對(duì)此種大面積的多功能寫字樓，我們將智能樓宇自動(dòng)化工程的流程歸結(jié)于以下幾步：

（1）研究設(shè)計(jì)任務(wù)。

（2）研究建筑功能。

（3）了解業(yè)主需求和未來(lái)的物業(yè)管理方式。

（4）了解機(jī)電專業(yè)控制需求。

（5）確定控制范圍和策略。

（6）與負(fù)責(zé)機(jī)電專業(yè)的人員探討控制方案。

（7）確定BAS控制水平和方式。

（8）根據(jù)系統(tǒng)集成要求確定BAS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（9）節(jié)能與經(jīng)濟(jì)分析。

（10）和土建專業(yè)聯(lián)合確定：控制室位置、面積，豎井的數(shù)量和位置及面積，布線的方式和標(biāo)高。

（11）繪制大樓BAS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

（12）配合負(fù)責(zé)電氣專業(yè)的人員完成配電設(shè)備二次回路的設(shè)計(jì)。

（13）儀表量程計(jì)算、選擇，公稱直徑計(jì)算。

（14）確定BAS現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的規(guī)格尺寸及安裝方式。

（15）各專業(yè)圖紙會(huì)簽，設(shè)計(jì)完工。

（16）施工圖交底及施工配合。

研究建筑物的使用功能是這個(gè)工作流程的第一個(gè)環(huán)節(jié)，要做好這一工作，需要跟業(yè)主、甲方技術(shù)人員進(jìn)行前期設(shè)計(jì)交流。在該項(xiàng)目的這個(gè)環(huán)節(jié)中，業(yè)主提出了以下幾點(diǎn)要求：

◆ 控制產(chǎn)品先進(jìn)，具有國(guó)際品質(zhì)認(rèn)證，具有UL和CE的認(rèn)證，符合主流BAS發(fā)展趨勢(shì)，不僅要達(dá)到監(jiān)控的基本要求，還要達(dá)到節(jié)能的目的；

◆ 施工快捷，拓?fù)浜?jiǎn)明，適應(yīng)各種機(jī)房安裝，一次布線調(diào)通，提供舒適環(huán)境；

◆ 易于維護(hù)，提供遠(yuǎn)程支持；

◆ 軟件功能齊全，易操作，簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可使用；

◆ 具有數(shù)據(jù)安全備份功能。

甲方負(fù)責(zé)技術(shù)實(shí)施人員也提出三點(diǎn)要求：

◆ 達(dá)到一次設(shè)備使用效果；

◆ 降低設(shè)備運(yùn)行能耗；

◆ 提高物業(yè)管理水平。

由此可見，對(duì)國(guó)內(nèi)的智能樓宇項(xiàng)目而言，最重要的是其投入使用的效果和對(duì)物業(yè)人員提供的幫助。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)BA項(xiàng)目的實(shí)施及使用效果并不理想，大多數(shù)項(xiàng)目都存在設(shè)備安裝到位卻沒有達(dá)到節(jié)能效果的情況。因此在此項(xiàng)目中，我們結(jié)合業(yè)主及甲方的要求，首先分析了青島數(shù)字中心大廈的功能。該大廈在投入使用后將作SOHO辦公、酒店式服務(wù)辦公、大開間寫字樓、高檔休閑會(huì)所等之用，將形成以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字技術(shù)、軟件開發(fā)及金融投資、咨詢等為主要產(chǎn)業(yè)的商務(wù)中心。該商用寫字樓被控對(duì)象種類繁多，包括冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、集水坑、排污泵、生活水泵、生活水箱、板式換熱器、熱循環(huán)水泵、空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、送/排風(fēng)機(jī)、電梯系統(tǒng)、變配電站等。

該項(xiàng)目地下3層，地上28層，包括23臺(tái)新風(fēng)機(jī)組、12臺(tái)空調(diào)機(jī)組、1個(gè)制冷站、1個(gè)熱交換站，以及變配電監(jiān)測(cè)站等子系統(tǒng)。這樣大的建筑，幾千個(gè)監(jiān)視和控制點(diǎn)，如何保證樓控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行？我們的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)分析被控對(duì)象，了解用戶要求，基于“高可靠性”的設(shè)計(jì)原則，采用了Techcon智能樓控系統(tǒng)，采用了分散控制、集中監(jiān)測(cè)和管理設(shè)備運(yùn)行的方式，利用國(guó)際先進(jìn)的LonWorks總線技術(shù)，對(duì)大樓內(nèi)的空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、電力監(jiān)控系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)等多項(xiàng)子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理，從而符合招標(biāo)的要求。

在研討方案的過(guò)程中，我們的技術(shù)人員還與設(shè)計(jì)院的機(jī)電專業(yè)人員進(jìn)行方案的修訂，使用戶在項(xiàng)目投入使用后能夠更好地運(yùn)用樓控系統(tǒng)完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大量機(jī)電設(shè)備的使用控制。通過(guò)對(duì)初設(shè)方案的反復(fù)修訂，并結(jié)合了對(duì)經(jīng)濟(jì)節(jié)能效果的分析，一個(gè)具有針對(duì)性的技術(shù)實(shí)施方案才得以形成，BAS的深化工作也得以同時(shí)展開。最終，多方圖表會(huì)簽，順利進(jìn)行施工和調(diào)試。

結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)實(shí)施方案，我們還做了以下幾條引申應(yīng)用：

（1）裙樓機(jī)組聯(lián)動(dòng)控制

雙子樓低層建筑及地下室，建筑功能多樣化，地下二層員工食堂，地下一層中國(guó)銀行、健身會(huì)所，一層娛樂(lè)餐飲、大型商場(chǎng)。各個(gè)區(qū)域的空調(diào)機(jī)組啟停時(shí)間不同，送排風(fēng)機(jī)的換氣次數(shù)也不同。首先，應(yīng)對(duì)空調(diào)或新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行定時(shí)啟停，同時(shí)要考慮到送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)輪流啟停，擬定的換氣次數(shù)近似值為：銀行4～5次/小時(shí)；商場(chǎng)5～6次/小時(shí)；食堂日常定時(shí)開啟，高峰期5次/小時(shí)。與此同時(shí)，利用大空間多點(diǎn)測(cè)量二氧化碳濃度的方法，反復(fù)修訂程序算法，調(diào)整新風(fēng)閥和回風(fēng)閥的比例。通過(guò)這種方式，將被控區(qū)域的二氧化碳濃度控制在800～1300mg/m3之間。

（2）冷源系統(tǒng)整改

由于大型公建的冷源是典型的耗能大戶，所以節(jié)能先要從地下室的冷源整改開始。在本項(xiàng)目中，甲方出于降低資金投入比例的考慮，并沒有按照建議進(jìn)行冷卻塔蝶閥的采購(gòu)，也沒有在項(xiàng)目投入運(yùn)行后對(duì)冷卻塔進(jìn)行合理的管理，導(dǎo)致冷源系統(tǒng)換熱效率低下。

不合理的冷卻塔控制方案沒有對(duì)冷卻水供水進(jìn)行控制的內(nèi)容，無(wú)論幾臺(tái)風(fēng)機(jī)開啟，都是任其噴淋。實(shí)際上，通過(guò)對(duì)室外空氣參數(shù)的判斷可知，有時(shí)沒必要將所有風(fēng)機(jī)開啟，所有供水蝶閥打開。因此，在我們的建議下，業(yè)主最終增訂冷卻塔供水蝶閥，提高換熱效率，減少?zèng)]必要的系統(tǒng)能耗。

（3）時(shí)間排程模式

有些寫字樓具有多功能性的特點(diǎn)，常會(huì)有A座為寫字辦公樓，采用空調(diào)機(jī)組+新風(fēng)機(jī)組聯(lián)控；B座為酒店、公寓，采用新風(fēng)機(jī)組+風(fēng)機(jī)盤管的情況，在BAS設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮到這一點(diǎn)。有時(shí)，酒店管理人員需要隨時(shí)根據(jù)客人的苛刻要求修改一些設(shè)定參數(shù)。由于BAS常采用單一中控室的配置方案，遇到此種情況時(shí)便免不了讓酒店管理人員和物業(yè)人員陷入頻繁聯(lián)系的麻煩之中。針對(duì)這種現(xiàn)象，我們?cè)诖斯こ讨型扑]客戶采用了Techcon 109L這種帶LCD顯示的時(shí)序控制器。它可以簡(jiǎn)單地理解為一個(gè)小型工作站，特點(diǎn)是可以進(jìn)行兩百余個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量的閱覽和修改，并能與工作室的調(diào)用修改實(shí)時(shí)同步，互不干擾。在此項(xiàng)目中，這一模塊起到了小型中控室的作用，促進(jìn)兩個(gè)部門間的協(xié)作。

（4）新風(fēng)機(jī)組調(diào)試及運(yùn)行效果

在針對(duì)于空氣處理機(jī)組的調(diào)試過(guò)程中，我們提出兩個(gè)側(cè)重點(diǎn)：

◆ 盤管水閥：水閥的控制主要是根據(jù)回風(fēng)溫度傳感器的反饋溫度信號(hào)，調(diào)節(jié)冷熱水閥的開度，使送風(fēng)溫度趨向設(shè)定溫度（PI比例調(diào)節(jié)）；

◆ 新風(fēng)閥門：新風(fēng)閥的作用是控制新風(fēng)量，所以要結(jié)合工況分析合理運(yùn)用，起到節(jié)約能源，保護(hù)風(fēng)機(jī)，使被控區(qū)域的環(huán)境狀況處于最佳狀態(tài)的作用。

（5）其他常用功能

時(shí)間排程特點(diǎn)：利用Techcon控制器自帶功能，直接進(jìn)行Plug IN 調(diào)用，無(wú)需修改程序；直接在組態(tài)界面進(jìn)行時(shí)間計(jì)劃表的修改設(shè)定；大大簡(jiǎn)化操作過(guò)程，避免誤操作引起的邏輯混亂。

最優(yōu)啟停控制特點(diǎn)：無(wú)需編寫復(fù)雜的程序代碼，僅需設(shè)定目標(biāo)溫度、目標(biāo)溫度設(shè)定點(diǎn)、室外溫度三個(gè)參數(shù)，就可對(duì)室外工況進(jìn)行判定，聯(lián)合預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間計(jì)劃表，每天合理優(yōu)化啟停機(jī)組，達(dá)到節(jié)能的目的。

報(bào)警機(jī)制特點(diǎn)：可設(shè)置10種權(quán)限等級(jí)，方便物業(yè)管理；可根據(jù)報(bào)警設(shè)備的權(quán)重進(jìn)行設(shè)置，屏蔽無(wú)關(guān)緊要的報(bào)警；可根據(jù)報(bào)警級(jí)別不同，進(jìn)行顏色和聲響的區(qū)別；可定時(shí)進(jìn)行信息上傳，并通過(guò)E-mail或短信的方式，通知不在場(chǎng)的物業(yè)人員，使物業(yè)部門及時(shí)作出反應(yīng)和調(diào)整。

本工程從前期配置，到深化設(shè)計(jì)，乃至實(shí)施和調(diào)試，所選用的DDC均擁有UL和CE認(rèn)證，配套末端也擁有國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)認(rèn)證及國(guó)際認(rèn)證。整個(gè)工程由兩名調(diào)試人員（安裝線工+調(diào)試人員）現(xiàn)場(chǎng)耗時(shí)15個(gè)工作日完成（部分組態(tài)繪圖在辦公室完成）。工作內(nèi)容包括校點(diǎn)、傳感器和執(zhí)行器的檢測(cè)和校訂、BAS組網(wǎng)及上位機(jī)組態(tài)等。調(diào)試點(diǎn)位1363點(diǎn)，偽點(diǎn)及中間變量、網(wǎng)絡(luò)變量共計(jì)700余點(diǎn)。兩天抽點(diǎn)驗(yàn)收合格。項(xiàng)目完工后，我們?yōu)榭蛻袅粲信c該項(xiàng)目系統(tǒng)配套的使用說(shuō)明書，并對(duì)5名物業(yè)管理人員進(jìn)行12課時(shí)的培訓(xùn)。項(xiàng)目投入使用后，我們的技術(shù)人員還針對(duì)BAS的問(wèn)題進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)排查，并對(duì)物業(yè)人員進(jìn)行二次培訓(xùn)。

最終，建筑大部分區(qū)域被控溫度的溫控精度達(dá)到1℃?？諝馓幚頇C(jī)組、水泵、泛光照明實(shí)現(xiàn)手動(dòng)及遠(yuǎn)程的直接操控，并可按照物業(yè)人員的需求進(jìn)行時(shí)間排程的修改。通過(guò)累計(jì)時(shí)間以及溫度布點(diǎn)平均算法的運(yùn)用，機(jī)電設(shè)備的使用壽命得以延長(zhǎng)，運(yùn)行能耗得以減少。通過(guò)對(duì)監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析和匯總報(bào)表，單個(gè)供冷季，針對(duì)冷源冷卻塔的節(jié)能方案使業(yè)主節(jié)約資金12000余元。

綜上所述，該項(xiàng)目整個(gè)樓控系統(tǒng)的運(yùn)行得到了優(yōu)化，節(jié)能的目標(biāo)得到了實(shí)現(xiàn)。