論樓宇自控系統(tǒng)在博物館建筑中的作用

摘要：本文簡要介紹了樓宇自控系統(tǒng)及其組成，論述了其在博物

館建筑中發(fā)揮的重要作用，對其空調系統(tǒng)的節(jié)能控制做了論述和分析。

關鍵詞：樓宇自控 參數(shù)設置 空調系統(tǒng) 節(jié)能減排

黨的十七屆六中全會提出要推動社會主義文化大發(fā)展大繁榮，加之近些年國家對文化越來越重視，各類博物館紛紛進行改建、擴建，但由于博物館屬于特殊建筑，館內珍藏大量珍貴文物，這些文物年代久遠，對環(huán)境的要求很高，溫度、濕度、空氣質量、燈光強度等對文物都會產(chǎn)生很大影響，尤其在建筑面積較大的博物館中，單靠人工手動控制這些參數(shù)，是一件費時費力的工作，此時樓宇自控系統(tǒng)便顯示出其巨大的作用。

1 樓宇自控系統(tǒng)簡介

隨著科技的不斷發(fā)展，樓宇自控系統(tǒng)在現(xiàn)代社會中得到了廣泛應用，并逐步成為智能建筑不可或缺的一部分。樓宇自控系統(tǒng)的主要任務是對各個建筑物內的能源使用、環(huán)境及安全設施進行實時監(jiān)測及控制，以便提供安全可靠、節(jié)約能源且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。樓宇自控系統(tǒng)對整個建筑的機電設備，包括空調系統(tǒng)、新風系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、恒溫恒濕系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)，進行集中監(jiān)測和遙控，提高整個建筑的管理水平，降低設備故障率，減少營運及后續(xù)維護成本。

2 樓宇自控系統(tǒng)組成

樓宇自控系統(tǒng)的組成主要包括中央操作站（OWS）、網(wǎng)絡控制器（NCU）和直接數(shù)字控制器（DDC），通過Ethernet網(wǎng)（N1網(wǎng)）將中央操作站及網(wǎng)絡控制器各節(jié)點連接起來，Ethernet/IP使用標準的網(wǎng)絡硬件在網(wǎng)絡控制器與用戶操作站之間傳遞信息。同時安裝在建筑物各處的直接數(shù)字控制器（DDC），將通過現(xiàn)場總線（N2網(wǎng)）連接到網(wǎng)絡控制器上，與其它網(wǎng)絡控制器上的直接數(shù)字控制器及中央操作站保持緊密聯(lián)系?，F(xiàn)場被監(jiān)控設備上的傳感器及執(zhí)行器等連接至以上各直接數(shù)字控制器內，從而實現(xiàn)了分散控制、集中管理的功能。該系統(tǒng)采用分布式集散控制方式的兩層網(wǎng)絡結構，管理層建立在以太網(wǎng)絡上，控制層則采用開放的標準化BACnet總線技術，將一系列通用控制器、專用控制器等現(xiàn)場設備連接在一起。其組成如圖1所示。

樓宇自控系統(tǒng)整體如圖2所示。

3 樓宇自控系統(tǒng)在博物館建筑中的作用

3.1 能夠方便快捷的實時采集各個設備參數(shù)并進行調整。樓宇自控系統(tǒng)通過分布于博物館各個樓層設備間和展廳內的各類專用傳感器，如溫濕度傳感器、壓力傳感器、電磁流量傳感器、壓差傳感器、水箱液位傳感器、CO2濃度檢測傳感器、空氣質量檢測傳感器（主要監(jiān)測醛類、酮類、苯類、烷類、氨類、氟里昂等有機氣體）實時采集設備運行信息和各類環(huán)境參數(shù)。這些傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送給DDC直接數(shù)字式控制器，通過DDC的數(shù)字通道和模擬通道與上位機進行通信，反饋信息可以使DDC通過預先寫入的軟件程序對現(xiàn)場的執(zhí)行器如水流開關、電動開關蝶閥、壓差開關、防凍開關、風閥執(zhí)行器、電動二通調節(jié)閥（球閥）進行控制，從而根據(jù)現(xiàn)實需要進行調整。

3.2 能夠降低機電設備的能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展與城市化進程的加快，我國建筑能耗總量逐年上升，在能源總消費量中所占的比例已上升到近年的27.45%，且這個比例仍呈上升趨勢。據(jù)了解，目前建筑用能的增加對全國的溫室氣體排放的影響已經(jīng)達到了25%。因建筑耗能高，僅北方采暖地區(qū)每年多耗標準煤1800萬噸，直接經(jīng)濟損失達70億元。建筑耗能如此驚人，提高建筑能源利用效率勢在必行，因此推廣建筑節(jié)能已被列為國家”十二五”規(guī)劃的十大重點節(jié)能工程之一。

樓宇自控系統(tǒng)對于建筑物設備的管理可以由管理人員通過預先編排的時間程序(如正常上班時間、休息時間、晝夜時間等)對供配電、照明、空調機組等進行最優(yōu)化的節(jié)能控制。如根據(jù)正常上班時間程序來控制照明系統(tǒng)的開啟，根據(jù)空調機組的冷負荷量，調整冷凍機和相關水泵的開啟情況，實現(xiàn)最優(yōu)化控制，達到節(jié)能減排的目的。

3.2.1 空調系統(tǒng)?？照{系統(tǒng)所消耗的能量是博物館所有機電設備中最多的，約占全館全部能耗的57%，而通過樓宇自控系統(tǒng)的控制，所有的空調、新風、恒溫恒濕機組甚至風機盤管系統(tǒng)都可以在比較合理的溫濕度范圍內運行，避免了夏季較冷、冬季較熱這種浪費能源現(xiàn)象的發(fā)生。此外空氣過濾器堵塞報警能夠及時提醒物業(yè)人員對其進行清掃，表冷器上的低溫自動報警裝置亦可對設備起到較大的保護作用。

樓宇自控系統(tǒng)能夠根據(jù)冷凍水供回水溫度與流量，計算出空調系統(tǒng)的實際負荷，將計算結果與當時冷水機組投運臺數(shù)的總供冷量作比較，自動調整冷水機組運行臺數(shù)，達到節(jié)能的目的；依據(jù)冷卻水的回水溫度來控制冷卻塔的啟停臺數(shù)，不致于造成設備無效的運轉；依據(jù)總供回水的壓力差，調節(jié)壓差旁通閥的開度，維持供水壓差恒定，使冷機工作在效率最佳狀態(tài)；通過對安裝于風機盤管回水側雙通電動閥的自主調整，實現(xiàn)對溫度的控制；DDC控制器通過監(jiān)測被控溫度并將它與預設的溫度值（可由用戶自己進行調校）作比較，做出相應數(shù)學運算，再輸出至冷水或熱水閥門，以便調節(jié)溫度。此外冷水或熱水閥門會與風機狀態(tài)聯(lián)鎖，即在沒有風機運轉的情況下，夏天將冷水閥門關死，冬季則保留熱水閥門一定的開度（可有用戶自行設定），這樣既滿足了節(jié)能減排的需要，又能對風機盤管起到保護作用；通過調節(jié)新風/回風閥門，夏冬季節(jié)在保證滿足空調房間新風量要求的前提下，盡可能的減少室外新風的引入，以達到充分節(jié)能的目的；在過渡季節(jié)，通過調節(jié)新風/回風閥門，充分利用室外新風，一方面可以推遲使用冷水/熱水的時間達到節(jié)能的目的，另一方面可增加空調房間內人員的舒適感。

3.2.2 給排水系統(tǒng)。通過樓宇自控系統(tǒng)的控制，可以使給排水系統(tǒng)中的水泵和水箱、蓄水池內的水位狀態(tài)聯(lián)動，監(jiān)測集水坑的溢流水位報警、停泵液位、啟泵液位，并僅在需要時才自動投入運行，避免不必要的浪費，節(jié)約寶貴的水資源。

3.3 能夠提供健康、舒適的參觀和辦公環(huán)境。樓宇自控系統(tǒng)可根據(jù)不同的功能區(qū)域進行不同需求的人工環(huán)境控制，通過安裝于展廳、辦公空間內的環(huán)境監(jiān)測傳感器，實時調節(jié)空調運行狀態(tài)，提供最舒適的溫度、濕度，滿足館內觀眾和辦公人員的使用需要，降低因為空調環(huán)境不適而帶來的人身健康問題。

3.4 能夠大幅延長設備使用壽命，降低運行費用。樓宇自控系統(tǒng)可以完全依照設備的性能來進行控制，不會出現(xiàn)由于誤動作而導致的設備損壞，也不會出現(xiàn)由于設備長時間超負荷運轉而對設備造成損傷，使設備盡可能的處在最優(yōu)狀態(tài)長期穩(wěn)定運行。由于樓宇自控系統(tǒng)可以使設備的運行狀態(tài)始終處于監(jiān)視之下，且能夠提供設備運行的完整記錄，能夠定期打印出維護和保養(yǎng)通知單，這樣可以保證設備維護人員及時、按時地進行設備維護和保養(yǎng)，因此可以加長設備的使用壽命，即降低了設備的運行費用。

3.5 能夠顯著提高設備管理的可靠性。樓宇自控系統(tǒng)可以顯著提高設備管理的可靠性，不會出現(xiàn)由于人工管理的疏忽、疲勞和決策失誤而導致的問題，另外，由于樓宇自控系統(tǒng)采用了大量高科技、高可靠性的傳感器、執(zhí)行器設備，可以實時精確采集文物所處環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)文物的不同類別對溫濕度等參數(shù)設置不同的設定值，通過軟件程序自動調節(jié)控制文物庫房溫濕度環(huán)境，既達到嚴格精確的控制，又節(jié)約了人力成本。