建筑智能化與節(jié)能高效

文｜北京新世紀(jì)飯店 張百良

建筑智能化與節(jié)能高效

文｜北京新世紀(jì)飯店 張百良

建筑智能化技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代高端建筑的“靈魂”。對(duì)于高星級(jí)飯店和高檔物業(yè)，智能化控制系統(tǒng)更是必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。搞好建筑智能化工程的建設(shè)和運(yùn)行，是確保建筑物安全舒適和節(jié)能高效、滿足用戶使用要求、提高物業(yè)管理水平的必要條件。

建筑智能化控制工程包括三大系統(tǒng)：樓宇自控系統(tǒng)、消防保安設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。這三大系統(tǒng)又可分為多個(gè)子系統(tǒng)，共同組成一個(gè)完整的控制網(wǎng)絡(luò)。

這里先談?wù)劷ㄖ悄芑c節(jié)能高效的關(guān)系。樓宇自控系統(tǒng)是采用計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化儀表，對(duì)大樓內(nèi)的機(jī)電設(shè)備如空調(diào)通風(fēng)、給水排水、供熱供氣、電氣照明、聲光數(shù)據(jù)等各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測和節(jié)能控制。樓宇自控系統(tǒng)主要由傳感器、信號(hào)數(shù)據(jù)網(wǎng)、中央操作站、控制網(wǎng)和執(zhí)行器五大部分組成。傳感器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，檢測溫度、濕度、壓力、流量、液位等各類熱工數(shù)據(jù)，以及電流、電壓、功率因數(shù)等電力參數(shù)，將各種參數(shù)的信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)傳送到中央操作站。操作站設(shè)置一臺(tái)裝有樓宇自控管理軟件包的高性能計(jì)算機(jī)，其主要功能為集中監(jiān)視整個(gè)樓內(nèi)各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況，顯示被監(jiān)控設(shè)備的位置、運(yùn)行參數(shù)的圖形及報(bào)表，進(jìn)行被控參數(shù)的設(shè)定及系統(tǒng)生成，實(shí)行遠(yuǎn)程操作，實(shí)施各種優(yōu)化及節(jié)能程序，及經(jīng)濟(jì)效益分析等，并定時(shí)打印報(bào)表及圖形。計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備的故障情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警及診斷，并打印記錄。中央操作站經(jīng)計(jì)算機(jī)邏輯分析后發(fā)出指令，通過控制網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浆F(xiàn)場受控設(shè)備的執(zhí)行器，如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁閥、電動(dòng)風(fēng)門、電氣開關(guān)等。執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的命令，通過開關(guān)電源或變更閥片開啟度的大小來調(diào)節(jié)流體的流量，從而達(dá)到控制空調(diào)環(huán)境溫度、濕度及控制電源啟停等目的，使各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，滿足居住者對(duì)舒適溫馨環(huán)境的要求，并保證各機(jī)電系統(tǒng)和每臺(tái)設(shè)備在高效節(jié)能狀態(tài)下運(yùn)行。

樓宇自控是一個(gè)系統(tǒng)化工程，應(yīng)該從整體出發(fā)，做好全面規(guī)劃設(shè)計(jì)。中央空調(diào)應(yīng)考慮整體解決方案，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的最大特點(diǎn)是負(fù)荷的不均衡性。在一年的不同季節(jié)，一天的不同時(shí)段，隨著客流量的變化，外界氣候的變化等，空調(diào)負(fù)荷是時(shí)刻都在變化的。過去的設(shè)計(jì)，在選用空調(diào)設(shè)備時(shí)，都是按照最不利情況下的最大負(fù)荷來計(jì)算，再乘上一個(gè)安全系數(shù)。實(shí)際上在一年中極大多數(shù)時(shí)間都沒有達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，大多數(shù)情況下，空調(diào)設(shè)備都是“大馬拉小車”，運(yùn)行效率極低，這就造成了能源的極大浪費(fèi)。解決這個(gè)問題，就必須依靠樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)，使設(shè)備按負(fù)荷的實(shí)際需要，隨時(shí)調(diào)節(jié)輸出功率，始終保持高效運(yùn)行。這就需要采用基于負(fù)荷預(yù)測的動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，即模糊優(yōu)化控制系統(tǒng)。

普通的變頻控制方式采用恒壓差或恒溫差控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，用PID調(diào)節(jié)。這種方式能顯著提高水泵的工作效率，處理起來也比較簡單。但是這種方式僅僅關(guān)注了水泵節(jié)電，忽略了整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)可能不匹配的問題，造成整體能耗上升。因冷凍水和冷卻水循環(huán)控制相對(duì)獨(dú)立，不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)COP的綜合優(yōu)化控制。

空調(diào)冷凍水模糊預(yù)期控制技術(shù)，根據(jù)模糊預(yù)測算法模型和系統(tǒng)特性及循環(huán)周期，通過統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算出制冷機(jī)的輸出負(fù)荷，推理預(yù)測未來時(shí)刻系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，達(dá)到冷凍水回水溫度的精確控制。在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，最大限度地利用溫差空間，降低水泵能耗。該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫對(duì)空調(diào)負(fù)荷的變化情況進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)、分析、運(yùn)算和推理，根據(jù)歷史情況，對(duì)下一時(shí)段的空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，控制冷凍水流量；并通過對(duì)預(yù)測值與實(shí)測值的比較，進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估和修正，實(shí)現(xiàn)了基于預(yù)測的冷凍水變流量的控制，使供水量與末端的需求量相匹配。同時(shí)根據(jù)外界溫度濕度、制冷機(jī)冷凝器效率、冷卻水泵特性、冷卻塔效率，計(jì)算出系統(tǒng)在該冷凍水負(fù)荷狀態(tài)下所需的最佳冷凝溫度Ts，據(jù)此調(diào)節(jié)冷卻水流量和冷卻塔風(fēng)量，從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率（COP）的最佳效率控制。

搞好建筑智能化，首先需要精心設(shè)計(jì)，要有科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，使系統(tǒng)選擇、負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備選型達(dá)到最優(yōu)化。同時(shí)需要精心施工，選用優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，進(jìn)行全面細(xì)致的系統(tǒng)調(diào)試；竣工時(shí)必須移交完整準(zhǔn)確的竣工圖紙和設(shè)備資料，還需要精心管理。物業(yè)管理單位要有精通智能技術(shù)的運(yùn)行管理人員，對(duì)智能系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行日常的維護(hù)和保養(yǎng)。只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)物業(yè)管理的節(jié)能高效，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益。