BAS集成控制技術(shù)對(duì)智能建筑的節(jié)能優(yōu)化研究

江月 李佳倩 劉明月 閆洋龍 詹晟

摘要：以國(guó)內(nèi)外智能建筑控制系統(tǒng)的研究為依據(jù)，結(jié)合智能建筑的發(fā)展歷史，旨在研究集成控制技術(shù)下，分析以BAS系統(tǒng)為核心的智能建筑如何優(yōu)化控制設(shè)備的運(yùn)行能耗，帶來(lái)能源和成本上的節(jié)省，并舉例分析，系統(tǒng)探討集成控制技術(shù)下智能建筑對(duì)社會(huì)節(jié)能減排的研究有重要意義。

關(guān)鍵詞：智能建筑；BAS系統(tǒng)；集成控制；節(jié)能優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.091

0引言

當(dāng)科技邁入21世紀(jì)，信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，人們對(duì)于居住環(huán)境的要求也隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而不斷提高，他們?cè)絹?lái)越希望看到智能、舒適、人性化的高質(zhì)量生活環(huán)境。伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，全球能源透支，政府對(duì)于能源消耗的標(biāo)準(zhǔn)也越定越高，節(jié)能、減排、環(huán)保、低能耗，這都成了智能建筑不斷發(fā)展的動(dòng)力。在智能化生活的形勢(shì)下，不斷研發(fā)節(jié)能材料，優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)的智能建筑逐漸成了新一代的主流趨勢(shì)。

1關(guān)于建筑智能化的發(fā)展與初步研究

1.1智能建筑的定義及發(fā)展

智能建筑是21世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)科技與建筑藝術(shù)結(jié)合的新興產(chǎn)物，根據(jù)用戶的需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合考慮環(huán)境友好問(wèn)題；居住的舒適度；工作的效率，建筑安全問(wèn)題等模塊，旨在用科技為用戶提供一個(gè)舒適、高效、人性的居住環(huán)境。

1984年，第一座帶有智能化概念的建筑物CITY PLACE在美國(guó)的哈特福德市建成，從此智能建筑便在歐、日等地迅速蓬勃起來(lái)。1990年，北京“發(fā)展大樓”揭開(kāi)了我國(guó)智能建筑的序幕，隨后上海、廣東、深圳等地涌現(xiàn)出大批智能樓宇大廈。

截至目前，智能建筑在我國(guó)的大中城市已基本普遍，住宅小區(qū)智能化在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已達(dá)90%。隨著科技的不斷進(jìn)步，智能建筑智能以創(chuàng)造安全高效的生活環(huán)境為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)健康、智能、節(jié)能的主題，并將電腦技術(shù)，通信技術(shù)應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)中，降低建筑在空調(diào)、通風(fēng)、照明等方面的能耗，可比建常規(guī)筑節(jié)能30%以上。

1.2智能化保障-4C技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的控制技術(shù)習(xí)慣性將控制系統(tǒng)集中在一個(gè)設(shè)備上便于管理，但成本之高，效率之低，近幾年，智能建筑逐漸采取設(shè)備分散，管理集中的模式，對(duì)于建筑功能不同的系統(tǒng)如空調(diào)、照明等，會(huì)分配一個(gè)獨(dú)立的控制器和控制子系統(tǒng)，以4C技術(shù)（Computer計(jì)算機(jī)技術(shù)、Control控制技術(shù)、Communication通信技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù)）為基礎(chǔ)，通過(guò)BAS集成技術(shù)對(duì)所有的系統(tǒng)、子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理，使得各系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)的整體，而分系統(tǒng)之間能夠相互連接，進(jìn)行信息的交換，共同管理系統(tǒng)運(yùn)行。

2以BAS為核心的集成控制技術(shù)的運(yùn)行原理

2.1BAS的技術(shù)關(guān)鍵：集成控制技術(shù)

由于不同廠商提供的設(shè)備子系統(tǒng)不同，各子系統(tǒng)之間的連接變得困難，而集成控制就是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，使自控設(shè)備能夠集成在一起，系統(tǒng)之間可以自由通信，從而節(jié)約控制成本，減少投資成本，降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，方便操作和維修。

LonWorks是設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的一種開(kāi)放性控制技術(shù)，也是目前集成控制技術(shù)的基礎(chǔ)性技術(shù)，它是采用神經(jīng)元芯片技術(shù)，在ISO的七層協(xié)議上實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。它可以把不同廠家的空調(diào)、照明、消防、排水、電梯等設(shè)備一體化集中，從而降低安裝費(fèi)用，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，LonWorks技術(shù)沒(méi)有了中央控制器，在系統(tǒng)的成本上節(jié)省了一部分資金和費(fèi)用，并以神經(jīng)元芯片作為節(jié)點(diǎn)處理，使用同一個(gè)通信協(xié)議，通過(guò)神經(jīng)元這個(gè)高度集成的節(jié)點(diǎn)處理器，可以與其他節(jié)點(diǎn)互通信息，完成整個(gè)系統(tǒng)的集成。

2.2三層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)集成控制

智能建筑的BAS系統(tǒng)作為智能建筑三大系統(tǒng)的基礎(chǔ)，利用前饋控制技術(shù)和數(shù)字通信等技術(shù)，以三層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)集成控制，第一層是以太網(wǎng)為干線的控制域，是數(shù)據(jù)集中處理和控制的中心，完成對(duì)系統(tǒng)的智能調(diào)控；第二層由每個(gè)分站獨(dú)立采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，再將分站集中起來(lái)與中央控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；第三層各子站通過(guò)控制器相互連接，實(shí)現(xiàn)子站與設(shè)備之間信號(hào)的傳入與輸出，再由子站連接器與分站總線聯(lián)結(jié)，使整個(gè)系統(tǒng)連接稱為整體，各系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間相互連接，方便安裝維修，降低成本。

2.3四大子系統(tǒng)的應(yīng)用保障建筑智能

電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)。各種電器設(shè)備的自動(dòng)化是建筑智能化的基礎(chǔ)，例如對(duì)中央空調(diào)的監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整空調(diào)的制冷制熱，節(jié)約建筑的能耗，同時(shí)保證照明和通風(fēng)系統(tǒng)的正常工作。

消防系統(tǒng)。隨著建筑設(shè)備的增加，火災(zāi)帶來(lái)的損失不可估量，為此，消防系統(tǒng)專門配備了識(shí)煙報(bào)警、火災(zāi)探測(cè)等設(shè)備，使得系統(tǒng)可以及時(shí)探測(cè)到火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)，合理控制災(zāi)情，最大程度的減少損失。

安保系統(tǒng)。安保是整個(gè)建筑的安全保障，利用先進(jìn)的電子監(jiān)控設(shè)備對(duì)建筑的全方面進(jìn)行無(wú)死角監(jiān)控，包括防盜、監(jiān)控、報(bào)警在內(nèi)的幾大系統(tǒng)為建筑的安保保駕護(hù)航。

聲頻系統(tǒng)。在建筑的廣播程序或者報(bào)警程序中，聲頻系統(tǒng)是關(guān)鍵，會(huì)議室、購(gòu)物場(chǎng)所、客房和多功能廳都需要音頻，所以保證聲頻系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量是必不可少的工作。

3集成控制技術(shù)在智能建筑行業(yè)中的應(yīng)用

3.1舉例探討B(tài)AS應(yīng)用部署

佛山環(huán)球國(guó)際廣場(chǎng)：

（1）中央空調(diào)采用了BA技術(shù)為核心的監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)處理空氣質(zhì)量，根據(jù)室內(nèi)工作人員數(shù)量自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度變化；同時(shí)該系統(tǒng)還有遠(yuǎn)程操控、自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)等功能，并保留數(shù)據(jù)，供值班人員監(jiān)控。

（2）包括室內(nèi)智能照明、大樓外立面裝飾，樓層照明燈在內(nèi)的照明子系統(tǒng)均采用智能照明與控制系統(tǒng)，最大化減少能源消耗。

（3）通過(guò)盤管機(jī)的時(shí)間型控制計(jì)費(fèi)制度，不僅對(duì)大廈的水表、電表以及空調(diào)能量表進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的記表，而且在BA監(jiān)控技術(shù)的條件下，具備了遠(yuǎn)程自動(dòng)控制和自動(dòng)關(guān)閥功能，實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能。

3.2集成控制技術(shù)帶來(lái)的成本降低和能耗減少的統(tǒng)計(jì)

一棟大樓的整個(gè)生命周期里，40%的成本都與能源有關(guān)。就環(huán)球國(guó)際廣場(chǎng)來(lái)說(shuō)，每年大廈可節(jié)約的用工成本支出約350000元，采用建筑智能化監(jiān)控系統(tǒng)后，該大廈每年可節(jié)約人工成本支出270000元。青島西海岸新區(qū)的中德生態(tài)園體驗(yàn)中心，采用智能樓宇控制技術(shù)，每年可節(jié)約130萬(wàn)千瓦時(shí)的一次能耗，運(yùn)行費(fèi)用降低50萬(wàn)元，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能達(dá)90%以上。重慶首個(gè)綠色智能建筑在運(yùn)行一年后統(tǒng)計(jì)，整個(gè)建筑的節(jié)能率為79%，節(jié)水率約58%，每年可省下電費(fèi)近117萬(wàn)元，水費(fèi)四萬(wàn)多，標(biāo)準(zhǔn)煤的噸數(shù)也減少了828噸，二氧化碳排放降低2174噸。

4對(duì)今后可研究發(fā)展方向的總結(jié)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)有智能建筑的控制體系中占據(jù)著非常大的比重，未來(lái)幾年，互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)，這些現(xiàn)代生活中炙手可熱的技術(shù)自然會(huì)與智能建筑掛鉤，例如大規(guī)模的數(shù)據(jù)保存技術(shù)，來(lái)解決當(dāng)前數(shù)據(jù)保存時(shí)間少的問(wèn)題；更高效的數(shù)據(jù)管理運(yùn)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)日益龐大的數(shù)據(jù)采集管理；更完善的系統(tǒng)控制，來(lái)更精準(zhǔn)地控制日趨復(fù)雜的樓宇系統(tǒng)。此外，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，智能建筑的未來(lái)還會(huì)融入新興的環(huán)保生態(tài)學(xué)、生物工程學(xué)、新材料學(xué)等多學(xué)科多技術(shù)，追求更節(jié)省的建筑面積，更簡(jiǎn)單的生物識(shí)別，更美的設(shè)計(jì)造型，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理以及更舒適的生活環(huán)境。

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