淺析綜合節(jié)能管理系統(tǒng)在世界媽祖文化論壇永久會址項目上的應(yīng)用

周磊，張俊

(浙江慧控科技有限公司)

【關(guān)鍵字】綜合節(jié)能管理系統(tǒng)；DDC 控制

1 世界媽祖文化論壇永久會址綜合節(jié)能管理系統(tǒng)的設(shè)計

綜合節(jié)能管理系統(tǒng)設(shè)計的對象主要是世界媽祖文化論壇永久會址中所有的機電設(shè)備，強電箱內(nèi)的控制，室內(nèi)環(huán)境等。我們在設(shè)計之初就考慮到了現(xiàn)在智能化系統(tǒng)已經(jīng)趨于數(shù)字化，自動化，綠色建筑，要充分考慮到系統(tǒng)的可集成性，我們設(shè)計這套綜合節(jié)能管理系統(tǒng)的目的除了為了保證個會場內(nèi)恒溫恒濕，保證室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量外，我們還要為現(xiàn)場的工作人員提供更加便利的工作條件，提高現(xiàn)場服務(wù)的工作效率，使會場走向更智能的方向，讓工作人員能感受到更智能的綜合管理體制。

為了保證第二屆世界媽祖文化論壇的順利召開，項目需要在9 月底完工，根據(jù)現(xiàn)場情況真正的施工時間只有6 個月，需要在6 個月完成6.3 億，大概4.6萬㎡的項目，以前是想都不敢想的，我們慧控科技前期在中建海峽的引導(dǎo)下也參與了前期的設(shè)計，因為項目時間非常緊張，我們也是駐場設(shè)計，在總包單位先設(shè)計暖通及強電的同時我們也先跟設(shè)計院進行了碰面，把設(shè)計院原先的設(shè)計思路充分理解，在暖、水、電圖紙出來的第二天我們的技術(shù)人員就開始了項目方案的討論及設(shè)計，在充分考慮到項目的施工進度及施工方便已經(jīng)能讓系統(tǒng)穩(wěn)定的運行的思路下，一個星期的時間，三名技術(shù)人員將媽祖文化論壇永久會址項目的綜合節(jié)能管理系統(tǒng)設(shè)計出來并將圖紙也同時出圖，也是對中建海峽“莆田速度”的一種響應(yīng)。

世界媽祖文化論壇項目一共由三棟樓組成，分別為中心的主會場，左邊的郡雅酒店及右側(cè)的媒體中心，整個會場的暖通系統(tǒng)由水冷空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)盤系統(tǒng)，及VRV 空調(diào)系統(tǒng)組成。這種大型會場中水冷空調(diào)系統(tǒng)所占用的能耗大概在總能耗的60%以上，不管是冷水主機及空調(diào)末端都是非常耗電的。但是通過綜合節(jié)能系統(tǒng)來控制大樓內(nèi)機電設(shè)備后可以降低大概30%的能耗，特別從人力成本上更是大大降低了，可能就需要一兩個工程師進行電腦操作及現(xiàn)場巡查就可以將整個會場的空調(diào)系統(tǒng)進行高效的管理。由于世界媽祖文化論壇永久會址項目有三棟樓，面積大，設(shè)備散，數(shù)量多是我們面臨的第一個問題，如果通過人為進行設(shè)備的操作那將極大的占用了人力資源，有時誤操作也經(jīng)常發(fā)生。我們的設(shè)計思路就是分散控制，集中管理。對各位置的設(shè)備通過計算機后臺進行統(tǒng)一管理。

我們結(jié)合現(xiàn)場情況，考慮到長期使用及維護成本，實際使用效果等因素特選用浙江慧控科技有限公司生產(chǎn)的綜合節(jié)能管理系統(tǒng)。綜合節(jié)能管理系統(tǒng)系統(tǒng)采用了現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)傳輸和先進的現(xiàn)場CAN 總線控制技術(shù)，使得系統(tǒng)無論是在技術(shù)上及可靠性上都有很高的水平。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如下圖1 所示：

圖1 綜合節(jié)能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2 世界媽祖文化論壇永久會址綜合節(jié)能管理系統(tǒng)的平臺搭建

本系統(tǒng)合計硬件點一共1800 個，由控制中心搭建在主會場的消控室內(nèi)，在IDC 機房部署了一臺服務(wù)器，所有軟件及備份都安裝在服務(wù)器上，在消控室通過管理電腦進行操作管理、在三棟樓一共分布設(shè)置了43 個DDC 分站，43 個分站通過通訊總線及網(wǎng)絡(luò)形成集散控制系統(tǒng)。主會場三層設(shè)置了15 個DDC箱，酒店設(shè)置了6 個DDC 箱，媒體中心設(shè)置了16 個DDC 箱，地下室設(shè)置了6 個DDC 箱，三棟樓一共由12 個主控箱，主控箱內(nèi)有CPU 模塊，通過CPU 模塊將其他分控箱通過總線拓展連接，其中在每棟樓的主控箱上還設(shè)置了觸摸屏控制，用于現(xiàn)場緊急狀況的現(xiàn)場控制。

3 世界媽祖文化論壇永久會址綜合節(jié)能管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)平臺由管理電腦，數(shù)據(jù)服務(wù)器，打印機等組成，計算機與設(shè)備網(wǎng)交換機相連。系統(tǒng)平臺軟件是整個綜合節(jié)能管理系統(tǒng)的中心，通過軟件實現(xiàn)了對整個系統(tǒng)的集中管理、監(jiān)測及設(shè)備聯(lián)動。整個綜合節(jié)能管理系統(tǒng)平臺由空調(diào)系統(tǒng)、冷熱源系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)、報警系統(tǒng)6 個子系統(tǒng)組成。系統(tǒng)軟件界面如圖2 所示。

圖2 綜合節(jié)能管理系統(tǒng)平臺主界面

圖3 空調(diào)子系統(tǒng)控制界面

3.1 空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)控制界面如下圖3 所示。

世界媽祖文化論壇設(shè)計在各會場內(nèi)都設(shè)置了水冷空調(diào)系統(tǒng)，一方面是由于會場占地面積比較大，建筑高度比較高，通過水冷空調(diào)控制室溫比較明顯，另外一方面由于項目所在地在海邊，早晚溫差大以及濕度比較高，利用水冷空調(diào)可以控制室內(nèi)濕度，目的就是為了創(chuàng)造一個良好的會場環(huán)境。可以根據(jù)不同季節(jié)的變化來提供合適的空氣溫度及室內(nèi)濕度，以保證人的舒適度。所以我們設(shè)計了主要由空調(diào)機組構(gòu)成的空調(diào)系統(tǒng)，為了實現(xiàn)對該系統(tǒng)的智能化控制，監(jiān)控內(nèi)容如下：

①從風(fēng)機的強電箱監(jiān)測風(fēng)機運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手自動狀態(tài)、新風(fēng)溫濕度、送風(fēng)溫濕度，回風(fēng)溫濕度。

②在過濾網(wǎng)兩側(cè)安裝壓差開關(guān)，設(shè)定50PA ～500PA 的壓力，當(dāng)壓力過大則壓差開關(guān)報警，工作人員進行濾網(wǎng)清洗。

③通過設(shè)定溫度及回風(fēng)溫度進行比較進行溫度控制，以回風(fēng)溫度當(dāng)做室內(nèi)溫度作為過程變量，通過調(diào)節(jié)水閥的開度，采用閉環(huán)控制方案一進行PID 調(diào)節(jié)，是室內(nèi)溫度保持在設(shè)定值，并且設(shè)定死區(qū)，防止水閥頻繁動作。在夏季模式下，當(dāng)回風(fēng)溫度高于設(shè)定值時，水閥開度變大；當(dāng)回風(fēng)溫度低于設(shè)定值時，水閥開度變??；在冬季模式下，當(dāng)回風(fēng)溫度高于設(shè)定值時，水閥開度變??；當(dāng)回風(fēng)溫度低于設(shè)定值時，水閥開度變大。使回風(fēng)溫度保持在恒定值。

④空調(diào)風(fēng)機連鎖控制，當(dāng)風(fēng)機收到啟動信號后，先開啟新風(fēng)閥，當(dāng)新風(fēng)門開度到達設(shè)定值后啟動風(fēng)機，水閥根據(jù)預(yù)先設(shè)定自動進行動作。當(dāng)風(fēng)機收到關(guān)閉信號后，先停止風(fēng)機，風(fēng)機停止后關(guān)閉新風(fēng)閥，關(guān)閉水閥。在冬季水閥則保持30%的開度，防止凍裂。

⑤報警功能：濾網(wǎng)壓差堵塞，風(fēng)機故障，運行超時，模塊掉線等故障都會有報警提醒，會自動在報警查詢內(nèi)生成報警報表。

圖4 排風(fēng)子系統(tǒng)控制界面

3.2 排風(fēng)調(diào)系統(tǒng)

排風(fēng)系統(tǒng)控制界面如下圖4 所示。

世界媽祖文化論壇永久會址地下車庫及屋頂主要有送排風(fēng)機，通過對送排風(fēng)機的監(jiān)控不僅能有效地保證車庫空氣的暢通及室內(nèi)空氣的流通，還能起到節(jié)能作用。

①通過強電控制柜內(nèi)交流接觸的輔助觸點來獲取風(fēng)機運行狀態(tài)，故障狀態(tài)，通過手自動開關(guān)的輔助觸點來獲取風(fēng)機本地、遠程狀態(tài)。

圖5 排風(fēng)子系統(tǒng)控制界面

②可點動啟動送排風(fēng)機也可以通過定時來啟動送排風(fēng)機，可根據(jù)業(yè)主要求來變更時間表，用戶也可直接自己進行定時的設(shè)定。

③累計風(fēng)機的運行時間。

④綜合節(jié)能管理平臺通過3D 圖形展示送排風(fēng)機上述監(jiān)測點位，記錄累計運行時間和其歷史參數(shù)，可自由進行定時設(shè)定及風(fēng)機控制。

3.3 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)電子地圖界面如下圖5所示。

世界媽祖文化論壇永久會址地下室有排水系統(tǒng)，屋頂有生活給水系統(tǒng)。通過對液位的監(jiān)測及水泵的控制來對給排水系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。

①通過強電箱內(nèi)干接點采集水泵的運行狀態(tài)及故障狀態(tài)。

②在集水坑內(nèi)安裝液位開關(guān)，通過液位開關(guān)的常開點來監(jiān)測高水位，通過液位開關(guān)的常閉點來監(jiān)測低水位。

③通過軟件對水泵的運行狀態(tài)的采集來累積出水泵的運行時間。

④綜合節(jié)能管理平臺可以統(tǒng)計各水泵的運行工作情況，液位情況及報警情況記錄來自動生成報表。

⑤綜合節(jié)能管理平臺通過3D 圖形展示集水井內(nèi)液位高度及水泵狀態(tài)，水泵故障及水位報警后會聯(lián)動進行聲光報警。

3.4 冷熱源系統(tǒng)

冷熱源系統(tǒng)流程圖如圖6 所示。

冷熱源系統(tǒng)我們在設(shè)計時就設(shè)計了兩種模式，一種為人為干預(yù)另一種為群控，人為干預(yù)則是工作人員通過預(yù)先指導(dǎo)的順序手動在軟件界面進行開關(guān)機流程，先開蝶閥，再開冷卻塔，冷凍冷卻泵，最后開啟冷水主機，關(guān)機則反之。在人為干預(yù)的過程中我們也做了一定的連鎖保護，當(dāng)系統(tǒng)沒有接到前一步動作的反饋后則無法進行下一步操作，防止誤操作損壞機組。除了人為干預(yù)我們還設(shè)置了群控模式，群控模式下一鍵啟動，系統(tǒng)會開始選擇投入運行的設(shè)備，選擇時會根據(jù)水泵及主機的運行時間，故障率等參數(shù)選擇最適合開啟的設(shè)備，選擇時間為10min，10min 后系統(tǒng)會自動開啟選擇的蝶閥及冷卻塔，蝶閥開啟信號返回后會開啟冷卻泵及冷凍泵，冷凍泵及冷卻泵運行后會自動開啟系統(tǒng)選擇的主機，在群控模式下通過設(shè)定系統(tǒng)溫差進行冷卻塔的加減機，通過系統(tǒng)壓差設(shè)定進行旁通閥的調(diào)節(jié)，通過設(shè)定初始化主機臺數(shù)可以決定一鍵開機后開啟的水泵數(shù)量及冷水主機數(shù)量，通過設(shè)定加減機負(fù)荷率及加減機時間后系統(tǒng)會自動進行加減機操作，當(dāng)機組負(fù)荷超過加機負(fù)荷率且超過時間滿足加機時間后系統(tǒng)會自動增加開啟一臺冷水機組。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷率低于減機負(fù)荷時且滿足時間條件，系統(tǒng)會自動關(guān)閉一臺冷水機組。

3.5 查詢系統(tǒng)

查詢系統(tǒng)主界面如圖7 所示。

查詢系統(tǒng)可以查詢到整個系統(tǒng)所有模塊的在線狀況，通過紅綠來表示模塊的上下線及網(wǎng)絡(luò)的通斷，當(dāng)模塊掉線或網(wǎng)絡(luò)斷線則會彈出提醒，工作人員需要到現(xiàn)場檢查硬件問題。

3.6 報警系統(tǒng)

在報警界面中我們可以查詢到所有的實時報警及歷史報警記錄，報警參數(shù)包括空調(diào)機組濾網(wǎng)堵塞，風(fēng)機故障，運行超時，排風(fēng)機組風(fēng)機故障，水泵的過流故障，水流開關(guān)斷流，集水井液位報警燈，我們可以通過打印機將報警記錄打印出來后進行現(xiàn)場排查。

4 結(jié)語

世界媽祖文化論壇永久會址的綜合節(jié)能管理系統(tǒng)可以有效節(jié)省大約28%的能耗，同時使用綜合節(jié)能管理系統(tǒng)可以使會址的所有機電設(shè)備都在物業(yè)部門的管控中，對于設(shè)備的運行情況，報警情況都能在第一時間得到通知。一旦受控設(shè)備發(fā)生故障，第一時間發(fā)出報警給綜合節(jié)能管理平臺，物業(yè)人員可以立即做出相應(yīng)，及時檢查設(shè)備的報警狀況，延長機電設(shè)備的使用壽命。

圖6 冷熱源子系統(tǒng)控制界面

圖7 查詢子系統(tǒng)控制界面