智能建筑智能化系統(tǒng)樓宇自控技術(shù)探究

田亞龍

（萬(wàn)橋信息技術(shù)有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

在當(dāng)前智能化技術(shù)高速發(fā)展的背景下，智能建筑已成為未來(lái)建筑領(lǐng)域發(fā)展的主流趨勢(shì)。而在集成化技術(shù)支持下，技術(shù)人員將智能建筑內(nèi)各個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接起來(lái)，使之成為具備監(jiān)控及管理雙重職能的自控，為提升智能建筑管理自動(dòng)化水平提供有力支持，而樓宇自控技術(shù)是智能建筑的重要基礎(chǔ)支撐，其實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)物理及信息鏈路將各工作站以及主機(jī)相連接，并在此基礎(chǔ)上對(duì)建筑進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控以及管理。

1 智能建筑樓宇自控系統(tǒng)

從技術(shù)角度分析，樓宇自控系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、建筑管理系統(tǒng)是支撐智能建筑功能發(fā)揮的四大基礎(chǔ)模塊，其中，樓宇自控系統(tǒng)是其中最為關(guān)鍵的一環(huán)。自控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中主要依托于現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感技術(shù)等對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行智能管控，進(jìn)而形成對(duì)建筑物照明、能耗、樓宇自控等設(shè)備進(jìn)行集中管理的綜合性系統(tǒng)[1]。作為智能建筑最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)組成模塊，其實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可以對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化管控，并對(duì)存在關(guān)聯(lián)性的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，確保其充分發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，提升設(shè)備使用性能。該系統(tǒng)的主要功能為對(duì)機(jī)電設(shè)備信息進(jìn)行分類梳理的前提下自動(dòng)編制控制方案，并對(duì)方案進(jìn)行橫向?qū)Ρ冗x取其中最優(yōu)控制策略，為建筑物內(nèi)機(jī)電設(shè)備有序運(yùn)轉(zhuǎn)提供有利環(huán)境支持。

2 案例概述

案例工程為某地區(qū)綜合建筑項(xiàng)目，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，分別在寫字樓與酒店兩功能區(qū)設(shè)置獨(dú)立樓宇自控系統(tǒng)。本文研究過(guò)程中選取寫字樓部分進(jìn)行具體說(shuō)明。案例工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中，出于寫字樓功能性以及舒適性等要求，設(shè)置大量空調(diào)、給排水、照明、能耗等設(shè)備，并分散布置于各個(gè)樓層之中，設(shè)計(jì)者在實(shí)際工作中為降低后續(xù)設(shè)備運(yùn)行成本及提高運(yùn)行效率，利用樓宇自控系統(tǒng)對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行分散管理、集中控制，為設(shè)備有序運(yùn)轉(zhuǎn)提供有利支持。

3 樓宇自動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 冷熱源系統(tǒng)控制策略

案例工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，為切實(shí)滿足寫字樓舒適性要求，在此功能區(qū)設(shè)置4套獨(dú)立冷熱源系統(tǒng)。其實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中均采用空氣源熱泵性冷溫水機(jī)組、循環(huán)泵等設(shè)備組成，針對(duì)4套獨(dú)立冷熱源系統(tǒng)的控制工作可以利用同一原理進(jìn)行。技術(shù)人員在實(shí)際工作過(guò)程中通過(guò)BAS 對(duì)DDC 進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，進(jìn)而落實(shí)監(jiān)測(cè)以及控制要求。樓宇自控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)合不同區(qū)域冷熱源系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用要求，選取以下控制策略：

第一，機(jī)組運(yùn)行參數(shù)。自控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)通過(guò)網(wǎng)關(guān)對(duì)冷熱源系統(tǒng)機(jī)組風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析判斷其是否處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)之中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制目的。

第二，冷熱負(fù)荷需求計(jì)算。自控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中收集建筑使用信息，依照冷熱源系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的供水及回水溫度、供水流量計(jì)算建筑所需冷熱負(fù)荷。

第三，機(jī)組臺(tái)數(shù)控制。在對(duì)建筑所需冷熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上，基于智能模糊控制算法對(duì)機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，在滿足舒適性需求同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

第四，水壓差控制。自控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)根據(jù)冷熱供水供應(yīng)與回水壓力產(chǎn)生的差值，對(duì)旁通調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，確保供回水壓差始終保持在恒定狀態(tài)。

3.2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)控制策略

3.2.1 定風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制方案

針對(duì)定風(fēng)量空調(diào)機(jī)組，自控系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)計(jì)算后，針對(duì)溫度、濕度等七項(xiàng)因素做出相應(yīng)的控制方案，具體如下所示：

第一，溫度控制方案。制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)機(jī)組回風(fēng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，隨后對(duì)水閥進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。依據(jù)自控系統(tǒng)設(shè)定，寫字樓內(nèi)夏季以及冬季溫度分別被設(shè)定為24℃——26℃以及20℃——22℃。

第二，濕度控制方案。根據(jù)濕度傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)加濕閥開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)控制，保證送風(fēng)濕度達(dá)到濕度設(shè)定值。

第三，風(fēng)機(jī)壓差監(jiān)測(cè)方案。自控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)送風(fēng)機(jī)設(shè)備兩端壓差進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，確保風(fēng)機(jī)壓差始終維持在最佳平衡點(diǎn)。

第四，濾網(wǎng)報(bào)警方案。濾網(wǎng)是確?？諝赓|(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，自控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)過(guò)濾器兩側(cè)壓力變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并設(shè)定報(bào)警極限，提醒運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行濾網(wǎng)清潔或更換。

第五，CO2濃度控制方案。自控系統(tǒng)運(yùn)行中依托于比例積分對(duì)新風(fēng)閥以及回風(fēng)閥開(kāi)度進(jìn)行試調(diào)控，確?；仫L(fēng)CO2濃度始終維持在設(shè)定區(qū)間范圍內(nèi)。

第六，機(jī)組啟停定時(shí)控制方案。自控系統(tǒng)會(huì)依據(jù)寫字樓日常作息安排對(duì)機(jī)組啟停時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定，并設(shè)定維修時(shí)間提醒運(yùn)維人員。

3.2.2 新風(fēng)機(jī)組控制方案

案例工程中，設(shè)計(jì)人員將寫字樓部分樓層空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定為新風(fēng)機(jī)組PAU 加風(fēng)機(jī)盤管的空調(diào)模式。并依據(jù)實(shí)際使用要求設(shè)定如下控制方案：

第一，溫度控制方案。自控系統(tǒng)會(huì)對(duì)機(jī)組送風(fēng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并自動(dòng)進(jìn)行PID 水閥調(diào)控，確保溫度始終控制在設(shè)定區(qū)間范圍。

第二，防凍保護(hù)方案。自控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)根據(jù)外界溫度變化對(duì)機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)盤管的目的。系統(tǒng)設(shè)定當(dāng)盤管出水溫度低于5℃時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉停風(fēng)機(jī)以及新風(fēng)閥，同時(shí)將熱水閥全部打開(kāi)，確保冬季條件下盤管不會(huì)出現(xiàn)凍裂情況。

第三，聯(lián)鎖保護(hù)方案。自控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中設(shè)定新風(fēng)閥和水閥為聯(lián)鎖保護(hù)。新風(fēng)閥自動(dòng)關(guān)閉后，下次進(jìn)行風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程時(shí)，自控系統(tǒng)會(huì)控制風(fēng)閥啟閉。同時(shí)防凍報(bào)警系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)以及盤管水閥設(shè)定為聯(lián)鎖狀態(tài)，如果在冬季環(huán)境下因防凍報(bào)警導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停運(yùn)，新風(fēng)閥也會(huì)隨之關(guān)閉并將加熱水閥全部打開(kāi)，切實(shí)避免出現(xiàn)盤管表冷器凍裂情況[3]。

3.3 給排水系統(tǒng)控制策略

案例工程中，寫字樓部分給排水系統(tǒng)主要由生活水箱、消防水箱、集水坑等構(gòu)成。自控系統(tǒng)針對(duì)給排水系統(tǒng)的管理策略為僅通過(guò)DDC 控制器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而不進(jìn)行控制。在給排水檢測(cè)策略方面，系統(tǒng)設(shè)定如下三種：

第一，液位監(jiān)測(cè)方案。自控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)各類水箱液位進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)液位下降至警告值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

第二，檢測(cè)報(bào)警方案。自控系統(tǒng)在發(fā)出警報(bào)后，會(huì)通過(guò)顯示屏放出警報(bào)圖標(biāo)以及聲光警報(bào)，提醒運(yùn)維工作人員對(duì)相應(yīng)位置進(jìn)行檢查并記錄，隨后開(kāi)展相應(yīng)運(yùn)維工作。

第三，監(jiān)測(cè)排污系統(tǒng)集水坑的超高液位、泵的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)等，有故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3.4 智能照明系統(tǒng)控制策略

在當(dāng)前新形勢(shì)背景下，建筑物耗能系統(tǒng)中，公共照明系統(tǒng)的排名不斷提升。案例工程中，自控系統(tǒng)利用DCC 控制器對(duì)地下車庫(kù)、寫字樓公共走廊等區(qū)域進(jìn)行集中控制。具體策略如下所示：

第一，照明控制方案。自控系統(tǒng)會(huì)依據(jù)寫字樓作息時(shí)間表自動(dòng)設(shè)定照明系統(tǒng)啟閉時(shí)間安排。在特殊情況下，相關(guān)人員可以通過(guò)手動(dòng)啟閉方式實(shí)現(xiàn)控制照明系統(tǒng)的目的。

第二，自控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)在控制界面上顯示照明回路開(kāi)關(guān)以及控制狀態(tài)，同時(shí)界面信息還可以有效反應(yīng)照明系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，方便運(yùn)維人員根據(jù)實(shí)際情況制定運(yùn)維方案。

4 總結(jié)

綜上所述，本文所研究案例在應(yīng)用樓宇自控系統(tǒng)后，建筑能耗、建筑運(yùn)行成本得到有效控制，切實(shí)響應(yīng)我國(guó)提出的節(jié)能降耗要求以及經(jīng)濟(jì)性要求，同時(shí)建筑舒適度大幅提升，有效提升該商業(yè)綜合體的吸引力，為業(yè)主方帶來(lái)預(yù)期利潤(rùn)。由此可見(jiàn)，樓宇自控技術(shù)具備較大的應(yīng)用價(jià)值。