楼宇自控系统节能控制的必要性分析

　　摘要：随着通信电源和电子信息化技术水平的不断提高, 利用智能建筑楼宇的自控系统进行节能控制已经具备技术条件, 这也是国家实现可持续发展的必然要求。在智能楼宇自控系统中进行节能控制不仅具有技术体系的优势, 而且能够体现建筑自身的节能优势。文章介绍了楼宇自控系统及其节能控制的内容, 深入分析楼宇自控系统节能控制的模式及主要节能措施。

　　关键词：智能建筑; 楼宇自控系统; 节能控制;

　　0 引言

　　智能建筑指将先进的电子技术应用到建筑之中, 在建筑的设计和施工过程应用电子自动化来提高建筑的安全性和便民性。在城市化进程中, 我国的智能建筑数量越来越多, 在政府可持续发展理念的推动下, 楼宇建筑中的自控系统节能控制也成为建筑设计和研究的重点内容。它能够对能源资源有效动态管理, 节约能源和管理成本, 对我国未来的建筑发展、通信电源技术的应用发展和能源发展等方面都具有重要的现实性意义。

　　1 楼宇自控系统概述

　　楼宇自控系统是智能建筑的核心标志, 最早起源于20世纪80年代的美国。这个系统是以通信、信息和电子技术应用为主要标志, 目的是创造更具有人文关怀的建筑体系[1]。从智能建筑本身上看, 这个系统包含着众多的内容, 如冷热源系统、空调机系统、变电配电监控系统、照明监控系统等。

　　在楼宇自控系统中, 网络通信技术是一项重要技术, 是利用信息网络和通信功能对自控系统中的各个部分内容进行监控、维护和跟踪, 以保证其系统功能的发挥。同时楼宇自控系统还需要总线控制技术加以保障, 这也是其迈向网络化和智能化的一个技术基础。总线控制技术利用电源线路安装技术与网络通信技术协调配合, 保证信息的正常运输, 这也是自控系统的“控制”功能发挥作用的技术保障。

　　由此可以看出, 楼宇自控系统具有内容广泛、技术系统复杂性高、技术关联性强的特点, 其控制技术难度也比较高, 在实际设计和安装中具有较高的技术要求。

　　2 楼宇自控系统节能控制的内容及其必要性

　　从前文的分析中可以看出楼宇的自控系统的节能控制是自控系统的一个组成部分, 节能控制的内容就是对楼宇自控系统中的核心内容和对象采用一定的技术进行节能功能的控制, 以降低自控系统和其他建筑设备带来的能源自耗, 使智能建筑真正符合现代化发展的要求。

　　节能控制工作是当前我国建筑发展的必然要求。根据相关的调查, 我国建筑能耗占总能耗的28%, 其中的供热、空调系统占到其中的70%左右[2]。这说明楼宇建筑中的很多功能性设备资源耗费比较明显。同时楼宇自动控制系统中的通信和电源技术的应用本身为自动化节约能源创造了技术前提和基础。因此, 楼宇自控系统的节能控制对提高建筑的性能和我国的能源发展具有重要的现实意义, 也符合未来智能建筑发展的需求。

　　3 楼宇自控系统节能控制的模式及其主要措施

　　从楼宇自控系统的内容上看, 以目前的技术水平和能源耗费的情况, 楼宇自控系统中的暖通空调系统以及供配电系统是耗能比较明显的系统, 也是节能控制需要采取措施的重点对象。

　　3.1 中央空调机组的自控节能模式

　　中央空调的机组能源耗费主要表现在冷冻站设备和空调机组的耗电量, 因此, 在空调机组的自控模式应该围绕着这两个部分进行。楼宇自控系统一般是通过设备使用的末端进行负荷量的计算, 及时自动调整热量和冷能的输出, 以实现机组的最优化运行状态或者自动启停[3]。

　　现阶段, 随着通信电子技术的不断发展, 中央空调机组的冷冻站设备生产商一般都采用微机控制技术生产, 其设备产品利用自带的数字源控制和智能控制自动完成节能目标。其核心是压缩机的能量调节不再是双位元控制而是利用无级卸载控制、多台联动控制等实现精确的能量调节。同时机组的负荷调节由单变量送风温度控制等技术变成多变量的输入模糊控制技术, 运行效率明显提高。也就是说, 在中央空调机组中, 冷冻产品设备主要采取的节能措施是微电子控制技术保证能量调节, 而在机组上则采用多变量的模糊控制提高机组的工作效率以完成节能的目标。

　　3.2 变流量技术的自控节能模式

　　在楼宇的自控系统中, 最主要的内容之一就是暖通空调系统, 同时这也是其耗能最明显的部分。暖通空调系统利用变流量技术能满足设备部分负荷状态下也能保证建筑内部舒适的环境, 从而避免了全负荷系统的弊端以达到节能的目的。一般来说, 暖通空调系统的变流量技术措施主要包括变风量系统 (VAV) 、变水量系统 (VWV) 和变制冷剂流量系统 (VRV) 三个方面[4]。

　　变风量系统就是在房间的热湿负荷低于设定指标时, 在保持送风量不变的情况下能够通过减少送风来维持室内的温度。在这个过程中, 总风量根据不同房间的风量变化就能减少风机的耗能, 同时计算空调系统的总负荷是根据不同房间的技术同时性来减少风机的总容量。变风量的节能措施主要通过变风量的末端控制和变风量空调机组控制两个方面来进行, 在施工的过程中要注意掌握控制方法和系统的布局。这个技术系统最关键的内容是变风量设备的末端送风装置的自动控制设备, 在现阶段有AHU风管系统和FCU系统两个方式。变风量系统的技术核心就是要通过风量调整和信息反馈减少不必要的送风机耗能, 并增加热源机的效率以达到节能的效果。

　　变水量系统就是利用水温供应空调机来提高热源机的运行效率, 通过改变送水量达到节约水泵用电的目标。一般的变水量系统直接通过控制水泵来完成, 系统性能不同所能够完成的节能目标也是不同的, 一般采用无段变速和双向阀控制措施。

　　变制冷剂流量系统采用室外机对室内机的空调机组方式来完成, 节能控制就是变频控制方式, 根据室内机开启的情况来控制室外机压缩机的转离达到节能的目标。目前, 该系统产品开发出了专用的网关接口设备, 可以将这个系统自动纳入到楼宇自控系统之中。具体来说, 就是该系统的末端设备通过接口把信号传送到自控信息系统中, 自控系统在预设值等参数的基础上自动传送信号对空调系统进行管理。

　　3.3 空调风机盘管的节能控制模式

　　在暖通空调系统中, 要想降低风机的耗能而采用的盘管节能控制模式也是比较有效的技术措施。空调风机的盘管优化实际上就是控制风机的运行时间来完成节能。

　　一般来说, 空调风机盘管的节能控制措施包括: (1) 改变公共区的温度设定, 主要是根据季节的温度变化逐级降低温度设定值; (2) 根据建筑使用者的活动规律设定温度控制指标, 如在夜间降低房间的温度控制等; (3) 自然冷却, 就是尽量采用自然的温度和风向调节; (4) 采用远程技术温控技术将温度差值进行自动风机控制处理。

　　3.4 供配电系统的节能优化控制模式

　　供配电系统是楼宇自控系统中耗能比较大的部分, 一般该系统的节能优化控制通过以下两个方面来完成:

　　(1) 公共区域照明控制。在耗电情况比较明显的建筑公共区域位置上, 在实施节能控制技术安装的过程中, 应该根据季节、光感等进行有效的电路和电源安排。如夏季照明运行时间应该短于冬季、增加回路电路设计、光感控制回路等, 能够有效满足用电要求的同时节约能耗。

　　(2) 在工作和生活的区域, 应该增加电量和控制管理的措施, 满足远程用电监控的要求, 避免人为因素带来的电量损耗。

　　4 结论

　　综上所述, 节约能源是中国实现可持续发展的核心, 而楼宇自控系统中的节能控制在目前的通信和电子技术的水平下已经具备现实的可能性。目前楼宇自控系统中的暖通空调系统和供配电系统是智能建筑耗能比较明显的部分, 在这两个系统中进行节能控制主要是利用变流量技术、中央空调机组自控、风机盘管控制等技术措施实现节能的目标, 以优化整个楼宇自动系统运行。

　　参考文献
　　[1]侯天海, 孙峰.楼宇自控系统方案设计与节能[J].智能建筑与城市信息, 2015, 11 (11) :81-86.
　　[2]史海疆.楼宇自控系统节能增效探讨[J].电气应用, 2013, 11 (22) :8-10.
　　[3]方倩波.楼宇自控系统设计与实施探讨[J].智能建筑与城市信息, 2012, 01 (02) :71-75.