智能建筑设备控制技术和建筑节能分析.doc

智能建筑设备控制技术与建筑节能分析摘要：本文主要讨论在智能建筑中如何有效地实现建筑的节能。介绍了几种智能建筑中的节能控制，包括建筑设备的节能控制，冷热源的节能控制，更改室内参数等来达到节能的目的，并指出了今后智能建筑中的节能发展方向。关键词：智能建筑；设备控制；建筑节能随着我国经济的不断发展，能源需求不断上升，但同时由于世界性的能源紧缺，也凸现出供求之间的矛盾，基于此节能就成为一个非常重要的问题，我国过去的那种粗放型的能源利用方式已经不能适应现今社会的发展，节能是经济可持续发展的必由之路，作为建筑物来说，随着新技术、新工艺的不断发展，节能有了更多的手段和潜力，诸如减压节流、风机水泵变频控制、冷热源新型设备、智能照明等方面出现了很多的新方法、新技术。我国自90年代陆续开始在北京、上海、广州和深圳等地相继建成了一批智能型的人型公共建筑，其巾人部分为商用办公楼，最有代表性的是上海浦东金茂大厦。智能建筑也称为智能大厦，它是采用先进的计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制，对信息资源进行管理和对用户提供信息服务等一种新型建筑。楼宇自动化系统是智能大厦的一个重要的子系统。主要包括：空调系统、通风系统、给排水系统、照明系统、电梯和停车管理系统、消防系统、安防系统等。楼宇自控系统负责保证智能大厦内各种机电设备的运行并使之达到最佳状态。一、智能建筑内建筑设备的节能控制1、机电设备优化启停控制由于机电设备是一栋大厦的用电大户，所以楼控系统必须对整栋大厦的机电设备的运行进行控制，以达到最佳的运行效果。楼宇自控系统对机电设备有最佳的启动时间控制软件，可保证工作人员进入建筑物时室内温度恰好达到设定值。即可保证从占有时间一开始便满足舒适性要求，又可减少过长的启动时间，并可同时对多台设备进行最佳时间控制。其控制算法由软件实现，并具有较强的根据环境条件变化自动调整最佳启动时间的功能。最佳停止时间控制程序与最佳启动时间控制程序的原理相似，也是应用惯性储能原理，使供热 / 制冷负荷利用热 / 冷惯性，持续段时间，在结束之前，提前结束供热或制冷，同时保证环境温度不超过舒适极限的范围。2、冬、夏季部分负荷时水泵分设节能随着季节的更换，空调负荷在一年内的变化很大。一般说来，在计算所得负荷的工况下运行的时间极短，绝大多数时间内空调设备是在远低于计算所得额定值的情况下运行。夏季空调负荷时间频率上看，有 83.8% 的运行时间在低于 50% 的负荷下运行；冬季供热时，有 80% 左右的运行时间负荷率低于 40% 。水泵是整个空调系统的动力输送系统，其能耗占整个空调系统总能耗的 25% 左右。3、变风量、变流量系统的最优控制与传统的定风量空调系统相比较，变风量空调系统减少了再热量及其相应的冷量，而且随着各房间送风量的变化，系统的总送风量也相应的变化，可以节省风机运行能耗，此外，根据变风量空调系统运行的特点，在计算空调系统总负荷时，也可以考虑各房间的同时使用系数从而减小风机的装机容量。根据冬夏季不同的工况，对回风温度进行监测，并与设定的温度值相比较，根据回风温度与设定温度的差值对冷/热水阀进行不同的 pid 调节，使室内温度始终保持在设定的范围内。二、智能建筑内冷热源系统的节能控制1、与冰蓄冷相结合的低温送风系统由于空调系统的用电高峰期与城市电力的峰谷曲线基本一致，所以造成了城市电力的巨大峰谷差。为了实现“移峰填谷”，国内外电力部门均采取一系列优惠政策鼓励使用低谷电，这些政策极大的推动了冰蓄冷技术的发展，为低温送风提供了客观条件。常规空调的送风温度为 15-18度，送风温差一般控制在 8-12度，而低温送风温度为 3-10度，送风温差可达 13-20度。根据 ashrae标准 55-1981 ，干球温度 28度，相对湿度 35% 的有效温度与干球温度 26度，相对湿度 60% 的有效温度相同。在相同的空调负荷下，增大送风温差可以减少送风量，减少风管直径和空气处理设备的额定工作量，降低空调系统的初投资，使蓄冷空调在初投资方面可以与常规空调竞争。2、合理的选择冷机中央空调系统装机容量过大，主机就会长期在部分负荷状态下运行，效率低而能耗大。实际工程中由于存在设计方面的误区，许多设计人员往往以所计算的最大负荷为标准来选择机组，有很多是装机容量过大的。据有关部门曾经对北京、上海和广州等地区的 24 座宾馆饭店的中央空调系统的装机容量和实际开机容量调查发现，60% 以上装机容量过大，这些空调系统一般都在 35% -55% 负荷状态下运行，即长期在低效区运行，造成了大量的能耗损失。合理的选择装机容量既可以减少系统的初投资，又可以节损运行费用。三、调整智能建筑内参数的节能控制1、建筑物内的温度标准确定冬季室内温度过高和夏季温度过低不仅会造成能源的浪费，而且也会给人体带来不舒适的感觉。资料表明，选择合理的室内温度，对暖通空调系统的节能有极其重要的作用。例如，当夏季空调室内温度从26度提高到28度，可减少18%-2% 的冷负荷。常规空调的温控范围为2度，而据美国国家标准局统计资料表明，如果在夏季将设定温度下调1度将增加 9% 的能耗，如果在冬季将设定温度上调 1度，将增加 12% 的能耗，因此将建筑物内的温度控制精度设为1度，会更加有利于节能。2、焓值控制在空调控制中，根据户外的新风干球温度以及其露点或相对湿度、回风干球温度以及其露点或相对湿度进行比较计算，自动选择空气来源，户外新风、回风或二者按比例混合，以达到节能的目的。例如，若室外空气温度足够低，就可以将室外空气作为一种冷源，充分利用室外空气作为冷源是空调系统节能的重要途径之一。通常取室外空气温度上限为18度，在此条件下，调节回风阀、新风阀、排风阀，保证混风温度的设定值（通常 13-16度），就可以达到节能的目的。3、利用室内浓度来控制室内的新风量传统的空调系统设计一般是采用室内人数作为最小新风量的标准。这一方法的缺点是不能准确预知室内的真实空气品质。为了保证空调房间的空气质量，选用空气质量传感器，当房间中的、浓度升高时，传感器输出信号，控制新风风门的开度以增加新风量。有资料显示，在较寒冷的地区，夏季系统减少冷负荷 24% 左右，冬季系统热负荷减少约 68% 左右。