綠色建筑中樓宇自控系統(tǒng)的應(yīng)用案例分析

賽迪大廈樓宇設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)對(duì)樓內(nèi)各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行、安全狀態(tài)、能源使用狀況及節(jié)能等進(jìn)行綜合自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制和管理，深化設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理，以確保辦公樓杏滌惺媸實(shí)幕肪常實(shí)現(xiàn)集中管理、高效節(jié)能的目的。

本系統(tǒng)的主要設(shè)備包括中央站/操作站、DDC、傳感器、執(zhí)行器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、交換機(jī)、監(jiān)控/開發(fā)軟件平臺(tái)、節(jié)能控制策略及軟件模塊、第三方系統(tǒng)接口軟件等。

2、系統(tǒng)總體性能

(1)先進(jìn)性。采用APOGEE系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所屬各類設(shè)備的集中管理和分散控制的綜合監(jiān)控及管理功能。

(2)開放性和互操作性。系統(tǒng)具有OPC,ODBC等必要的軟件接口，使系統(tǒng)具有向上(BMS)/向下(其它機(jī)電系統(tǒng))集成的能力，系統(tǒng)容許不同廠家的產(chǎn)品通過網(wǎng)關(guān)界面或第三方集成產(chǎn)品組成一個(gè)完整的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)。

(3)可靠性。系統(tǒng)為分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由管理層和監(jiān)控層組成，構(gòu)成集中管理、分布控制的網(wǎng)絡(luò)形式。

(4)擴(kuò)展性?？刂瓶偩€具有良好的兼容性和可擴(kuò)展性，可在總線的任何位置連接設(shè)備，實(shí)現(xiàn)分階段實(shí)施和不同時(shí)間的可調(diào)整性。

(5)經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)具有較高性價(jià)比。

3、系統(tǒng)軟件及性能

BAS采用APOGEE系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)，該系統(tǒng)具有.友好的、易于操作的中英文圖形用戶界面(GUI)。軟件包含的專用繪圖軟件可以根據(jù)綜合大樓各樓層設(shè)備的平面布局圖、各受控設(shè)備的工藝流程圖、自動(dòng)控制系統(tǒng)圖繪制相應(yīng)的圖形界面.直觀顯示各受控設(shè)備的地理位置，并通過圖形、圖像、動(dòng)IIBI、報(bào)表等方式表示設(shè)備的開/關(guān)狀態(tài)、等?、人?自動(dòng)模式、溫度、流量、濕度、壓力、位置等狀態(tài)和參數(shù)。操作人員只需通過鍵盤或鼠標(biāo)等設(shè)備就能由交互式菜單實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)設(shè)備的監(jiān)制和監(jiān)視，發(fā)出操作指示命令，即時(shí)顯示受控點(diǎn)狀態(tài)。此外，系統(tǒng)還提供了清晰的系統(tǒng)訪問目錄。

系統(tǒng)軟件性能如下:

(1)先進(jìn)性。系統(tǒng)所采用的APOGEE系統(tǒng)是以集散控制理論為基礎(chǔ)的成熟的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。它具有結(jié)構(gòu)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展方便、軟件優(yōu)化、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

APOGEE系統(tǒng)可采用Windows2003,WindowsXP操作系統(tǒng)作為運(yùn)行環(huán)境，管理軟件(如Insight,InfoCente:等)采用客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)。

(2)開放性和可集成性。APOGEE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)采用開放式設(shè)計(jì)，自身的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，并且能與第三方產(chǎn)品設(shè)備、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫聯(lián)p集成。在軟件方面采用了標(biāo)準(zhǔn)的開放接口，系統(tǒng)集成支持包含目前樓宇自控及信息產(chǎn)業(yè)中絕大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，能以C)M/DCOM,ACT/IP,BACnet,LonWorkS,ODBC,OPC,ActiveX,Mcxlbus等技術(shù)與其它系統(tǒng)結(jié)合，具有同其它樓宇系統(tǒng)的可互操作性以及企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)的可連接性等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了信息p享和統(tǒng)一管理。系統(tǒng)的開放式平臺(tái)也可與Windows,UNIX,LonWorks及BACnet等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配合。

(3)經(jīng)濟(jì)性。APOGEE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式為極其靈活的模塊式控制方式，控制層的維護(hù)和擴(kuò)展極為方便，從而節(jié)省了初期投資，各部分調(diào)試完成后可獨(dú)立投運(yùn)。APOGEE系統(tǒng)能夠滿足節(jié)省管理費(fèi)用的要求，投人有效的使用能量即能保證房間的高標(biāo)準(zhǔn)和舒適性。

4、系統(tǒng)硬件及性能

4.1中央站系統(tǒng)

保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU總運(yùn)行負(fù)荷不大于50%、內(nèi)y負(fù)荷不大于70%的軟件運(yùn)行環(huán)境。

4.2現(xiàn)場(chǎng)控制器

APOGEE系統(tǒng)的主控設(shè)備—DDC控制器為以太網(wǎng)接口，主干采用以太網(wǎng)構(gòu)成一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，可利用綜合布線系統(tǒng)布線，且星型拓樸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性更高。DD({控制器采用閉環(huán)控制算法—無模型自適應(yīng)控制，其控制精度高、調(diào)試簡(jiǎn)單，降低了閥門的動(dòng)作次數(shù)，增加了閥門的使用壽命;采用樓宇科技TXI/O技術(shù)，提供整合、靈活的I/O點(diǎn)，支持更多類型的輸人信號(hào)，許多點(diǎn)都是UI/UO通用，使監(jiān)控點(diǎn)的配置更加靈活、方便。APOGEE控制網(wǎng)絡(luò)支持中央操作站與現(xiàn)場(chǎng)DDC控制器的聯(lián)接，網(wǎng)絡(luò)上所有的DDC控制器均獨(dú)立工作，中央操作站的故障不會(huì)影響其正常運(yùn)行。DDC控制器的電源具有瞬變電流抑制和過載保護(hù)功能，且控制器自身配有電池，掉電時(shí)所有數(shù)據(jù)資料及程序能保存60天。

4.3傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

BAS系統(tǒng)中的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)可適用于風(fēng)管、水管、室內(nèi)、室外等環(huán)境。傳感器包括室內(nèi)/室外溫濕度傳感器、壓力傳感器、光感傳感器、液位開關(guān)、水流開關(guān)等，其精度滿足控制要求;執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)式執(zhí)行單元，并具有復(fù)位驅(qū)動(dòng)器和手動(dòng)操作裝置。

傳感器采用防腐結(jié)構(gòu)，固定在振動(dòng)安裝環(huán)境的表面，并盡可能使設(shè)定點(diǎn)在感應(yīng)范圍內(nèi)。遵循高靈敏度、高穩(wěn)定性、壽命長(zhǎng)的原則，系統(tǒng)選用的各類傳感器均采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造并與DDC相匹配。

5、控制對(duì)象

BAS系統(tǒng)主要控制對(duì)象為空調(diào)通風(fēng)、電梯、給排水、供配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)(24F氣源熱泵)、直飲水系統(tǒng)(-3F)、中水系統(tǒng)(-3F)、照明控制系統(tǒng)等，并與設(shè)置網(wǎng)關(guān)的VRV空調(diào)主機(jī)聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)具備機(jī)電設(shè)備機(jī)組的手/自動(dòng)狀態(tài)監(jiān)視、啟停控制、運(yùn)行狀態(tài)顯示、故障報(bào)警、溫濕度監(jiān)控及相關(guān)邏輯控制等功能。

6、控制功能

6.1冷水機(jī)組(風(fēng)冷熱泵)的群控

多數(shù)冷水機(jī)組負(fù)荷(制冷量)是根據(jù)冷凍水的供水溫度來控制的。當(dāng)冷水機(jī)組供水溫度大于本機(jī)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組壓縮機(jī)做功加大，使機(jī)組負(fù)荷增大，直至10000;當(dāng)供水溫度降低到接近本機(jī)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組壓縮機(jī)做功維e不變，使機(jī)組負(fù)荷保持不變;當(dāng)供水溫度小于本機(jī)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組壓縮機(jī)做功減小，使機(jī)組負(fù)荷變小。因此，制定的冷水機(jī)組群控策略如下:

(1)根據(jù)冷凍水總管的供水溫度判斷冷水機(jī)組是否加載。當(dāng)供水溫度接近或等于設(shè)定溫度時(shí)，冷機(jī)不應(yīng)加載，而該設(shè)定溫度應(yīng)等于單臺(tái)冷水機(jī)組的本體控制設(shè)定值，并且參與群控的所o冷機(jī)的本體控制設(shè)定溫度應(yīng)該一致;當(dāng)供水溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，冷機(jī)應(yīng)加載，同時(shí)受到加載延時(shí)判斷、冷源系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間段、是否有待命的可加載冷水機(jī)組等的約束。

(2)根據(jù)冷凍水總管的供水溫度和冷水機(jī)組負(fù)荷判斷冷機(jī)是否卸載。當(dāng)供水溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，冷水機(jī)組不應(yīng)加載;當(dāng)供水溫度低于或接近于設(shè)定溫度時(shí)，2明運(yùn)行的冷水機(jī)組已提供了足夠冷量來滿足建筑物需求，但能否卸載一臺(tái)冷水機(jī)組還必須檢查當(dāng)前冷水機(jī)組的負(fù)荷，根據(jù)冷水機(jī)組在不同負(fù)荷下的COP(冷水機(jī)組的能效比)來確定。

(1)啟?？刂啤Ｔ谥醒牍芾碚驹O(shè)定時(shí)間表程序，并下載至相應(yīng)DDC來控制空調(diào)機(jī)組的啟停，可根據(jù)要求臨時(shí)或永久設(shè)定、改變有關(guān)時(shí)間表并確定高e、特殊時(shí)段。

(2)溫濕度控制。通過安裝在回風(fēng)管和送風(fēng)管上的風(fēng)管溫濕度傳感器測(cè)量回風(fēng)溫度(AI).根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)控制冷熱調(diào)節(jié)閥開度，以達(dá)到降溫或加熱的目的，滿足控制區(qū)域內(nèi)溫度以及節(jié)能的要求。冬季時(shí)，DD({起用加濕控制作用，根據(jù)回風(fēng)溫濕度，控制濕膜加濕器的進(jìn)水，使區(qū)域濕度保持恒定。根據(jù)室外溫濕度和恰值計(jì)算對(duì)空調(diào)機(jī)設(shè)定溫度進(jìn)行修正。

(3)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過風(fēng)機(jī)過載繼電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號(hào)(DI);通過空調(diào)控制柜的二次回路監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)(DI)和手/自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)(DI);通過安裝壓差開關(guān)監(jiān)測(cè)過濾網(wǎng)兩側(cè)壓差，根據(jù)設(shè)定值產(chǎn)生的阻塞報(bào)警信號(hào)提示清洗過濾網(wǎng)以提高過濾效率，壓差設(shè)定值為20~300Pa，可調(diào)報(bào)警范圍(DI).

6.30熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組

全熱回收新0換氣機(jī)組由排風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、交換器和送回風(fēng)濾網(wǎng)構(gòu)成。

(1)啟?？刂啤Ｔ谥醒牍芾碚驹O(shè)定時(shí)間表程序，并下載至相應(yīng)DD(:來控制全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組工作，可根據(jù)要求臨時(shí)或者永久設(shè)定、改變有關(guān)時(shí)間表并確定高峰和特殊時(shí)段。

(2)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過風(fēng)機(jī)過載繼電器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生風(fēng)機(jī)故障報(bào)警信號(hào)(DI);通過空調(diào)控制柜的二次回路監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)(DI)和手/自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)(DI).

(3)軟件控制模式。根據(jù)全熱回收新風(fēng)換氣機(jī)組送、回風(fēng)溫度來控制。夏(冬)季，若高于設(shè)定溫度，則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，新風(fēng)和排風(fēng)進(jìn)行熱交換后，向室內(nèi)送人新風(fēng);若低于設(shè)定溫度，則停止回風(fēng)機(jī)，停止回風(fēng)換熱，送人熱(冷)新風(fēng)空氣。

6.4照明系統(tǒng)

系統(tǒng)控制的對(duì)象包括:室外景觀照明、大廳或大堂燈光、走道燈光、辦公室回路等。按照各功能區(qū)域的不同要求，通過獨(dú)立的控制系統(tǒng)可滿足大樓的各種需求。

(1)室外景觀照明控制。采用BAS進(jìn)行回路控制，滿足節(jié)日?qǐng)鼍啊⑿Ч肮?jié)能控制要求，進(jìn)行集中監(jiān)控。

(2)大堂及其它公共區(qū)域燈光開關(guān)控制。采用BAS進(jìn)行回路控制，滿足公共區(qū)域場(chǎng)景、照度及節(jié)能控制要求，進(jìn)行集中監(jiān)控。

(3)普通辦公室照度控制。采用BAS進(jìn)行開閉控制，滿足照度及節(jié)能控制要求，進(jìn)行集中監(jiān)控。

6.5VRV系統(tǒng)

對(duì)于VRV系統(tǒng)自帶的網(wǎng)關(guān)接口，BAS通過RS-232C/BacNET接口與其通信，并通過OPCf方式對(duì)VRV系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)顯示、故障報(bào)警、溫度設(shè)定、冷熱模式設(shè)定、啟?？刂啤Ｍ瑫r(shí)為滿足能源分項(xiàng)計(jì)量要求，BAS還通過接口從VRV系統(tǒng)接收其能源分區(qū)計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一報(bào)表處理。

6.6供配電系統(tǒng)監(jiān)視

對(duì)于供配電系統(tǒng)，通過高級(jí)接口方式從電力監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)采集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，接口采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議Mblls/ModbusoBAS通過RS-485/232接口方式與其通信，并通過OPC的方式對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行集成。

6.7電動(dòng)遮陽百葉監(jiān)控

對(duì)電動(dòng)遮陽百葉的啟/停狀態(tài)、手/自動(dòng)狀態(tài)、故障等進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)百葉進(jìn)行分組(每層每面)控制。

6.8能源分項(xiàng)計(jì)最數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表

為滿足能源分項(xiàng)計(jì)量要求，BAS通過接口從不同電控箱的智能儀表采集能源消耗、從VRV系統(tǒng)接收VRV系統(tǒng)能源分區(qū)、從水計(jì)量智能儀表接收水量消耗分區(qū)等計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一報(bào)表處理。

6.9其他系統(tǒng)

BAS控制的系統(tǒng)還包括給排水系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、氣源熱泵熱水系統(tǒng)、游泳池系統(tǒng)、中水雨水系統(tǒng)(一1F)、直飲水系統(tǒng)(一3F)等，其監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控內(nèi)容及控制方法見表1.

7、節(jié)能措施

(1)冷凍水溫度設(shè)定。系統(tǒng)節(jié)能程序根據(jù)不同季節(jié)及每天室外溫度的變化情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷凍水的出水溫度，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。

(2)空調(diào)場(chǎng)所溫度設(shè)定。在建筑的大廳、走道等公共區(qū)域，適當(dāng)提高設(shè)定溫度可減少能耗。如辦公區(qū)溫度設(shè)定在25℃左右;在室內(nèi)外過渡的前廳，若同樣設(shè)于25℃左右，則與室外溫差過大，人一進(jìn)門會(huì)感覺不適，故可設(shè)定在28-30℃;走道可設(shè)定在27一28℃。這樣逐漸過渡到辦公區(qū)域，不但人體感覺舒適，還可有效減少不必要的能耗。

(3)克服設(shè)備容量冗余。傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計(jì)，由于季節(jié)變化、人員和設(shè)備發(fā)熱量等變數(shù)太多，難以精確計(jì)算出空調(diào)系n的負(fù)荷需求，因此，設(shè)計(jì)中會(huì)有一定的設(shè)備容量冗余，用人工簡(jiǎn)單的啟停制勢(shì)必造成能源的浪費(fèi)。而運(yùn)用BAS的節(jié)能控制算法和群控模式，根據(jù)末端實(shí)際所需冷負(fù)荷，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行時(shí)間和投人臺(tái)數(shù)，可保證冷量供求平衡，讓冷源設(shè)備運(yùn)行在最高效率特性上，避免大馬拉小車，有效克服因設(shè)備容量冗余而造成的能源浪費(fèi)。

(4)新風(fēng)控制。根據(jù)季節(jié)變化，合理地進(jìn)行新風(fēng)控制是節(jié)能的另一個(gè)措施。以某地區(qū)為例，在設(shè)計(jì)工況(夏季室溫26℃，相對(duì)濕度60%;冬季室溫22℃，相對(duì)濕度55%)下，處理1噸室外新風(fēng)量需冷量6.5kW，熱量12.7kW，故在滿足室內(nèi)空氣衛(wèi)生的前提下，減少新風(fēng)量，有顯著的節(jié)能效果。新風(fēng)控制有3種方案:在夏季午夜室外溫度最低時(shí)，開啟新風(fēng)機(jī)，將室外低溫空氣充盈室內(nèi)，然后關(guān)閉風(fēng)門，從而減少第二天上班前空調(diào)系統(tǒng)的預(yù)冷時(shí)間;根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量來控制新風(fēng)機(jī)的啟停，以減少新風(fēng)機(jī)的開啟時(shí)間和冷負(fù)荷損失，如在午餐時(shí)間室內(nèi)人員較少時(shí)，可減少新風(fēng)機(jī)的開啟數(shù);在過渡丶窘冢盡量使用室外新風(fēng)，以減少冷負(fù)荷損失。

(5)提高室內(nèi)溫濕度控制精度。大廈內(nèi)溫濕度的變化與大廈節(jié)能有著緊密的關(guān)系，如果在夏季將溫度設(shè)定值上調(diào)1℃，那么將減少9%的能耗，因此，將大廈內(nèi)溫濕度控制在設(shè)定值的精度范圍內(nèi)是大廈空調(diào)節(jié)能的又一個(gè)有效措施。