智能建筑节能措施探讨

　　摘要：本文以海洋石油大厦A座节能改造为例，提出了智能建筑节能的6个措施，分别为提高室内温度控制精度、对室内新风量进行控制、机电设备的最佳启停控制、空调水系统平衡与变流量管理、克服暖通设计带来的设备容量冗余和能源管理系统的应用。
　　关键词：智能建筑；节能；经济效益
　　一、海洋石油大厦A座的基本情况
　　海洋石油大厦A座于1997年春季投入使用，整个中央空调系统没有安装自动控制系统和远程监控装置，这样一方面造成动力能源消耗巨大，冬天有些房间温度太高，夏季有些房间温度又太低，即浪费了能源又对人体不利。另一方面中央空调整个机组全部靠人工操作的办法，难以保证系统的正常可靠运行，也难以提供舒适的温度，在2004年时，根据海洋石油大厦A座的现状，对其进行了局部的改造从而节约了能源，具体节能的措施和经济效益分析如下。
　　二、海洋石油大厦A座节能改造措施
　　2.1提高室内温度控制精度。室内温度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据美国国家标准局统计资料表明，如果在夏季将设定值温度下调1℃，将增加9%的能耗，如果在冬季将设定值温度上调1℃，将增加12%的能耗。因此将室内温度控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。针对这种状况在海洋石油大厦A座4层和5层的每台风机盘管的供水管道上加装一套自动水流调节阀并在房间内安装温度控制器，温控器可以自动检测到房间内的温度，当办公人员设定的温度值与实际温度不一致时，温控器就会驱动水流调节阀动作，从而改变风机盘管的制冷量，达到房间内实际的温度与设定的温度一致，这种自动调节温度节约了能源，同时在4层和5层的盘管上加时控开关，控制非上班期间盘管的运行，从而节约能源。
　　2.2 新风量控制。海洋石油大厦A座在各层均安装了新风机组，新风机组也没有实现自动控制，如大厦A座一楼西侧新风机组本身能量过大，制冷量为70950Kcal/h，供冷面积为407㎡，根据这样的面积测算407㎡制冷量取值范围在36654－48874Kcal/h比较合理，新风量过大会导致房间内的温度过低，不仅浪费了能源，还对身体不利，针对这种情况，2000年在渤海公司综合协调部调度室房间内安装了一台VAV末端风量控制器，该装置可以根据房间的设定温度对全新风系统的进风量进行自动控制，当供冷或供热温度超过该房间的设定值时，该装置会自动调节进风量，而原来设计没有考虑到这种情况，并且本身的能量又过大，当这个房间不需要太多的风量时，它会关小进风阀，而风机并不因这种变化而改变它的送风量，因为新风机组是定风量的装置，所以多余的风量被压向其它房间，导致其它房间冬季过热或夏季过冷，在2003年又进行了深入的调研，在一楼西的新风机组上安装了变频器，通过变频器控制风机电机的运转速度，从而减少送风量，使问题彻底解决。
　　2.3机电设备最佳启停控制。海洋石油大厦A座就进行了改造，将部分新风机组进行了启停控制，早上7：30开机，晚上17：30关机，周六和周日停止运行。海洋石油大厦的茶炉原来24小时运行，从2004年开始安装了时控开关，每天早上6：00运行，晚上18：00停止运行。所以在新建的办公楼中应充分考虑节能措施，还有照明的节能控制等。新风机组：除1、3、4、7、8层外，其它楼层19:00～7:00停止新风机组运行比长期运行每天节约1570.8KW/h，即：（110.85KW×24）-（90.8KW×12）=1570.8KW/h，每年可节约1570.8×1.1130×365=638130元。电热水器安装定时器后，每天工作按8小时通电加热计算，除1、3、4层全天候运行外，其它楼层18:00～6:00停止工作，比全部长期工作时每天可节约电量684KW/h；(175.5KW×8h)-{(171KW×4h)+(4.5KW×8h)}=684KW/h，每年可节约684×1.1130×365=277872元；大厦A座安装空调盘管时控器，约控制盘管410台，从22:00～7:00停止运行，每天停运9小时，平均每台盘管功率为20W，每天可节约电量73.8KW/h。410台×0.02KW×9小时＝73.8KW/h；每度1.113元，每年共节约29981元。
　　2.4空调水系统平衡与变流量管理。通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理时，常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法，结果温湿度控制精度很差，能量浪费也是极其明显的。这是由于在恒定的供回水压力差之下，自平衡能力很差，流量值与实际热交换的需要量想差甚远，往往因而造成温湿度失控，能量浪费和设备受损。通过对空调系统最远端和最近端（相对于空调系统供回水积水器而言）的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果测量参数分析可知空调系统具有明显的动态特点，运行状态中楼宇自控系统按照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的电磁阀，控制流量进行相应变化，因此总的供回水流量值也始终处于不断变化之中，为了响应这种变化，供回水压力差必须随之有所调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型（算法），将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。
　　2.5克服暖通设计带来的设备容量冗余。目前我国绝大多数暖通系统，为了保证能在最不利的环境情况下正常运行，在设计时往往采用静态方法计算负荷，而且还乘以较大的安全系数，以至于在设备（如制冷机组、冷冻水泵、冷冻水泵、风机等）选型方面往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统，一年之中的负荷绝不是均匀分布的，即使是一天之中的负荷也是随时间而变化的。不恰当的冗余将会造成能源的浪费，而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。由于智能建筑科学地运用楼宇自控系统的节能控制模式和算法，动态调整设备运行，有效地克服由于暖通设计带来的设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。
　　2.6能源管理系统的应用。能源管理系统由各种计量仪表和软件程序组成。安装于各种基本的空调设备（如制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、风机等）上的计量仪表不仅可以在系统运行时采集该设备的适时运行原始数据，还可以协助中央控制器，在系统软件控制下，实现系统的节能运行。软件程序则是能源管理系统的中枢。首先，由各种计量仪表采集的设备运行原始数据，通过数据传输通道传输到中央处理器，利用软件程序对其进行分析整理，从而建立系统高效低能运行数据库并集成在能源管理系统软件中，为以后的能源管理提供基本依据。然后，在空调系统的运行过程中，各种计量仪表采集相应的运行数据传输给中央处理器，通过软件程序的对比分析，拟合出系统的运行曲线，从而判断系统是否处于节能运行状况。若发现运行异常，系统软件可根据采集的适时运行数据及所拟合的运行曲线，自动确定故障部位、发出声光报警信号，通知故障检测程序自动排障或指示设备管理人员人工排障。此外，能源管理软件还可自动存储或打印设备运行数据和运行曲线，为后续的系统完善提供可靠资料。各种计量仪表也可通过显示屏直接显示运行数据，提高管理人员的节能意识。
　　三、结论
　　节能管理是智能建筑综合管理的重要内容，由于智能建筑的机电设备采用自动化监控方式，使智能建筑利用先进的综合节能技术成为可能。同时，节能是建设智能建筑的主要目标之一，在不影响用户舒适性的原则下，对设备机器实现效率化的运转管理，节省运行和管理费用，是智能建筑能源管理自动化的具体体现。
　　参考文献：
　　1、朱顺兵等.智能建筑节能效益评估研究.南京建筑工程学院，2008

《智能建筑节能措施探讨》

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