智能建筑節(jié)能措施探析

　　論文關(guān)鍵詞：智能建筑　節(jié)能　經(jīng)濟效益

　　論文摘要：本文以海洋石油大廈A座節(jié)能改造為例，提出了智能建筑節(jié)能的6個措施，分別為提高室內(nèi)溫度控制精度、對室內(nèi)新風(fēng)量進行控制、機電設(shè)備的最佳啟�？刂啤⒖照{(diào)水系統(tǒng)平衡與變流量管理、克服暖通設(shè)計帶來的設(shè)備容量冗余和能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用。 

　　一 、海洋石油大廈A座的基本情況
　　 海洋石油大廈A座于1997年春季投入使用，整個中央空調(diào)系統(tǒng)沒有安裝自動控制系統(tǒng)和遠程監(jiān)控裝置，這樣一方面造成動力能源消耗巨大，冬天有些房間溫度太高，夏季有些房間溫度又太低，即浪費了能源又對人體不利。另一方面中央空調(diào)整個機組全部靠人工操作的辦法，難以保證系統(tǒng)的正�？煽窟\行，也難以提供舒適的溫度，在2004年時，根據(jù)海洋石油大廈A座的現(xiàn)狀，對其進行了局部的改造從而節(jié)約了能源，具體節(jié)能的措施和經(jīng)濟效益分析如下。
　　二 、海洋石油大廈A座節(jié)能改造措施
　　2.1 提高室內(nèi)溫度控制精度。室內(nèi)溫度的變化與建筑節(jié)能有著緊密的相關(guān)性。據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)局統(tǒng)計資料表明，如果在夏季將設(shè)定值溫度下調(diào)1℃，將增加9%的能耗，如果在冬季將設(shè)定值溫度上調(diào)1℃，將增加12%的能耗。因此將室內(nèi)溫度控制在設(shè)定值精度范圍內(nèi)是空調(diào)節(jié)能的有效措施。針對這種狀況在海洋石油大廈A座4層和5層的每臺風(fēng)機盤管的供水管道上加裝一套自動水流調(diào)節(jié)閥并在房間內(nèi)安裝溫度控制器，溫控器可以自動檢測到房間內(nèi)的溫度，當(dāng)辦公人員設(shè)定的溫度值與實際溫度不一致時，溫控器就會驅(qū)動水流調(diào)節(jié)閥動作，從而改變風(fēng)機盤管的制冷量，達到房間內(nèi)實際的溫度與設(shè)定的溫度一致，這種自動調(diào)節(jié)溫度節(jié)約了能源，同時在4層和5層的盤管上加時控開關(guān)，控制非上班期間盤管的運行，從而節(jié)約能源。
　　新風(fēng)量控制。海洋石油大廈A座在各層均安裝了新風(fēng)機組，新風(fēng)機組也沒有實現(xiàn)自動控制，如大廈A座一樓西側(cè)新風(fēng)機組本身能量過大，制冷量為70950Kcal/h，供冷面積為407㎡，根據(jù)這樣的面積測算407㎡制冷量取值范圍在36654－48874 Kcal/h比較合理，新風(fēng)量過大會導(dǎo)致房間內(nèi)的溫度過低，不僅浪費了能源，還對身體不利，針對這種情況，2000年在渤海公司綜合協(xié)調(diào)部調(diào)度室房間內(nèi)安裝了一臺VAV末端風(fēng)量控制器，該裝置可以根據(jù)房間的設(shè)定溫度對全新風(fēng)系統(tǒng)的進風(fēng)量進行自動控制，當(dāng)供冷或供熱溫度超過該房間的設(shè)定值時，該裝置會自動調(diào)節(jié)進風(fēng)量，而原來設(shè)計沒有考慮到這種情況，并且本身的能量又過大，當(dāng)這個房間不需要太多的風(fēng)量時，它會關(guān)小進風(fēng)閥，而風(fēng)機并不因這種變化而改變它的送風(fēng)量，因為新風(fēng)機組是定風(fēng)量的裝置，所以多余的風(fēng)量被壓向其它房間，導(dǎo)致其它房間冬季過熱或夏季過冷，在2003年又進行了深入的調(diào)研，在一樓西的新風(fēng)機組上安裝了變頻器，通過變頻器控制風(fēng)機電機的運轉(zhuǎn)速度，從而減少送風(fēng)量，使問題徹底解決。
　　2.3 機電設(shè)備最佳啟停控制。海洋石油大廈A座就進行了改造，將部分新風(fēng)機組進行了啟�？刂疲�早上7：30開機，晚上17：30關(guān)機，周六和周日停止運行。海洋石油大廈的茶爐原來24小時運行，從2004年開始安裝了時控開關(guān)，每天早上6：00運行，晚上18：00停止運行。所以在新建的辦公樓中應(yīng)充分考慮節(jié)能措施，還有照明的節(jié)能控制等。新風(fēng)機組：除1、3、4、7、8層外，其它樓層19:00～7:00停止新風(fēng)機組運行比長期運行每天節(jié)約1570.8KW/h，即：（110.85KW×24）-（90.8KW×12）=1570.8KW/h，每年可節(jié)約1570.8×1.1130×365=638130元。電熱水器安裝定時器后，每天工作按8小時通電加熱計算，除1、3、4層全天候運行外，其它樓層18:00～6:00停止工作，比全部長期工作時每天可節(jié)約電量684KW/h；(175.5 KW×8h)-{(171KW×4h)+(4.5KW×8h)} = 684KW/h，每年可節(jié)約684×1.1130×365=277872元；大廈A座安裝空調(diào)盤管時控器，約控制盤管410臺，從22:00～7:00停止運行，每天停運9小時，平均每臺盤管功率為20W，每天可節(jié)約電量73.8KW/h。410臺×0.02KW×9小時＝73.8KW/h；每度1.113元，每年共節(jié)約29981元。
　　2.4 空調(diào)水系統(tǒng)平衡與變流量管理。通常在沒有采用對空調(diào)系統(tǒng)進行有效的空調(diào)供水系統(tǒng)平衡與變流量管理時，常規(guī)的做法是以恒定供回水壓力差的方式來設(shè)定空調(diào)控制算法，結(jié)果溫濕度控制精度很差，能量浪費也是極其明顯的。這是由于在恒定的供回水壓力差之下，自平衡能力很差，流量值與實際熱交換的需要量想差甚遠，往往因而造成溫濕度失控，能量浪費和設(shè)備受損。通過對空調(diào)系統(tǒng)最遠端和最近端（相對于空調(diào)系統(tǒng)供回水積水器而言）的空調(diào)機在不同供能狀態(tài)和不同運行狀態(tài)下的流量和控制效果測量參數(shù)分析可知空調(diào)系統(tǒng)具有明顯的動態(tài)特點，運行狀態(tài)中樓宇自控系統(tǒng)按照熱交換的實際需要動態(tài)地調(diào)節(jié)著各臺空調(diào)機的電磁閥，控制流量進行相應(yīng)變化，因此總的供回水流量值也始終處于不斷變化之中，為了響應(yīng)這種變化，供回水壓力差必須隨之有所調(diào)整以求得新的平衡。應(yīng)通過實驗數(shù)據(jù)建立變流量控制數(shù)學(xué)模型（算法），將空調(diào)供回水系統(tǒng)由開環(huán)系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)系統(tǒng)。
　　2.5 克服暖通設(shè)計帶來的設(shè)備容量冗余。目前我國絕大多數(shù)暖通系統(tǒng)，為了保證能在最不利的環(huán)境情況下正常運行，在設(shè)計時往往采用靜態(tài)方法計算負(fù)荷，而且還乘以較大的安全系數(shù)，以至于在設(shè)備（如制冷機組、冷凍水泵、冷凍水泵、風(fēng)機等）選型方面往往偏大。暖通系統(tǒng)是一個典型的動態(tài)系統(tǒng)，一年之中的負(fù)荷絕不是均勻分布的，即使是一天之中的負(fù)荷也是隨時間而變化的。不恰當(dāng)?shù)娜哂鄬�會造成能源的浪費，而這種冗余是很難用人工監(jiān)控的方式加以克服。由于智能建筑科學(xué)地運用樓宇自控系統(tǒng)的節(jié)能控制模式和算法，動態(tài)調(diào)整設(shè)備運行，有效地克服由于暖通設(shè)計帶來的設(shè)備容量和動力冗余而造成的能源浪費。
　　2.6能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用。能源管理系統(tǒng)由各種計量儀表和軟件程序組成。安裝于各種基本的空調(diào)設(shè)備（如制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、風(fēng)機等）上的計量儀表不僅可以在系統(tǒng)運行時采集該設(shè)備的適時運行原始數(shù)據(jù)，還可以協(xié)助中央控制器，在系統(tǒng)軟件控制下，實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能運行。軟件程序則是能源管理系統(tǒng)的中樞。首先，由各種計量儀表采集的設(shè)備運行原始數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)街醒胩幚砥�，利用軟件程序�(qū)ζ溥M行分析整理，從而建立系統(tǒng)高效低能運行數(shù)據(jù)庫并集成在能源管理系統(tǒng)軟件中，為以后的能源管理提供基本依據(jù)。然后，在空調(diào)系統(tǒng)的運行過程中，各種計量儀表采集相應(yīng)的運行數(shù)據(jù)傳輸給中央處理器，通過軟件程序的對比分析，擬合出系統(tǒng)的運行曲線，從而判斷系統(tǒng)是否處于節(jié)能運行狀況。若發(fā)現(xiàn)運行異常，系統(tǒng)軟件可根據(jù)采集的適時運行數(shù)據(jù)及所擬合的運行曲線，自動確定故障部位、發(fā)出聲光報警信號，通知故障檢測程序自動排障或指示設(shè)備管理人員人工排障。此外，能源管理軟件還可自動存儲或打印設(shè)備運行數(shù)據(jù)和運行曲線，為后續(xù)的系統(tǒng)完善提供可靠資料。各種計量儀表也可通過顯示屏直接顯示運行數(shù)據(jù)，提高管理人員的節(jié)能意識。
　　三 、結(jié)論
　　 節(jié)能管理是智能建筑綜合管理的重要內(nèi)容，由于智能建筑的機電設(shè)備采用自動化監(jiān)控方式，使智能建筑利用先進的綜合節(jié)能技術(shù)成為可能。同時，節(jié)能是建設(shè)智能建筑的主要目標(biāo)之一，在不影響用戶舒適性的原則下，對設(shè)備機器實現(xiàn)效率化的運轉(zhuǎn)管理，節(jié)省運行和管理費用，是智能建筑能源管理自動化的具體體現(xiàn)。
　　參 考 文 獻：
　　1、朱順兵等. 智能建筑節(jié)能效益評估研究. 南京建筑工程學(xué)院，2008

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