楼宇自动化节能（精选八篇）
楼宇自动化节能 篇1
重点耗能机电设备概况
国家大剧院主要用能设备包括制冷机组、热水循环泵、空调主机、空调循环泵、功率放大器及电机等。暖通空调系统、变配电及通风系统属于国家大剧院的环境用能。公共照明系统也是另一项重要耗能设备。楼宇自动化系统对于这些高耗能设备的运行及控制方式起着主要作用, 其是否科学合理将直接影响到大剧院的能源消耗。
1.1 冷源与热源设备
国家大剧院冷源采用4台制冷量为1100RT的离心式冷水机组和1台300RT双机头螺杆式冷水机组。空调冷负荷约为15 000k W。空调冷水一级泵与冷水机组相对应设置和控制, 为定流量运行。一次热源由市政热力网提供, 空调采暖最大热负荷约为10 000k W。通过4台即热式热交换器和空调采暖热水一级泵, 供应空调采暖用热水。二级设置3套循环泵系统, 变流量运行, 分别为风机盘管系统、空气处理机组系统、辐射地板系统。
1.2 空调通风
国家大剧院的空调机组是针对不同功能区域的不同采暖通风功能而分别设置。对于歌剧院、戏剧场、音乐厅和小剧场的观众厅和演播室等温湿度要求较为严格的空间, 采用具有再加热功能和加湿功能的全空气处理机;对于南、北水下廊道、公共大厅、花瓣厅、橄榄厅、各剧场公共休息厅和休息环廊等部位湿度要求不高的区域, 使用不具除湿或加湿功能的全空气处理机;对于空间较大的内区包括办公区采用风机盘管加新风机组的形式。空调通风系统将室外新鲜空气经过加热/制冷、过滤等一系列处理由空调处理机送进室内;将室内废气通过各支路排风机送入结构基础层中的总排风通路汇合, 最后从总排烟机房的总排风口排出。
1.3 公共照明
在国家大剧院幻彩迷人的公共空间里, 各类功能照明形态各异, 灯具种类繁多。有水下廊道的柱形灯、歌剧院顶层龙形灯、下照式射灯、橄榄厅四周与白玉墙融为一体的日光灯带、歌剧院环廊玻璃吊片灯、戏剧场导轨灯、蛇形灯、支架灯等;还有镶嵌在壳体上的蘑菇灯, 室外园林照明等。光源有金属卤化物灯、卤钨灯、荧光灯、LED灯等。这些公共照明都是根据自控系统的设定程序, 或根据演出时间, 或根据某区域光照度自动开关。
2建立机电设备的管理中心
经过几年时间的实践运行探索, 国家大剧院逐步建成了一套稳定、高效的楼宇自控系统, 实现了对建筑物机电设备的集中管理, 是集监视、控制、预警、警告等多项功能于一身、集专业经验与智能技术于一身、集先进的网络通讯技术与自动化技术于一身的具有精细化管理模式的设备管理中心。
楼宇自控中控室是机电设备指挥调度中心, 网络构架由C/S升级为B/S模式, 所有设备运行状态于工作站上一目了然, 警告信息弹出报警, 设备运行按照日程设定自动启停, 末端设备根据程序判断自动调节, 反馈回来的各类参数作为调节判断的依据。
3楼宇自动化系统在设备节能管理上发挥的作用
对于设备的节能管理, 重点在于两大主要监控对象:空调系统和照明系统。而具体管理手段和措施, 是在运行过程中依据大剧院的建筑特点和特殊要求逐步摸索而来。利用楼宇自动化系统的数据采集、数据显示、报表统计和警告等功能, 完成或协助完成各类设备的运行管理、维护维修和节能管理。
3.1 公共照明节能控制
国家大剧院公共照明整体控制遵循演出时段和参观开放时段不同模式的原则。
1) 区域光照度控制
国家大剧院南、北水下廊道和玻璃穹顶的特殊建筑结构使得环境照度受室外光照射影响较大。为了更好地节能, 同时为了避免阴天影响白天参观时段各区域的基本照度, 通过安装在不同区域的照度传感器采集光照度信息, DDC控制器接收到光照度数据之后和设定的阈值进行比较, 如果光照度值小于等于阈值则部分受控灯具打开, 如果光照度值大于阈值则受控灯具关闭。
2) 演出保障
国家大剧院演出多在晚间。剧场四周的功能照明在该剧场有演出时依次开启, 在观众进场时开启那些表达空间形态、营造环境气氛的灯具, 营造大剧院的空间视觉效果。当穹顶远离夕阳的照射或阴天下雨光线暗淡, 光感值下降到阈值时开启筒灯等基础照明。
在整个剧院都无演出时只开启应急照明。
白天开放参观, 对于观众参观路线的照明同样使用光感控制部分灯具的开启。
3.2 末端空调机组节能控制
在保障参观和演出时段舒适温湿度环境的前提下, 尽可能地启用节能运行控制方式是空调节能运行管理的基本原则。国家大剧院共有空调和新风机组88台, 排风机90台, 总排烟风机16台。楼宇自动化系统完成所有空调机组和排风机组的自动控制启停、温湿度的调节和空气换气循环的任务, 自动控制与新风机组配套的排风机、车库排风机、总排烟风机, 使封闭空间的气流组织有序地循环。公共大厅和四个剧场的环境温湿度环境涉及室外天气条件的判断、冷热源出水温度的设定、总排烟风机运行台数、各空气处理机温湿度的控制、演出时间与观众人数等诸多因素。楼宇自动化系统与无线测温系统进行实时通讯, 根据设定值将剧场内的无线测温加权值作为相关调节参量, 随时调整各类设定参数, 从而完成一系列的自动调节。
1) 空调节能管理措施
(1) 对于为公共空间服务的空调机组, 原设计将回风温度作为被控对象, 通过实践运行发现因回风温度热惰性大而影响控制效果。通过监测现场温度反馈, 适时调整设定温度。将送风温度作为受控对象, 不但可提高控制效果, 而且可缩短调节时间, 提高效率, 减少冷量多余的消耗。
(2) 对于启闭有规律的设备, 为其设定科学的日程管理, 减少人为失误概率, 提高设备运行效率。
(3) 将部分空调机组的过滤网压差报警改为微压差检测, 将原有只检测过滤网压差是否大于一个数值改为监测过滤网两端的压差值, 为更换过滤网提供科学的依据, 既保证了内区对新鲜空气要求高的新风质量, 又可降低室外空气清新时期更换过滤网的频率, 节省资金, 避免资源浪费。
2) 优化节能控制策略
对于国家大剧院这种高级别的演出场所, 环境温湿度要求比较严格, 既能满足演出剧场的温湿度要求, 又可最大限度地节能降耗是作者一直探索的课题。
1) 过渡季新风阀的调节
过渡季如何充分利用室外空气来调节送风温湿度是作者比较关心的问题。为剧场送风的空调机组和公共空间的空调机组, 在改造之前的工作方式是设定当室外温度在18℃~22℃时自动将新风阀开为100%全新风状态, 利用室外空气提供制冷。
为了在18℃~22℃范围之外的过渡季仍可利用新风作为冷/热源调整送风温度的目的, 优化了部分空调机组程序, 将室外焓值与室内焓值比较, 如非演出时段, 自动连续调节新风阀开启度, 最大限度地利用室外新风调节送风温度。在演出时段, 在保证最小新风量的基础上PID调节新风阀开度, 以实现最大限度地节能。
2) 除湿节能的优化控制策略
夏季为了保证剧场内湿度, 对于六管制空调机组设定13℃露点温度的控制目标, 在此基础上调节再热水阀开度保证送风温湿度。但是夏季不排除室外有高温低湿的天气条件, 13℃的露点温度不免有些浪费。在没有高要求的演出时段, 尝试将混风露点值参与控制回路, 与混风温度做比较, 当机组内空气含湿量偏低时适当减小除湿量, 同时热水供应量也相对减少, 在达到送风温湿度要求的基础上, 尽可能地降低能耗。
3.3 冷热源设备节能控制
1) 冷水机组设备的节能管理
冷冻机组设备是空调系统中装机容量最大的设备, 其成套设备是否能高效运行非常重要, 也是节能管理的重点。楼宇自动化系统主要控制的设备有冷热水系统的补水泵、空调二次泵、风机盘管二次泵。通过Modbus协议读取冷冻机参数。
通过与冷冻机的联机通讯, 设备监控系统可根据冷冻水供回水温度、冷却水供回水温度、冷冻机电流百分比、出水温度设定等参数, 在几种模式选择的前提下, 再结合室外环境计算出启机数量, 为值班人员手动操作提供参考。冷水机组及其他相关设备同样具备控制功能, 但目前的管理方式为只监不控。
2) 热源设备的节能管理
国家大剧院热源供应来自市政热力热水。通过一次管道上的热计量表可监测热水使用流量。热源设备的自动控制主要为二次水泵的调节和控制。
3) 二次循环水泵的节能管理
国家大剧院的冷水和热水循环系统均为变流量运行, 设备监控系统自动调整循环水泵的运行台数和频率以适应末端设备的换热需求, 既能保证水系统的动态平衡, 还可节能降耗。
根据大剧院参观、演出活动特点编写控制程序:白天循环水泵在设定时间开启并按白天压差设定值调节水泵和台数, 夜间在规定的时间按夜间设定压差值维持水泵循环运转, 水泵根据设定自动增加/减少台数或者增减频率。冷/热水的空调二次泵均各为4台, 多数时间运行2台, 程序根据设定的组间轮换时间自动两两倒泵, 组内的2台水泵还可根据设定时间自动轮换运转。
4结束语
众所周知, 楼宇自动化系统的存在目的有三:一是提高设备运行效率;二是减少人力, 提高设备管理水平;三是节能降耗。但目前国内的建筑物可将三个优势都发挥出来的并不多见。经过几年不断完善与升级, 国家大剧院楼宇自动化系统基本能发挥上述三个优势, 但仍有不尽人意之处。问题一:以目前的状况来看, 因硬件条件不具备, 没有电量分项计量, 因此能源分项计量管理处于空白状态。问题二:对于冷水机组的群控和市政热力一次水等调节模式, 有待于进一步摸索寻找自动控制模式与实际操作的最佳契合点。
楼宇智能系统的节能设计 篇2
一、温湿度控制精度适当
楼宇内温度和湿度的变化与楼宇节能有着紧密的相关性，将温湿度控制在适当的设定值精度范围内，是楼宇空调节能的有效措施。
对于楼宇的普通空调、新风区域，由于基本上是舒适性空调系统，风速、周边环境温度、湿度都影响着人对环境的感觉。在非工作时间，可能还有人工作，但负荷较小，需要对设定值再设定并可以适当放宽控制精度。这样一方面起到了节能作用，另一方面也降低了水阀的调节动作频率，提高了設备的使用寿命。
二、新风量适量控制
从健康的要求出发，楼宇内必须保证有一定的新风量，但新风量过多将增加能耗。可以实施新风量控制的措施有两种：一是在回风道上设置风道式CO2检测器，根据回风中CO2气体浓度自动调节新风风门的开启度；二是根据楼宇内人员的变动规律，采用统计学的方法，建立新风风阀控制模型，根据相应的时间确定运行程式进行程序，从而控制新风风阀，达到对新风风量的控制。
三、空调设备的最佳启停控制
通过楼宇自控系统对空调设备进行楼宇预冷、预热的最佳启停时间的计算和控制，以缩短不必要的预冷、预热的时间，达到节能的目的。同时在楼宇预冷、预热时，关闭室外新风风阀，不仅减小设备容量，而且可以减小冷却或加热新风的能量消耗。
四、不同季节模式不同工况下的设备运行
不同季节的室外温湿度、日照、风速等环境参数有一定的变化规律，楼宇自控系统需要判断当前的季节以采取不同的工况模式。
系统进入冬季模式有两个判断标准。其一是当地历史室外计算（干球）温度记录。但是由于气候变化莫测，因此建议采用另一个重要参数——室外平均气温，即连续三天室外气温平均低于5℃。同时满足以上两个条件，系统自动进入冬季模式，否则将采用与春季或者秋季过渡模式。
春季过渡模式的判断标准也是两条：当地历史室外计算（干球）温度记录；室外日平均气温达到10℃。系统进入春季过渡季节模式时，将根据时间表自动调节空调机组新风量，主要通过室外新风来保证室内舒适度。当室外最高温度超过26℃时，系统将采取秋季过渡季节的控制模式，采用夜间吹扫的办法，吹扫时间可跟据气候变化进行调节。
夏季模式的判断标准有两条：当地的历史室外计算（干球）温度记录和室外日平均气温达到15℃。这两个条件决定系统是否启动冷冻机系统，同时空调介质转为冷冻水。冷冻机系统循序启停控制和机组群控程序开始运行。当室外湿度过高时，根据特殊场所如计算机房的要求将启动除湿程序。如果目前状况只符合条件之一，系统将采用与目前时间段最接近的春季或者秋季过渡模式。
秋季过渡季节模式的判断标准为当地的历史室外（干球）温度记录和室外日平均气温达到8℃。系统进入秋季过渡季节模式，将根据时间表自动调节空调机组新风量，主要通过室外新风来保证室内舒适度。如果室外最高温度低于15℃，系统将采取春季过渡模式，取消夜间吹扫的办法。
五、节能系统能够提供的主要控制措施
1.焓值控制
对每种空气源进行全热值计算，并进行比较决策，自动选择空气源，使被冷却盘管除去的冷量或增加的热量最少，来达到所希望的冷却或加热温度。
2.设定值再设定
根据室外空气温湿度的变化，对新风机组和空调机组的送风或回风温度设定值进行再设定，使之恰好满足区域的最大需要，以将能耗降至最低。
3.负荷间隙运行
在满足舒适性要求的极限范围内，按实测温度和负荷确定循环周期与分段时间，通过固定周期性或可变周期性间隙运行某些设备来减少设备开启时间，减小能耗。
4.夜间循环程序
分别设定低温极限和高温极限，按采样温度决定是否发出“供热”或“制冷”命令，实现加热循环控制或冷却循环控制。在凉爽季节，夜间只送新风，以节约空调能耗。
5.夜间空气净化程序
采样测定室内外空气参数，并与设定值进行比较，依据能否节能的效果，发出（或不发出）净化执行命令。
6.零能量区域
设置冷却和加热两个设定值，有一个既不用冷也不用热的区域，实现空间温度在该舒适范围内不消耗冷、热能源。
7.循环启停程序
自动按时间循环启停工作泵及备用泵，维护设备。
8.例外日程序
为特殊日期如假日，提供时间例外日程序安排计划，中断标准系统处理，只运行少数必须运行的设备。
9.临时日编程
如遇特殊情况，可提前一天编制好下一天的临时日程序，只运行一些必须运行的设备。临时日程序优先于其他时间程序。
楼宇自动化节能 篇3
1.1 智能楼宇的概念
智能建筑发展时间较短, 目前还没有统一的概念。日本电机工业协会楼宇智能化分会将智能建筑定义为:综合现代化计算机与信息通信等先进技术, 使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等协调工作, 实现建筑物自动化 (BA) 、通信自动化 (CA) 、办公自动化 (OA) 、安全保卫自动化系统 (SAS) 和消防自动化系统 (FAS) , 将这五种功能结合起来的建筑, 外加结构化综合布线系统 (SCS) 、结构化综合网络系统 (SNS) 、智能楼宇综合信息管理自动化系统 (MAS) 组成, 这就是智能化楼宇。
1.2 智能楼宇的发展
自1984年智能化楼宇出现后, 在世界各地得到迅猛发展, 目前美国和日本新建的智能建筑最多, 其中美国已有智能大厦几万幢;日本新建的建筑中智能化建筑达到了80%以上。
2 我国智能化建筑发展中存在的问题
2.1 缺乏准确的建筑需求定位
目前的智能大厦通常由设计院设计, 对智能化设计的深化和实施系统集成商、功能要求都是根据业主的要求。由于缺乏有效的沟通和协调, 导致建设项目竣工后, 系统不能达到预期的目标, 规划不恰当, 出现混乱的现象。
2.2 缺乏相应的配套标准和技术法规
目前, 我国的智能大厦缺乏一个系统设计规范、施工规范和工程验收标准。目前的建筑法规不能适应智能大厦的技术要求, 因此许多智能建筑项目的设计和施工都不规范, 没有操作的标准, 造成智能建筑不符合规范的后果。
2.3 智能化建筑重建轻管
现阶段, 由于许多用户还没有完全接受智能物业管理的概念, 以及合理的费用及其对微利物业公司经营成本的影响。因此, 有必要减少对专业管理人员和技术人员的配置和管理, 弥补成本的不足, 使楼宇智能化系统真正地运行起来。
2.4 对节能与环境的保护重视不够
近年来, 世界各地已经提出了智能建筑和绿色建筑的概念, 涉及土木工程建设、自动化、通信技术、计算机网络、供暖、空调、环境保护和节能产业, 随着社会发展和技术进步, 也可以涉及更多, 这是智能建筑未来发展的趋势。
3 智能楼宇建筑电气节能的设计原则
3.1 功能性原则
电气节能的本质应该是满足建筑的使用功能和人们日常生活中节约能源的前提下, 满足舒适的照明亮度等。
3.2 经济性原则
节能应考虑到实际经济利益的条件, 不能盲目追求节约能源和增加投资, 过多地增加经营成本。正确的行为应该是投资的一部分, 在几年甚至更短的时间内通过节约能源, 以降低运营成本的回收和长期受益。
3.3 必要性原则
真正的节能是为了节省那些没有必要损失的能源, 在空调机组能源消耗加剧的情况下, 应首先找出导致能源浪费的根源, 然后提出相应的设计, 以减少能源消耗。
4 智能楼宇建筑电气节能设计方法
4.1 供配电系统节能设计
供电和配电系统设计是建筑节能最关键的环节之一, 设计人员通过对建筑用电全负荷能力的初步统计分析和电力消费水平、设计科学合理、可行的智能大厦节能系统、供电和配电系统, 不仅可以节省初始投资, 提高单位建筑面积的比例, 而且还可以回馈家庭, 使其长期受益。
4.2 照明系统的节能设计
照明系统必须首先考虑照明光源的选择。照明光源分为以下几个因素:光效、色温、显色指数等。由于中国的节能政策的实施, 一些新的光源也逐渐得到广泛应用, 主要是楼宇总线控制、自动控制系统的控制和检测控制, 如何选择照明控制方式需要根据实际情况进行分析, 并能方便地满足节能降耗的效果。
4.3 空调系统的节能设计
对于现代建筑, 空调已成为不可缺少的电气设备。据统计, 建筑能耗约50%是空调系统, 如何减少空调系统节能, 在智能大厦电气节能设计中起着重要作用。在空调系统建设前期, 系统设计人员应与系统工程师紧密合作, 选择控制方式和优化参数设置, 挖掘系统节能潜力, 节能降耗, 保证机组的稳定和低能耗操作。
5 结语
由于在建筑电气节能设计、施工等现实问题上存在不合理之处, 应以优化系统为起点, 完善智能大厦电气节能设计规范化, 对智能大厦节能电气控制系统和电气系统的优化与安全合理组合。还需要加强对智能大厦电气安全监测和技术创新质量的完善, 以实现智能大厦电气节能环保效益和经济效益的最大化。
摘要：由于智能大厦电气节能研究在中国还没有达到发达国家的标准, 特别是对智能大厦的电气节能设计没有统一的标准和设计规范, 因此能源利用率只有30%。对智能化建筑发展中的问题和智能楼宇建筑电气节能的设计原则进行了探讨。
关键词：智能楼宇,电气节能,设计
参考文献
[1]中华人民共和国建设部.GB50189-2005公共建筑节能设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社, 2005.
[2]邹益仁, 马增良, 蒲维.现场总线控制系统的设计和开发[M].北京:国防工业出版社, 2003.
[3]刘国林.建筑物自动化系统[M].北京:机械工业出版社, 2002.
[4]苏妹, 王忠民.OPC数据访问服务器的研究与实现[J].微计算机信息, 2006 (7) .
节能空调在高层楼宇的应用 篇4
1 关于高层楼宇空调系统的直接数字化控制 (DDC)
众所周知, 空调的节能主要依靠的是空调的自动化控制, 而目前所有空调自动化控制系统中, 直接数字化控制使用是最多的, 也是公认的最先进的。对于高层楼宇中直接数字化控制的空调主要是对各个主机的开关、各个冷却装置和一些相关设备的连锁控制, 对于这些设备控制的主要内容包括:根据高层楼宇内部的实际温度控制空调的冷却装置, 以使空调能达到最佳的节能效果;此外, 按照一定的顺序进行冷冻系统的启动和停止, 保证空调冷却系统在正常运转的同时, 还可以让直接数字化控制系统根据冷却水泵的运行时间进行控制, 缩小所有冷却水泵运行时间的差距, 以达到节能的效果;最后, 直接数字化控制器还可以根据制冷机组的运行时间进行统计, 每次对制冷机组启动时, 根据不同制冷机组的运行时间进行合理的启动, 运行时间最少的机组, 使冷冻水的系统压力维持在一个合理的位置。在直接数字化控制的主机上, 应该实时统计和显示各个机组的启动时间和停止时间, 并且对各个机组的运行时间进行统计, 如冷冻系统的水压力、流量、温度等相关参数, 冷冻机组的运行状态和相关的信息等。
2 高层楼宇的通风系统的节能方法
对于高层楼宇的通风系统的节能方法, 可以在选择通风系统的末端设备时, 注意风量和风压的控制, 充分地保证空调通风系统的正常运行, 在按照高层楼宇的空调系统进行施工时, 应该尽量减小通风系统的风压力, 如果通风系统产生的压力过高, 那么通风系统中的风机耗电功率就会增加很多, 造成资源的浪费。在进行空气输送系数的末端设备选择时, 应该注意选择空气输送系数大的设备, 空气输送的系数应该等于输送的显冷量/风机的输入功率, 即单位风机消耗功率所提供的冷量, 这样可以节省很多的电量消耗, 根据国际的规定在700 Pa压力时漏风率≤3%, 而洁净的空调根据洁净的等级可以确定漏风率, 空调通风系统的漏风率越大, 通风系统中的风机运行所消耗的电量也就越大, 而通过观察实际的空调通风系统发现, 漏风率小的空调系统, 对于电能的节省效果非常显著, 对于空气—水系统 (例如风机盘管+新风系统) , 在过渡季节可以采用全新风运行以达到节能的目的。
在对于空调通风系统的风的温度控制上, 可以选择风温度差距较大的末端设备, 在高层楼宇内部负荷固定的前提下, 通过增加通风风的温度差异, 减少通风系统对于风的输送量, 风的输送量的减少就可以减少通风系统通风机的功耗, 在一定程度上就可以节能, 采用此方法进行高层楼宇内的输送风, 一定要注意通风管的保温工作, 减少由于传输过程中对于风温度的损失。在选择了输送风温度差距较大的末端设备时还可以采用温度差异较大的冷却水机组, 以达到更好的节能效果,
对于高层楼宇的空调系统, 在进行设计时都是以空调系统的最大负荷作为参量进行设计的, 但是, 由于气候的变化, 一般高层楼宇的空调系统每年只有在那么特定的几天工作在最大的负荷下, 所以, 如果空调系统一直工作在最大的负荷下, 就必然对资源造成浪费, 传统的空调在通风系统的设计时, 通过设立一些再热的装置来确定空调通风系统的风量, 但是, 由于空调自身的冷却设施和空调内部的湿度原因等, 会使再热器发生一些冷热相互抵消的现象, 使资源白白地浪费了。目前很热门的变风量系统就从本质上解决了这个问题, 通过对于高层楼宇内部的负荷的动态变化, 使通风系统的输送风温度呈变化的, 使通风系统输送的风的温度差异是不变的, 这就从本质上解决了系统的再加热问题。该系统随着市场上的风机变频技术的发展而越来越被广泛的应用, 节能的效果也在被各个公司进行优化之后更加显著。通过实际的研究发现, 在相同环境下变风量系统较定风量系统节能30%～50%, 对于有独立新风和排风系统的建筑物, 可以采用热回收装置, 用排风中的热 (冷) 量, 预热 (冷) 新风, 达到节能的效果。
3 水系统的节能方法
3.1 水系统的变频控制技术
在高层楼宇中空调节能的控制, 除了在通风系统中进行控制外, 还可以对空调的水系统进行控制, 空调的冷却水的机组是整个高层楼宇空调系统的核心, 在对高层楼宇的空调冷却水系统进行设计时, 一般也是按照空调的最大负荷来进行设计的, 空调系统的压缩机的点击容量也是按照实际工作中的最大工作模式进行设计的, 但是, 由于季节等原因, 高层楼宇的空调系统很少工作在最大的工作模式下, 这样完全都是最大负荷的设计对于资源的浪费是很严重的, 而如果采用设计小一点的方法, 在一些特定的季节和天气时又无法发挥出空调应该发挥的作用, 由此就引发了对于目前变频冷水机组的研究, 通过对冷水机组的变频控制压缩机的工作状态, 达到对冷水机组的能耗的控制, 通过实时的反馈回来的高层楼宇内的温度、湿度等参数, 使冷却水机组工作在最合理的状态, 达到节能的目的。对于空调的变频速度变化应该进行一定的控制, 最好控制在转速的一半以上, 实际的空调工作过程中, 应该以实际的情况进行设定, 通过变频设定后的空调速度系统, 最好处在最大速度的3/4左右。
3.2 水泵变频的控制
对于水泵也应该进行变频的控制, 由于水泵是冷却水系统耗能的重要部分之一, 因此, 对于水泵在系统承担的负荷变化进行相应的变频控制, 对于能源的节约效果是非常显著的。对于冷却水水泵变频控制所采用的高层楼宇内部参数可以采用水管的温差作为参考, 通过变频器调整冷冻水泵、冷却水泵的运行频率, 从而改变水泵的工作点, 保证水泵在最高效率点上运行, 达到最佳的节能效果。
在高层楼宇的空调冷却水系统中, 采用水作为介质所消耗的能量要比空气小, 为了防止水在输送过程中能量的损耗, 应该尽量减少水管的长度, 使水可以直接地输送到各个末端设备的使用点上, 空调水系统的输配用电, 在冬季供暖期间约占动力用电的20%～50%, 夏季供冷期间约占12%～24%, 因此, 水系统的节能具有重要意义。
4 结语
通过对高层楼宇中央空调节能方面的研究发现, 目前高层楼宇的空调系统中还存在着很大的问题, 节能的空间是很大的, 在对高层楼宇的空调进行节能应用时, 应该在施工时就采用最先进的技术, 从大楼的设计时就对高层楼宇的空调系统进行最大的节能设计, 在施工的过程中应该对各种管道的通风和冷却系统进行足够的预留考虑, 并且与楼宇空调设备的提供厂家进行积极的沟通, 采用最新的节能技术, 使节能空调可以发挥最大的节能作用, 实现高层楼宇的最大节能效果。
摘要：随着近几年倡导的绿色节能环保的应用, 使得高层楼宇在空调的节能方面也越来越被人们重视, 空调的节能是一个比较新的课题, 目前对于空调节能的办法有很多, 但是主要的节能方法是实现空调的自控。
关键词：节能空调,高层楼宇,应用
参考文献
[1]Lester L.Boyer, P.E;Walter T.GrondziK;Thomas N.Blce;王蔚韬.俄克拉何马州掩土住宅的能量利用[J].地下空间与工程学报, 1982, (4) .
[2]钱以明, 刘传聚.环境试验室降温速度和冷却负荷的计算[J].暖通空调, 1983, (1) .
[3]李赜.关于25kgf/cm～2加压舱改装设计中的生命维持系统简介[J].海洋工程, 1988, (4) .
[4]于四辉.常压塔节能改造——塔顶循环回流取热的应用[J].节能, 1989, (2) .
[5]蒋玉军.对陈列式电冰箱节能措施的研讨[J].家电科技, 1991, (5) .
楼宇节能协调控制系统的介绍 篇5
一直以来,人们对通过设备系统整合进行节能的协调性控制寄予厚望,却被设备之间相互通信的问题困扰着而使之难以实现。但随着“iope Net”、“BACnet”[1]等开放式网络技术的进步,极大地促进了这一方面的开发进程,并开始进入实用化阶段[2]。本文旨在向大家介绍日本开发的“协调控制系统”,并对节能协调控制的前景进行展望。
2 节能协调控制的概要
2.1节能协调控制概要
提高系统设备整体效率的方式有以下两种:一种是把楼宇设备内部的所有信息集中到一个地方,即设备运转决策一元化的“集中方式”;另一种是分散控制器各自收集必要的信息,再结合系统的整体情况之后实现最佳控制方式的“自律分散方式”。基于后者的思维方式形成的是“节能协调控制”。“节能协调控制”具有高度的灵活性,可以把设备故障的连锁反应抑制在最小限度内,此外,还具有便于进行系统规格变更等优点(图1)。要实现这种系统结构必须在分散控制器之间实现相互连接,而“iopeNet”之类的开放式网络技术是该系统成功的基础。
2.2日本的节能协调控制
日本开发的节能协调控制,提出了多种方式(表1)。大致可分为通过感应器信息的共享进行协调联动、自动地收集相关信息并以提高系统整体效率为目的的分散协调两种。在下一章节里分别举例说明。
3 节能协调控制事例
3.1通过信息共享进行的协调控制
通过和其他的分散控制器共享设备信息和感应器信息进行的协调控制,可以控制感应器的设置数量,这将形成一种值得期待的系统简约化。在此,以进行人体感应器信息共享的空调、照明联动控制为代表事例进行介绍。该系统的构成图见图2。
其构成就是把通常只是用于照明设施的开关灯人体热感应器信息用到空调设施上,图中的照明设施、空调设施根据各设施通用的人体感应器提示的房间内有人或无人的信息,执行启动和停止控制。这种方式尤其适用于房间状况多变的、难以进行日程控制的大学以及公共设施,效果非常好。笔者在某大学的研究楼中,实际使用了这种方法后,确认到一年的节能效果达到10%以上[7]。
3.2通过自律分散进行的协调控制
通过自律分散管理提高系统整体效率有一个必要条件,就是在提供同等的舒适环境的条件下让效率高的机器设备优先启动。例如:同样的空调系统其机器效率、性能因方式的差异而不同,优先启动效率高的机器自然会节能。还有,要使房间明亮,日光照明比人工照明的效率更高,所以利用日光获得采光的办法是最好的。当然,要利用日光难免会放进热量,会极大地影响空调耗能,这也是实际存在的课题。笔者研发出了百叶窗控制方式[3],以解决伴随日光采光而来的光与热的平衡问题。其系统构成图见图3。将空调、照明、百叶窗控制器这些都分别连接到开放式网络上,构成一个可以相互通信的网络环境。虽然此处的介绍是以日本最普及的软百叶帘为例,然而对中国等众多国家普遍使用的卷帘式百叶窗,只要改变一下程序,也同样适用。
正如上文提到的那样,尽管日光可以有效地提高照明设施的效率,但是同时也会降低空调设施尤其是冷气设备的效率。我们开发的百叶窗协调控制器在把空调效率、照明效率相关的特性信息维持在此前水平的同时,根据此特性计算出使空调能耗和照明能耗的总和达到最小数字的日光导入量,并利用它控制百叶窗。图4演示了它的基本模型。
松下东京总部的汐留大厦也引进了这种百叶窗控制系统(图5)。汐留大厦的东西各有一个很大的敞开空间,能否准确地把握日光导入量对提高能源利用率具有非凡的意义,相比只能用来防止日光直射的自动控制方式而言,这种方式达到的效果是节能4.4%(图6)。
4 节能协调控制的新发展
最后谈一谈节能协调控制在将来的发展。
4.1用户参与下的节能协调控制
节能协调控制系统的前提是既保证用户舒适又提高设备系统整体效率。但是,一些特定用户对室内环境的过高要求也会使得整个系统效率低下,这一困扰也开始显现。笔者也在努力,集中各个用户的希望,判断全体用户的舒适度,为要求高环境水平的用户找出既节能又能尽量满足其要求的做法(图7)。现在开始要求的不光是设备系统之间的协调控制,而且要求通过与用户进行交流的形式来进行设备系统整体效率的提高。
4.2向地域体系扩张
目前,在日本以及欧美国家,都纷纷开展针对城市整体区域的从建筑规划到日常维护、管理的各种尝试。采用中央服务器对各个住宅、楼宇的设备信息、能源信息进行一元化管理,协调各栋建筑物,努力提高城市的整体效率。预计在实行分区供热的中国,这种想法更容易被接受,拥有更加广阔的发展空间。
摘要：本文介绍楼宇设备的节能协调控制系统,该系统随着开放式协议的应用,使空调、照明设施的联动成为可能。目前在楼宇中已经开始推广使用节能协调控制系统。
关键词：协调控制,节能,楼宇
参考文献
[1]ASHRAE.ANSI/ASHRAE Standard135-1995BACnet[S].1995.
[2]Fukunaga,et al.Open BA Using“NAISnet Building System”[J].Special issue on Tokyo Headquarters Building,New Technical Report(in Japanese).2003,81(3):10-17.
[3]Murakami,et al.Development of Building Coopera-tive Controller for Energy Saving and Comfortable Environment[R].The11th International Conference on Human-Computer Interaction,2007.
[4]Sogo,et.al.,Evaluation towards cooperative con-trol for energy saving of air conditioning system,inte-gration section lecture meeting and thesis collection[M].Japan:2002,321-322.
[5]Honma,Murakami,et.al.Cooperative control for energy conservation,environment and comfort,inte-gration section lecture meeting and thesis collection[M].Japan:2002,323-324.
[6]Terano,Murakami,et.al.Analysis on current situ-ation for optimization of building management integra-tion section lecture meeting and thesis collection[M].Japan:2002,325-326.
[7]Murakami,et.al.Application of Energy Management and Control System Using Web Technology[J].Electri-cal Installation Engineers of Japan.2007,27.
楼宇自动化节能 篇6
本着对提高整体建筑能效的要求, 欧盟于2002年12月发布了《建筑能效指令》 (简称EPBD) 。这条具有法律效力的指令在所有的欧盟成员国强制执行, 伴随着指令的实施, 旨在覆盖所有关于建筑能效计算评估及相关领域需求的欧盟新标准EN15232:“楼宇自动化控制与建筑管理系统对建筑能效的影响”应运而生。EN15232是一整套CEN (欧洲标准化委员会) 标准中的一篇, 标准涵盖了建筑能效的计算、测量和检测的整个过程。同时EN15232标准还规定了用于评定楼宇自动化控制系统 (BACS) 与建筑技术管理系统 (TBM) 对于建筑能效影响的方法, 制定了对不同等级建筑自动化控制最低要求的框架。
楼宇自动化控制系统 (BACS) 和建筑技术管理系统 (TBM) 对建筑的能耗性能有多方面的影响。如图1所示BACS为建筑的暖通空调、热水供应系统、照明系统等提供有效的控制, 提高设备的运行能效, 同时减少了不必要的能耗和二氧化碳排放。
为了进一步规范和量化楼宇自动化控制系统对建筑能效的影响, EN15232标准定义了楼宇自动化控制 (BAC) 能效等级。
如图2所示, 对于居住建筑和非居住建筑分别定义了四个不同的楼宇自动化控制能效等级 (A、B、C、D) , 其中等级代表意义如下:
◆A级代表具有极高能效的BACS和TBM;
◆B级代表高级BACS和TBM;
◆C级代表标准的BACS;
◆D级代表没有节能效果的BACS。具技术管理系统 (TBM) 对楼宇能效的影响有这类系统的建筑应当得到改进, 新建建筑不应采用这类系统。
在表1中以通风与空调控制为例显示了不同等级楼宇自控化控制系统对应的功能要求。目前在欧盟的各成员国中, 除非政府另行规定, 通常情况下C级BAC应作为最低标准。
根据实际的BACS系统是否具有相应的功能, 就可以为该建筑进行相应的能效等级评定。以典型的居住建筑为例, 将BAC能效等级C作为基准, 粗略估计A级和B级的BACS系统将使建筑全年分别节能19%和12%;与之相反, 使用D级则将使能耗较基准上升10%。
建筑在实际运行中是否能够达到节能的效果, 这就要取决于等级评定时所涉猎的控制功能是否准确、可靠地发挥作用。在实际工作中我们经常发现设计师、工程技术人员以及业主对同样的控制功能名称有着截然不同的理解, 与此同时由不同楼宇控制产品厂家所提供的解决方案亦各有不同, 如何才能保证所需要的功能有统一的标准、可靠的功能, 最终达到节能的目的呢?在欧盟颁布的“ISO16484——楼宇自动化与控制系统标准”中对这些问题有所涉及。
ISO16484标准——Building automation and control systems (BACS) , 即“楼宇自动化与控制”标准由ISO/TC205组织发布, 旨在将标准化应用于住宅与非住宅建筑内使用的楼宇自动化控制与建筑管理系统。标准涵盖了楼宇自动化控制系统与产品的定义、需求、功能描述及调试、测试方法等相关内容, 同时涉及楼宇自动化控制系统的安装调试、售后服务等各个环节, 以确保楼宇自动化控制系统为建筑节能高效的运行管理提供保障。
此标准分为七个部分, 其中第一章为技术术语与背景;第二章规定了楼宇自动化系统的硬件构成;第三章主要描述了楼宇自动化系统实现的功能;第四章针对楼宇自动控制的应用部分;第五和第六章对楼宇自动化系统的通信协议进行了定义及解释;第七章主要覆盖了项目的实施环节。
在ISO16484-3第三章中, 对楼宇自动化控制系统中使用的功能应该具有怎样的定义, 实现怎样的效果进行了详细地描述。
表2是标准第三章中对楼宇控制涉及功能的分类一览表。
现在就让我们以一幢办公楼为例, 看一下不同能效等级的楼宇自动控制系统是如何具体地影响了一个建筑的能效状况。
首先, 看一下这座办公楼的能源使用情况:图3中根据建筑的使用率 (纵坐标) 和使用时间 (横坐标) 描述了整个大楼24小时的负荷需求情况。另外在表3中对不同能效等级下的各个系统 (如暖通、照明等) 运行状态进行了描述。
表3办公楼设备在不同能效等级下的运行状态。
针对这四种不同情况, 楼宇自动化系统在运行中有着四种不同的能效策略。
如图4所示当能效等级为D级时的情况:因为没有采用任何的自动控制系统, 整个楼宇全天的制冷、供热设定点都是22.5℃, 依靠空调设备的设计工况满足用户的需求。根据负荷的需求, 整个建筑的制冷系统与供热系统都为全天24小时运行。
如图5所示当能效等级达到C级时的情况:
通过楼宇控制系统可以将制冷设定点设定为23℃, 同时可以将有人的工作状态供热设定点设定为21℃, 下班时间设定点为15℃。通过运行模式的转换可以有效地实现节能。
整个建筑的制冷系统与供热系统的启动时间根据时间程序控制为每天的6:00～20:00。
如图6所示当能效等级达到B级时的情况:在达到标准等级C级的基础上, B级楼宇控制系统可以通过室外温度补偿室内温度的制冷设定点, 从而进一步的实现节能。整个楼宇的冷、热源的启停时间由最优启停时间控制程序决定。
如图7所示当能效等级达到A级时的情况:
在具备所有B级楼宇控制系统功能的前提下, 通过场景探测传感器 (通过监测是否有人员活动判断运行模式) 可以真正根据实际的建筑使用情况, 决定设备的运行状态, 从而真正达到对建筑能源“只取所需”的程度。
对于本例中提到的最优启停时间控制功能在ISO16484标准是怎样规定的?在ISO16484-3中的5.5.3.5.6最优启停 (Optimum start/stop) 中规定:
最优时间启停功能提供了一种算法, 可以依据时间程序的运算结果以优化能源使用为目的进行计算, 从而根据计算的结果决定设备的启动、停止时间。本功能应该同设备过程控制功能同时列入相关的BACS系统控制。
表4中详细描述了关于最优启停时间控制功能的输入/输出变量、各种变量类型及控制的目的和效果。
浅析北京市商业楼宇节能减排状况 篇7
当前能源问题已经成为世界经济发展的一个刚性约束问题, 据IPCC调查显示, 在工业化国家能源相关的碳排放中, 建筑物所产生的碳排放占36%, 而根据EIA的评估, 建筑能源消耗占全球能源消耗的30.8%。根据发达国家经验, 随着城镇化加速推进, 人民生活水平不断提高, 建筑能耗比重将达到40%。我国以“三高 (高层、高密度、高容积率) 楼宇”为主, 楼宇在碳排放总量中更是几乎占到了50%, 其中楼宇取暖、空调、通风、照明等能耗占全国总能耗的30%, 建筑领域将承担越来越大的减排任务。其中, 商业楼宇作为城区产业发展的新空间和城市经济可持续发展的新增长点, 其能耗将成为建筑能耗甚至能源消耗的主要组成部分。
北京商业楼宇在建设和发展的过程中, 呈现出经济质量高度集约、产业结构高端发展、辐射带动能力强、经济发展国际化等特征, “楼宇经济”成为北京CBD发展新亮点。而随着北京商业的发展和居民生活水平的提高, 人们对建筑的需求呈现激增态势, 建筑能耗也将进一步激化北京市能源需求刚性和能源供给紧张之间的矛盾。
经过对金融街, 西单以及国贸发放调查问卷和对金融街街道社区进行访谈等考察研究了解后, 我们大致了解到:
现在北京的绝大多数商业楼宇都存在着中央空调和照明系统的能耗巨大, 玻璃幕墙对周边居民生活影响严重, 给排水系统的不完善所造成的水资源浪费, 以及隔音设施的简陋, 屋顶绿化不到位, 仅有的节能减排设施无人维护等问题十分严重且亟待解决。并且, 商业楼宇的使用者在日常工作中并没有发挥出其对于节能减排的重要作用, 从而使得北京市商业楼宇节能减排设施较为落后。
二、受访者的节能减排意识调查
(一) 受访者对节约能源的重视程度
调查结果显示:平常有节能习惯的受访者占59%, 不会注意这些事的受访者仅占3.7%。由调查结果可知, 大部分受访者平常有节能习惯, 对节约能源的重视程度较高。
(二) 受访者对节能产品的使用情况
调查结果显示:居民使用最多的节能产品有节能灯、太阳能热水器, 而燃气车等新型节能产品的使用率较低, 可能原因在于其技术不够成熟。
(三) 受访者生活习惯中的环保程度
调查结果显示:大部分受访者在生活习惯方面都有节能环保的意识, 但在废旧电池单独处理与使用办公节能产品方面很少有人能经常做到。
(四) 受访者对我国当前节能减排涉及建筑领域的认识
调查结果显示:40%的受访者认为节能减排涉及到居住小区, 30%的受访者认为涉及到商业建筑, 还有20%的受访者认为涉及到工业建筑和公共建筑。由此可见, 大部分受访者对商业楼宇节能减排有一定的认识, 但是还不够深入, 还需要进一步加强对商业楼宇节能减排意识的培养。
三、受访者对现处商业楼宇的节能减排设施满意度调查
(一) 受访者现处商业楼宇节能减排措施状况
调查结果显示:受访者多表示自己所处商业楼宇内无采用节能减排措施, 仅38.02%的受访者表示自己所处商业楼宇内已采用节能减排措施, 表明北京市商业楼宇商业楼宇节能减排增效工作存在明显滞后, 有待改进。
(二) 受访者对节能减排措施的满意度
(图1) 调查结果显示:受访者对于所处商业楼宇节能减排设施表示非常满意的仅占20.65%, 基本满意的占43.48%, 满意的占34.78%, 不满意的占1.09%。由此可见, 大部分受访者对于所处商业楼宇节能减排表示满意, 但满意程度还不够高。
四、受访者对所处商业楼宇的节能减排设施期望度调查
(一) 受访者对所在商业楼宇环境监测结果的了解期望度
调查结果显示:83.88%的受访者表示想要了解自己所在商业楼宇的节能减排设施, 仅有16.12%的受访者表示无所谓, 可见大部分受访者对商业楼宇节能减排的了解期望度较高。
(二) 受访者对节能减排措施得到改善的期望度调查
(图2) 调查结果显示:受访者对垃圾处理和屋顶绿化节能减排措施得到改善的期望度最大, 表明目前这两项节能减排措施实施程度较低, 最应该得到改进。
从以上调查可见, 当前商业楼宇节能减排增效工作存在明显滞后, 尤其是高耗能、高污染问题。加快商业楼宇由高能耗高碳排放模式向低能耗零碳排放模式转型, 对创建低碳城市, 发展低碳经济, 建设可持续发展社会具有重要战略意义。除此之外, 大部分人群拥有较高的环保意识, 对节约能源的重视程度也较高。虽然不同人认为我国目前浪费的资源不同, 但是对我国资源浪费有个正确的总体认识。
近年来, 我国经济的高速发展带动了建筑业的发展, 楼宇经济作为其产物是低污染、低能耗和以人力资本为主体的新型经济形态, 代表了未来城市低碳经济发展的方向。但随着楼宇经济的不断发展, 商业楼宇用电、用水等资源的消耗正在持续上升, 商业楼宇的节能减排日益成为发展低碳城区的重要领域。总结为一句话, 没有绝对的节能楼宇, 只有相对的楼宇节能, 楼宇节能减排是一项长期的系统工程, 即不能徘徊不前也不能幻想一蹴而就, 而是需要相关各方持续的协调努力和实际落实。
参考文献
[1]姜秀娟, 王峰玉.国外低碳社区规划对我国的启示[J].郑州:《管理工程师》杂志编辑部, 2011:4-6.
[2]ARUP.北京长辛店低碳社区概念规划[J].哈尔滨:《城市建筑》杂志社, 2010:44-46.
[3]马煜婷.低碳社区在国外[J].北京:《经济》杂志社, 2010:27-31.
[4]郑中华.低碳型社区绿化技术分析及展望[J].北京:中国城市林业出版社, 2010:19-21.
楼宇自动化工程现状分析 篇8
楼宇自动化工程的实际状况究竟如何?调研情况表明, 各地运行良好的工程可谓凤毛麟角, 更多的是存在诸多功能缺陷而不能全状态运行。所有调研工程, 无论工程实际运行效果如何, 就楼宇自动化工程的内容和工作量而言, 竣工验收时都完成了工程合同所规定的内容。另一方面, 建成的楼宇自动化工程对水、电、风设备和资源起到了统一管理的作用, 特别是对给排水设施的监控管理、变配电设备的二次监测以及对照明系统的节能控制, 普遍能达到设计目标。但是, 楼宇自动化工程的问题集中反映在空调系统和建筑环境的温度调节控制方面。
我国工程基本建设主要程序一般分为:项目建议书阶段、可行性研究报告阶段、设计文件阶段、建设准备阶段、建设设施阶段、竣工验收阶段、后评估阶段。工程过程中涉及到建设方、招标代理、工程监理、承建商、产品供应商、土建总承包方、检测机构、市政配套单位、物业单位等诸多方面。一个运行良好、控制高效的系统一定是对各个环节合理统筹达到均衡的结果。由于楼宇自动化系统工程建设过程具有复杂性, 工程质量主要受到功能需求、设计水平、施工组织、维护管理等方面的影响。
1 端正起点
大量的工程实践证明, 建设方是否能够根据建筑物的特点提出恰当的需求、是否能够有效地组织项目的实施并进行持续有效地维护和管理, 对楼宇自动化工程的成败起着至关重要的作用。智能建筑是随着我国的改革开放而发展起来的, 从最初的计划经济转变经济建设为中心的社会主义市场经济的过程中, 金融资本的强势日益彰显。公共价值观的缺失、市场规律的不完备、诚信的堕落以及意志薄弱者的腐化、社会分配的不均, 引出了一系列工程投资监管问题。加上任期制和政绩的需要, 政府与行政对工程不恰当的干预越来越多, 越来越强。因此, 许多工程在前期是反复预热、迟迟不下决策;而到工程后期则断然划底线、赶进度。在智能建筑工期、造价、质量三要素的管理中, 只注重时间进度而忽视系统质量。
建设方的项目建议书和可行性研究报告, 主要解决项目建设是否必要、需求定位是否合理、技术方案是否可行、生产建设条件是否具备、项目建设经济是否合理等问题。由于建设方的主观因素, 加上楼宇自动化的专业复杂性和技术多样性, 使得项目建议书和可行性研究报告普遍存在缺漏和估算不准的现象, 对工程质量目标的关注和精力被侵占, 不能仔细、合理地研究建设项目的使用需求和业务特点。
建设方对楼宇自动化工程的需求不清晰, 工程目标不明确, 把楼宇自动化工程的合理性完全依赖于设计院的专业技术水平和职业道德水平, 对技术先进性的追求没有能够转化成实际的控制效果;或把设备技术指标、设计能力指标混同为系统功能指标等, 建设方类似问题相当严重。一些代建制的工程套用规范标准或参考类似项目的工程管理过程。
有些工程的建设方也会聘请专业顾问或咨询机构协助设计定位, 但其中也存在一些误导。仅注重施工过程, 不重视系统维护, 缺乏工程项目全寿命周期的概念, 是建设方常见的问题。特别表现在项目的规划和预算中, 只注重初期建设费用投资, 不重视运行阶段的投入, 极少考虑建成以后的日常维护费用。
一个有经验的、具有中立地位的设计单位, 不仅可以为建设方提供一个符合项目特征、需求完善的设计方案, 也可为建设方控制好投资预算。但是, 目前的管理政策并没有为建设方创造这样一个选择环境, 也没有为设计院创造这样一个生存环境。
智能化专业的投资规模一般占建设项目总投资的5%~10%, 医院、大剧院、博物馆等智能化投资规模更占到总投资的15%以上, 智能化专业的设计工作量已经超过强电专业。但是, 住房和城乡建设部《民用建筑设计劳动定额》的分配比例与工程实际情况明显不符, 引发电气专业内部强、弱电专业间的矛盾, 严重影响智能化专业的设计质量。
楼宇自动化工程涉及建设设计的所有工种和方面, 特别同暖通、强电、给排水专业的设计密不可分。各专业人员间的交叉协作必不可少, 承担楼宇自动化工程施工设计人员, 虽然对智能化系统专业技术比较了解, 对设备产品比较熟悉, 但是法律法规并没有赋予这部分人员对建筑设计的协调沟通权限。相当一部分楼宇自动化工程项目只是在土建施工开始后, 甚至建筑结构封顶以后才由集成商进行施工设计。工程项目施工设计图滞后于建筑设计院的初步设计, 与水、电、风各专业间的设计得不到有效磨合, 楼宇自动化工程施工设计图的质量从根本上得不到保证。同时, 由于其他专业没有与智能化进行配合, 导致机电设计并不到位, 使智能化系统的监控功能无法实现。
楼宇自动化综合了自动化、通信、信息、电子、机械等多学科技术。但是, 目前智能建筑的从业人员更多的是从信息技术、电子技术、建筑电气等单一学科毕业的, 擅于从信息传输、交互、搜索等层面考虑技术问题, 对于自动控制技术的过程控制、过渡过程和反馈闭环控制的基本特性不了解, 这也影响到整个楼宇自动化控制系统设计的完善性。
2 科学招标
招标代理和工程监理是目前楼宇自动化工程管理中最为薄弱的两个关键环节。这两个工程管理环节的越位和缺位, 导致工程的混乱, 严重影响到工程的工期、造价和质量。
招标中最常见的问题是片面理解“三公”原则, 偏重于经济角度的造价控制和经济监管, 忽视对楼宇自动化工程设计适用性的评估, 在楼宇自动化工程招评标时, 只计算设备、管线的安装定额, 简单地以套用各地的建筑工时定额百分比, 完全忽略楼宇自动化工程中系统集成、软件配置、控制模型等高技术含量的工程价值。这种试图用低造价、低利润来抑制贪腐现象的“良好愿望”, 演变成了偏低报价的极端而简单的评比。
招标法所规定的综合评标法现已被片面理解为技术、商务、报价三者在同一层面上总分的算术累加。技术的评分又被细化为众多子项, 而报价往往只被算作一个大项, 导致商务与报价评分值的差距远超出了技术分值, 技术方案的差异性被报价差值所淹没, 综合评标法名存实亡。
为避免评标专家串标作弊等问题, 在评标前半个小时才确定和通知评标专家组人员, 使得评标专家完全在不清楚项目性质、环境地点、使用特点以及功能需求的情况下参加工程评标。评标专家的组成和评标过程漏洞百出, 使得招标工作不能顺利进行。
对招标、评标中忽视楼宇自动化技术含量和工程适用性的分析, 是产生上述种种弊病的根本原因, 为楼宇自动化工程的质量留下无穷的隐患。
楼宇自动化工程质量涉及到机电设备的工程界面、控制界面和功能界面。标段划分与设备采购和楼宇自动化系统的工程内容、工程质量、工程责任有着至关重要的关联, 由于设计阶段各工种的深度不足、协调不够, 招标阶段需要科学、合理地补充划分工程采购的标段。而目前在楼宇自动化工程招标中, 通常只重视投资分配、经济利益是否平衡, 忽视标段划分与工程质量、工程责任的连带关系, 对于楼宇自动化工程相关的设备界面、控制界面不能在招标阶段做出深入、合理的区分, 增加了后继工程管理中工程协调的难度。
3 施工完善
建筑工程实施过程中出现与原设计、原合同不一致的问题是难免的, 所有更改洽商都会引起合同造价的变化。在市场经济的前提下, 不顾及更改洽商所带来的利益变更, 就不可能保证工程的实际质量。所以, 国际惯例都允许工程合同造价的增减调整。
在我国智能建筑行业里, 习惯把智能化工程的承建单位称为“集成商”。其含义是承建单位必须把智能化技术系统与建筑设计、使用、设备、环境进行系统集成, 才能够完成施工设计任务。由于初级阶段市场经济的不完备, 招标过程所产生的一系列后遗症, 导致集成商在投标阶段对评标结果毫无把握, 不敢过多地投入成本, 只能引用千遍一律的通用型系统规划配置进行形式上的设计, 从而导致楼宇自动化工程中标方案的功能基本停留在基础作用上。等到中标后由于施工设计阶段, 由于资金、工期等原因, 集成商不能单方面对投标的初期方案做重大改变, 只能以完成工程合同内容为出发点, 放弃某些需要具备楼宇自动化工程的完整合理功能。
目前, 现场施工中存在的突出问题是施工管理单位、总包单位对楼宇自动化的工程特点缺乏认识, 对楼宇自动化工程的施工要求不够重视。无论在施工组织计划上, 还是在实际的现场安排中, 往往不能给楼宇自动化工程创造充分必要的施工条件。楼宇自动化工程安装、调试所必需的一些条件和安排, 在其他专业工种难以达成共识, 这也影响到楼宇自动化工程的效果难以得到保证。
楼宇自动化工程涉及许多电子类零、部件, 现场产品保护问题比其他工种更加突出。但是, 由于现场工地统一由土建总包管理, 尺寸较小的电子产品的现场保护是一个明显的薄弱环节。
4 检测验收
楼宇自动化工程是集成建筑结构、设备管理、自动控制、信息通信、建筑环境、应用要求等宽范围、跨行业的综合技术系统。其工程质量验收不宜沿用建筑行业传统的工程质量验收办法。
近年来, 国内外相继推出一些智能建筑子系统的专项技术规范, 譬如《安全防范工程技术规范》GB 50348-2004、《综合布线系统工程验收规范》GB 50312-2007, 以及与楼宇自动化工程直接相关的《建筑设备监控系统工程技术规范》等。这些规范在各专业子系统的技术范围内给出较为详细的技术标准和检测验收办法, 客观上对各个专业系统单独的检测验收起到指导作用。但是, 这些规范一则缺乏操作性指导, 二来局限于各专业子系统技术形式的检测验收。智能建筑应具备一定的感知、判断、控制、协调的运行能力, 并非只是在建筑物里设立一个或几个专业子系统就算是智能建筑。智能建筑工程质量检测是对整体建筑智能化功能的综合检测, 其关键在于建筑内楼宇自动化系统与建筑设备、建筑环境、建筑应用间集成运行, 楼宇自动化系统与其他各专业子系统的相互协调配合。整体建筑智能化功能的综合检测和建筑内某一个子系统的单独检测不能混为一谈。特别是楼宇自动化系统是专业范围跨度大、集成协调要求高的工程, 要检测该系统的运行效果, 仅对专业子系统检测是不够的。基于系统工程的木桶效应, 专业系统无论完成得多好, 楼宇自动化工程的实时性、可靠性并不能保证。所以, 楼宇自动化工程的质量检测必须综合相关设备、环境、子系统运行动态的检验, 包括建筑设备设施在内的整个建筑环境、建筑资源的综合运行效能的检测。
建筑工程中普遍采用工程质量监理制度, 是针对土建专业的特点所制定的。监理单位的工作范围集中在到货验收和随工检验, 基本上是设备、单机、单系统的管理性检测、技术性检测、稳固性检测和安全性检测等工程符合性的现场检验。要求监理方对智能建筑楼宇自动化系统的综合运行总体功能和性能给出数据及评价, 事实上完全超出监理单位的工作能力和资质范围。
5 工程调试
从工程调研情况看, 楼宇自动化工程中给排水系统的监控调试、变配电及照明系统设备的监控调试, 一般都能符合标准、设计和应用要求。主要在建筑空调环境的监控调试方面存在相当大的问题。
自动控制系统的核心在于控制的过渡过程、趋势曲线和稳态实现, 特别是关系空调运行的软件设置、控制算法、模型选择等, 绝大多数集成商 (包括产品供应商) 缺乏专业人员。因此, 空调环境的监控调试被简化、停留在空调设备的运行状态层面, 而完善设备运行的逻辑功能不等于工程能够有效地实现监控运行。由于受到专业的局限, 楼宇自动化工程在调试中不能保证其定量化, 大多数工程停留在逻辑定性调试阶段。例如, 调试中不看过渡过程和趋势曲线, 不看系统能否达到稳定状态, 不看实际稳态值与设定值的偏差, 很少注意传感器采样数据和实际环境数据的比对等。调试测量仪表配备不齐全、精度等级不满足要求, 也是造成调试工作不能够定量化、精细化的一个因素。对楼宇自动化系统与其他联动子系统的通信接口的调试, 很少进行数据完整性和传输格式、速率等的定量检测;只需各点之间能读取数据即可。
楼宇自动化工程的调试条件包括机电设备安装工程的施工完毕和试用合格。在工程实践中, 怎样才算完成机电工程施工, 各方缺乏共识, 并存在着机电设备尚未完工就急于直接调试楼宇自动化工程的现象。楼宇自动化工程的调试条件还应当包括土建装修的完成进度。个别工程中门、窗、隔断等结构还没有完成施工, 就开始对楼宇自动化工程进行调试, 调试结果当然不能反映建筑竣工后的实际运行效果。监控机房自身的土建与装修同样是楼宇自动化工程调试的必要条件。特别需要指出的是, 市政资源环境 (供电、供热) 和系统防雷接地能否达到运行要求, 这是保证设备正常工作、楼宇自动化工程调试的前提。某工程曾经因为在市政供电不到位时强行调试, 造成应急电源等设备的损毁。
由于工期、使用、环境的原因, 一般楼宇自动化工程的调试很少保证全负载运行调试和故障调试。因此, 调试时不是真正的实际运行工况, 也不能考验楼宇自动化系统的应变能力;这就造成全负载时无法运行或达不到设计功能的目标, 严重时甚至会造成整个系统的失效。
楼宇自动化工程流体动力学特性决定一个子系统、一个结点的调试都会影响到全系统的平衡。因此, 楼宇自动化系统调试具有反复性的特点, 全系统的平衡及功能的实现需要多次调整才能达到。有些工程的调试停留于单机、单系统阶段, 没有注意某台设备调试后对相邻设备和全系统的复验, 造成调试半途而废。
6 运行维护
“三分建设、七分管理”, 楼宇自动化工程产品质量、施工质量的好坏不等同于运行效果。楼宇自动化工程前期设计定位不清晰、施工安装管理不科学、调试检测工作不精细、交付培训不到位等先天不足给运行管理带来较大的困难。在运行期间, 物业管理单位自身技术力量薄弱, 业主方对运行管理不重视, 缺乏明确的行业规范指导等问题严重制约其后期运行。先天不足与后天乏力造成目前大多数楼宇自动化工程运行管理不佳, 与期望的舒适、环保、节能和高效的建设目标存在较大的差距, 严重制约智能建筑行业的发展。楼宇自动化工程的运行维护不能简单地等同于专业系统的售后服务。因为, 专业系统的售后服务局限于本工种的维护, 不能顾及相关环境条件和机电设备的保障, 常导致系统调试的重复, 无法真正保障楼宇自动化工程的综合运行效能。
物业管理企业建立楼宇自动化运行管理所需的管理及记录制度, 但由于管理经验不足, 相关管理标准及规范尚未出台, 运行规程及运行记录仅满足于设备运行状态的记录, 定性检查内容多, 定量检测内容少;不能全面反映楼宇自动化运行工况, 对运行数据的作用和意义认识不足, 不注重运行数据分析, 报警信息处理不及时。系统数据和报表、趋势图等未成为设备维护管理、能源管理、客户满意度管理等相关管理的改进优化依据, 这些影响制约着楼宇自动化工程的精细化、人性化运行。