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(jì)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(gè)措施，分別為提高室內(nèi)溫度控制精度、對(duì)室內(nèi)新風(fēng)量進(jìn)行控制、機(jī)電設(shè)備的最佳啟停控制、空調(diào)水系統(tǒng)平衡與變流量管理、克服暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)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(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，這樣一方面造成動(dòng)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(fèi)了能源又對(duì)人體不利。另一方面中央空調(diào)整個(gè)機(jī)組全部靠人工操作的辦法，難以保證系統(tǒng)的正�？煽窟\(yùn)行，也難以提供舒適的溫度，在2004年時(shí)，根據(jù)海洋石油大廈A座的現(xiàn)狀，對(duì)其進(jìn)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(jì)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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局統(tǒng)計(jì)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(duì)這種狀況在海洋石油大廈A座4層和5層的每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的供水管道上加裝一套自動(dòng)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(dòng)檢測(cè)到房間內(nèi)的溫度，當(dāng)辦公人員設(shè)定的溫度值與實(shí)際溫度不一致時(shí)，溫控器就會(huì)驅(qū)動(dòng)水流調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，從而改變風(fēng)機(jī)盤(pán)管的制冷量，達(dá)到房間內(nèi)實(shí)際的溫度與設(shè)定的溫度一致，這種自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度節(jié)約了能源，同時(shí)在4層和5層的盤(pán)管上加時(shí)控開(kāi)關(guān)，控制非上班期間盤(pán)管的運(yùn)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(jī)組，新風(fēng)機(jī)組也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如大廈A座一樓西側(cè)新風(fēng)機(jī)組本身能量過(guò)大，制冷量為70950Kcal/h，供冷面積為407㎡，根據(jù)這樣的面積測(cè)算407㎡制冷量取值范圍在36654－48874 Kcal/h比較合理，新風(fēng)量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致房間內(nèi)的溫度過(guò)低，不僅浪費(fèi)了能源，還對(duì)身體不利，針對(duì)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(tái)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(duì)全新風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行自動(dòng)控制，當(dāng)供冷或供熱溫度超過(guò)該房間的設(shè)定值時(shí)，該裝置會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量，而原來(lái)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到這種情況，并且本身的能量又過(guò)大，當(dāng)這個(gè)房間不需要太多的風(fēng)量時(shí)，它會(huì)關(guān)小進(jìn)風(fēng)閥，而風(fēng)機(jī)并不因這種變化而改變它的送風(fēng)量，因?yàn)樾嘛L(fēng)機(jī)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(guò)熱或夏季過(guò)冷，在2003年又進(jìn)行了深入的調(diào)研，在一樓西的新風(fēng)機(jī)組上安裝了變頻器，通過(guò)變頻器控制風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而減少送風(fēng)量，使問(wèn)題徹底解決。
2.3 機(jī)電設(shè)備最佳啟停控制。海洋石油大廈A座就進(jìn)行了改造，將部分新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行了啟�？刂�，早上7：30開(kāi)機(jī)，晚上17：30關(guān)機(jī)，周六和周日停止運(yùn)行。海洋石油大廈的茶爐原來(lái)24小時(shí)運(yùn)行，從2004年開(kāi)始安裝了時(shí)控開(kāi)關(guān)，每天早上6：00運(yùn)行，晚上18：00停止運(yùn)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(jī)組：除1、3、4、7、8層外，其它樓層19:00～7:00停止新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行比長(zhǎng)期運(yùn)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(shí)器后，每天工作按8小時(shí)通電加熱計(jì)算，除1、3、4層全天候運(yùn)行外，其它樓層18:00～6:00停止工作，比全部長(zhǎng)期工作時(shí)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(pán)管時(shí)控器，約控制盤(pán)管410臺(tái)，從22:00～7:00停止運(yùn)行，每天停運(yùn)9小時(shí)，平均每臺(tái)盤(pán)管功率為20W，每天可節(jié)約電量73.8KW/h。410臺(tái)×0.02KW×9小時(shí)＝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(méi)有采用對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行有效的空調(diào)供水系統(tǒng)平衡與變流量管理時(shí)，常規(guī)的做法是以恒定供回水壓力差的方式來(lái)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(fèi)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(shí)際熱交換的需要量想差甚遠(yuǎn)，往往因而造成溫濕度失控，能量浪費(fèi)和設(shè)備受損。通過(guò)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)最遠(yuǎn)端和最近端（相對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)供回水積水器而言）的空調(diào)機(jī)在不同供能狀態(tài)和不同運(yùn)行狀態(tài)下的流量和控制效果測(cè)量參數(shù)分析可知空調(diào)系統(tǒng)具有明顯的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，運(yùn)行狀態(tài)中樓宇自控系統(tǒng)按照熱交換的實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)地調(diào)節(jié)著各臺(tái)空調(diào)機(jī)的電磁閥，控制流量進(jìn)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(kāi)環(huán)系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)系統(tǒng)。
2.5 克服暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)的設(shè)備容量冗余。目前我國(guó)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(yùn)行，在設(shè)計(jì)時(shí)往往采用靜態(tài)方法計(jì)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(jī)組、冷凍水泵、冷凍水泵、風(fēng)機(jī)等）選型方面往往偏大。暖通系統(tǒng)是一個(gè)典型的動(dòng)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(shí)間而變化的。不恰當(dāng)?shù)娜哂鄬?huì)造成能源的浪費(fèi)，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(yùn)用樓宇自控系統(tǒng)的節(jié)能控制模式和算法，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行，有效地克服由于暖通設(shè)計(jì)帶來(lái)的設(shè)備容量和動(dòng)力冗余而造成的能源浪費(fèi)。
2.6能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用。能源管理系統(tǒng)由各種計(jì)量?jī)x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(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵、風(fēng)機(jī)等）上的計(jì)量?jī)x表不僅可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)采集該設(shè)備的適時(shí)運(yùn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。軟件程序則是能源管理系統(tǒng)的中樞。首先，由各種計(jì)量?jī)x表采集的設(shè)備運(yùn)行原始數(shù)據(jù)，通過(guò)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(jìn)行分析整理，從而建立系統(tǒng)高效低能運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)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(yùn)行過(guò)程中，各種計(jì)量?jī)x表采集相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給中央處理器，通過(guò)軟件程序的對(duì)比分析，擬合出系統(tǒng)的運(yùn)行曲線，從而判斷系統(tǒng)是否處于節(jié)能運(yùn)行狀況。若發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常，系統(tǒng)軟件可根據(jù)采集的適時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及所擬合的運(yùn)行曲線，自動(dòng)確定故障部位、發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，通知故障檢測(cè)程序自動(dòng)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(dòng)存儲(chǔ)或打印設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行曲線，為后續(xù)的系統(tǒng)完善提供可靠資料。各種計(jì)量?jī)x表也可通過(guò)顯示屏直接顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)，提高管理人員的節(jié)能意識(shí)。
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(jī)電設(shè)備采用自動(dòng)化監(jiān)控方式，使智能建筑利用先進(jìn)的綜合節(jié)能技術(shù)成為可能。同時(shí)，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(hù)舒適性的原則下，對(duì)設(shè)備機(jī)器實(shí)現(xiàn)效率化的運(yùn)轉(zhuǎn)管理，節(jié)省運(yùn)行和管理費(fèi)用，是智能建筑能源管理自動(dòng)化的具體體現(xiàn)。
參 考 文 獻(xiàn)：
1、朱順兵等. 智能建筑節(jié)能效益評(píng)估研究. 南京建筑工程學(xué)院，2008
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