智能楼宇环境控制系统节能分析

ABB i-bus EIB智能楼宇环境控制系统的应用ABB（中国）有限公司 王大江摘要：本文简要介绍了ABB i-bus EIB智能楼宇环境控制系统的应用场合,并结合青岛移动通信办公大楼的工程实例详细介绍了ibus系统在智能楼宇中的应用方案。最后，根据试验数据给出了ibus在某公司应用的节能分析报告，并结合成都双流机场项目分析了智能楼宇采用ibus系统的节能效果和投资回报。关键词：智能楼宇环境控制系统 i-bus EIB 绿色建筑一 智能楼宇环境控制系统的应用场合 智能建筑的发展，应该满足节能、绿色的要求，智能化、集成化的解决方案是满足上述要求的必然途径。ABB i-bus EIB智能楼宇环境控制系统系统即可满足现代智能楼宇的最高要求，面向未来并具有高度的灵活性。 智能楼宇的环境大致可分为建筑环境、空调环境和视觉环境等三个方面。与电气控制相关环境因素包括：建筑环境因素中有配线空间、吊顶高度、空气流通、自然采光等；空调环境因素中有温度、湿度、CO含量、CO2含量、气流的均匀度等；视觉环境因素中有照度水平、亮度分配、照度均匀度、照度的稳定性等。采用 ibus智能楼宇环境控制系统，可以把智能建筑中与电气控制相关的建筑环境、空调环境和视觉环境无缝地集成为一个控制监视系统，并综合考虑楼宇中与人相关的各种环境因素，实现了楼宇的安全性、舒适性和智能化。这样大大降低系统的整体投入成本，节约了能源，降低了系统的运行成本，实现了环保、绿色建筑的目标。 ABB i-bus EIB楼宇环境控制系统采用总线控制方式具有极高的安全性，同时具有经济、方便、灵活的特点，广泛应用于写 字 楼 、展 览 馆 、银 行 、 商 场、工 业 大 厦、体 育 馆、博 物 馆 、飞 机 场 、剧 院、学 校 、广 场、酒 店等各种场所。系统通过ibus总线把智能照明控制系统、电动百叶窗系统、空调和采暖控制系统、监视系统、音像控制系统、远程监控系统、中央图控等七大子系统进行智能化统一的监视和控制。二 与传统电气控制方式的区别采用ABB i-bus EIB系统，电气设备的开关将不在象传统方式那样用面板开关直接对电源线进行分断。传感器(如面板按钮)发出命令并通过2芯总线传送给驱动器，驱动器收到命令后加以执行，例如将负载电路分/合。采用ABB i-bus EIB的电器安装系统有各种优点： 可在不同的地方对每个负载分别进行开关控制，例如：可在中控室或前台对所有大楼的公共区域照明、空调进行开/关。利用时间和光感元件充分实现节能要求。 多个传感器均可对同一负载进行开关控制，不需复杂的布线或遥控装置。 传感器和驱动器之间的相互控制功能可随时进行修改以适应不同的要求。 所有功能均通过编程的方式实现并可自动运行，也可通过逻辑的方式进行控制，例如：当下午6点以后光照度降到一定程度时，所有百叶窗自动放下，同时将过道里的灯打开。 可显示负载的开关状态。三 i-bus智能楼宇环境控制系统应用方案3.1 青岛移动通信办公楼智能照明控制系统 青岛移动通信办公大楼的智能照明采用了分区控制的概念，ibus将楼宇建筑分为不同的控制区域，第一类为公共休息区、走廊、楼梯间、电梯间；第二类包括：会议室、报告厅、大堂、餐厅；第三类为：办公区；第四类为：外景照明和园林照明等，第五类是车库、库房。对于各种类型的区域ibus给出不同的控制方案。下面分别用工程实例说明以上五类区域的ibus智能照明控制系统方案： 青岛移动通信办公大楼公共休息区、走廊、楼梯间、电梯间采用定时控制及集中控制相配合的方式，非办公期间保证只有30的灯光常亮，保持基本照度；上下班高峰期间可打开全部的照明。公共休息区照明可手动或自动全部打开，控制灵活、方便。电梯厅采用定时控制的方式及移动感应相结合的方式对电梯厅的灯光进行自动控制，上班时间定时开启，下班时间自动关闭70%的灯光，只保持基本照度，同时开启移动感应器，便于集中管理、节能。 会议室、报告厅、大堂、多功能厅等，在门口安装移动感应器及TRITON面板开关，可根据人的走动控制会议室的辅助照明。灯光控制和会议系统的投影仪、幕布、窗帘等可进行联动，当需要播放投影时，会议室、报告厅的灯光能自动的渐渐变暗，幕布自动下降、窗帘自动关闭；关掉投影时，灯光会自动柔和地调到合适效果，同时幕布收起，窗帘打开。控制方式可采用触摸屏、遥控器和墙面上的Triton面板。 办公区采用i-bus系统进行照明和分机盘管控制，可以很灵活实现单回路控制，组合回路控制，分区控制等。工作人员可以利用安装在现场的面板，也可在中控室控制整个办公区的照明和空调系统。在办公区配置solo温控面板或3联温控TRITON面板，该面板能进行温度检测、显示、风速控制、灯光、电动窗帘控制等多种功能。 总经理办公室使用LF/U1.1探测器与荧光灯调光驱动器LR/S2.2.1相配合进行恒照度控制。当室内光线照度超过设定的500lux,系统调暗或关闭荧光灯回路；当夜幕降临荧光灯自动开启，并通过调光器始终将室内的照度保持在500lux.青岛移动通信办公大楼外景照明与园林照明的控制采用光感及定时控制相配合的方式进行智能控制；车库采用移动感应及定时控制相配合的方式进行自动控制，同时达到节能的目的。3.2 空调及加热制冷系统智能化控制在楼宇中的空调及加热制冷系统中采用ibus控制,首先考虑的是在不同功能区域采用不同的控制策略。主要分为两种，一种是公共区域，一种是办公区。这两种功能区域ibus的控制方案有所不同。公共区域控制时段可分为高峰人流时段、低峰人流时段、无人流时段，空调基本不采用就地人为控制；ibus在不同时段可启动不同数量的分机盘管并采用不同的风速控制。低峰人流时段，只开启部分空调；无人流时段部分或全部空调关闭，大大节约了用电。在楼宇内办公区利用遍布安装的有人探测传感器6131控制其区域内所有灯光回路、电器、设备电源、空调、散热器等的开关。系统自动地做到：人在，灯、空调、暖气开，人离，灯、空调、暖气关。 6131有人探测器，可用于开关2路照明和1路HVAC，具有恒照度控制或监视功能。探测范围6m(探测器安装在2.5米高)，亮度调节：51000Lux；具备延时关灯、关空调的功能。方案1：使用6114-U-500 暗装耦合器配合6131有人探测器的照度传感器，可实现办公室恒照度控制及1路灯光开闭和1路HVAC控制，使用这种方法是通过耦合器直接控制空调及照明回路，从而减少了强电线的布线量。使用恒照度控制功能必须要考虑各种场所不同的照度要求如办公室500lux,餐厅200lux.恒照度控制不仅节约了能源，而且有效地延长了灯具的寿命。方案2：使用AT/S4.6.2对2管制风机盘管进行控制，使用AT/S6.6.1对4管制的风机盘管进行控制，使用Triton/solo面板设定空调的运行状态和调节温度，吸顶安装6131有人探测器。在北京新世界软件有限公司的大空间办公区采用了这种方案。 ibus系统还具有动态调整空调运行时间的功能。如果延时功能在程序中设为自动,开闭空调的情况如图，有人探测器探测到有人进入房间后，ibus系统内部时钟延时一段时间打开空调；当有人员频繁出入房间的时候，空调打开的延时时间自动缩短，从10分钟缩短到3分钟，从而提高了房间的智能化和舒适性。3.3 窗帘和百叶窗的智能化控制i-bus系统所特有的百叶窗驱动器，可以轻松将各类电动窗帘、百叶窗、幕布、卷帘、天窗随意控制。可任意设定调节其升降，开闭，翻转角度，且不需限位。控制方式也灵活多样。通过控制模块JS/B1.1，使百叶窗翻转角度自动跟随太阳照射角度进行调整，最大限度满足用户对日光的需求，并可避免日光直射到办公桌上。ibus系统还可根据室内照度值的变化调整百叶的翻转角度，并在某个设定照度值放下百叶窗或打开百叶窗。在夏日把强烈日照遮挡在窗外，并保持室内低温；在冬季让阳光照射进来，并有助提高室温。 3.4 监视子系统 ABB微型断路器通过加装S2-S/H辅助组合触点或S2-S信号触点，并使用ET/S 6.24.5 输入模块，即可检测楼宇中每一路微型断路器的开关状态以及故障情况，还能够区分人为还是故障跳闸。 重要的设备如医疗器械和数据中心服务器电气保护需要加装浪涌保护器OVR，OVR处于后备工作状态或失去功效时,应立即更换。传统的维护方法是人为的日常巡视，检查其故障指示窗口。 采用ibus监视子系统，即可在浪涌保护器需要更换时，在中控系统实现报警或直接报警至维护人员的手机上。OVR选型为 OVR 1N-15-275PTS或OVR 1N-40-275PTS，这是带有远方报警信号接点的浪涌保护器。 ibus最新开发的SA/S系列开关驱动器能自动检测回路中灯具或电气设备故障，使用DALI网关可检测回路中每个灯具和电子整流器故障。 采用SM/S3.16.30模块, 可以检测重要回路（如医疗器材、生产流水线、航空指示灯、危险指示灯等）的负载电流量、剩余电流量、耗电量并及时地反馈到系统。SM/S3.16.30模块有3个独立并隔离的回路可以使用。实测负载电流值和剩余电流值可以通过ABB i-bus 总线传送，当电流值超过或低于设定值时通过ABB i-bus EIB总线发送电信号。 ibus系统还可实现与其他系统联动，如门禁、消防、电梯等。3.5 其他子系统ibus音像控制系统应用在会议室、多功能厅实现智能化控制。各种影音设备与灯光、投影幕布的一体综合控制，系统通过红外信号同时遥控电视、音响、录像机、DVD机、投影机、电风扇等的频道、音量、录音、风速等。其他子系统还包括远程监控系统、中央图控，它们和上述的5个子系统共同组成了ibus智能楼宇环境控制系统。3.6 ibus 与楼宇自控的集成实例在复杂的大型建筑物内ibus可与BM,BAS(如Honeywell Johnson Control)等楼宇自控系统进行联控。首都机场一号航站楼采用OPC 的方式实现了ibus 与Johnson Control的联接。从而根据航班信息(航班动态信息、资源分配信息)或预先编制的运行时间表(程序)自动按照明分区分级控制进/出港大厅、候机厅的照明设备。天津博物馆通过EIB硬件网关CCEIBSPS，实现了ibus与 Honeywell EBI平台的相互通讯。四 i-bus系统在智能楼宇应用中的节能分析 绿色建筑是用最小的能源、资源和环境代价，获取最健康、舒适、高效的建筑环境。中国现行的绿色建筑标准参照了美国绿色建筑协会的LEED绿色建筑评估系统，根据中国城镇建筑的实际情况而制订，对建筑的节能和环保提出了更高的要求。 电气系统的集成优化设计和智能化是节能的重要手段。建设智能建筑的目的是节能、高效、安全、舒适、环保，i-bus提供的智能楼宇环境控制系统，其目的在于实现建筑电气系统集成优化的设计和先进智能技术的应用。 下面是ABB i-bus 系统在某公司应用的节能分析报告，通过实际测试的数据来反映楼宇节能的必要性，然后给出ibus系统节能解决方案。 测试方法：在某公司 现有办公区、办公区走廊、库房三个典型的区域安装IT200PC传感器；该设备有两个传感器，一个传感器监视有人无人，一个传感器检测照明和空调的开闭状态。 测试时间：2005年3月17日 9时31分开始 2005年4月1日 9时33分结束 试验的区域人员和设备有如下的四种状态：1 无人，灯和空调为打开状态2 有人，灯和空调为打开状态3 有人，灯和空调为关闭状态4 无人，灯和空调为关闭状态安装地点如图及分析图标如下：办公区 办公区分析图表 办公区走廊 办公区走廊分析图表 库房 库房分析图表 人员设备状态统计表区域人员状态灯和空调状态时间办公室有人打开39.50%办公室无人打开22.00%办公室有人关闭3.70%办公室无人关闭34.80%办公区走廊有人打开23.80%办公区走廊无人打开36.40%办公区走廊有人关闭1.60%办公区走廊无人关闭38.10%库房有人打开61.30%库房无人打开24.90%库房有人关闭1.00%库房无人关闭12.80%分析报告： 能够节能的时间区域是系统处于无人工作，但空调和照明是打开的状态。在库房和办公室的走道分别可节约24.9% 和36.4% ，在管理很好的办公室区域我们也可以节省22.0% 的电费。以上不包括节约空调系统本身的能源，空调系统本身另外节省的能源费用大约是节省下来电费的10。公司80人左右，照明4*18W 60盏 4320W 2*36W 54盏 3888W ;分机盘管 100W 44台 4400W. 合计：4320W3888W4400W12608W统计上面数据中开灯开空调时间：24小时(39.5%+22.0%)0.7+(23.8%+36.4%)0.2+(61.3%+24.9%)0.1)/3=63.71%24小时15.29小时 (办公区、办公区走廊、库房的面积比例分别按0.7/0.2/0.1的系数考虑)按照每度电0.95元人民币计算每年耗电量：（3655/721）15.291260846266.3kW全年需支付电费： 46266.5 0.95元43953元各区域平均的节省率为：(22.0%0.7+36.4%0.2+24.9%0.1)/3=25.17% 每年节约电费43953元25.17%11063元每年节省空调系统的能源费用：11063元10%=1106元每年节约的能源费用合计：11063元1106元12169元ABB i-bus 系统在某公司的节能方案：1 办公区对空调进行中控管理，做到下班后17：30分，空调由中控室自动或手动第一次集中关闭，夜间12：00中控室再次发出集中关闭空调的指令，ibus系统将所有的空调关闭。加班的人员可自行按动复位按钮启动局部区域的空调。照明不采用集中管理，由保安人员或自觉关闭。办公区不设置有人探测器，这是考虑到该公司为生产性企业，办公区一般为坐班，集中上下班。这将大大节省初期的ibus投资，但能起到很好的节能效果。如是销售型的公司，建议增加有人探测器。2 对库房和公共区、走廊全部采用有人探测器监控，做到有人空调照明延时开，人员离开延时关闭。3 所有照明空调进入中控系统。可由中控室进行统一管理，也可就地控制。4 经理办公室、会议室不纳入自动控制和中控系统。ibus配置：AT/S 4.16.5双值输出, 4对, 16 A, 容性负载, MDRC1AT/S 8.16.5双值输出, 8对, 16 A, 容性负载, MDRC2AT/S 4.6.2双值输出, 4对, 6 A, MDRC1AT/S 6.6.1双值输出, 6对, 6 A, MDRC16127-844联Solo系列面板, 亮白色46131-74-500EIB 主动式探测器126120 U-102-500总线耦合器161721-84Solo系列边框,亮白色4SW/S 2.5时间继电器, 2频道, MDRC1SV/S 30.640.5电源供应器, 24VDC, 640mA1EIB Cable总线电缆50ibus投资为39160元。投资回收期为：39160/12169=3.22年下面是成都双流机场采用ibus系统的节能实例：通过一段时间的使用，对ABB i-bus智能安装系统使用前后成都双流机场国际厅一层出港大厅一周内灯光使用状况做出了对比：（电费费率以0.68元计算）使用前使用后使用前 使用后KWH/日平均637442195日消耗电费（元）433.1