建筑节能控制

建筑节能控制何为智能建筑？《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）对智能建筑定义为“以建筑为平台，兼备建筑自动化设备BA、办公自动化OA及通信网络系统CA，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境”。

修订版的国家标准《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006）对智能建筑定义为“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”。

建筑智能化的三大子系统

旧标准现代建筑智能化包括：1、OAS（办公自动化）2、CAS(通讯自动化)3、BAS（建筑设备自动化）新标准现代建筑智能化包括：1、INS（信息网络系统）2、CNS(通讯网络系统)3、BMS（建筑管理系统）建筑集成管理系统结构图

智能建筑实现目标

基于智能化基础平台为建筑实现现代化、生态化、数字化、信息化。

现代化：是在智能化工程的建设中，采用现代工程建设的理念和方法，运用先进的技术和措施，利用高新科技的发展产品，设计的智能化工程。生态化：是在智能化工程的建设中，遵循“以人为本”、“人-建筑-自然”三者和谐统一的可持续发展理念，采用智能化的控制措施，高效地利用能源，充分应用智能化技术实现建筑技术节能，建设绿色环保的宜居建筑。数字化：搭建数字化综合信息及系统集成平台，在智能化工程的建设中，建立综合计算机网络系统，实现基于网络的信息服务和业务服务，从而提高各种资源的使用率，实现系统互联互通和资源共享。信息化：是在智能化工程中建设科技园信息管理系统，通过对内外各种信息资源的有效处理，实现资源的整合和利用，促进电子商务和电子服务发展。

建筑设备监控系统（BAS）的功能

BAS完成以下功能：1、确保建筑物内环境舒适性。2、提高建筑物与内部人员整体安全水平和灾害防御能力。3、提供可靠的、经济的最佳能源控制方案，节省能源消耗并实现能源管理自动化和减轻劳动强度。

4、及时提供设备运行状态、设备档案、运行历史，数据报表、记录图表以便进行集中分析，作为设备管理决策的依据，实现设备维护工作的自动化和科学化。建筑设备监控系统一般结构组成控制网络分为三层结构，即管理层(中央站)、自动化层(DDC分站)和现场网络层(现场总线)。现场级设备主要包括各类传感器、变送器和执行器，它们将各类测量信号(温度、湿度、压差、流量等)送往DDC控制器，并接受其控制命令，实现过程控制。自动化层主要有DDC控制器构成。DDC控制器自带微处理器和时钟，并可任意编程或进行预设编程，以适应控制的要求。它接收传感器及设备传来的信号，并按给定程序指挥执行器，实现特定的功能;同时它执行管理层发来的指令，并把所有的信息传到管理层。管理层与DDC之间、DDC与DDC之间采用点对点的通讯，共享信息，实现协调策略。DDC具有自治性和独立性，在与管理层失去联系的情况下能继续工作。中央管理级工作则负责实时设备运行状态数据显示，存储并管理非实时类数据和提示各种报警信号，传达到管理层。同时可通过内部局域网接受各个具有管理级别的访问。建筑设备监控系统一般包含如下系统中央工作站系统；冷热源监控系统；（地源热泵监控系统）包括制冷系统、热力系统、冷却水系统、冷冻水系统。新风机组自控系统；整体式空调机组监控系统；变风量监控系统；送排风(烟)机监控系统；风机盘管监控系统；给排水监控系统；供配电监测系统；电梯及扶梯监测系统；照明监控系统；（智能灯光控制系统）中央工作站系统

中央工作站设置高性能上位计算机一台，并配备相应的外围设备单和自控软件，可实现以下功能：

用户能方便地纵观整座大楼机电设备的运行情况，同时也可以了解局部地区的细节。

对系统的各种参数可进行个别或成批修改，对被调节参数可根据上下班状态进行不同的设定，以达到节能的目的。系统不断检测温度、压力、设备状态等监控点的信息，并显示在系统的动态流程图和平面图上，其文字和颜色根据系统的实际状况动态刷新；对异常状态能报警，根据不同的报警等级发出不同的声音和提示，直到操作员响应，并能记录报警发生的时间、地点、类型和恢复正常的时间。可以随时方便的打印出用户所关心当前的参数、状态、时间表、曲线等数据，也可以打印出用户想查询的任何一天的任何一个系统历史数据。

冷热源监控系统1、冷热符合计算和机组台数控制2、冷却水温度控制3、冷冻水压差控制4、冷冻水和冷却水回路控制5、水流监测6、补水系统的控制7、换热站控制冷热源具体监测点位：根据事先排定的工作及节假日作息时间表，自动启停冷冻机组系统。可以通过第三方接口，与冷冻机进行通讯，使每套冷冻机按预先定义好的顺序加载/卸载，使冷冻机得到最好的保护。同时，可以监控到冷冻机的内部参数。检测冷冻水供、回水温度和供/回水压差。检测冷冻水、冷却水的供/回水水流状态。检测冷冻水供、回水压差，并根据压差的变化，调节电动平衡蝶阀的开度。检测冷却水供、回水温度。检测各个水泵、冷却塔风机的手自动状态、运行状态及故障报警信号。监控冷冻水的出水总流量，方便计算冷热负荷的总流量。检测各个电动蝶阀的开关状态。检测软化水水箱的液位状态。检测一次蒸汽温度、压力及二次水温度、压力。检测热水循环泵的手自动状态、运行状态及故障报警信。

新风机组监控系统1、温度调节2、送风机定时启停3、新风阀控制4、状态检测5、过滤器报警6、防冻保护新风机组具体监控点位：根据事先排定的工作及节假日作息时间表或其它操作条件，自动启停新风机组。送风温度控制：检测送风温度，计算设定值与送风温度的偏差，按照不同季节的调控规则及程序设定自动调节水阀的开度，将送风温度保持在设定范围以内，若温度过高或过低则报警。检测送风机的运行状态和故障信号、手/自动状态，确认送风机是否投入运行，当发生故障时向上位机报警。检测过滤器压差状态信号，当前后压差过高发生堵塞时向上位机报警。检测送风机气流状态信号，确认送风机的可靠运行。自动累计机组的运行时间，提示维护设备。根据系统不同的需要，可以方便地调整新风阀的开关。检测系统内的各个温度和阀位的变化，并可用曲线显示其变化趋势。新风阀与风机及水阀、加湿阀联锁控制。检测防火阀状态，与风机、风阀联锁控制。检测机组的盘管温度。在冬季时，系统根据盘管温度改变热水电动调节阀及新风阀的开度，以保护风机盘管。自动累计排机组的运行时间，提示维护设备。检测室外环境温度/湿度，作为控制参数设定的修正，以使新风机组在最佳节能状态下运行。

整体式空调机组监控系统1、温度调节2、湿度调节3、送风机定时启停4、回风机定时启停5、风阀控制6、状态检测7、过滤器报警8、防冻保护空调机组具体监控点位：

根据事先排定的工作及节假日作息时间表或其它操作条件，自动启停空调机组。

回风温度控制：检测回风温度，计算设定值与回风温度的偏差，按照不同季节的调控规则及程序设定自动调节水阀的开度，将回风温度保持在设定范围以内，若温度过高或过低则报警。回风湿度控制：检测回风湿度，计算设定值与回风湿度的偏差，按照不同季节的调控规则及程序设定自动调节加湿阀的开度，将回风湿度保持在设定范围以内，若湿度度过高或过低则报警。焓值控制：通过新风和回风管道中的温湿度，计算出各自焓值，按照新风和回风焓值比例，控制新风阀门和回风阀门的开度，调节混风比。检测送风机的运行状态和故障信号、手/自动状态，确认送风机是否投入运行，当发生故障时向上位机报警。检测过滤器压差状态信号，当前后压差过高发生堵塞时向上位机报警。检测送风机气流状态信号，确认送风机的可靠运行。根据系统不同的需要，可以方便地调节新、回风阀的开度。检测系统内的各个温、湿度和阀位的变化，并可用曲线显示其变化趋势。检测防火阀状态，与风机、风阀联锁控制。检测机组的盘管温度。在冬季时，系统根据盘管温度改变热水电动调节阀及新风阀的开度，以保护风机盘管。自动累计机组的运行时间，提示维护设备。检测室外环境温度/湿度，作为控制参数设定的修正，联合调节新/回风阀开度及水阀开度，以使空调机组全年在最佳节能状态下运行。

变风量监控系统

变风量系统相对于定风量系统而言的，一般普通集中式空调系统送风量都是固定不变的并且按房间热湿负荷确定送风量。变风量空调系统通过改变各房间风量来适应房间负荷变化的。该系统可以实现：1、自动调节送风量，适应房间空调负荷的变化。2、实现室内不同温度要求。3、利用变频技术自动调节风机的转数以降低空调系统运行能耗。送排风（烟）机监控系统根据事先排定的工作及节假日作息时间表或其他操作条件，定时启停排风机。检测风机的运行状态、手/自动状态及故障信号。自动累计排风机的运行时间，提示维护设备。风机盘管监控系统风机盘管系统属于局部调节。同VAV末端调节具有许多相同的优势特点。风机盘管监控系统包括风量调节和水量调节。风量调节通常分为高、中、低三档调节风机风速，以改变通过盘管的风量。水量调节可采用两通阀变流量调节，也可采用三通阀分流调节或是开关控制。控制功能主要包括：1、定时启停2、温度调节3、风量调节4、防冻保护功能。给排水监控系统

集水坑高液报警水池高/低液位报警水泵监控供配电监测系统

线电压V1，V2，V3，VInavg相电压V12，V23，V31，VIIavg

电流I1，I2，I3，Iavg

有功功率P1，P2，P3，Psum

无功功率Q1，Q2，Q3，Qsum

视在功率S1，S2，S3，Ssum

功率因数PF1，PF2，PF3，PF

频率Frequency

有功电度Ep_imp，Ep_exp，Ep_total，Ep_net

无功电度Eq_imp,，Eq_exp，Eq_total，Eq_net

电压三相不平衡度U_unbl

电流三相不平衡度I_unbl

电压总谐波含量THD_V1，THD_V2，THD_V3，THD_Vavg

电流总谐波含量THD_I1，THD_I2，THD_I3，THD_Iavg

电度量脉冲kWh开关状态DI1，DI2，DI3，DI4继电器控制输出DO1，DO2

(MODBUS®通讯协议)

国内电力部门要求楼控只监不控，实现如下功能：1、实时测量和记录（掌控设备运行情况，便于统计分析）2、开关监测，故障预警（事故发生前及时消除事故隐患）和事故记录功能（分析事故原因）3、能量消耗累计（电费分解到各个部门，利于内部核算）4、电能需求统计（制定电能使用计划，节约电费支出）5、电能质量分析（谐波峰值不平衡度等避免设备非预期损坏）电梯及扶梯监测系统1#电梯2#电梯3#电梯4#电梯5#电梯6#电梯7#电梯8#电梯

上下行运行状态故障报警停靠楼层显示照明监控系统

公共照明在建筑物中能耗也是非常大的。照明监控主要针对楼层公共照明、大堂公共照明、航空障碍灯、泛光照明进行节能控制。照明控制常规包括内容：照明回路启停控制。照明回路开关状态检测。室外照度检测智能照明控制系统包括内容：1、时间控制（软启功能）2、场景控制（如回家模式、离家模式、会客模式、就餐模式、影院模式、夜起模式等。）

3、照度自动控制（灯光明暗调节功能）4、红外线探测器控制节能控制措施建筑维护的能耗主要体现在用水、用电、设备损耗及维护人工费用。一般建筑主要能耗预测分析：空调：占总耗能的60%左右（或更高），至少为50%照明：占总耗能的23%-55%水泵：占总耗能的13%~15％左右电梯：占总耗能的8%左右节能的有效措施一、提高室内温湿度控制精度

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。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为：温度为±1.5℃，湿度为±5%的变化范围。如果技术成熟可以试着依据热负荷补偿曲线来设置浮动的设定点，这样可以更加有效的自动调整室内温度设定值，使其在中心负荷允许的范围内尽可能的节省能量。传统的建筑由于没有采用建筑设备自动化系统，往往造成夏季室温过冷（低于标准设定值）或冬季室温过热（高于标准设定值）现象。这不但对人体的健康和舒适性来讲都是不适宜的，同时也浪费了能源。采用了建筑设备自动化系统的智能建筑，不仅可以按照设定自动调节室内温湿度外，还可以根据室外温湿度的和季节变化情况，改变室内温度的设定，使的更加满足人们的需要，充分发挥空调设备的功能。空调系统温度控制精度越高，不但舒适性越好，同时节能效果也越明显。据实际数据计算，节能效果在15%以上。节能的有效措施二、合理利用新风控制

根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量，新风量一般按每人每小时大于等于30m3计算。但新风量取得过多，将增加新风耗能量。在设计工况（夏季室温26℃，相对温度60%，冬季室温22℃，相对湿度55%）下，处理一公斤室外新风量需冷量6.5kWh，热量12.7kWh，故在满足室内含氧量要求的前提下，减少新风量，有显著的节能效果

。

新风量控制的措施有以下两种方法：

1、根据室内允许二氧化碳（CO2）浓度来确定新风量。

2、根据新风和回风温湿度来确定各风阀开度比。节能的有效措施三、机电设备最佳启停控制

建筑设备自动化系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制，可以在保证环境舒适的前提下，缩短不必要的空调启停宽容时间，达到节能的目的；同时在预冷或预热时，关闭新风风阀，不仅可以减少设备容量，而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。对于中心内那些在夜里不需要开空调的区域或房间，为了保证工作开始时环境的舒适，就需要提前对其进行预冷或预热。另外，室内温度是惯性很大的被控对象，提前关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大。对于小功率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法，如果使用得当，一般每一个小时风机只运行40~50分钟，节能效果比较明显。中心中照明的能源消耗要占整个能源消耗的很大部分，其中公共照明最容易产生能源浪费，对这些照明设备实行定时开关控制，甚至按照作息时间和室外光线进行预程调光控制和窗际调光控制，可以极大降低能源消耗。

节能的有效措施四、空调水系统平衡与变流量管理

空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心，通过科学合理的节能控制算法，不但可以达到温度环境的自动控制，同时可以得到相当可观的节能效果。空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换，因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的影响有关，同时更与冷热供水流量与热效率相关。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的下，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。空调系统具有明显的动态特点，运行状态中建筑设备自动化系统按照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的调节阀，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的中，为了响应这种变化，供回水压力差必须随的有所调整以求得新的平衡。节能的有效措施五、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、冷却水泵、风机等）选型方面往往偏大。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。

应用智能建筑科学地运用建筑设备自动化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。据统计，在供暖系统的调节中，用48小时的日平均气温预报来确定锅炉房的供水、回水温度，比凭经验供暖，在确保室温不低于18℃的情况下，可节省大约3％的能源。只是采纳了气温预报就可以节省3％～5％的能源，如果大楼的供热部分能够自动检测室外温度和采集室内温度，并且以其为供热负荷的重要依据，那么仅此一项在供暖季节省的能量不低于5％。。

节能的有效措施六、采用等效温度和区域控制法

人体对于温度的反映比较敏感，但对于相对湿度的反映则要迟钝很多，相对湿度在35％～65%之间人体的反映比较迟钝，但是超越65％以后或低于35％，人体对湿度的反映非常激烈，北方地区冬季干燥，所以需要加湿，相对湿度在此时将会成为舒适度的主导因子。所以先进的控制策略将在此项目中占有极为重要的地位。否则，相同的投资，同样的设备，将会产生截然不同的控制效果。在整个控制过程中，不单一的采用温度作为控制指标，而是采用舒适度为控制指标，即使用等效温度为控制指标（T=25℃，φ＝50％）。除了采用等效温度作为控制指标，还要采用区域控制的方法，即人体对外界环境在一定区域内感觉都是比较舒适的，所以没有必要将等效温度控制在一个点，而是将其控制在一定的范围内，这样可以使系统更加容易稳定，能够非常有效的节能，仅此一项技术，年节能就可以在普通策略的基础上再节省10％。节能的有效措施七、能源管理系统的应用

准确利用能源管理软件，建立能源管理系统，实现能耗跟踪、节能的远程及就地控制。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，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。楼宇自控系统（BAS）的经济效益分析

楼宇自控系统（BAS）显著的优点：楼宇自控系统即将楼宇中所有的设备（包括空调、变配电、给排水、电梯、照明等系统）进行监视并通过计算对以上设备进行最优控制。该控制系统与人工控制系统比较，具有显著的优点：1.1节省能源：采用了BAS后，对于设备的管理可以根据预先编排的时间程序（如办公时间、节假日时间、昼夜时间等）对电力、照明、空调等设备进化最优化的节能控制。如根据办公时间程序来控制照明系统的开启，根据空调冷负荷量，调整冷冻机及相关水泵的开启状况实现最优化控制等。1.2节省管理费用：采用了BAS后，原先的人工管理可以完全被取代。相应的管理费用，如人员工资、福利、住房、办公环境、费用等均可节省。楼宇自控系统（BAS）的经济效益分析

1.3延长设备使用寿命：通过BAS管理的设备，可以完全依照设备的性能来进行控制，不会出现误动作导致设备损坏，也不会有长时间超负荷运转等对设备有损伤的现象发生，使设备能在最优状态长期稳定运行。1.4提高管理可靠性：采用BAS，可以提高管理系统的可靠性，不会出现由于人工管理的疏忽疲劳、判断失误的出现，而且这些问题往往会给业主带来无法估量的经济损失。1.5规范管理制度：BAS本身可以依据管理惯例对设备进行自