整体节能控制方案

1、目 录第一章 智能化集成系统(BMS)11.1 BMS系统概述11.2 BMS系统分析21.3 BMS系统功能31.4 BMS系统综合优势6第二章 楼宇自控系统（BAS）82.1 BAS系统概述82.2 BAS系统需求分析82.3 BAS系统功能92.4 BAS节能控制方案102.5 BAS节能管理策略202.6 BAS系统综合优势24第三章 智能照明系统273.1 智能照明系统概述273.2 智能照明系统节能方案273.3 智能照明系统综合优势30第四章 能耗计量系统334.1 分项能耗计量管理平台334.2 分项能耗计量数据采集344.3 分项能耗计量数据传输344.4 分项能耗计量软件体

2、系364.5 能耗计量系统功能描述424.6 能耗计量系统综合优势45第一章 智能化集成系统(BMS)1.1 BMS系统概述从模糊的概念到普遍应用,人们对智能大厦己并不陌生,相反地,随着社会经济和文明水平的不断提高,人们对智能大厦的要求也越来越高,国内智能建筑也随之迅速发展起来,与国际接轨,向一体化系统集成发展。建筑自动化管理系统(简称BMS)，处于建筑物智能化管理系统的基础设备控制层和信息管理层之间，是沟通控制系统与信息管理系统的桥梁。建筑自动化管理系统作为建筑物机电设备运行信息的交汇与处理中心，对汇集的各类信息进行分析、归类、处理和判断，采用最优化的控制手段，对各类设备进行分布式监控和管理

3、，使各子系统和设备始终处于有条不紊、协调一致的高效、被控状态下运行，在为业主提供安全保证和舒适宜人的生活与工作环境的前提下，最大限度地节省能耗和日常运行维护管理费用，给业主一个较高的回报率。智能化集成系统的设计完全基于建筑物内部网Intranet之上，通过客户端技术来实现整个网络上的信息交互、综合和共享，实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问。因此可以真正做到局域和远程信息的实时监控，数据资源的综合共享，以及全局事件快速的处理和一体化的科学管理。系统集成采用业已成熟而被广泛采用Internet/Intranet技术，以TCP/IP协议为基础，以规约适配器和数据库为核心应用，构成大厦智能化管理全

4、系统内统一和便捷的信息交互平台，各个建筑物自动化和信息子系统的实时运行信息可通过规约适配器和数据库连接到网络中心的智能化系统集成服务器和数据库上来，建筑物内各职能部门领导和管理员均可以在授权下方便地浏览建筑物内部网Intranet上丰富的信息资源，监控和管理各子系统的实时工况。通过开放数据库互联(ODBC)技术将系统集成SQL数据库与办公自动化和物业管理数据库互联，提供综合全面的信息与数据共享。总之，智能化集成系统是将各子系统的信息资源汇集到一个系统集成平台上，通过对资源的收集、分析、传递和处理，从而对整个建筑进行最优化的控制和决策，达到高效、经济、节能、协调运行状态，并最终与建筑艺术相结合，

5、创造一个舒适、温馨、安全的工作环境。1.2 BMS系统分析由于我国的国情，根据行业管理及安全管理的需要，消防自动报警系统及安全技术防范系统根据建筑物的（防范）等级均有专门的设计规范及验收规范，所以在我国出现了“5A”，即上述的“3A”又增加了消防自动报警系统（FA）和安全技术防范系统（SA），但始终没有一套将分散的各相关智能化子系统联系起来进行集中管理的手段。再由于众多智能化子系统由国内外各厂家分别研制，是针对不同的专业要求和功能需求来开发的，各系统自成体系，信息交互界面和通讯接口千差万别，不可能通过简单的联接共同进入同一操作界面或平台，从管理上普遍存在着“信息孤岛”；且控制室仅为普通值班人员

6、操作，对各系统的运行分析、故障分析、保养计划、控制策略等均不过问，只是值班做记录，特别是在突发事件时，普通值班人员无法也无权通过若干相关系统对事件进行有效的操控，决策层办公室没有相应集中显示及操控界面来应付突发事件，高层物业管理人员也没有整套弱电智能化系统的运行界面，对于各系统设备的运行状态、故障分析及维护保养等数据及资料无法掌握，所以弱电智能化系统只是分散的机械执行，没有提供管理层全面资料及管理手段。智能化集成系统主要包括设备的集成、系统软件的集成、人员的集成、组织机构的集成和研发、管理方法的集成等各个方面，从而提高管理效率、共享各种信息资源、降低运行成本、满足各类活动需要，避免多个系统机房

7、分散维护、管理不便的弊端。通过智能化集成系统的建立，使整个路网管理服务中心智能化不仅仅体现在局部系统，而是一个完整的体系。同时，信息的高度集中为分析和辅助决策打下基础，避免智能化的功能只停留在子系统一级。1.3 BMS系统功能子系统向集成系统平台服务器发送运行状态、主要参数和报警信息，并接收集成系统平台服务器发送的协调控制命令，确定其运行方式。对于办公系统、物业系统、通信和网络管理系统，集成系统平台提供数据转储功能，可以通过数据库或者这些系统提供的接口进行数据的实时交互。集成系统平台中心层以Windows SERVER为系统软件平台，集成系统平台服务器以通用数据库管理系统为核心，各工作站通过O

8、PC标准接口进行数据交换。综合监控工作站运行监控组态软件，在保证通信处理实时性的前提下，提供强大的通信驱动能力和丰富的图形、动画功能。利用组态配置工具可方便地实现不同的通信协议和生成丰富的监控界面。具体功能划分如下：1.3.1 实时监视各子系统关键设备和关键点 用户使用web浏览器打开相关的网页，可实时地看到所关心的任何一个子系统的任一个设备或关键点的状态，这些信息在页面上以图形、文字、动画的方式显示出来。当然，一般每个子系统自己都有其独立的监视系统，供用户监视这个子系统的设备。而集成系统平台是将它们集成起来，提供一个集中监视的方式。这是集成系统平台的基本功能。1.3.2 执行上层应用下达的管

9、理方面的控制指令 根据需要，用户在页面上可以直接下达命令，控制任何一个设备的运行。作为对用户的回应，会有反馈信息传回，显示在页面上。这一功能可能会受到具体子系统的限制，因为有些子系统提供的协议不开放外部对它的控制。1.3.3 完善的报警和事件管理功能 系统提供全局报警和事件的综合管理功能1.3.4 综合各个控制系统的状态信息，提供相关报告 如果某个设备或关键点发生异常或其他重要事件，系统会以报警、事件的形式，及时在页面上用图形、文字、动画、声音等方式表现出来，同时还可自动拨号寻呼服务。1.3.5 提供准实时的系统间联动功能 各子系统本身是独立工作的系统，但集成系统平台将它们集成起来，可让它们协

10、同工作，一个子系统的动作可触发另一个子系统的动作，这就是联动。例如，消防报警系统确认报警后，除进行火灾报警系统内部规定的消防动作外，还将联动紧急广播系统向相关楼层或区域广播火警通告，触发建筑设备管理系统关闭相关区域的空调设备、适时切断正常供电，联动综合安防系统打开相应区域出口大门、启动临近的监控摄像机拍摄并记录实时信息，同时可以通过Modem向119拨号报警以寻求外部援助。集成系统平台系统软件内嵌Script命令语言，可让用户自己设置连动逻辑关系。1.3.6 记录历史数据为信息管理系统提供第一手资料，每个设备的运行状态、系统中发生的重要事件，都会以历史数据的形式转储到商用数据库中。这有两个目的

11、，第一，追忆过去发生的事件；第二，自动为信息管理系统提供原始数据，例如为物业管理系统提供设备运行历史记录。1.3.7 安全管理 基于Internet的应用都需要考虑安全性问题，不能泄露信息给非授权的人员。集成系统平台在系统架构的多个层次上都是采用DCOM实现的，而DCOM的安全是于Windows NT及Windows 2003集成在一起的，所以集成系统平台使用的也是Windows NT及Windows 2003的安全性。另外集成系统平台还对用户权限分级：1999级，不同的用户授予不同级别的权限，例如：较低权限的用户只能浏览页面而无法控制。1.3.8 值班管理 由于浏览器不一定24小时运行， 集

12、成系统平台提供值班程序模块24小时运行，防止意外的发生。当有异常发生时， 集成系统平台可通过传呼、E-Mail等多种形式通知相关人员。1.3.9 Web页面组态 提供可视化和Web页面组态工具，用户可根据自己的喜好和需求定制操作界面。可以直接生成历史趋势图、实时趋势图、报警画面、及其进行动画连接等。1.3.10 与第三方系统的接口由于集成系统平台系统以OPC、ODBC等技术的方式集成第三方系统，在系统实施时需要开发与第三方系统的接口驱动程序，因此，第三方系统厂商必须提供其系统的接口协议及所采用的接口形式。同时有义务配合集成系统平台系统的实施。常用的通讯形式和协议，例如，NetDDE、NetAp

13、i、Socket、RS232、RS485、LonWorks、BACnet等。对于办公、物业等应用软件系统，第三方系统厂商必须提供软件接口或者数据库结构。1.4 BMS系统综合优势1.4.1 机房的智能化管理BMS系统作为建筑物机电设备运行信息的交汇与处理中心，对汇集的各类信息进行分析、归类、处理和判断，采用最优化的控制手段，对各类设备进行分布式监控和管理，使各子系统和设备始终处于有条不紊、协调一致的高效、被控状态下运行，在为业主提供安全保证和舒适宜人的生活与工作环境的前提下，最大限度地节省能耗和日常运行维护管理费用，给业主一个较高的回报率。1.4.2 高度的集成理念BMS系统主要包括设备的集成

14、、系统软件的集成、人员的集成、组织机构的集成和研发、管理方法的集成等各个方面，从而提高管理效率、共享各种信息资源、降低运行成本、满足各类活动需要，避免多个系统机房分散维护、管理不便的弊端。通过BMS系统的建立，使整个路网管理服务中心智能化不仅仅体现在局部系统，而是一个完整的体系。同时，信息的高度集中为分析和辅助决策打下基础，避免智能化的功能只停留在子系统一级。1.4.3 实现系统之间的联动智能化平台通过接口网关，实现了各子系统之间的“对话”，各子系统可以互相联动和协调，解决全局事件之间的响应。系统实现BMS集成以后，原本各自独立的子系统在集成平台的角度来看，就如同一个系统一样，无论信息点和受控

15、点是否在一个子系统内都可以通过编程，建立子系统间联动关系。这种跨系统的控制流程，大大提高了建筑的自动化水平。例如：上班时楼宇自控系统将办公室的灯光、空调自动打开，保安系统立刻对工作区撤防，门禁管理、考勤系统能够记录上下班人员和时间，同时CCTV系统也可由摄像机记录人员出入的情况。当工程发生火灾报警时，楼宇自控系统关闭相关区域的照明、电源及空调，门禁管理系统打开房门的电磁锁，CCTV系统将火警画面切换给主管人员和相关领导，同时停车场系统打开栅栏机，尽快疏散车辆。这些事件的综合处理，在各自独立的BMS系统中是不可能实现的，而在集成系统中却可以按实际需要设置后得到实现，这就极大地提高了工程的集成管理

16、水平。跨系统的联动，实现全局事件的管理和工作流程自动化是系统集成的重要特点，也是最直接服务于用户的功能。BMS系统平台通过对各子系统的集成，更有效对工程内的各类事件进行全局联动管理，这样节省了人力，也提高了工程对突发事件的响应能力，使主管人员迅速作出决策，以减少某些事故带来的危害和损失。同时可以通过编制时间响应程序和事件响应程序的方式，来实现工程内机电设备流程的自动化控制，节省能源消耗和人员成本。采用集成智能建筑物管理系统，系统间的联动方式几乎是任意的，联动方式可以编程，能够根据用户的需求设定。第二章 楼宇自控系统（BAS）2.1 BAS系统概述楼宇自控系统是建筑技术、自动控制技术与计算机网络

17、技术相结合的产物，使大楼具有智能建筑的特性。现代智能化建筑内有着大量的机电设备，如中央空调系统、通风系统、冷热源系统、给排水系统、电梯系统、照明等等系统设备，这些设备多而分散。多，即数量多，被控、监视、测量的对象多，多达上千点以上；散，即这些设备分布在各楼层和各个角落。如果采用分散管理，就地控制、监视和测量是难以想象的。采用建筑设备管理系统，就可以合理利用设备，节约能源，节省人力，确保设备的安全运行，加强楼内机电设备的现代化管理, 并创造安全、舒适与便利的工作环境，提高经济效益。节能是一项基本国策，也是建筑电气设计全面技术经济分析的重要组成部分。楼宇自控系统正是顺应了这一潮流，它的建立，对于大

18、厦机电设备的正常运行并达到最佳状态，以及大厦的防火与保安都提供了有力的保证。同时，依靠强大软件支持下的计算机进行信息处理、数据分析、逻辑判断和图形处理，对整个系统作出集中监测和控制；通过计算机系统及时启停各有关设备，避免设备不必要的运行，又可以节省系统运行能耗。从统计数据来看，中央空调系统占整个大楼的耗能50%以上，而大楼装有楼宇自控系统以后，可节省能耗25%，节省人力约50%。出现故障，能够及时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态。2.2 BAS系统需求分析 (1)本系统是工程智能化运行的骨干系统由于建筑工程面积庞大设计功能完善，如空调控制系统中就涉及到冷热源系统空调风系统等，因此

19、，本系统的成功实施和良好运行是保证建筑内环境舒适的关键，是智能化运行的最基本的体现，因此，本工程的建筑设备管理系统是本工程智能化运行的骨干系统。(2)本系统是实现优化管理的核心系统由于本工程建筑功能复杂，经由建筑自动控制系统监控的各类机电设备众多，因此系统是否能够成功实施直接影响到本工程的环境控制效果，直接影响到本工程的节能、高效的控制和管理，直接影响到本工程的运行成本。(3)本系统必须充分体现当前科学技术的最新应用成果楼宇自控系统在我国的应用在八十年代才开始，经过近二十年的实践，其重要性已经越来越被人们认可。而系统本身也从最初的基地式的气动仪表、液压仪表、电动单元组合仪表发展到今天的集散式和

20、现场总线式、应用当前最新网络通信技术、最新数据库管理技术、开放的、可持续发展的综合管理系统。因此，所配置的系统必须体现当前科学技术的最新应用。2.3 BAS系统功能2.3.1 监视功能采用标准的应用软件，图形化操作界面监视整个BAS系统的运行状态，提供现场图片、工艺流程图（如空调控制系统图）、实时曲线图（如温度曲线图，可几根同时显示，时间可任意推移）、监控点表、绘制平面布置图，以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。可根据实际需要提供丰富的图库，绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示。可提供多种途径查看设备状态，如通过平面图或流程图，通过下

21、拉式菜单或十个特殊功能键进行常用功能操纵，以单击鼠标的方式可逐及细化地查看设备状态及有关参数。2.3.2 控制功能能在中央站通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制，如设备的ON/OFF控制；通过选择操作可进行运行方式的设定，如选择现场手动方式或自动运行方式；通过交换式菜单可方便地修改工艺参数。中央工作站对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全。2.3.3 报警功能当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，中央工作站均产生报警信号，报警信号始终出现在显示屏最下端，为声光报警（可选择），操作员必须进行确认报警信号才能解除，但所有报警多将记录到报警汇总表中，供操作人员查看。

22、报警可设置实时报警打印，也可按时或随时打印。2.3.4 综合管理功能中央工作站对有研究与分析价值、应长期进行保存的数据，建立历史文件数据库：采用流行的通用标准关系型数据库软件包和硬盘作为大容量存储器建立数据库，并形成棒状图、曲线图等显示或打印功能。中央软件提供一系列汇总报告，作为系统运行状态监视、管理水平评估、运行参数进一步优化及作为设备管理自动化的依据，如能量使用汇总报告，记录每天、每周、每月各种能量消耗及其积算值，为节约使用能源提供依据;又如设备运行运行时间、起停次数汇总报告（区别各设备分别列出)，为设备管理和维护提供依据。中央软件可提供图表式的时间程序计划，可按日历定计划，制订楼宇设备运

23、行的时间表。可提供按星期、按区域及按月历及节假日的计划安排。2.3.5 通信及优化运行功能中央站采用Windows XP操作系统，以太网连接和TCP/IP通信协议，通过OPC等接口方式与其他子系统及BMS服务器通信，传送综合管理、能源计量、报警等数据，并接收其他系统发出的联动及协调控制命令，以便控制整个建筑设备的优化运行。中央站与DDC间可直接通讯，无需采用其他任何的转接设备，提高了整个系统的可靠性及运行的速度。2.3.6 WEB浏览功能支持外部计算机访问本地计算机，能实时监测大楼内的机电设备的运行状况，方便快捷的获取业主想得到的数据，对大楼整个运行状况做整体了解。2.4 BAS节能控制方案针

24、对不同的室内外环境和设备使用情况，我们的控制策略基于舒适性和节能的双重考虑，不仅实现对建筑内的各种机电设备的控制，并依据它们之间内在的联系，实现对整个系统的连锁控制。另外，BAS系统通过通讯接口从水、电计量系统取得设备的能耗统计数据并进行各种分析与处理，进而优化系统控制参数、制定维护计划，使机电设备在稳定工作的基础上，最大限度的节省能源，降低建筑工程运行和维护成本。通过我们在BAS领域多年的行业经验，我们对建筑工程的主要能耗单位进行了一个整体的预测分析： 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

25、2.4.1 冷源系统的节能2.4.1.1 冷水机组台数控制楼宇自控系统将根据冷冻水供/回水总管的供/回水温度、总供水量、回水管的流量和压力，计算冷负荷，根据冷负荷的变化确定开启冷水机组及对应的一次泵的台数。这样可以保证冷水机组的制冷量与空调冷负荷的要求相匹配，同时也保证了能耗的经济性。根据冷冻水供水温度、回水温度和回水总管的流量，计算出大楼的平均负荷，确定机组及水泵的启停组合及运行台数自动减载、加载，实现优化运行，以适应冷机负荷的变化、达到最佳节能的目的。 冷负荷Q 的计算: Q=C*M*(T1-T2) 其中T1:回水温度, T2:出水温度, M:回水流量 冷水机组的台数控制按下述原则进行：

26、当冷负荷单台机组制冷量的80时，启动一台累计运行时间最短的冷水机组；当单台机组制冷量的80冷负荷两台机组制冷量之和的80时，启动两台机组；若冷负荷连续20 分钟减少到两台机组制冷量的40，则关闭一台累计运行时间最长的冷水机组。2.4.1.2 冷却塔台数控制对应这空调冷负荷的要求，冷水机组的冷却部分的冷却塔也要根据不同的工况进行台数控制。根据招标文件的规定和相应的监控点表的说明，楼宇自控系统将根据冷却水的供回水温度控制冷却塔风机的开启台数和转速。2.4.1.3 冷却水二次泵变频控制在工艺设计中，二次泵为变频控制，在保证冷冻水系统最不利的环路供水末端回水压力符合系统供水情况下，自动调节二次泵的流量

27、或台数，以保证冷水机组运行在最佳工作状态，以达到节能的目的。可见，二次冷水泵台数应根据冷水泵大小、各并联环路压力损失的差异程度、使用条件和调节要求通过技术经济比较确定，其流量根据所负担供冷回路的冷负荷综合最大值确定。根据这一工艺设计，楼宇自控系统必须能够充分体现这一设计要求，因此楼宇自控系统对冷冻站设备的节能控制策略的体现就是：1）通过变频装置调节二次泵的流量，2）调节二次泵的起停台数。有关冷冻泵变频控制的机理可以用下图加以说明。下图通过一台水泵的扬程与流量的变化关系说明不同控制策略下能耗的情况。在冷冻水系统二次泵变流量中，当系统流量由QA变至QB时，如果采用恒速水泵，其工作点由A移至B处，系

28、统压力升高，系统富余的压头最多，也最不节能；若冷冻水泵采用变频调速定压控制，当设定压力为HA（HB）时，压力传感器检测出压力差（HB-HB），发出控制指令，降低变频器的输出频率使水泵的工况曲线由n0变至n1，保持定压值HA不变，显然比恒速水泵减少（HB-HB）这一段动压损失，因此比恒速水泵有明显的节能效果。冷冻水系统采用的是压差控制方法，即利用最不利点末端压差。楼宇自控系统的控制方式如下：当该压差大于设定值时，通过变频器减小其中一台二次泵流量，若该二次泵已经达到其最小流量，则关闭该泵，对另一台二次泵进行变频调节；当压差小于设定值时，通过变频器增大其中一台二次泵流量，若该二次泵已经达到其最大流量

29、，则将该泵转为工频运行，启动另一台二次泵，并对其进行变频调节。2.4.1.4 冷却水系统效率最佳控制当气候条件或空调末端负荷发生变化时，空调主机负荷率将随之变化，主机的效率也随之变化。由于主机效率与冷却水温度有关，在一定范围内冷却水温度降低，有利于提高主机效率、降低主机能耗。但冷却水温度降低，将导致冷却水泵和冷却塔的能耗升高。因此，只有将主机能耗、冷却水泵能耗、冷却塔风机能耗三者统一考虑，在各种负荷条件下找到一个能保持系统效率（系统COP）最高所对应的冷却水温度，即找到一个系统效率最佳点，才能使整个系统能效比最高。冷却水系统控制流程示意图冷却水温度与室外环境温度、室外环境湿度、冷却水泵特性、冷

30、却塔排热能力、主机排热负荷等诸多因素有关，但由于气候条件和排热负荷的时变性，以及冷却塔、冷却水泵和主机冷凝器等特性的变化，因此，传统的控制方式或简易的变频器控制方式都不可能达到系统运行效率优化的控制目标。系统对空调冷却水系统采用自适应模糊优化算法实现系统效率最佳控制。当气候条件或空调末端负荷发生变化时，模糊控制器在动态预测系统负荷的前提下，依据所采集的实时数据及系统的经验数据，根据气候条件、系统特性和自适应模糊优化算法模型，通过推理、计算出所需的冷却水温度最佳值，并以此调节冷却水泵和冷却塔风机变频器的输出频率，控制冷却水泵和冷却塔风机转速，动态调节冷却水的流量和冷却塔风机的风量，使冷却水温度趋

31、近于模糊控制器给出的最优值，从而保证整个空调系统始终处于最佳效率状态下运行，系统整体能耗最低。2.4.1.5 冷冻水供水温度控制在保证冷冻水系统运行工况前提下，适当提高冷冻水供水温度，达到系统节能的目的。以涡轮冷冻机冷水温差为5C、冷却水温差为5.5C并选择最佳叶轮为例，冷水出口温度与压缩机所需输入关系及冷冻机的冷却水温与电动机输入。如上图所示：当出水温度由通常的7C变为10C时，压缩机所需的输入将降低10以上，根据以往的经验值：出水温度没提高1C，压缩机节能4，如果出水温度设定在11C12C，则压缩机可节能16以上。在不同的冷却水入口温度下，冷却水入口温度越低，冷冻机的工作效率越高。2.4.

32、1.6 冷源系统的模糊控制众所周知，间接式制冷的中央空调系统的运行效率，都涉及到载冷剂（冷冻水）、制冷剂、冷却剂（冷却水）三种冷媒的循环运行，涉及到空调末端装置、制冷机组蒸发器、制冷机组冷凝器以及冷却塔装置等四个热交换过程，涉及到系统的负荷及实际工况，运行情况复杂，制约因素很多，使中央空调系统具有显著的复杂性特征。此外，中央空调系统的复杂性还表现在它的时滞性、时变性、非线性和大惰性；表现在系统结构的多样性，负荷和环境因素的不确定性；表现在它的多参量以及参量间的强耦合等等。对这样复杂的系统，其动态特性不易掌握，无论用经典的PID控制，还是现代控制理论的各种算法，都很难实现较好的控制效果。模糊控制

33、是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制，尤其适合于中央空调这样复杂的、非线性的和时变性系统的控制。它是以人（专家）的丰富实践经验和思维过程构建的模糊规则为依据进行推理与判断，模拟人类技术专家做决策的过程来解决那些需要人（专家）决定的复杂问题。它无需对被控对象建立精确的数学模型，只需作模糊描述即可实现控制。这样的控制更符合中央空调的复杂性、动态性和模糊性，使控制简便，又能达到所要求的控制精度。模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制要求，利用模糊规则推理对系统进行类似人脑的知识处理，实现对复杂系统的优化控制。在控制过程中，以语言描述人类知识，并把它表示成模糊规则或关

34、系，通过推理、利用知识库，把某些知识与过程状态结合起来，可根据对被控动态过程特征的识别，自适应地调整运行参数，实现系统各受控参量的优化控制，以获得最佳的控制效果。为此应用系统工程学理念，采用系统的方法，通过对系统控制对象、系统结构、系统功能与控制方法之间的动态关系的研究，创建了模糊预测算法和自适应模糊优化算法模型。在控制过程中，通过所采集的丰富信息，利用计算机高速的计算、跟踪、判断和推理能力，将全系统的运行信息进行集成，对系统运行参数进行优化和动态调节，实现全系统协调运行，以达到系统整体综合性能最优的目的。2.4.2 新风空调系统的节能2.4.2.1 提高室内温湿度控制精度室内温湿度的变化与建

35、筑节能有着紧密的相关性。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，使其在大厦负荷允许的范围内尽可能的节省能量。设计采用送风、回风温度串级PID调节的手段实现以上目标，与传统的单级PID调节相比，其控制特性如下所示：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

36、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，还可以根据室外温湿度和季节变化情况，改变室内温度的设定，从而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。2.4.2.2 新风量控制在温度适宜的情况下可以在适宜的条件下大量使用新风，在不牺牲舒适的前提下达到节能的目的。根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多，将增加新风耗能量。在设计工况（

37、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，故在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有着显著的节能效果。实施新风量控制的措施有以下几种方法：1、根据室内允许二氧化碳（CO2）浓度来确定新风量，CO2允许浓度值一般取0.1%（1000ppm）。采取固定新风量的方式是不够精确的，因为随着季节和时间的变化以及空气的污染情况，室外空气中CO2浓度是变化的，同时室内人员的变化也导致对新鲜空气的需求发生变化，所以最为合理的方式是根据室内或回风中的CO2浓度，自动调节新风量，以保证室内空气的新鲜度，控制功能较完善的建筑设备自动

38、化系统可以满足这些控制要求。2、根据大厦内人员的变动规律，采用统计学的方法，建立新风风阀控制模型，以相应的时间而确定运行程序进行过程控制新风风阀，以达到对新风风量的控制。3、使用新风和回风比来调整、影响被控温度并不是调节新风阀的主要依据，调节温度主要由表冷阀完成，如果风阀的调节也基于温度，那么在控制上，两个设备同时受一个参数的影响并且都同时努力使参数趋于稳定，结果就是系统产生自激，不会或很难达到稳定，所以可以放大新风调节温度的死区值，使风阀为粗调，水阀为精调。4、空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于10%。不论每人占房间体积多少，新风量按大于等于30m3/h.人采用。2.4.2.3 空调水

39、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下，水系统自平衡能力很差，流量值与实际热交换的需要量想差甚远，往往造成温湿

40、度失控，能量浪费和设备受损。通过对空调系统最远端和最近端（相对于空调系统供回水分、集水器而言）的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果的测量参数的分析可知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当中，为了响应这种变化，供回水压力差必须随时调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型（算法），将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。实测数据表明，当空气处理机流量达到额定流量工况时，调节阀两端压力仅为0.66kg/cm2-1kg/cm2。为了流量

41、控制，通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有时作用并不明显，也会增加不必要的能源消耗。根据空气处理机实际运行台数和运行流量工况动态调整供水泵投入运行的台数，并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式，可以避免泄漏，提高控制精度，并减少不必要的流量损失和动力冗余，从而带来明显的节能效果。据实际数据计算，节能效果在25%以上。如果能够将供回水流量动态参数作为反馈量，调整冷水机组的运行工况，节能效果将更为明显。2.4.2.4 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3565%之间人体的反映比

42、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，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，而是采用舒适度做为控制指标，即使用等效温度为控制指标（T=25，50）。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。

43、2.4.2.5 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。暖通系统是一个典型的动态系统，一年中的负荷绝不是均匀分布的，即使是一天中的负荷也是随时间而变化的。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。由于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

44、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35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就不低于5。2.4.2.6 春季过渡模式、秋季过渡模式的划分春季过渡模式的判断标准是两条，其一是本地区的历史室外计算（干球）温度记录。其二是室外日平均气温是否达到10C。满足两个条件时系统进入春季过渡季节模式，此时系统将根据时间表自动调节空调机组新风量的大小，以保证室内的舒适度。当室外最高温度高于26C时，系统将采取秋季过渡季节的控制模

45、式，采用夜间吹扫的办法，充分利用室外凉爽的空气净化房间并且把房间的余热带走。吹扫时间可以跟据气候的变化进行调整，夜间扫风系统主要依据热负荷曲线，而不是主要使用时间程序。秋季过渡季节模式的判断标准其一为本地区的历史室外（干球）温度记录，其二是室外日平均气温是否达到8C。满足两个条件时系统进入秋季过渡季节模式，此时系统将根据运行的热湿负荷曲线以及时间表自动调节空调机组新风量的大小。但是如果室外最高温度低于15C时，系统将采取春季过渡季节的控制模式，取消夜间吹扫的办法。春秋过渡季也可以由楼控管理人员来确定，当运行人员认为现在季节已经不需要供冷、供热，并且已经停止运行冷冻站、换热站，在此状态下物业管理

46、人员可以判定现在为过渡季。过渡季会尽量采用新风，当温度出现反复时，由于系统没有制冷、制热的能力，所以只保持最小新风量的供给。2.4.3 风机、水泵及照明系统的节能2.4.3.1 风机、水泵变频器的使用随着变频技术的日益成熟，利用变频器、温度传感器、压力传感器等器件的有机结合，构成闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量；采用变频调速技术不仅能使建筑内温湿度维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，可使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能效果高达20%以上，能带来很好的经济效益。2.4.3.2 机电设备最佳启停控制对于大厦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

47、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，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4050分钟，节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法后，运行时间更趋合理。数据记录表明，每台空调机一天24小时中实际供能工作的累计时间仅仅2

48、小时左右。在商业建筑中照明的电力消耗要占整个电能消耗的很大部分，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点灭控制，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，可以极大降低电力消耗。充分利用峰谷电价的政策，建筑设备自动化系统制定出合理的冰蓄冷控制策略，并在用电高峰时，选择卸除大厦内某些相对不重要的机电设备减少高峰负荷，或投入应急发电机以及释放存储的冷量等措施，实现避峰运行，降低运行费用。2.4.3.3 间隙工作和台数控制室内空气是一种惯性很大的被控对象，在计算了空调可以停止多久后仍能保证空调区域舒适的前提下，确定每一循环的空调启停时间，利用间隙启停空调来节约能源。空调

49、启停的时间间隔，可根据室内外环境及季节变化来选择。空调的冷冻系统是按最大负载设计的，但在实际运行过程中，负载是不断变化的，根据负载的变化，通过对冷却塔、冷却泵、冷冻泵、冷冻机的台数控制，可以大幅度降低冷源设备的能量消耗。2.4.4 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

50、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。此外，能源管理软件还可自动存储或打印设备运行数据和运行曲线，为后续的系统完善提供可靠资料。各种计量仪表也可通过显示屏直接显示运行

51、数据，提高管理人员的节能意识。2.5 BAS节能管理策略上面我们对工程中楼宇自控系统所管理的各种设备和系统的节能方法做了说明。但是，以上方法仅仅是实现节能的具体手段或者说是节能的基础。整个建筑是否真正能够实现低能耗的运行，必须在今后的运行中加以考验。因此，除了上面所介绍的各种具体的节能方法之外，还必须制定严格的、有针对性的节能管理策略，才能够保证节能的真正实现。我们认为，从共性上来说，实现节能主要有以下三个方面： 操作和管理成本的有效控制 能源的获取和管理 通过一系列的措施和方法节约能源的消耗楼宇自控系统可以实现这些功能，并实时监测并记录大厦的用能时间、设备运行状态、能源消耗参数等，自动分析对

52、比能源使用状况，发现问题并提供解决方案，实现能源管理的信息化、自动化。该系统还包括：各种能源资源评估；能源成本分析；能源消费的实时管理等。上述三个方面对实现节能的作用如下图所示。该图表示，实现能源节约是一个长期的过程，需要通过对操作和管理成本加以有效的控制，通过相关信息分析能源获取成本的竞争优势及相应风险，以及通过对常规能源节约的测量对资金状况的改善能源的使用效率。2.5.1 节能规划节能规划要强调“以人为本”的节能理念。所谓“以人为本”，是要求在保证建筑内安全、舒适的空调环境下的节能设计，不能单单强调节能而牺牲智能建筑的环境要求。节能管理系统的构建要求通过应用最新技术保证高性能的节能表现和延

53、长系统使用寿命。因此在工程中所提供的节能管理方案应采用便于使用的标准化的硬件设备，标准化的通信协议和运行在标准化的操作系统上的灵活、开放的应用软件和模块化的节能管理的体系。标准化：无论是针对产品还是服务，标准化可以大大降低安装的成本和长期维护的成本，还可以简化对操作人员和维护人员的培训。开放性：开放的系统结构使系统之间的集成成为可能，这样不同系统所生成的信息可以有效的得到利用，使系统投资的利用最大化，全面提升机场运行管理的效率。模块化：用户可以最大程度地减少不必要的在浪费和不必要的设备更换。在需要更换或升级系统的时候仅仅更换相应的设备就可以完成。这样设计可以简化，在今后无论是系统进行扩展还是调

54、整，可以使成本最小，维护方便。2.5.2 能源管理软件能源管理软件中包括以下模块：有效节能的前提在于对整个智能建筑的能耗有一个全面地了解，在此基础上能源管理不同于节能，更强调的是对智能建筑的能耗分析。楼宇自控系统软件提供多种能源分析手段：包括数字、图像、图形等等，如下图所示。能源管理软件具有灵活强大的功能，包括：可以提供各种分析工具提取能耗分布数据；系统每天数据集中存储用于查询；测量内容包括消耗、需求、成本及能源供应；数据类型包括总和、平均值、最大值、最小值；数据内容包括时间、日期、年、租户资料、计量类型等内容；可见，在我们采取了前面所介绍的节能方法对智能建筑内的各类机电设备进行控制管理时，通

55、过能源管理软件，可以了解到具体的节能效果，同时还可以进一步地进行改进。2.5.3 能耗预测节能的有效途径是根据建筑负荷的变化提供合理的能源输出。因此有效地进行能耗预测是实现节能的有效方式。楼宇自控系统中央软件可提供能源预测功能，如下图所示：2.5.4 节能实现节能是智能建筑配置楼宇自控系统的重要目的之一。众所周知，针对每一个具体的项目来说，其节能方法都各有不同，而不是仅仅在控制器或控制系统中实现两态控制、三态控制、比例积分微分等控制功能。更多地是要根据设备的运行特点制定不同的节能控制模式。正像在前文中说介绍的一样，节能管理包括日程控制、参数控制、变频控制、台数控制等多种类型。即便如此，在节能管

56、理的进一步设计中，还需要根据设备运行的情况，建筑的运行特点、以确定得节能控制方法的不足，与业主进行深入的沟通才能制定、完善出有效的节能方法，同时在系统中加以实现。2.6 BAS系统综合优势先进的BAS技术是为建筑物的运行管理服务的，完备的建筑运行管理又是为其服务的建筑本身运营发展而服务的，因此BAS系统运行管理模式亦应体现为建筑运营服务的层面上。2.6.1 提高用户工作运营环境的舒适度提高用户已及其客户的满意度，大量机电设备的应用其最主要的一个目的就是为日常工作和生活带来便利，同时也保证环境的舒适和安全。建筑设备管理系统的应用是完全尊重和坚持这一原则的，所有的控制措施和节能措施，均不能违背这一

57、基本点。而且，正是采用了建筑设备管理系统，使我们能够更直观更方便的对环境指标进行监视，通过楼控系统的分析，对空调、送排风等设备进行控制，保证环境的舒适度，通常楼控系统可以有效的保证环境温度的变化不大于+/-20C，这是传统工艺所无法实现的。建筑设备管理系统还可以对环境综合质量进行监测，如室内CO、CO2等和其它有害物质的含量，一旦超标，联动送排风机及时补充室外新风，排出室内污浊气体，保证室内环境的洁净。2.6.2 节能以及能源管理通过先进的技术手段以及优化的控制管理模式，实现对建筑耗能的监测、数据采集、能源绩效分析，利用最优能源策略实现能源使用效率持续改进。建筑设备管理系统通过电脑控制程序对全楼的机电设备进行监视和控制，统一调配所有设备用电量，可以实现用电负荷的最优控制，有效节省电能，减少不必要的浪费。本工程作为现代化的建筑来说，电力的消耗是非常惊人的。大楼中各种设备都是“耗电大户”。以空调系统为例，其消耗的电能更是惊人；在大楼配置建筑设备管理系统之后，系统可根据设置在楼内各处的传感器所检测的数据，计算出大厦实际的冷负荷，与机组的制冷能力进行比较，如果能力富裕很多，说明设备组全部开动是没必要的，就按程序中事先指定的顺序关闭其中的一台；如果此时能力仍然富裕很多，就顺序关闭第二台。反之，当冷负荷增加时就顺序开启设备。通过调节设备开启，既保证正常需要，