建筑设备节能管理系统简介

新型建筑设备节能控制管理系统

一、概述

当前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。据建设部统计数据，建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）约占全社会总能耗的30%。目前每年建成的房屋面积高达16亿至20亿平方米，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，而且单位建筑面积能耗为发达国家新建建筑的3倍多。建筑能耗呈现的特点是总量大、比例高、能效低、污染重。根据测算，如果不采取有力措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上，形势严峻。建筑节能刻不容缓，国家节能减排中，也将建筑节能列为重要内容。

中央空调和照明系统是现代建筑设备中不可缺少的能耗运行系统。中央空调和照明系统在给人们舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。如果应用先进的建筑节能技术，可使我国公共建筑实现节能50%以上。由此可见，对建筑设备的进行节能控制，可以减少无效能耗、减少热量排放，对于提高能源利用效率具有重要的经济效益和社会效益。

按目前的水平，仅就节电而言，中国每节电1%，就相当于80亿元的收益(以平均每千瓦时0.5元计算)，其效益的可观性可见一斑。另据调查显示，目前我国的能源利用效率仅为30%左右，比发达国家低约10个百分点，产值能耗比世界平均水平高两倍多，中国已成为世界上产值能耗最高的国家之一。由此，可以看到了节能事业的迫切性以及巨大的节能空间。

二、节能思路

通过对建筑物的能量使用情况分析，发现中央空调和建筑照明系统是耗能大户，可以采取先进技术和加强管理的方式，实现建筑的最大潜力的节能。

1、照明系统节能

照明主要包括室内照明、公共区域内的照明和景观照明，照明系统的节能思路主要在于采用节能的LED灯具，通过技术手段和管理手段减少人为浪费。

●对于景观照明，可以设定不同的节能工作模式，能够实现定时开关；

●对于公共照明部分根据上下班情况，通过远程控制、定时控制、区域灯光开

启、联动电梯和门禁的方式实现既能够满足办公需求，又能够节能；

●目前在办公楼中室内照明经常出现“长明灯”现象。主要表现在下面两种情

况：（一）通常早晨上班后，室内光线较暗，人们打开灯光，随着室内光线变亮能够满足人们正常的办公需求，这时本应关灯，有时候人们却忘记了关灯，造成白天“长明灯”现象；（二）下班后，由于疏忽，可能也会忘记关灯，导致晚间“长明灯”现象。

在强调人员的责任心的同时，也需要考虑从技术的角度解决该问题，采用合适的产品减少浪费，提高能源的利用效率，节省运营成本。

2、中央空调系统节能

传统的中央空调系统是基于定流量运行和传输能量的原理，利用传统的工程设计方法进行冷热负荷计算和设备选型的。这种设计原理和工程方法经过工程界多年的实践证明是正确的，完全可以保证建筑物内的冷热能量交换并造就舒适的空气环境，但是由于建筑物的外部环境温度随季节和昼夜的变化是动态的，故建筑物内部的冷热负荷也是动态变化的。长期的试验结果表明，由于外界温度和内部负荷的动态变化，中央空调系统普遍存在着30%以上的无效能耗，有些中央空调系统的无效能耗甚至可能高达50%以上。

●风机盘管末端控制思路

风机盘管是中央空调系统的末端，在使用过程中经常会出现下面情况：

(1)白天人长时间离开，却不关闭空调的情况时有发生，造成人为浪费；

(2)夜晚下班后离开，而忘记关空调的情况也偶有发生。

这就要求能够实现对房间末端的远程监控，控制设备能够自动检测办公室内人员情况，在没人的情况下自动切换到低功耗模式或者进行关闭，外部条件较好时尽可能利用新风，同时控制机房的设备根据末端的能量使用情况进行能量输出。目前BA没有很好的解决办法和控制策略，空调系统的末端和机房系统没有很好的进行统一协调控制。

●制冷机房控制思路

对制冷机房的制冷机、冷冻泵、冷却泵来说，系统是按照一定的工况进行设计的。大多数情况下中央空调系统不会运行在设计工况下，因此中央空调系统运行过程中冷冻水和供暖的供回水达不到设计的温差值。

另外，目前中央空调系统的制冷机、冷冻泵、冷却泵系统设计都偏大，导致了系统运行偏离最佳工作点，降低了效率；

作为一个最佳的控制系统应该结合末端需求，通过调整冷冻泵、冷却泵和冷却塔风机进行优化控制，保证制冷机工作在高效率状态下，实现节能。

由于冷水系统由于传输管路的距离有一定的长度，因此在下班前停开制冷机，充分利用管路中的冷量则是减少能耗的另一种重要措施。在天气凉爽情况下，可停机，尽量利用外部自然风。

冷却系统的作用是将冷冻系统带来的热量散发出去，这个热量的散发与冷冻水的传输相似，大多数情况下达不到设计工况，所以也存在着与冷冻系统相同的问题，如何提高冷却系统的效率也是个节能的关键问题。

●组合式空调器和新风机节能思路

组合式空调器和新风机是中央空调系统的另一种形式的末端，它们的应用对不同的场合来说也是不同的。目前多数建筑中组合式空调器、新风机设计偏大，并且有些场合并非同时在使用，需求的能量也不断变化，因此节能的思路是根据实时温湿度参数，及室外天气状况，计算出控制区域的实时冷负荷，从而按照实际需求，调节变频器，进而实现对冷量输出的控制。根据实际空间的人数等情况，得出控制区域新风量的需求，调节回风阀和新风阀的开关时间。从而满足房间对新风的需求。

三、系统框架

节能管理系统的网络结构共分为三层：(1)管理中心层：负责人机交互，方便管理人员实时监控整个系统。(2)能量管理服务层：首先负责CD 与管理PC 之间的数据通信，其次在PC 故障或网络故障时实现数据的保存和实时控制的功能，三是可以选配液晶显示，用于现场人机接口，另外制冷机房的SD 还有控制制冷机启动停止的功能。(3)检测控制层：主要是对中央空调系统末端进行实时的数据采集，状态检测，并对末端设备进行控制。系统图如图1所示。

管理中心服务器

TCP/IP

协议

CD CD CD CD CD CD CD

CD 图1 节能管理系统结构图

1、管理中心层

节能管理系统采用安装在典型区域内的检测系统获得的能量感知数据，综合人员活动状况（例如:是否有人在典型区域内活动，活动人员的数量）及当前典型区域内的温度、湿度变化情况作为做出控制决策的依据。通过分析人员活动状况与温度湿度变化之间的关系结合相关的控制算法，即可判断当前的能量利用效率。如果判断得出某区域内能量散失过快，则说明当前送热或送冷量不足，同时