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智能建筑节能控制策略——楼宇自控系统实例解析

2024-03-26 10:13930工业品商城

     建筑物自身控制系统的节能策略必须关注所有微小的细节,并将其视为一种生活习惯的培养。谈到节能方案的设定,电气设计师们常常首先考虑选用最为适宜的变压器、变频器、软启动器以及为灯具配置高效节能的镇流器;同时,他们也会在盘管系统中运用三速风机和电动阀的组合来实现有效节能。这类型的实施在建筑内部监控系统中的设计已经成为了一种常见手法。除了这些基础设施的投入外,节能设计也在诸如根据具体地理环境实行的计划中表现出了自己的独特性,例如在旅馆客房中设置节能开关,该装置在主人居住期间则接通电源,而当主人离场后即刻断开电源,从而达到节能的目标。

建筑智能化对于大楼机电设备有着更为严格的要求。 

      智能建筑的内部监控系统依赖于各领域专家的紧密协同合作。建筑自动化的节能绝非某单一专业之事,它涉及到智能化、建筑结构、暖通通风、电力、给排水等多个专业的共同应对与协作。为了挖掘节能潜力,我们必须联合上述专业研讨切实可行的节能措施。

      照明系统作为建筑物的一个独立且重要的子系统,涵盖的范围广泛,包括公共区域的常用照明(如停车场、大厅、走廊、餐厅照明、室内照明,办公室、会议室等),室外照明(装饰照明、道路照明、泛光照明)等。建筑物里的照明能耗约占据了整体能耗的20%之多。在这个子系统中有几个显著的特征:首先,在电力传输的过程中,必须通过较高的电压来确保终端设备的正常运作,但随着设备负荷逐渐减轻,输出电压将同步升高。因此,利用楼宇自动控制系统进行动态调整电压的控制方式以达到节能的效果。其次,由于照明功能需求的特性决定了其每日的使用时间点各不相同,再结合使用室外照度感应器,以便对公共区域进行合理分类,采取分区分段式的控制模式或者直接全关掉的模式,比如对地下车库灯光的调节。再次,随着新的照明资源的快速发展,新型节能灯具络绎不绝,我们应逐步替换以往的荧光灯,节能灯,白炽灯,金属卤素灯等多种复杂的照明灯具开关控制,运用数字信息技术和电脑技术相结合的智能控制,采用软启动的方式去控制电网的冲击电压和浪涌电压,使照明灯具不受热冲击,延长其寿命。智能照明系统通常能够确保照明灯具的寿命延长2至4倍,达到节能的目的,不仅节省了大量的灯泡,更能大幅度降低换灯的工作量,有效地降低了照明系统的运营成本。对于大量使用灯具并且安装条件较为恶劣的地方尤为适用。此外,智能照明系统还具有深远的潜在投资回报率。它使得整个系统能持续保持在让人们感觉最舒适的状态,从而保障了人们的身体健康,提升了工作效率。

    空调系统又是另一个重要的子系统,它主要分为两个部分—空气处理末端设备如全新风机组、空调机组、VAV变风量和冷源系统,后者的用电量通常占据整个大楼总用量的大约70%。如何合理地运行和管理这些设备就显得至关重要。采用现代建筑内的自动控制系统于此,在满足房间舒适程度的基础上,就能够减少能源消耗,延长设备寿命,同时减少设备操作和维护所需的人力资源。在此将逐项进行详尽细致的分析讲解。

(1)"新风系统"的核心功能在于依据建筑物的楼层规模,持续输送适宜温度的新鲜空气,从而确保室内空气质量,而其自控设计则通常设定一处送风温度参考点,若需要兼顾湿度因素,可额外设立一个湿度参考点。如果空调管道选择实施双管制方式,冬季采用暖水,夏季则采用冷水,配备一台电动调节阀。针对对温度和湿度有较高要求的建筑物而言,空调管道通常采用四管制方案,分别设置冷热水管路,并各装备一台电动调节阀。为防止在冬季因冷凝器结冰导致的破裂问题,需装置防冻开关以及新风电动阀,且当遇到室外低温环境,空调未被启用情况下,应直接关闭新风门或者启动热水循环泵使其在小流量状态下运行。

     在空调运行期间,控制的关键参数包括送风温度以及送风湿度,将所得的偏差值经过DDC系统运算产生信号,进而控制冷(热水)电动二通阀的开启程度。关于新风机组的温度设定,楼宇自控系统可根据室外温度的高低,自动化地对其进行调整,冬天调至30~32摄氏度,夏季调控为18~20摄氏度。

(2) 为改善公共空间(如大堂、餐厅等)的温度及湿度环境,通常会依靠空调机组所采用的空气处理手段来获得效果,这个过程涉及的工艺流程相对较新风机更为复杂,需要增添回风管道。

     通常来说,自控配置所需要的设备包括冷却水阀、加湿阀、新回风阀、送风温度、回收温度等,某些场合还需要安装公共区域内部的温度传感装置。送风量的掌控通过变频技术进行调节,就目标控制参数的确立而言,一般以回收温度作为基准,然而这并非绝对合理。例如,如果回收口靠近门口,可能会影响测量结果的精确性;也可以在公共区域设置多个温度传感设备,然后取其平均值,故具体的工程必须根据实际情况进行综合分析和全面考量。相较于新风机的送风温度控制,公共区域的控制策略更为复杂,其自身具有纯滞后特性,响应速度较慢,若采用常规的PID控制方式可能导致阀门频繁切换,气温随之出现大幅度波动物。为此我们采纳了非传统的控制策略,比如设立死区范围(死区通常为0.5度),当目标参数进入设定值允许的偏差范围内DT1,对应的冷/热水阀将维持稳定。变PID控制的方法则是,当目标参数与设定值之间的差距较大时,控制作用将加强;反之则减弱。此外,还可以运用根据温度偏差及其上升或下降速度的模糊控制手段,当温度接近设定值并处于正偏差范围DT2(即1度)内时,且处于下降趋势中,阀体会逐渐打开;当温度在负偏差范围DT2内在设定值之下,且位于上升趋势中,阀体则将逐步缩小。总的来说,为了实现对目标参数的有效控制,我们应充分考虑温度测得的数值、设定值以及单位时间内所发生的温度偏差,遵循“多观察、少行动”的原则,方能显著提升目标参数的控制效果。为节约能源,我们可以在适当的时候,利用外面温度的变动对冬天的温度设定值进行适度降低,或者在夏天将温度设定值向上提高1度,同时充分利用新回风阀的联动效应,在过渡季节全开新风阀,在炎热的夏季或是严寒的冬季则尽可能减小新风阀的开度,这样做能实现高达12%的节省。


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