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智能建筑節(jié)能措施探析論文
關鍵詞：智能建筑 節(jié)能 經(jīng)濟效益
摘要：本文以海洋石油大廈A座節(jié)能改造為例，提出了智能建筑節(jié)能的6個措施，分別為提高室內溫度控制精度、對室內新風量進行控制、機電設備的最佳啟停控制、空調水系統(tǒng)平衡與變流量管理、克服暖通設計帶來的設備容量冗余和能源管理系統(tǒng)的應用。
一、海洋石油大廈A座的基本情況
海洋石油大廈A座于1997年春季投入使用，整個中央空調系統(tǒng)沒有安裝自動控制系統(tǒng)和遠程監(jiān)控裝置，這樣一方面造成動力能源消耗巨大，冬天有些房間溫度太高，夏季有些房間溫度又太低，即浪費了能源又對人體不利。另一方面中央空調整個機組全部靠人工操作的辦法，難以保證系統(tǒng)的正常可靠運行，也難以提供舒適的溫度，在2004年時，根據(jù)海洋石油大廈A座的現(xiàn)狀，對其進行了局部的改造從而節(jié)約了能源，具體節(jié)能的措施和經(jīng)濟效益分析如下。
二、海洋石油大廈A座節(jié)能改造措施
2.1提高室內溫度控制精度。室內溫度的變化與建筑節(jié)能有著緊密的相關性。據(jù)美國國家標準局統(tǒng)計資料表明，如果在夏季將設定值溫度下調1℃，將增加9%的能耗，如果在冬季將設定值溫度上調1℃，將增加12%的能耗。因此將室內溫度控制在設定值精度范圍內是空調節(jié)能的有效措施。針對這種狀況在海洋石油大廈A座4層和5層的每臺風機盤管的供水管道上加裝一套自動水流調節(jié)閥并在房間內安裝溫度控制器，溫控器可以自動檢測到房間內的溫度，當辦公人員設定的溫度值與實際溫度不一致時，溫控器就會驅動水流調節(jié)閥動作，從而改變風機盤管的制冷量，達到房間內實際的溫度與設定的溫度一致，這種自動調節(jié)溫度節(jié)約了能源，同時在4層和5層的盤管上加時控開關，控制非上班期間盤管的運行，從而節(jié)約能源。
新風量控制。海洋石油大廈A座在各層均安裝了新風機組，新風機組也沒有實現(xiàn)自動控制，如大廈A座一樓西側新風機組本身能量過大，制冷量為70950Kcal/h，供冷面積為407㎡，根據(jù)這樣的面積測算407㎡制冷量取值范圍在36654－48874Kcal/h比較合理，新風量過大會導致房間內的溫度過低，不僅浪費了能源，還對身體不利，針對這種情況，2000年在渤海公司綜合協(xié)調部調度室房間內安裝了一臺VAV末端風量控制器，該裝置可以根據(jù)房間的設定溫度對全新風系統(tǒng)的進風量進行自動控制，當供冷或供熱溫度超過該房間的設定值時，該裝置會自動調節(jié)進風量，而原來設計沒有考慮到這種情況，并且本身的能量又過大，當這個房間不需要太多的風量時，它會關小進風閥，而風機并不因這種變化而改變它的送風量，因為新風機組是定風量的裝置，所以多余的風量被壓向其它房間，導致其它房間冬季過熱或夏季過冷，在2003年又進行了深入的調研，在一樓西的新風機組上安裝了變頻器，通過變頻器控制風機電機的運轉速度，從而減少送風量，使問題徹底解決。
2.3機電設備最佳啟停控制。海洋石油大廈A座就進行了改造，將部分新風機組進行了啟�？刂疲缟�7：30開機，晚上17：30關機，周六和周日停止運行。海洋石油大廈的茶爐原來24小時運行，從2004年開始安裝了時控開關，每天早上6：00運行，晚上18：00停止運行。所以在新建的辦公樓中應充分考慮節(jié)能措施，還有照明的節(jié)能控制等。新風機組：除1、3、4、7、8層外，其它樓層19:00～7:00停止新風機組運行比長期運行每天節(jié)約1570.8KW/h，即：（110.85KW×24）-（90.8KW×12）=1570.8KW/h，每年可節(jié)約1570.8×1.1130×365=638130元。電熱水器安裝定時器后，每天工作按8小時通電加熱計算，除1、3、4層全天候運行外，其它樓層18:00～6:00停止工作，比全部長期工作時每天可節(jié)約電量684KW/h；(175.5KW×8h)-{(171KW×4h)+(4.5KW×8h)}=684KW/h，每年可節(jié)約684×1.1130×365=277872元；大廈A座安裝空調盤管時控器，約控制盤管410臺，從22:00～7:00停止運行，每天停運9小時，平均每臺盤管功率為20W，每天可節(jié)約電量73.8KW/h。410臺×0.02KW×9小時＝73.8KW/h；每度1.113元，每年共節(jié)約29981元。 2.4空調水系統(tǒng)平衡與變流量管理。通常在沒有采用對空調系統(tǒng)進行有效的空調供水系統(tǒng)平衡與變流量管理時，常規(guī)的做法是以恒定供回水壓力差的方式來設定空調控制算法，結果溫濕度控制精度很差，能量浪費也是極其明顯的。這是由于在恒定的供回水壓力差之下，自平衡能力很差，流量值與實際熱交換的需要量想差甚遠，往往因而造成溫濕度失控，能量浪費和設備受損。通過對空調系統(tǒng)最遠端和最近端（相對于空調系統(tǒng)供回水積水器而言）的空調機在不同供能狀態(tài)和不同運行狀態(tài)下的流量和控制效果測量參數(shù)分析可知空調系統(tǒng)具有明顯的動態(tài)特點，運行狀態(tài)中樓宇自控系統(tǒng)按照熱交換的實際需要動態(tài)地調節(jié)著各臺空調機的電磁閥，控制流量進行相應變化，因此總的供回水流量值也始終處于不斷變化之中，為了響應這種變化，供回水壓力差必須隨之有所調整以求得新的平衡。應通過實驗數(shù)據(jù)建立變流量控制數(shù)學模型（算法），將空調供回水系統(tǒng)由開環(huán)系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)系統(tǒng)。
2.5克服暖通設計帶來的設備容量冗余。目前我國絕大多數(shù)暖通系統(tǒng)，為了保證能在最不利的環(huán)境情況下正常運行，在設計時往往采用靜態(tài)方法計算負荷，而且還乘以較大的安全系數(shù)，以至于在設備（如制冷機組、冷凍水泵、冷凍水泵、風機等）選型方面往往偏大。暖通系統(tǒng)是一個典型的動態(tài)系統(tǒng)，一年之中的負荷絕不是均勻分布的，即使是一天之中的負荷也是隨時間而變化的。不恰當?shù)娜哂鄬斐赡茉吹睦速M，而這種冗余是很難用人工監(jiān)控的方式加以克服。由于智能建筑科學地運用樓宇自控系統(tǒng)的節(jié)能控制模式和算法，動態(tài)調整設備運行，有效地克服由于暖通設計帶來的設備容量和動力冗余而造成的能源浪費。
2.6能源管理系統(tǒng)的應用。能源管理系統(tǒng)由各種計量儀表和軟件程序組成。安裝于各種基本的空調設備（如制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、風機等）上的計量儀表不僅可以在系統(tǒng)運行時采集該設備的適時運行原始數(shù)據(jù)，還可以協(xié)助中央控制器，在系統(tǒng)軟件控制下，實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能運行。軟件程序則是能源管理系統(tǒng)的中樞。首先，由各種計量儀表采集的設備運行原始數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎密浖绦驅ζ溥M行分析整理，從而建立系統(tǒng)高效低能運行數(shù)據(jù)庫并集成在能源管理系統(tǒng)軟件中，為以后的能源管理提供基本依據(jù)。然后，在空調系統(tǒng)的運行過程中，各種計量儀表采集相應的運行數(shù)據(jù)傳輸給中央處理器，通過軟件程序的對比分析，擬合出系統(tǒng)的運行曲線，從而判斷系統(tǒng)是否處于節(jié)能運行狀況。若發(fā)現(xiàn)運行異常，系統(tǒng)軟件可根據(jù)采集的適時運行數(shù)據(jù)及所擬合的運行曲線，自動確定故障部位、發(fā)出聲光報警信號，通知故障檢測程序自動排障或指示設備管理人員人工排障。此外，能源管理軟件還可自動存儲或打印設備運行數(shù)據(jù)和運行曲線，為后續(xù)的系統(tǒng)完善提供可靠資料。各種計量儀表也可通過顯示屏直接顯示運行數(shù)據(jù)，提高管理人員的節(jié)能意識。
三、結論
節(jié)能管理是智能建筑綜合管理的重要內容，由于智能建筑的機電設備采用自動化監(jiān)控方式，使智能建筑利用先進的綜合節(jié)能技術成為可能。同時，節(jié)能是建設智能建筑的主要目標之一，在不影響用戶舒適性的原則下，對設備機器實現(xiàn)效率化的運轉管理，節(jié)省運行和管理費用，是智能建筑能源管理自動化的具體體現(xiàn)。
參考文獻：
1、朱順兵等.智能建筑節(jié)能效益評估研究.南京建筑工程學院，2008
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