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樓宇自控系統如何實現節能效果?-節能環保塔山雙喜


智能辦公樓是將計算機技術、通信技術、信息技術和建筑技術相結合,通過樓宇自控系統,向人們提供安全、高效、舒適、便利的建筑環境。樓宇自控系統能改善建筑設備的性能,通過充分發揮被控設備的運行效率,實現建筑物內能源優化調度,降低運營成本,是建筑智能化中最具深度和潛力的節能技術。

利用樓宇自控系統這一中樞“大腦”,開展既有建筑的節能減排工作,是物業公司管理水平和競爭力的重要體現。本文結合機關辦公樓的物業管理經驗及節能控制案例,具體分析樓宇自控系統在物業管理工作中存在的問題及如何提高日常設備的管理水平,發揮其節能潛力。

樓宇自控系統如何實現節能效果?

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樓宇自控系統在物業管理上面臨的問題


當前,樓宇自動化系統作為大樓設備運行中樞“大腦”的功能往往未充分發揮出來,樓宇自動化系統往往處在實現遠程設備簡單的啟、?刂萍皩崟r監測的基本功能階段,未達到優化樓內各設備系統運行狀態的效果,從而制約了節能潛力的挖掘。

對于既有智能建筑的節能而言,實現統一規劃,選擇合理的技術路線是實現節能目標的關鍵所在。所謂節能,大致可以分為兩個方面。一是針對樓內用戶的使用需求,實現能源供需平衡,避免能源浪費。二是通過設備或材料更新,替代舊有的高耗能設備及保溫材料。

目前,很多單位在節能工作的認識上仍存在局限性,認為節能就是進行設備更新,即更換更加節能的燈具、引入更加節能的保溫材料。誠然,通過此類方式能夠快速實現節能效果,但與添購新設備、材料所需的巨額投入相比,投資回報率較長,有的甚至在10年以上。

而通過調節建筑物內能源供需平衡,需要投入的費用相對較少,但需要在深入了解樓內各項能源需求的基礎上,通過科學的操控,提高公共區域的舒適度,為業主提供舒適的工作、生活環境,這就需要通過現有樓宇自控系統實現。

樓宇自控系統如何實現節能效果?

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冷源分配不均的現象及原因分析


空調系統在樓宇建筑中能耗占比最大,約為40%~60%,因此對空調設備的節能控制顯得尤為重要?照{系統在設計時通常以按天氣最熱最冷、負荷最大時的條件計算,并且預留10%~20%設計余量。鑒于建筑物實際運行中絕大部分時間不會在滿負荷工作下,空調系統實際存在較大的運行裕量。

因此,通過樓宇自控系統對空調設備進行節能控制,可以大幅降低能源消耗,提高設備使用效率,帶來顯著的經濟效益。下面結合作者對辦公樓的節能控制實例,介紹如何通過樓宇自控系統運行程序,實現辦公樓整體冷源合理調配。

案例背景:某辦公樓于1997年建成,共有A、B、C、D四座單體建筑,系統冷源均由A座地下的一個冷凍站提供。其中,D座建筑為食堂、會議用途,地下兩層、地上三層,總建筑面積約為1萬平方米。除地上三層為會議廳外,地下二層至地上二層均為餐廳、食堂。會議廳最多可容納800人,是進行大型會議、演出的重要場所。從空調系統來看,會議廳處于D座建筑冷源供給的最末端。隨著氣溫逐年升高,設備日趨老化,會議廳內出現了制冷效率出現明顯不足的現象,尤其在夏季室外溫度較高時,無法及時保證將會場內的溫度控制在舒適范圍內。

為解決上述問題,主要有兩種方案可供選擇。

一種為慣常方案,即增加冷源運行設備(冷凍機、冷凍水泵等)。此方式雖然可以滿足會議廳的冷源需求,但卻容易出現因其他空調機組冷源需求供給過量,導致冷水機組總體供回水溫差低,冷源效率不佳的狀況,且大幅增加了設備的運行費用及日后維護、檢修的工作量;

另一種方案是優化現有單泵冷源供給的分配,通過調整現有控制程序,在不投入更多運行設備的基礎上,進行節能潛力挖掘。為實現第二種方案,我們首先對D座空調系統進行了系統檢測,從水路(壓力、流量)、風路(風量)及自控系統(傳感器、執行器、控制程序)三個方面進行。

從檢測結果來看,D座冷源供水流量分布不均,在單臺冷凍泵運轉情況下,3層會議廳的冷源供水流量大多被1、2層食堂截取,造成了食堂供回水溫差小、會議廳的供回水溫差大的現象,使得會議廳的溫度控制無法及時保證。

造成此問題的原因,主要有以下3個因素:

(1)空調機的控制時程安排不合理

從能源使用需求時間看,食堂、后廚、會議廳使用時間并不完全相同,且食堂用餐高峰與會議時間一般不同。因此,上述三種區域的空調機組應按冷源實際需求進行啟?刂,但樓宇自動化系統各空調機組的初始控制程序的啟動時間均一致,導致各區域在同一時刻內集中使用冷源,造成了冷源供給與實際需求不對應的現象。

(2)未能夠有效利用自然冷源

目前D座各空調機的新風控制均采用20%新風80%回風的混風控制方式,由于新風溫度隨室外時間變化,在夏季時溫度較低且濕度合適的時(特別是早上5點至8點時)應多采用自然冷源,而在室外溫度較高時,在滿足室內空氣指標(即二氧化碳濃度上限的條件下),可以采用閉式循環(即全回風模式)或最小新風模式,以節省冷源需求。

(3)風機頻率未能做有效即時調整

目前D座空調機組雖然配備了變頻器,但未對頻率加以動態控制。當室外溫度較低時,可以加大空調機的頻率,高效利用自然冷源。當空調系統供回水溫差較小,冷源利用率較低時,也可采用提高空調機頻率的方式,加大單位時間內的風量,提升熱交換總量,進而提高空調機供回水溫差,充分利用冷源。

樓宇自控系統如何實現節能效果?

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優化冷源供給調度的節能運行方案


針對上述問題,我們采取了優化控制方式,以“分時、分段、分溫度”為指導原則,依據使用情況分配冷源,具體內容如下:

針對D座3層會議廳與D座其他食堂區域冷源時間需求不同的特點,我們通過樓宇自控系統對風機回水水閥的控制,分不同時間段滿足各自使用需求。在上午,尤其是早9:00至11:00階段,整個系統優先食堂后廚的冷源需求,而在中午11:00至1:00時,優先保證食堂餐廳內的冷源需求。在其他時段,優先保證會議廳的供冷需求,當出現回水水溫過高,進而出現冷源不足時,可提高餐廳的設定溫度,同時聯動控制食堂空調機組的水閥開度,將冷源優先供給會議廳需求。

同時,若會議廳上午需使用,則通過預冷方案進行控制,即在每日早5:00開啟會議廳空調機組,使室溫降為較低值。若室外溫度較低,則可全開新風閥,并將風機頻率開至最大50Hz,爭取在早7:00前提前將室內溫度控制在室內21°-22°的范圍。在7:00-8:00后,利用會議廳圍護結構的蓄冷能力,將室內溫度控制在24°-26°范圍內,并隨著室外溫度的升高,減小新風閥開度,滿足會議召開時的室內溫度控制需求。

從實踐情況來看,通過樓宇自控系統對空調設備的啟停時間、風機頻率、新風閥開度以及水閥開度等進行實時控制,達到了優化冷源分配方式的效果,在未開啟其他冷凍機組及冷凍水泵的情況下,實現了冷源的優化供給,避免了因會議廳冷源需求不足而增加冷源系統設備運轉數量,造成冷源的浪費。

在建筑物已經投運后,根據建筑物實際的使用功能和設備負荷,對設備系統的運行狀態進行精確調整,在保證室內空間舒適要求下實現節能運行,是一個綜合、系統的質量控制過程。物業管理人員需在充分了解建筑物內能源需求特點的同時,熟練掌握對樓宇自控系統及被控設備的運行原理,以辦公樓整體能源調配為目標,最大限度地調配好現有能源供給,以達到節能效果,從而實現企業效益與社會效益的共贏。



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為什么要節約用電,除了杜絕浪費更重要的是保護環境。

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“節約用電”是我們一直所提倡的,但是很多人并不清楚節約用電的意義,單純的認為浪費電就是要多花錢。實際上節約用電除了減少浪費更大的意義在于環保;鹆Πl電的污染相信大家都是有目共睹的,燒煤必然就產生二氧化硫,二氧化碳。即便經過處理,也不能完全杜絕污染的發生。溫室效應,酸雨,包括霧霾,這些都或多或少跟火力發電有關。那么隨著近年來新能源行業的興起,是不是就不影響環境了呢?實際上并不是這樣。

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發電的形式多種多樣,但本質卻殊同同歸。

我們常見的發電形式有火電、水電、核電、風電、光伏,包括近幾年興起的潮汐發電、垃圾發電、生物質能發電?雌饋矸N類繁多,實際上從本質分類是很簡單的。

發電可以分兩種

1.其他形式的能量→機械能→電能

這種發電形式是用的最多的,看起來種類繁多只是選用的初始能量不同。像火電,水電,核電,垃圾發電以及風電都是這種模式。它們都是通過其他形式的能量推動電機進行發電的。比較特殊的是風電和水電,這兩種直接借用了大自然的動能。而像火電,核電,垃圾發電都是通過燃燒利用水蒸氣推動發電機運行,所以也被戲稱為“燒水”模式。

2.光能→電能

在所有形式的發電中光伏發電是最特殊的,因為光伏發電的過程中不出現機械能,也不需要燃燒。但相比其他形式發電,增加了逆變這個環節,光伏發出來的電是直流電,而電網是交流電電,所以必須通過逆變器再升壓才能并網使用。

電能是一種即時能量。

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我們在家里用電,電器一開就直接用了,是不是電是儲存在電網上的呢?電是一種即時能量,對于電力系統這種龐然大物就目前的技術來看是無法儲存電能的,用電和發電都是同時進行的。不存在這邊發完儲存好,那邊用的時候隨時用。所以發電和用電之間有一個很重要的平衡關系,這是一門很深的學問,不是三言兩語就能說清楚的,感興趣的朋友可以了解一下。

發電也會產生污染。

我們日常生活中認為電是一種清潔能源,因為用電的過程中不既產生廢氣、也不產生殘渣,更不產生異味。電作為一種二次能源,相當于深加工的產品,在生產它的過程中產生的影響只是大家看不到而已,并不是說沒有,我們就挑選幾個有代表性的說一說。

1.火力發電

為什么要節約用電,除了杜絕浪費更重要的是保護環境。


我相信這種形式大家是很熟悉的,優點是高效穩定最大的缺點就是污染空氣。我們發展新能源的主要目的就是減少火電對空氣的影響。盡管國家大力發展新能源,但目前還是以火力發電為主,因為其成熟的技術、低廉的成本、和優越的穩定性綜合起來還是無法替代的。


水力

為什么要節約用電,除了杜絕浪費更重要的是保護環境。


說到這里水電的影響我想大家也能猜出來,建立大壩截流發電對環境也是有影響的,當地的水土資源、水里的生物,都會受到影響。這個效應既不像火電那么明顯,也不像光伏和風電那樣容易理解,但不意味著不存在。

總結

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新能源并不是絕對的清潔能源,只是把對空氣的影響分攤給了其他方面,所以無論是什么形式的發電,節約用電才是最真實有效的環保。生成電能的過程是有一定影響的,但這跟提倡用電并不矛盾,相比其他形式由專業人員按照嚴格的流程進行生產,可以把效率提升至最高,也可以把污染降到最低?傊褪俏覀兲岢秒,但要合理利用,不浪費。



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