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當代智能建築的節能及優化方法

發布時間(jiān):2014-01-14 要可19:24:04    信息來(lá工個i)源:

  智能建築節能是世界性的大潮流和大趨勢,同時也行報是中(zhōng)國改革和發展的迫切需求,這是不(門呢bù)以人的主觀意志為轉移的客觀必然性,行分是21世紀中(zhōng)國建築事業發展的一個重點和熱點,錯畫節能和環保是實現可持續發展的關鍵。可持續建築應遵循節約化、紅拍生态化、人性化、無害化、集約化等基本原則,這些原則服務于可持續發暗文展的最終目标。
  從可持續發展理論出發,建築節能的關鍵又在于體對提高能量效率,因此無論制訂建築節能标準還是從事具體(tǐ)工相車(gōng)程項目的設計,都應把提高能量效率作(zuò)為建築節能的着眼店說點。智能建築也不(bù)例外,業主建設智能化大樓直接動(dòng)因就是在高度樹厭現代化、高度舒适的同時能實現能源消耗大幅度降低,以達到節省事多大樓營運成本的目的。依據我國可持續建築原則和現階段國情特點,開你能耗低且運行費用最低的可持續建築設計包含了以下技術措施:①節媽紅能;②減少(shǎo)有限資源的利用,開發、利用可新場再生資源;③室内環境的人道主義;④場地(dì)影(yǐng)響最小房城(xiǎo)化;⑤藝術與空間(jiān)的新(xīn)主張;務會⑥智能化。
  20世紀70年代爆發能源危機(jī)以來(lái),發達國家家兵單位面積的建築能耗已有大幅度的降低。與我國北京地(dì)區采暖度樹身日數相近的一些發達國家,新(xīn)建建築每年采暖能耗已從能源危公是機(jī)前的300kWh/m2降低至現在的150kWh/m2左右可很。預計在今後不(bù)會很長的時間(jiān)內水内,建築能耗還将進一步降低至30~50kWh/m2。
  創造健康、舒适、方便的生活環境是人類的共同願望,也科線是建築節能的基礎和目标,為此,21世紀的智能型節能建築應該是:①冬暖夏涼煙南;②通風良好(hǎo);③光照充足。盡量采用自然光,天然采光與人工(遠刀gōng)照明相結合;④智能控制。采暖、通風地懂、空調、照明、家電(diàn)等均可由計算機(jī)自坐說動(dòng)控制,既可按預定程序集中(zhōng)管理,又可局看內部手工(gōng)控制,既滿足不(bù)同場合下人們(men)不(b內秒ù)同的需要,又可少(shǎo)用資源。
  1、智能建築節能的現狀及發展方向
  1.1智能建築節能現狀
  雖然建設智能化大樓直接動(dòng)因就是在高度現代化、高度舒适的同時能實火訊現能源消耗大幅度降低,以達到節省大樓營運成本的目的。然而實際上在智能化目标用媽定位中(zhōng)明确提出節能要求的不呢是(bù)多,建成的确有節能功效的智能建築更是罕見。主要了但原因有以下幾點:房地(dì)産投資商認為弟時能源建設是政府業績和投資環境的标志之一,建築不低節能看(kàn)不(bù)見摸不(bù)着,所以甯可在建築的豪華和設下那施的先進性上花巨資,也不(bù)願為節能多花一分錢;系統與設備、設備與山術設備之間(jiān)的控制集成成功率不(bù)高,相關白友系統結合“接口”界面如通信協議、網絡構架的标準化、統一性不(bù)夠海動;物(wù)業管理水平跟不(bù)上,運行優化無從談起;沒有從通過可再生資源可銀利用技術來(lái)提高建築的可持續性戰略讀你高度重視智能建築的節能;缺少(shǎo)正确有效的建懂北築設備能耗評估方法,限制了智能建築節能研究更好(hǎo友如)地(dì)開展。
  1.2智能建築節能的發展方向
  中(zhōng)國的建築節能工(gōng)作(zuò熱空)已經走過了20多年的艱苦路程。在市場經濟的推動(dòng)下,随着住友樂房體(tǐ)制改革的前進,房屋用能費用理所當然地(dì)要由靜子住房承擔,節約建築用能勢必逐漸成為廣大居民的自覺要舊校求,加上改善大氣環境愈來(lái)愈迫切,要求減輕房那建築用能帶來(lái)的污染,建築節能将是大器她勢所趨、人心所向,是國家民族利益的需要。
  智能建築節能是一門新(xīn)興科學,與原有專業分工(你筆gōng)不(bù)同,它包含有建築、施工(gōng)、采暖、通風、空城鐘調、電(diàn)器、家電(diàn)、建材、熱工(gōng)、能源、環境分友、檢測、計算機(jī)軟件等許多專業内容,是許多專業學科邊緣交叉結合形成的,市用在社會需要的推動(dòng)下,許多高等院土如校、科研院所和生産單位都在圍繞不(bù)同方面進行研究開發,正在出現蓬勃發展場什的新(xīn)局面。
  2、智能建築建築節能分析和評價原則
  2.1做好(hǎo)智能建築的節能規劃
  節能規劃要從可持續發展的戰略高度出發,采用新(x通老īn)方法、新(xīn)思路。節能要從原先的拾遺補缺,變為在技術經濟分析朋近可行後優先考慮的方案,要以提高能源利用效率和利木市用效益為中(zhōng)心。總的節能目标要根據經濟發展、能源平衡、能源消窗風費彈性系數和節能率來(lái)編制。建築節能方面,建築物(wù)的子門設計和建造應當依照有關法律、行政法規的規定,采用節能型的建就間築結構、材料、器具和産品,提高保溫隔熱性能,減少(shǎo)采暖、制鄉工冷(lěng)、照明的能耗,逐步開展建築物(wù)的節能和匠認證。目前,建築節能标準可以分為兩大類,即規定路從性标準和效益型的标準。規定性的節能标準給出一定的節能指标要求,如外牆的最大但綠傳熱系數和最大窗牆比等;效益型的節能标準對一些指标并不(bù)規定過死在花,隻要所設計的建築物(wù)總能耗滿足标準要求即可,所以設計人厭些員有更大的設計靈活性。
  2.2智能建築的經濟性分析應堅持節能原則
  對智能建築進行技術經濟性分析是評價智能建築節能效益的依少黑據。
  技術經濟就是用盡可能少(shǎo)的勞動(dòng)消耗和勞動(d著器òng)占用為社會提供更多、更好(hǎo)的使用價值人為,即要求以最少(shǎo)的勞動(dòng)消耗和勞動(dòng)占用,而你司取得最大的經濟效益。一個建設項目的設計,從資源利用、工(gōng)藝就身流程、總體(tǐ)布置、設備選型到能源消耗及工(gōn城媽g)程效益無不(bù)關系到技術經濟,所以技術經濟在工(gōng)程設計中(計到zhōng)所占的地(dì)位自然是十分重要的。不(bù)重視技術經外藍濟的分析研究和評價,或者不(bù)始終做好(hǎo)技術經濟工(gōng遠都)作(zuò),就會導緻建成投産的項目效益用店不(bù)高,花了不(bù)少(shǎo)投資而沒有站黃達到預期的效益。
  2.3采用層次分析法對智能建築的綜合評價也離不(呢內bù)開節能原則
  層次分析法常常被用在對智能建築的綜合評價中(zhōng)。
  層次分析法是系統工(gōng)程學中(zhō動一ng)一種能處理具有複雜因素在内的技術、經濟和社會問題,這些問題往子頻往很難用定量的模型或模拟來(lái)分析,因為其著票中(zhōng)所含定性因素很多,而且需要考慮決策者新現的心理因素、知識經驗和決策水平等。層次分析法能通過建立所謂判斷矩朋我陣的過程,逐步分層地(dì)将衆多的複雜因素和決策者的個人因素街年綜合起來(lái),進行邏輯思維,然後用定量的形式表示出來(lái)車兵,從而使複雜問題從定性的分析向定量結果轉化。
  利用層次分析法對智能建築評價采用以下評價準則討山:①滿足用戶需要的程度;②建築物(wù)的節能程度;③建築物山科(wù)使用者舒适性;④建築物(wù)管理者管理的方便程度;跳但⑤在現有基礎上進行擴充的可能性;⑥整個智能建築的性能價格比。
  3、智能建築BAS控制方案的優化
  3.1智能建築能量控制與管理系統的優化
  智能建築樓宇自控系統将建築内所有設備集成一個系統,實現信息共享,多國進行綜合管理,其作(zuò)用和效益是巨大文訊的,要實現這些作(zuò)用和效益,就必須實施優化,建築智能化制日工(gōng)程的最優化設計與常規設計相比,有以下特點:①可以從系統的船近各種可能結構和參數中(zhōng)找到最佳匹配,使整體(tǐ)效能開拍最佳,從而提高系統的效率,降低投資和運行費用;
  ②可以對系統及其過程進行定量化的狀态模拟,減少(shǎo)控制子光環節,提高可靠性與穩定性,發生故障概率降到最低可能限度,系統響應輸出湖靜最優化;③它有不(bù)變條件下的優化控制及優化控制條件的兩種型短微式,通過優化控制方案達到節能目的的是一種“主動(dòng)志可節能”,它有别于牆體(tǐ)結構、門窗的形式和設置的改造的“要錢被動(dòng)節能”。智能建築能量管理與控制系統窗哥優化的基本出發點、優化原則及技術措施如表1所示。
  3.2基于節能策略的智能建築BA系統優化方法(主要針對老對空調系統)
  3.2.1控制策略的優化
  PID控制。空氣處理機(jī)的DDC通常采用PI船新D控制,選擇合适的PID參數對空調系統的穩定運行是非常關鍵師海的。PID系數高,空調對室内溫度波動(dòng)的反應特性曲線陡,達到設定關學溫度的過渡過程較短;相反PID系數低,達到設定溫度的過渡過程較長。但并不(b空得ù)是PID系數越高越好(hǎo),否則易引了一起DDC控制系統失穩,表現為室内溫度的振蕩小村和水側的電(diàn)動(dòng)調節閥周期性的來(lái)回運動(工影dòng)無法在固定開度上運行。PID能解決大部分場合的空調控制,但對于影(y民文ǐng)劇院等大熱慣性空調場合,靠高的PID系數來(匠湖lái)提高空調機(jī)組對負荷變化的響應速度是不(bù)足以解決問題的地中。這時可以采用雙級控制,即分别在空調的送風道和室内安裝溫度傳感器,室遠分内的溫度設定由主DDC控制器完成,水閥的驅動(d是哥òng)由副DDC根據風道溫度傳感器和主DDC的指令完成,雪內由于風道溫度變化速度快于房間(jiān)溫度的變化,這一控制科外方式加速了系統對溫度波動(dòng)的響應。必須注意的是了媽,為防止水閥被人為關死或水系統供水不(bù)足等異常情況對控音術制系統産生影(yǐng)響,副DDC通常隻需采用比例控制算法(P)家現,不(bù)可加入積分分量(I)。在實際的工(gōng)程設計中(zhōng高請),BA系統對空調的節能控制有多種手段可以采用,例如室内上區外焓值比較法、二氧化碳等污染物(wù)濃度檢測法确定新(xīn)風量,基于日也畫程表的定時操作(zuò)等。工(gōng廠得)程設計中(zhōng)可以視需要靈活運用,校門以達到最優的效果。例如辦公、商場等場合,夏吃務秋季在清晨時通過程序啟動(dòng)空氣處理機(jī來制)(或新(xīn)風機(jī)),利用室外涼爽空氣對室内聽訊全面換氣預冷(lěng),既節約新(xīn)風能耗又提高了室内空氣質量。美從
  3.2.2.控制權的優化
  通常BA遵從的是中(zhōng)央控制站集中(zhōng)管理的原慢身則,有時也有其不(bù)便的一面。在某些場合(如鄉飛會議室)将空調、通風系統的參數的設定功能放置在現場可能更符合使用者的需要跳少。DDC本身并不(bù)提供這樣的功能,需要專門部件來(lái)實現。不師例如HoneywellT7780A數字顯示牆挂式Lon分站,子關可以在液晶面闆上顯示房間(jiān)的溫度,通過4個按鈕完件上成設定房間(jiān)溫度,風機(jī)速度、啟動(商子dòng)/停止風機(jī)等功能,并能通過LonTalk笑有總線驅動(dòng)空調箱的DDC控制器執行相應的動站新(dòng)作(zuò)。這類功能接近VRV控制面闆的設定秒微器給房間(jiān)的使用者帶來(lái)極大的便利和舒适性,東拿必要時應積極采用。
  3.2.3直接數字控制器(DDC)的優化
  主流BA系統供貨商都能提供大、中(zhōn金畫g)、小(xiǎo)不(bù)同處理能力的DDC,冷(lěng)凍說師機(jī)房、熱力站監控點是密集場合應優先采用大會煙型控制器,以減少(shǎo)故障率和控制器間(ji報照ān)的通訊。這種控制器的典型特征是有強技高大的處理器(如摩托羅拉的68302)和1MB以上的RAM,農下尤其是能夠和I/O擴展模塊連接達到輸入輸出功能的擴展,例如S火司IEMENSMBC可以挂接40個I/O模塊,Tren土車dIQ251控制器允許有8x16點的接口擴展舊事能力。
  對空氣處理機(jī)、新(xīn)風機(些又jī)、通風機(jī)一般采用中(zhōng)型或小(xiǎo)型的控制器數街即可。近年來(lái),可編程邏輯控制器件(PLC)進步很快,對廠其應用不(bù)再局限于工(gōng)業場合,在空調通風的現場設備控吧子制工(gōng)程中(zhōng)不(bù)應将其排斥在外。
  3.2.4關于BACnet和LonWorks的支持
  BACnet和LonWorks的提出兒水是為了在不(bù)同層面解決控制系統的互雪高聯互操作(zuò)問題。LonWorks采用現場總線控制技術(FCS關議),突破了以往的集散型控制技術(DCS),它的提出是BA技術的一兵們次飛(fēi)躍,是今後BAS發展的技術多生趨勢。但目前受到各種條件限制LonWorks技術優勢還不(bù)能完全綠計發揮出來(lái),工(gōng)程實現拍冷并不(bù)完善。若自控系統規模不(bù)是很龐大,最好(hǎo)不(bù)用信友全面采用LonWorks技術。如果仔細分析目前主流的BA産品,會發現事遠其實它們(men)在不(bù)同程度上部分采用或部分支持現場總線技術,這種取長綠好補短的混合模式在當前是切合工(gōng)程實際的民刀,可以實現技術的平穩過渡。BACnet協議由美(měi)國A他拍SHRAE制定并頒布,是現行美(měi)國國家标準及歐共體(tǐ銀內)預備标準,運用BACnet協議,可以使空調冷(lěng)熱源這視主機(jī)自帶的控制器直接進入BAS控制年但網絡。但實施中(zhōng)應注意空調主機(jī)和BA供貨商對BACn空國et的支持程度和技術協調,目前非标準的數據通訊格式仍大量存些訊在于主機(jī)設備中(zhōng)。總之,在設計B坐術A系統的過程中(zhōng)切不(bù)可一味長姐追求技術的先進性。
  3.2.5控制網絡優化
  在滿足擴展性和靈活性的前提下,控制網絡的拓撲結構應盡可能簡化、清晰,話還無論基于RS485總線或基于LonTalk總線的身日控制網絡都是如此。分支、分級多的網絡管理複雜、可靠性低。L科木onTalk總線在理論上可以組成任意拓撲結構的網絡,這種布線從厭設計的随意性如果運用不(bù)當,在工(gōng)程實踐線女中(zhōng)仍然是有技術風險的,并可能增加系統的投西大資。小(xiǎo)型工(gōng)程盡可能運用基于RS485總線的控鄉村制網絡,采用“手拉手”的布線方式,大型工(gōng)程可以考慮樓層網水拿絡分級。
  3.2.6BAS監控中(zhōng)心
  BAS監控中(zhōng)心負責監控整個空調、通風、動(dòng)力系統木輛,一般與消防控制、安保監控等合用一室。由于該機(jī)舞服房通常遠離冷(lěng)凍機(jī)房、鍋爐房,在這裡短件(lǐ)遠程操作(zuò)這些關鍵設備是不(bù)合适的。推薦的做法是在凍她議機(jī)房和鍋爐房現場控制室另設置一台監控分站,由該分站負責冷(這票lěng)凍機(jī)、鍋爐監控功能,并且該分有物站功能受權局限為冷(lěng)熱源設備。
  4、結束語
  智能建築節能是一門新(xīn)興科學,與原有專業分工(gōng)員林不(bù)同,它包含建築、施工(gōng)、采暖、通風、空調、電(diàn)草訊器、家電(diàn),建材、熱工(gōng)、能源、環境、檢測、計算機(jī坐市)軟件等許多專業内容,是許多專業學科邊緣交什為叉并結合形成的。對智能建築的分析和評價應堅持節能的原則,确立智能建築能量管哥呢理與控制系統優化的基本出發點、優化原則及技術措施對于智能建築節能實現具有重要的這也現實意義。
  BAS系統是實現智能建築節能的有效途徑之海樂一。智能建築BAS控制方案的優化是整個智能建築節能優化方案實來遠施的具體(tǐ)體(tǐ)現,它包含了建築物西街(wù)内部主要耗能單元的節能優化。通過對BA控制系統(主要是暖通空調湖靜系統)的傳感器、執行器、控制器、網絡等若幹廠說環節的探讨,力圖使BA系統更好(hǎo)地(dì)服務于受控的空調通風系統多場,最大限度地(dì)節約能源。

來(lái)源:中(zhōng)國保溫網