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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 19:24:03&nbs機慢p;   信息來(lái)源:

  智能建築節能是世界性的大潮流和大趨勢,同時也是中(zhōn票會g)國改革和發展的迫切需求,這是不(bù)以人的主觀意志做數為轉移的客觀必然性,是21世紀中(zhōng)國建築事業發展的一個重點火但和熱點。節能和環保是實現可持續發展的關鍵。可持續建築應遵現雜循節約化、生态化、人性化、無害化、集約化等基本原則,這些原則服務笑數于可持續發展的最終目标。
  從可持續發展理論出發,建築節能的關鍵又在于提高能量效率,校光因此無論制訂建築節能标準還是從事具體(tǐ)工(gōng)吃刀程項目的設計,都應把提高能量效率作(zuò)為建信玩築節能的着眼點。智能建築也不(bù)例外,業主建設智能化大樓直接動(dòn樂們g)因就是在高度現代化、高度舒适的同時能實現能源消耗大幅度降低,以達到節省大樓請志營運成本的目的。依據我國可持續建築原則和現階段國情特點,能耗低且但銀運行費用最低的可持續建築設計包含了以下技術措施:①節能;②減少(s工見hǎo)有限資源的利用,開發、利用可再生資源;③室内環境的人道主票很義;④場地(dì)影(yǐng)響最小(xiǎo)中學化;⑤藝術與空間(jiān)的新(xīn)主張;照讀⑥智能化。
  20世紀70年代爆發能源危機(jī)以來(兵舊lái),發達國家單位面積的建築能耗已有大幅度的降低。與我國北京地(dì)區們從采暖度日數相近的一些發達國家,新(xīn購間)建建築每年采暖能耗已從能源危機(jī)前的30們訊0kWh/m2降低至現在的150kWh/m2和玩左右。預計在今後不(bù)會很長的時間(jiān)内,建築能耗還将進呢山一步降低至30~50kWh/m2。
  創造健康、舒适、方便的生活環境是人類的共同木們願望,也是建築節能的基礎和目标,為此,21世紀的智能型節能建築少的應該是:①冬暖夏涼;②通風良好(hǎo);③光照充足。盡量采用自然光,中線天然采光與人工(gōng)照明相結合;④智能控制。采暖、通風、空調、照明、家很坐電(diàn)等均可由計算機(jī)自動(d請學òng)控制,既可按預定程序集中(zhōng)管理,又可路書局部手工(gōng)控制,既滿足不(bù)同場合下人們(me門化n)不(bù)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、高厭內度舒适的同時能實現能源消耗大幅度降低,以達到節省大樓爸作營運成本的目的。然而實際上在智能化目标定位中(zhō機放ng)明确提出節能要求的不(bù)多,建成的确有節能功效的件小智能建築更是罕見。主要原因有以下幾點:房地(dì)産投資商認為能熱文源建設是政府業績和投資環境的标志之一,建關道築節能看(kàn)不(bù)見摸不(bù)着,所以甯可在建築的豪華和設施弟車的先進性上花巨資,也不(bù)願為節能多花一分錢森河;系統與設備、設備與設備之間(jiān)的控制集成成功率不(bù)高,相關系統他湖結合“接口”界面如通信協議、網絡構架的标準化、統一性不不弟(bù)夠;物(wù)業管理水平跟不(bù)上,運行優化無從談起;沒有從通司厭過可再生資源利用技術來(lái)提高建築的可持續性戰略高度重愛西視智能建築的節能;缺少(shǎo)正确有效的建築設備能耗頻紙評估方法,限制了智能建築節能研究更好(hǎo)冷志地(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)已經走過了2兵歌0多年的艱苦路程。在市場經濟的推動(dòng遠腦)下,随着住房體(tǐ)制改革的前進,房屋用能費用理所當然地(dì)要房鐘由住房承擔,節約建築用能勢必逐漸成為廣大居民的自覺要求,加照水上改善大氣環境愈來(lái)愈迫切,要求減輕建築用能帶來(lái)的污河視染,建築節能将是大勢所趨、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,與原有專草很業分工(gōng)不(bù)同,它包含有建築、施工(gōng)、采暖、通風、可視空調、電(diàn)器、家電(diàn)音去、建材、熱工(gōng)、能源、環境、檢劇水測、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,就跳在社會需要的推動(dòng)下,許多高等院校、科研院所和生産單位都在圍繞不(制國bù)同方面進行研究開發,正在出現蓬勃發展的新(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(xīn)方法土呢、新(xīn)思路。節能要從原先的拾遺補缺,志聽變為在技術經濟分析可行後優先考慮的方案,要以提高能源利用效率和利用農見效益為中(zhōng)心。總的節能目标要根據經濟發展、能源見月平衡、能源消費彈性系數和節能率來(lái)編制。建築節大看能方面,建築物(wù)的設計和建造應當依照有關法律、舞資行政法規的規定,采用節能型的建築結構、材料、器具和産品,錯匠提高保溫隔熱性能,減少(shǎo)采暖、制冷(lěng)、照明的能耗照懂,逐步開展建築物(wù)的節能認證。目前,建築節能标準可白森以分為兩大類,即規定性标準和效益型的标準。規定煙跳性的節能标準給出一定的節能指标要求,如外牆的最大傳熱系數和最大窗牆比等;效益型光事的節能标準對一些指标并不(bù)規定過死,隻要畫技所設計的建築物(wù)總能耗滿足标準要求即可,所兒理以設計人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據。
  技術經濟就是用盡可能少(shǎo)的勞動(dòng)消耗和勞動(路草dòng)占用為社會提供更多、更好(hǎo)的使呢紅用價值,即要求以最少(shǎo)的勞動(dòng)消耗和勞動(dò樂服ng)占用,而取得最大的經濟效益。一個建設項目的設計,從資源利用、工麗雜(gōng)藝流程、總體(tǐ)布置、設備選型到能源消耗及工(gōng)程弟現效益無不(bù)關系到技術經濟,所以技術經濟在工(gōng)程設火照計中(zhōng)所占的地(dì)位自然是十分重要的。不(bù)重視技術經南討濟的分析研究和評價,或者不(bù)始終做好(hǎo)技腦但術經濟工(gōng)作(zuò),就會導緻建成投産的項目效益不(bù相校)高,花了不(bù)少(shǎo)投資而沒有達到預期的效益。
  2.3采用層次分析法對智能建築的綜合評人農價也離不(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)暗兵。
  層次分析法是系統工(gōng)程學中(zhōng)一種能處理具有複雜因謝木素在内的技術、經濟和社會問題,這些問題往往很難用定量的模型或模拟來們理(lái)分析,因為其中(zhōng)所含定性因素很多,而微小且需要考慮決策者的心理因素、知識經驗和決策水平等。討短層次分析法能通過建立所謂判斷矩陣的過程,逐步分層地(dì)開一将衆多的複雜因素和決策者的個人因素綜合起來(lái),進行邏些得輯思維,然後用定量的形式表示出來(lái),從而使複雜師章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:①滿足用戶外妹需要的程度;②建築物(wù)的節能程度;③建築物(wù)使用者舒适性妹上;④建築物(wù)管理者管理的方便程度;⑤在現有基習嗎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,民亮進行綜合管理,其作(zuò)用和效益是巨大的,要筆黑實現這些作(zuò)用和效益,就必須實施優化,建築智能化工(gōng)程的現話最優化設計與常規設計相比,有以下特點:①可以從系統的各種可大市能結構和參數中(zhōng)找到最佳匹配,使整體(tǐ)效頻土能最佳,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,街開減少(shǎo)控制環節,提高可靠性與穩定性,發生故障概率降到頻短最低可能限度,系統響應輸出最優化;③它有不(bù)變條件下的優化控西要制及優化控制條件的兩種型式,通過優化控制方案達到節能目的的是一種“主動志友(dòng)節能”,它有别于牆體(tǐ)結構、門窗的形式和設置的改造的“被動(北河dòng)節能”。智能建築能量管理與控制系統優化的基本出吃國發點、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(主要針對空調系唱報統)
  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PID控懂事制,選擇合适的PID參數對空調系統的穩定運師學行是非常關鍵的。PID系數高,空調對室内溫度波動(月用dòng)的反應特性曲線陡,達到設定溫度的過渡過程較站地短;相反PID系數低,達到設定溫度的過渡過程較長她玩。但并不(bù)是PID系數越高越好(hǎo),否則易引起DDC控制系統失對數穩,表現為室内溫度的振蕩和水側的電(dià新機n)動(dòng)調節閥周期性的來(lái)回運動(dòng)無法在固西很定開度上運行。PID能解決大部分場合的空調控制,但對于影(yǐng)內區劇院等大熱慣性空調場合,靠高的PID系數來(lái)提高空調機(jī嗎金)組對負荷變化的響應速度是不(bù)足以行和解決問題的。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,室用了内的溫度設定由主DDC控制器完成,水閥的驅動(dòng)由開店副DDC根據風道溫度傳感器和主DDC的指令完成,由于風道溫度變化速度快于房間(嗎草jiān)溫度的變化,這一控制方式加速了系統對溫度波動(dòng)的響應。必須件但注意的是,為防止水閥被人為關死或水系統供水不(bù)足等異常情況對控制系統笑就産生影(yǐng)響,副DDC通常隻需采用比例控制算法(P自高),不(bù)可加入積分分量(I)。在實際的工(gōng)程設計村河中(zhōng),BA系統對空調的節能控制有多種手段可以采用,例如室内外焓值比畫開較法、二氧化碳等污染物(wù)濃度檢測法确定新(xīn)風量,基水道于日程表的定時操作(zuò)等。工(gōng)程設計中(zhōng)慢路可以視需要靈活運用,以達到最優的效果。例如辦公、商場等場合說但,夏秋季在清晨時通過程序啟動(dòng)空氣文些處理機(jī)(或新(xīn)風機(jī)),利用室外涼爽空氣對室森鄉内全面換氣預冷(lěng),既節約新(xīn)風能耗又提高雜靜了室内空氣質量。
  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)兒電管理的原則,有時也有其不(bù)便的一面。在某些場哥西合(如會議室)将空調、通風系統的參數的設定功能放置在現場可能懂商更符合使用者的需要。DDC本身并不(bù)提供這樣做制的功能,需要專門部件來(lái)實現。例如Honeywe草東llT7780A數字顯示牆挂式Lon分站,可以在液筆務晶面闆上顯示房間(jiān)的溫度,通過日美4個按鈕完成設定房間(jiān)溫度,風機(jī)速愛化度、啟動(dòng)/停止風機(jī)等功能,并能通過LonTalk總線驅動朋風(dòng)空調箱的DDC控制器執行相應的動(dòng)作(zu了也ò)。這類功能接近VRV控制面闆的設定器給房間(jiān)的使用者帶來(雨下lái)極大的便利和舒适性,必要時應積極采用。
  3.2.3直接數字控制器(DDC)的優服年化
  主流BA系統供貨商都能提供大、中(zhōng)、小(xiǎo)不(bù)同他資處理能力的DDC,冷(lěng)凍機(jī)房、熱力站監控點是密船近集場合應優先采用大型控制器,以減少(shǎo現工)故障率和控制器間(jiān)的通訊。這種控制器的典型特征是有強大的媽答處理器(如摩托羅拉的68302)和1MB以上的RAM,尤其讀舊是能夠和I/O擴展模塊連接達到輸入輸出功能的擴展,例我習如SIEMENSMBC可以挂接40個I/O模塊,TrendIQ251控制厭書器允許有8x16點的接口擴展能力。
  對空氣處理機(jī)、新(xīn)風機(jī)、通風大玩機(jī)一般采用中(zhōng)型或小(xiǎ熱大o)型的控制器即可。近年來(lái),可編程邏輯控制器件(PLC)進步很腦但快,其應用不(bù)再局限于工(gōng)對時業場合,在空調通風的現場設備控制工(gōng)程中會身(zhōng)不(bù)應将其排斥在外。
  3.2.4關于BACnet和LonWorks的支持
  BACnet和LonWorks的提出是為了在不(b裡湖ù)同層面解決控制系統的互聯互操作(zuò)問題。LonWorks雜站采用現場總線控制技術(FCS),突破了以往的集散型控制技術(DCS金愛),它的提出是BA技術的一次飛(fēi)躍,是今後BAS發到家展的技術趨勢。但目前受到各種條件限制LonWorks技術優勢還不(bù)北他能完全發揮出來(lái),工(gōng)程實現并不快地(bù)完善。若自控系統規模不(bù)是很龐術計大,最好(hǎo)不(bù)用全面采用LonWo務如rks技術。如果仔細分析目前主流的BA産品,會發現房腦其實它們(men)在不(bù)同程度上部分一輛采用或部分支持現場總線技術,這種取長補短的混合模式在當前是切合工(gōng)車水程實際的,可以實現技術的平穩過渡。BACnet協議由美(měi)國ASH內冷RAE制定并頒布,是現行美(měi)國國家标準及歐共體(tǐ)預技書備标準,運用BACnet協議,可以使空調冷(lěng)熱源主機(jī)自藍來帶的控制器直接進入BAS控制網絡。但實施中(zhōng)朋村應注意空調主機(jī)和BA供貨商對BACnet的支持程度和技術協調,目章月前非标準的數據通訊格式仍大量存在于主機(jī)設備中(zhō員技ng)。總之,在設計BA系統的過程中(zhōng)切不(bù)可一味追求為冷技術的先進性。
  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說師應盡可能簡化、清晰,無論基于RS485總線或基于L老老onTalk總線的控制網絡都是如此。分支、分級多的網絡管理複票秒雜、可靠性低。LonTalk總線在理論上可以組成任意拓撲結構的網絡,這種布線設是子計的随意性如果運用不(bù)當,在工(gōng)程實踐中(很近zhōng)仍然是有技術風險的,并可能增加系統的投資。小(xiǎo)型工(g嗎鐵ōng)程盡可能運用基于RS485總線的控制網絡,采用“手拉手”的布雜費線方式,大型工(gōng)程可以考慮樓層網絡分級。
  3.2.6BAS監控中(zhōng)心
  BAS監控中(zhōng)心負責監控整個空調、通風、動海山(dòng)力系統,一般與消防控制、安保監控等合用一室。由于該志低機(jī)房通常遠離冷(lěng)凍機(jī計好)房、鍋爐房,在這裡(lǐ)遠程操作(zu視舞ò)這些關鍵設備是不(bù)合适的。推薦的做法是在凍司月機(jī)房和鍋爐房現場控制室另設置一台監控分站做遠,由該分站負責冷(lěng)凍機(jī)、鍋爐監控功能,并且該分站功能受權局限吃兵為冷(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(gō服朋ng)不(bù)同,它包含建築、施工(gōng)、采暖、通風、空調、電土筆(diàn)器、家電(diàn),建材、熱工(gōng)、能源、環境、檢近算測、計算機(jī)軟件等許多專業内容,是許多專業學科邊緣交叉并對低結合形成的。對智能建築的分析和評價應堅持節能的原則,确立智能小紙建築能量管理與控制系統優化的基本出發點、優化原則及技術措施麗上對于智能建築節能實現具有重要的現實意義。
  BAS系統是實現智能建築節能的有效途徑之一。智能建築BAS吃要控制方案的優化是整個智能建築節能優化方案實施的具體(tǐ)書空體(tǐ)現,它包含了建築物(wù)内部主要耗能單元的節能知喝優化。通過對BA控制系統(主要是暖通空調系統)的傳感器、執行器、控制器、網絡等多懂若幹環節的探讨,力圖使BA系統更好(hǎo)地(dì)服務于中話受控的空調通風系統,最大限度地(dì)節約能源。

來(lái)源:中(zhōng)國保溫網