智能辦公樓是将計算機技術、通信技術、信息技術和建築技術相結合,通過樓宇自控系統,向人們提供安全、高效、舒适、便利的建築環境。樓宇自控系統能改善建築設備的性能,通過充分(fēn)發揮被控設備的運行效率,實現建築物(wù)内能源優化調度,降低運營成本,是建築智能化中(zhōng)最具深度和潛力的節能技術。


      利用樓宇自控系統這一(yī)中(zhōng)樞“大(dà)腦”,開(kāi)展既有建築的節能減排工(gōng)作,是物(wù)業公司管理水平和競争力的重要體(tǐ)現。本文結合機關辦公樓的物(wù)業管理經驗及節能控制案例,具體(tǐ)分(fēn)析樓宇自控系統在物(wù)業管理工(gōng)作中(zhōng)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。


樓宇自控系統在物(wù)業管理上面臨的問題


當前,樓宇自動化系統作爲大(dà)樓設備運行中(zhōng)樞“大(dà)腦”的功能往往未充分(fēn)發揮出來,樓宇自動化系統往往處在實現遠程設備簡單的啓、停控制及實時監測的基本功能階段,未達到優化樓内各設備系統運行狀态的效果,從而制約了節能潛力的挖掘。

對于既有智能建築的節能而言,實現統一(yī)規劃,選擇合理的技術路線是實現節能目标的關鍵所在。所謂節能,大(dà)緻可以分(fēn)爲兩個方面。一(yī)是針對樓内用戶的使用需求,實現能源供需平衡,避免能源浪費(fèi)。二是通過設備或材料更新,替代舊(jiù)有的高耗能設備及保溫材料。

目前,很多單位在節能工(gōng)作的認識上仍存在局限性,認爲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(zī)回報率較長,有的甚至在10年以上。

而通過調節建築物(wù)内能源供需平衡,需要投入的費(fèi)用相對較少,但需要在深入了解樓内各項能源需求的基礎上,通過科學的操控,提高公共區域的舒适度,爲業主提供舒适的工(gōng)作、生(shēng)活環境,這就需要通過現有樓宇自控系統實現。


冷源分(fēn)配不均的現象及原因分(fēn)析

空調系統在樓宇建築中(zhōng)能耗占比最大(dà),約爲40%~60%,因此對空調設備的節能控制顯得尤爲重要。空調系統在設計時通常以按天氣最熱最冷、負荷最大(dà)時的條件計算,并且預留10%~20%設計餘量。鑒于建築物(wù)實際運行中(zhōng)絕大(dà)部分(fēn)時間不會在滿負荷工(gōng)作下(xià),空調系統實際存在較大(dà)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(dà)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(xià)面結合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(tǐ)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(tǐ)建築,系統冷源均由A座地下(xià)的一(yī)個冷凍站提供。其中(zhōng),D座建築爲食堂、會議用途,地下(xià)兩層、地上三層,總建築面積約爲1萬平方米。除地上三層爲會議廳外(wài),地下(xià)二層至地上二層均爲餐廳、食堂。會議廳最多可容納800人,是進行大(dà)型會議、演出的重要場所。從空調系統來看,會議廳處于D座建築冷源供給的最末端。随着氣溫逐年升高,設備日趨老化,會議廳内出現了制冷效率出現明顯不足的現象,尤其在夏季室外(wài)溫度較高時,無法及時保證将會場内的溫度控制在舒适範圍内。


爲解決上述問題,主要有兩種方案可供選擇。


一(yī)種爲慣常方案,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,導緻冷水機組總體(tǐ)供回水溫差低,冷源效率不佳的狀況,且大(dà)幅增加了設備的運行費(fèi)用及日後維護、檢修的工(gōng)作量;


另一(yī)種方案是優化現有單泵冷源供給的分(fēn)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。爲實現第二種方案,我(wǒ)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(fēn)布不均,在單台冷凍泵運轉情況下(xià),3層會議廳的冷源供水流量大(dà)多被1、2層食堂截取,造成了食堂供回水溫差小(xiǎo)、會議廳的供回水溫差大(dà)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(xià)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、後廚、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(yī)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啓停控制,但樓宇自動化系統各空調機組的初始控制程序的啓動時間均一(yī)緻,導緻各區域在同一(yī)時刻内集中(zhōng)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,由于新風溫度随室外(wài)時間變化,在夏季時溫度較低且濕度合适的時(特别是早上5點至8點時)應多采用自然冷源,而在室外(wài)溫度較高時,在滿足室内空氣指标(即二氧化碳濃度上限的條件下(xià)),可以采用閉式循環(即全回風模式)或最小(xiǎo)新風模式,以節省冷源需求。


(3)風機頻(pín)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(pín)器,但未對頻(pín)率加以動态控制。當室外(wài)溫度較低時,可以加大(dà)空調機的頻(pín)率,高效利用自然冷源。當空調系統供回水溫差較小(xiǎo),冷源利用率較低時,也可采用提高空調機頻(pín)率的方式,加大(dà)單位時間内的風量,提升熱交換總量,進而提高空調機供回水溫差,充分(fēn)利用冷源。


優化冷源供給調度的節能運行方案


針對上述問題,我(wǒ)們采取了優化控制方式,以“分(fēn)時、分(fēn)段、分(fēn)溫度”爲指導原則,依據使用情況分(fēn)配冷源,具體(tǐ)内容如下(xià):

      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(wǒ)們通過樓宇自控系統對風機回水水閥的控制,分(fēn)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,整個系統優先食堂後廚的冷源需求,而在中(zhōng)午11:00至1:00時,優先保證食堂餐廳内的冷源需求。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(kāi)度,将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(kāi)啓會議廳空調機組,使室溫降爲較低值。若室外(wài)溫度較低,則可全開(kāi)新風閥,并将風機頻(pín)率開(kāi)至最大(dà)50Hz,争取在早7:00前提前将室内溫度控制在室内21°-22°的範圍。在7:00-8:00後,利用會議廳圍護結構的蓄冷能力,将室内溫度控制在24°-26°範圍内,并随着室外(wài)溫度的升高,減小(xiǎo)新風閥開(kāi)度,滿足會議召開(kāi)時的室内溫度控制需求。

       從實踐情況來看,通過樓宇自控系統對空調設備的啓停時間、風機頻(pín)率、新風閥開(kāi)度以及水閥開(kāi)度等進行實時控制,達到了優化冷源分(fēn)配方式的效果,在未開(kāi)啓其他冷凍機組及冷凍水泵的情況下(xià),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(fèi)。

      在建築物(wù)已經投運後,根據建築物(wù)實際的使用功能和設備負荷,對設備系統的運行狀态進行精确調整,在保證室内空間舒适要求下(xià)實現節能運行,是一(yī)個綜合、系統的質量控制過程。物(wù)業管理人員(yuán)需在充分(fēn)了解建築物(wù)内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(tǐ)能源調配爲目标,最大(dà)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赢。