楼宇自控及其重要性分析

随着建筑物的高层化、大型化、多样化，管理费也大幅度上升。因此，通过少数人员对楼宇的空气调谐、电力、照明、卫生、防盗等机械设备的工作状态进行综合管理，这样的合理有效的操作系统显得尤为重要――这就是“楼宇自控系统”，那么我们对建筑物实施楼宇自控管理要达到什么目的呢？总的来说，有以下三点：
自动控制的目标：
１．zui大程度地节省能源 
    运用计算机系统中的多样的能源管理程序，通过各种附加条件，自动运转设施及装备，从而zui大程度地节省能源。（在设计合理、运转正常及维护及时的情况下，zui大可节能30％）。

２．有效的楼宇管理及设施保护 

    在中央系统，可以清楚地知道所控设施的运转情况和故障发生，通过对设施的有效管理及正确的保修管理，可以维持设施及装备的zui适合的状态，延长设备的寿命，使管理人员的zui少化，从而对建筑物的设施进行有效地管理及保护。

3.   高业务的效率及生产性
a）  

   建筑内的温湿度、空气质量、环境自动控制在zui适的状态，提供舒适的工作环境，从而提高了人员的工作效率。

    智能建筑节能是世界性的大潮流和大趋势，同时也是中国改革和发展的迫切需求，这是不以人的主观意志为转移的客观必然性，是21世纪中国建筑事业发展的一个重点和热点。节能和环保是实现可持续发展的关键。可持续建筑应遵循节约化、生态化、人性化、无害化、集约化等基本原则，这些原则服务于可持续发展的zui终目标。

    zui近几年，未来的楼宇被人们认为将会是充满了各种各样的智能设备。楼宇控制网络中的传感器、执行器、阀门等都是智能的。楼宇的基础设施能无缝隙的将数据网和控制网连接起来，形成整体的楼宇网络。

    整体的楼宇网络将成为未来楼宇控制的典范。整体的楼宇网络概念已不再是一个对将来的期望，今天它正在发生中。提供智能设备、子系统和系统的厂家正在如指数般的成长。这种推动力主要来自于业主们，他们对楼宇物业集成度的要求越来越高，这也是合理的。因为在今天，楼宇自控子系统如门禁、闭路电视、电梯、空调暖通、保安和消防中的智能产品都已问世了。

    虽然这许许多多的智能产品正在导致楼宇子系统的逐渐更新，但真正的整体的楼宇网络系统仍然少见。生产厂商们一方面表示他们全面向开放性系统靠拢，但另一方面又限制互操作性产品的发展，因为他们必须面对一个标准网络通信协议和真正的开放性结构所带来的市场变化。大公司愿意维持现状大多是因为利益上的考虑。许多大厂商在他们的底层设备中采用了LonWorks技术，是因为发现使用LonWorks平台这一经济有效的技术可以实现他们的封闭系统中的设备互通信息。

    从可持续发展理论出发，建筑节能的关键又在于提高能量效率，因此无论制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计，都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点。智能建筑也不例外，业主建设智能化大楼直接动因就是在高度现代化、高度舒适的同时能实现能源消耗大幅度降低，以达到节省大楼营运成本的目的。依据我国可持续建筑原则和现阶段国情特点，能耗低且运行费用zui低的可持续建筑设计包含了以下技术措施：①节能；②减少有限资源的利用，开发、利用可再生资源；③室内环境的人道主义；④场地影响zui小化；⑤艺术与空间的新主张；⑥智能化。

    智能建筑特别是BAS（楼宇自动化）与研究高层建筑节能有着极为密切的关系，检测建筑物各项能耗的各类传感器和仪表是BAS的组成部分之一，建立能量使用数据库是研究节能的基础，是BAS核心软件的组成部分，集散控制系统是完成BAS各子系统控制功能的主要手段，更是实施节能的媒介。良好的管理可减小高层建筑能耗10%，通过优化设备的运行可节能10%，而这二者都可由BAS的软件来实施。

    智能建筑中BAS的核心是HVAC（供热、通风、空气调节）系统，此部分投资比重大，能源消耗大，占建筑总能源消耗的50%以上。因此HVAC系统智能化的程度不仅是实现环境控制效果也是取得直接经济效益的关键。

    智能建筑中实现节电节能，重在HVAC系统节电节能。国外BAS，系统节能率一般可达30%左右，也正是业主投资建筑智能化所期待的主要回报内容之一。

    智能建筑中还有其它系统节电节能，如照明、电梯等应通过优化设计，采用先进的节电技术，以获得良好的节电节能效果。照明系统能耗占商业建筑能耗的26%，照明系统的节能设计可以较大比例地减少高层建筑的能耗

    20世纪70年代爆发能源危机以来，发达国家单位面积的建筑能耗已有大幅度的降低。与我国北京地区采暖度日数相近的一些发达国家，新建建筑每年采暖能耗已从能源危机前的300kWh／m2降低至现在的150kWh／m2左右。预计在今后不会很长的时间内，建筑能耗还将进一步降低至30~50kWh／m2。

　  创造健康、舒适、方便的生活环境是人类的共同愿望，也是建筑节能的基础和目标，为此，21世纪的智能型节能建筑应该是：①冬暖夏凉；②通风良好；③光照充足。尽量采用自然光，天然采光与人工照明相结合；④智能控制。采暖、通风、空调、照明、家电等均可由计算机自动控制，既可按预定程序集中管理，又可局部手工控制，既满足不同场合下人们不同的需要，又可少用资源。

1、智能建筑节能的现状及发展方向
智能建筑节能现状

    虽然建设智能化大楼直接动因就是在高度现代化、高度舒适的同时能实现能源消耗大幅度降低，以达到节省大楼营运成本的目的。然而实际上在智能化目标定位中明确提出节能要求的不多，建成的确有节能功效的智能建筑更是罕见。主要原因有以下几点：房地产投资商认为能源建设是政府业绩和投资环境的标志之一，建筑节能看不见摸不着，所以宁可在建筑的豪华和设施的先进性上花巨资，也不愿为节能多花一分钱；系统与设备、设备与设备之间的控制集成成功率不高，相关系统结合“接口”界面如通信协议、网络构架的标准化、统一性不够；物业管理水平跟不上，运行优化无从谈起；没有从通过可再生资源利用技术来提高建筑的可持续性战略高度重视智能建筑的节能；缺少正确有效的建筑设备能耗评估方法，限制了智能建筑节能研究更好地开展。

2、智能建筑节能的重要性

    中国的建筑节能工作已经走过了20多年的艰苦路程。在市场经济的推动下，随着住房体制改革的前进，房屋用能费用理所当然地要由住房承担，节约建筑用能势必逐渐成为广大居民的自觉要求，加上改善大气环境愈来愈迫切，要求减轻建筑用能带来的污染，建筑节能将是大势所趋、人心所向，是国家民族利益的需要。

3、做好智能建筑的节能规划

    节能规划要从可持续发展的战略高度出发，采用新方法、新思路。节能要从原先的拾遗补缺，变为在技术经济分析可行后优先考虑的方案，要以提高能源利用效率和利用效益为中心。总的节能目标要根据经济发展、能源平衡、能源消费弹性系数和节能率来编制。建筑节能方面，建筑物的设计和建造应当依照有关法律、行政法规的规定，采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品，提高保温隔热性能，减少采暖、制冷、照明的能耗，逐步开展建筑物的节能认证。目前，建筑节能标准可以分为两大类，即规定性标准和效益型的标准。规定性的节能标准给出一定的节能指标要求，如外墙的zui大传热系数和zui大窗墙比等；效益型的节能标准对一些指标并不规定过死，只要所设计的建筑物总能耗满足标准要求即可，所以设计人员有更大的设计灵活性。

4、智能建筑能量控制与管理系统的优化

    智能建筑楼宇自控系统将建筑内所有设备集成一个系统，实现信息共享，进行综合管理，其作用和效益是巨大的，要实现这些作用和效益，就必须实施优化，建筑智能化工程的zui优化设计与常规设计相比，有以下特点：①可以从系统的各种可能结构和参数中找到zui佳匹配，使整体效能zui佳，从而提高系统的效率，降低投资和运行费用；②可以对系统及其过程进行定量化的状态模拟，减少控制环节，提高可靠性与稳定性，发生故障概率降到zui低可能限度，系统响应输出zui优化；③它有不变条件下的优化控制及优化控制条件的两种型式，通过优化控制方案达到节能目的的是一种“主动节能”，它有别于墙体结构、门窗的形式和设置的改造的“被动节能”。智能建筑能量管理与控制系统优化的基本出发点、优化原则及技术措施

5控制策略的优化

    PID控制。空气处理机的DDC通常采用PID控制，选择合适的PID参数对空调系统的稳定运行是非常关键的。PID系数高，空调对室内温度波动的反应特性曲线陡，达到设定温度的过渡过程较短；相反PID系数低，达到设定温度的过渡过程较长。但并不是PID系数越高越好，否则易引起DDC控制系统失稳，表现为室内温度的振荡和水侧的电动调节阀周期性的来回运动无法在固定开度上运行。PID能解决大部分场合的空调控制，但对于影剧院等大热惯性空调场合，靠高的PID系数来提高空调机组对负荷变化的响应速度是不足以解决问题的。这时可以采用双级控制，即分别在空调的送风道和室内安装温度传感器，室内的温度设定由主DDC控制器完成，水阀的驱动由副DDC根据风道温度传感器和主DDC的指令完成，由于风道温度变化速度快于房间温度的变化，这一控制方式加速了系统对温度波动的响应。必须注意的是，为防止水阀被人为关死或水系统供水不足等异常情况对控制系统产生影响，副DDC通常只需采用比例控制算法（P），不可加入积分分量（I）。在实际的工程设计中，BA系统对空调的节能控制有多种手段可以采用，例如室内外焓值比较法、二氧化碳等污染物浓度检测法确定新风量，基于日程表的定时操作等。工程设计中可以视需要灵活运用，以达到zui优的效果。例如办公、商场等场合，夏秋季在清晨时通过程序启动空气处理机（或新风机），利用室外凉爽空气对室内全面换气预冷，既节约新风能耗又提高了室内空气质量。

6、控制权的优化

    通常BA遵从的是中央控制站集中管理的原则，有时也有其不便的一面。在某些场合如会议室）将空调、通风系统的参数的设定功能放置在现场可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供这样的功能，需要专门部件来实现。例如Honeywell T7780A数字显示墙挂式Lon分站，可以在液晶面板上显示房间的温度，通过4个按钮完成设定房间温度，风机速度、启动／停止风机等功能，并能通过LonTalk总线驱动空调箱的DDC控制器执行相应的动作。这类功能接近VRV控制面板的设定器给房间的使用者带来极大的便利和舒适性，必要时应积极采用。

7、控制网络优化

    在满足扩展性和灵活性的前提下，控制网络的拓扑结构应尽可能简化、清晰，无论基于RS485总线或基于LonTalk总线的控制网络都是如此。分支、分级多的网络管理复杂、可靠性低。LonTalk总线在理论上可以组成任意拓扑结构的网络，这种布线设计的随意性如果运用不当，在工程实践中仍然是有技术风险的，并可能增加系统的投资。小型工程尽可能运用基于RS485总线的控制网络，采用“手拉手”的布线方式，大型工程可以考虑楼层网络分级。

    智能建筑节能是一门新兴科学，与原有专业分工不同，它包含建筑、施工、采暖、通风、空调、电器、家电，建材、热工、能源、环境、检测、计算机软件等许多专业内容，是许多专业学科边缘交叉并结合形成的。对智能建筑的分析和评价应坚持节能的原则，确立智能建筑能量管理与控制系统优化的基本出发点、优化原则及技术措施对于智能建筑节能实现具有重要的现实意义。

    BAS系统是实现智能建筑节能的有效途径之一。智能建筑BAS控制方案的优化是整个智能建筑节能优化方案实施的具体体现，它包含了建筑物内部主要耗能单元的节能优化。通过对BA控制系统（主要是暖通空调系统）的传感器、执行器、控制器、网络等若干环节更好地服务于受控的空调通风系统，zui大限度地节约能源。