智慧建築節能措施探析論文
關鍵詞：智慧建築 節能 經濟效益
摘要：本文以海洋石油大廈A座節能改造為例，提出了智慧建築節能的6個措施，分別為提高室內溫度控制精度、對室內新風量進行控制、機電裝置的最佳啟停控制、空調水系統平衡與變流量管理、克服暖通設計帶來的裝置容量冗餘和能源管理系統的應用。
一、海洋石油大廈A座的基本情況
海洋石油大廈A座於1997年春季投入使用，整個中央空調系統沒有安裝自動控制系統和遠端監控裝置，這樣一方面造成動力能源消耗巨大，冬天有些房間溫度太高，夏季有些房間溫度又太低，即浪費了能源又對人體不利。另一方面中央空調整個機組全部靠人工操作的辦法，難以保證系統的正常可靠執行，也難以提供舒適的溫度，在2004年時，根據海洋石油大廈A座的現狀，對其進行了區域性的改造從而節約了能源，具體節能的措施和經濟效益分析如下。
二、海洋石油大廈A座節能改造措施
2.1提高室內溫度控制精度。室內溫度的變化與建築節能有著緊密的相關性。據美國國家標準局統計資料表明，如果在夏季將設定值溫度下調1℃，將增加9%的能耗，如果在冬季將設定值溫度上調1℃，將增加12%的能耗。因此將室內溫度控制在設定值精度範圍內是空調節能的有效措施。針對這種狀況在海洋石油大廈A座4層和5層的每颱風機盤管的供水管道上加裝一套自動水流調節閥並在房間內安裝溫度控制器，溫控器可以自動檢測到房間內的溫度，當辦公人員設定的溫度值與實際溫度不一致時，溫控器就會驅動水流調節閥動作，從而改變風機盤管的製冷量，達到房間內實際的溫度與設定的溫度一致，這種自動調節溫度節約了能源，同時在4層和5層的盤管上加時控開關，控制非上班期間盤管的執行，從而節約能源。
新風量控制。海洋石油大廈A座在各層均安裝了新風機組，新風機組也沒有實現自動控制，如大廈A座一樓西側新風機組本身能量過大，製冷量為70950Kcal/h，供冷麵積為407㎡，根據這樣的面積測算407㎡製冷量取值範圍在36654－48874Kcal/h比較合理，新風量過大會導致房間內的溫度過低，不僅浪費了能源，還對身體不利，針對這種情況，2000年在渤海公司綜合協調部排程室房間內安裝了一臺VAV末端風量控制器，該裝置可以根據房間的設定溫度對全新風系統的進風量進行自動控制，當供冷或供熱溫度超過該房間的設定值時，該裝置會自動調節進風量，而原來設計沒有考慮到這種情況，並且本身的能量又過大，當這個房間不需要太多的風量時，它會關小進風閥，而風機並不因這種變化而改變它的送風量，因為新風機組是定風量的裝置，所以多餘的風量被壓向其它房間，導致其它房間冬季過熱或夏季過冷，在2003年又進行了深入的調研，在一樓西的新風機組上安裝了變頻器，透過變頻器控制風機電機的運轉速度，從而減少送風量，使問題徹底解決。
2.3機電裝置最佳啟停控制。海洋石油大廈A座就進行了改造，將部分新風機組進行了啟停控制，早上7：30開機，晚上17：30關機，週六和週日停止執行。海洋石油大廈的茶爐原來24小時執行，從2004年開始安裝了時控開關，每天早上6：00執行，晚上18：00停止執行。所以在新建的辦公樓中應充分考慮節能措施，還有照明的節能控制等。新風機組：除1、3、4、7、8層外，其它樓層19:00～7:00停止新風機組執行比長期執行每天節約1570.8KW/h，即：（110.85KW×24）-（90.8KW×12）=1570.8KW/h，每年可節約1570.8×1.1130×365=638130元。電熱水器安裝定時器後，每天工作按8小時通電加熱計算，除1、3、4層全天候執行外，其它樓層18:00～6:00停止工作，比全部長期工作時每天可節約電量684KW/h；(175.5KW×8h)-{(171KW×4h)+(4.5KW×8h)}=684KW/h，每年可節約684×1.1130×365=277872元；大廈A座安裝空調盤管時控器，約控制盤管410臺，從22:00～7:00停止執行，每天停運9小時，平均每檯盤管功率為20W，每天可節約電量73.8KW/h。410臺×0.02KW×9小時＝73.8KW/h；每度1.113元，每年共節約29981元。 2.4空調水系統平衡與變流量管理。通常在沒有采用對空調系統進行有效的空調供水系統平衡與變流量管理時，常規的做法是以恆定供回水壓力差的方式來設定空調控制演算法，結果溫溼度控制精度很差，能量浪費也是極其明顯的。這是由於在恆定的供回水壓力差之下，自平衡能力很差，流量值與實際熱交換的需要量想差甚遠，往往因而造成溫溼度失控，能量浪費和裝置受損。透過對空調系統最遠端和最近端（相對於空調系統供回水積水器而言）的空調機在不同供能狀態和不同執行狀態下的流量和控制效果測量引數分析可知空調系統具有明顯的動態特點，執行狀態中樓宇自控系統按照熱交換的實際需要動態地調節著各臺空調機的電磁閥，控制流量進行相應變化，因此總的供回水流量值也始終處於不斷變化之中，為了響應這種變化，供回水壓力差必須隨之有所調整以求得新的平衡。應透過實驗資料建立變流量控制數學模型（演算法），將空調供回水系統由開環系統變為閉環系統。
2.5克服暖通設計帶來的裝置容量冗餘。目前我國絕大多數暖通系統，為了保證能在最不利的'環境情況下正常執行，在設計時往往採用靜態方法計算負荷，而且還乘以較大的安全係數，以至於在裝置（如製冷機組、冷凍水泵、冷凍水泵、風機等）選型方面往往偏大。暖通系統是一個典型的動態系統，一年之中的負荷絕不是均勻分佈的，即使是一天之中的負荷也是隨時間而變化的。不恰當的冗餘將會造成能源的浪費，而這種冗餘是很難用人工監控的方式加以克服。由於智慧建築科學地運用樓宇自控系統的節能控制模式和演算法，動態調整裝置執行，有效地克服由於暖通設計帶來的裝置容量和動力冗餘而造成的能源浪費。
2.6能源管理系統的應用。能源管理系統由各種計量儀表和軟體程式組成。安裝於各種基本的空調裝置（如製冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、風機等）上的計量儀表不僅可以在系統執行時採集該裝置的適時執行原始資料，還可以協助中央控制器，在系統軟體控制下，實現系統的節能執行。軟體程式則是能源管理系統的中樞。首先，由各種計量儀表採集的裝置執行原始資料，透過資料傳輸通道傳輸到中央處理器，利用軟體程式對其進行分析整理，從而建立系統高效低能執行資料庫並整合在能源管理系統軟體中，為以後的能源管理提供基本依據。然後，在空調系統的執行過程中，各種計量儀表採集相應的執行資料傳輸給中央處理器，透過軟體程式的對比分析，擬合出系統的執行曲線，從而判斷系統是否處於節能執行狀況。若發現執行異常，系統軟體可根據採集的適時執行資料及所擬合的執行曲線，自動確定故障部位、發出聲光報警訊號，通知故障檢測程式自動排障或指示裝置管理人員人工排障。此外，能源管理軟體還可自動儲存或列印裝置執行資料和執行曲線，為後續的系統完善提供可靠資料。各種計量儀表也可透過顯示屏直接顯示執行資料，提高管理人員的節能意識。
三、結論
節能管理是智慧建築綜合管理的重要內容，由於智慧建築的機電裝置採用自動化監控方式，使智慧建築利用先進的綜合節能技術成為可能。同時，節能是建設智慧建築的主要目標之一，在不影響使用者舒適性的原則下，對裝置機器實現效率化的運轉管理，節省執行和管理費用，是智慧建築能源管理自動化的具體體現。
參考文獻：
1、朱順兵等.智慧建築節能效益評估研究.南京建築工程學院，2008