樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)在制冷空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用

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1引言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)及管理的最優(yōu)化組合的要求越來越高，要求提供一個(gè)合理、高效、節(jié)能、舒適的工作環(huán)境。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BuildingAutomationSystem，簡(jiǎn)稱BAS）正是符合這一特點(diǎn)，順應(yīng)國(guó)際上普遍對(duì)節(jié)能的要求，目前已成為各國(guó)綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力的具體表征。它是智能化大樓“5A”（BA：樓宇自動(dòng)化；CA：通訊自動(dòng)化；OA：辦公自動(dòng)化；MA：管理自動(dòng)化；SA：保安自動(dòng)化）中的重點(diǎn)。它利用分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)大樓內(nèi)的大量而分散的電力、照明、采暖、通風(fēng)、空調(diào)、給排水、電梯等機(jī)電設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理地控制與管理。通過這種方式不僅可以使大樓的功能檔次得到提高，以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，而且可以達(dá)到高效節(jié)能的效果。它可以創(chuàng)造更適合于人們生活和生產(chǎn)的環(huán)境，節(jié)約能源，精簡(jiǎn)物管人員，保證整個(gè)建筑設(shè)備都能高效、精確、安全、可靠地運(yùn)行。

　　現(xiàn)代化大廈就空調(diào)系統(tǒng)而言，是一棟大樓的耗能大戶，也是節(jié)能潛力最大的設(shè)備。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，中央空調(diào)系統(tǒng)占整個(gè)大樓能耗的60％以上，中央空調(diào)是BAS的主要控制對(duì)象。因此，本文主要論述BAS對(duì)制冷空調(diào)系統(tǒng)的控制與運(yùn)作。

　　2樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）的特點(diǎn)

　　BAS的建立，對(duì)大廈機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行并達(dá)到最佳狀態(tài)以及大廈的防火與保安都提供了有力的保證。同時(shí)，依靠強(qiáng)大軟件支持下的計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理、數(shù)據(jù)分析、邏輯判斷和圖形處理，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做出集中監(jiān)測(cè)和控制；通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及時(shí)啟停各有關(guān)設(shè)備，避免設(shè)備不必要的運(yùn)行，又可以節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行能耗。具體地說，BAS主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

　　2.1延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命

　　在電腦的統(tǒng)一管理下，設(shè)備能夠始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)報(bào)告設(shè)備的故障情況并進(jìn)行處理；按照設(shè)備的運(yùn)行狀況打印維護(hù)、保養(yǎng)報(bào)告，避免超前或延誤維護(hù)，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，相應(yīng)也等于節(jié)省了資金。

　　2.2有效加強(qiáng)人員管理

　　在不采用樓宇自動(dòng)化的建筑中，操作人員是否及時(shí)處理設(shè)備故障及維護(hù)保養(yǎng)，管理者很難掌握；但樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)由電腦統(tǒng)一管理設(shè)備，電腦不會(huì)隱瞞、欺騙任何人，使管理者及時(shí)掌握第一手資料，避免人員管理的各種問題。

　　2.3保障設(shè)備與人身的安全

　　BAS系統(tǒng)對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行電腦監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)知道何時(shí)何地出現(xiàn)何種故障，使事故消除在萌芽狀態(tài)，保障設(shè)備與人身的安全。

　　2.4充分滿足用戶需求

　　BAS系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求，適時(shí)地調(diào)整設(shè)備，充分保證用戶環(huán)境。如果采用人工調(diào)節(jié)，一則監(jiān)測(cè)手段滯后，二則調(diào)節(jié)結(jié)果滯后，不可能充分滿足用戶需求。而BAS系統(tǒng)采用電腦管理設(shè)備，監(jiān)測(cè)手段豐富靈活，反應(yīng)時(shí)間快，可以充分滿足用戶需求。

　　2.5節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行能耗

　　從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，裝有BAS的大樓，可節(jié)省能耗約25％，節(jié)省人力約50％。

　　3BAS對(duì)制冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

　　BAS建立在微電腦技術(shù)上，利用先進(jìn)的現(xiàn)代通訊技術(shù)，采用分散式直接數(shù)字控制（DDC）與中央監(jiān)控相結(jié)合的控制方式，對(duì)空調(diào)設(shè)備按時(shí)間程序進(jìn)行自動(dòng)控制或手動(dòng)遙控，并可以多用戶同時(shí)工作。整個(gè)控制系統(tǒng)的功能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　3.1了解空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況

　　由于現(xiàn)場(chǎng)處理機(jī)可以提供幾十個(gè)測(cè)量及控制回路，因此可以充分利用這些回路對(duì)空氣處理過程中的各種參數(shù)，設(shè)備進(jìn)行數(shù)量及狀態(tài)檢測(cè)，并通過終端將其顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，使運(yùn)行管理人員能及時(shí)了解整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

　　3.2保證空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)

　　由于計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯推理，因此它可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)儀表控制難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜規(guī)律控制、最優(yōu)控制，這就使得BAS能夠達(dá)到常規(guī)儀表裝置達(dá)不到的速度和精度，更好地保證空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。

　　3.3節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用

　　計(jì)算機(jī)的記憶和判斷功能能夠使其在控制過程中綜合各方面的情況，在環(huán)境或生產(chǎn)參數(shù)變化時(shí)做出判斷，選擇最合理的方案。以在不影響舒適度的前提下減少水、電等能耗，降低運(yùn)行成本，即通過有效地將設(shè)備運(yùn)行和實(shí)際需求結(jié)合，使能源消耗減少到最低程度，并最大限度地延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命和降低維修費(fèi)用。

　　3.4更好地進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)及管理

　　BAS在運(yùn)行過程中能夠判斷空調(diào)系統(tǒng)各種設(shè)備的故障狀態(tài)，操作終端還可以根據(jù)這些信息建立設(shè)備運(yùn)行維護(hù)檔案，預(yù)先制定計(jì)劃并周期做出報(bào)告，這樣就能很容易地得到最適合的運(yùn)行程序和維護(hù)方案，從而大大提高了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平。

　　可見，BAS是一套先進(jìn)的大樓能源管理系統(tǒng)。另外，為保持系統(tǒng)的安全，BAS可設(shè)定任意層次的密碼保護(hù)系統(tǒng)，使多用戶、多任務(wù)的系統(tǒng)操作非常靈活。這是BAS越來越受到用戶青睞的原因。

　　4BAS如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能

　　制冷空調(diào)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)控制對(duì)于節(jié)約能量、合理使用設(shè)備具有非常重要的意義。從全年來看，室外空氣參數(shù)等于設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的時(shí)間是很少的，絕大部分時(shí)間是隨季節(jié)的變化而變化的。即使是―天之內(nèi)室外空氣的參數(shù)也是在不斷變化的。同時(shí)室內(nèi)的余熱余濕量也在不斷變化，引起建筑物總的冷、熱負(fù)荷的不斷變化。如果不對(duì)空調(diào)運(yùn)行設(shè)備，尤其是中央制冷系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，那么將會(huì)影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，浪費(fèi)能源和費(fèi)用，并且這些設(shè)備也不能在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行。

　　4.1常見的節(jié)能方法

　　隨著空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)中各種設(shè)備都有了相當(dāng)成熟的節(jié)能技術(shù)在應(yīng)用。以冷水機(jī)組為例，其節(jié)能的一般做法都是進(jìn)行變頻改造，通過變頻調(diào)速控制，以達(dá)到節(jié)能目的。設(shè)備節(jié)能的常見方法見表1。

　　4.2通過BAS節(jié)能

　　BAS是一種效果更好、更節(jié)能的方法。仍以冷水機(jī)組為例，在多臺(tái)冷水機(jī)組并列運(yùn)行的情況下，在樓宇自控系統(tǒng)和冷水機(jī)組的各功能模塊之間加裝軟接口并通過翻譯軟件和應(yīng)用軟件進(jìn)行通訊。根據(jù)外部所需冷負(fù)荷，各冷水機(jī)組控制箱（UCP）向樓宇自控系統(tǒng)（BAS）提供現(xiàn)時(shí)主機(jī)的運(yùn)行電流和負(fù)載率等參數(shù)，樓宇自控系統(tǒng)（BAS）通過應(yīng)用軟件進(jìn)行分析、比較、計(jì)算后將給定的各冷水機(jī)組的新的負(fù)載率等指令發(fā)至各冷水機(jī)組的功能模塊，使冷水機(jī)組運(yùn)行在低能耗區(qū)，始終以最節(jié)能的方式運(yùn)行。該系統(tǒng)只需增加：

　　1）軟件接口ASMIG2101―0及A5―MIG202―0各1個(gè)；

　　2）翻譯軟件及應(yīng)用軟件各1套。合計(jì)投資約3～4萬元。由此可見該節(jié)能技術(shù)投資小，效果明顯，特別適應(yīng)多臺(tái)機(jī)組的空調(diào)系統(tǒng)。

　　5BAS在應(yīng)用中存在的問題及解決途徑

　　5.1存在的問題

　　據(jù)了解，我國(guó)目前安裝BA系統(tǒng)的大樓已逾千座，主要分布于北京、上海、廣東、江蘇、浙江等省市。然而，調(diào)查表明，這些BA系統(tǒng)中，存在不同程度問題的約占70％左右，其中還包括了一些系統(tǒng)根本沒開通的，或開通后不久即崩潰癱瘓的。BA系統(tǒng)的成功率問題已引起了業(yè)內(nèi)外人士的廣泛關(guān)注。就制冷空調(diào)系統(tǒng)而言，出現(xiàn)問題的原因筆者認(rèn)為主要有以下幾點(diǎn)：

　　5.1.1技術(shù)問題

　　BA設(shè)計(jì)人員專業(yè)一般是電子電氣類，對(duì)建筑中各專業(yè)（如暖通空調(diào)、給排水、變配電等）的系統(tǒng)或設(shè)備的工藝了解有限，造成設(shè)計(jì)不盡合理，進(jìn)而造成BA系統(tǒng)控制精度下降。

　　5.1.2資金問題

　　過去的建筑設(shè)計(jì)缺乏節(jié)能觀點(diǎn)，重視初投資而忽視建筑設(shè)備的日常運(yùn)行費(fèi)用和能耗量，造成運(yùn)行費(fèi)用高、能耗大。BA系統(tǒng)的造價(jià)一般相當(dāng)于建筑物總投資的0.5％～1％，其年運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約率一般為10％，這樣4～5年就可以收回全部費(fèi)用。因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，應(yīng)用BAS可大大提高大樓的整體效益。

　　圖1曲線反映了一個(gè)日本的2萬㎡辦公大樓使用BAS前后設(shè)備投資、能源費(fèi)用及人工費(fèi)用情況，可以看出系統(tǒng)的初投資雖然增加一些，但總的費(fèi)用卻明顯減少了。

　　5.2解決途徑的探討

　　首先制冷空調(diào)設(shè)計(jì)人員應(yīng)與自控設(shè)計(jì)人員相互默契配合并貫徹于工程的始終；其次應(yīng)將工藝系統(tǒng)的調(diào)試作為工程的必要步驟；最后不應(yīng)只考慮初投資，而應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，做出綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

　　6結(jié)語

　　從上述分析可以看出，BAS不僅從控制和管理的角度上已是大勢(shì)所趨，而且可以減少大樓內(nèi)的能量損失，是節(jié)能降耗、實(shí)現(xiàn)能量?jī)?yōu)化管理的重要手段。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的BAS在能量管理技術(shù)上己達(dá)到了實(shí)用階段，并得到了廣泛應(yīng)用。眾所周知，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，能源與供給方面的困難是當(dāng)前急需要解決的問題，因此如何節(jié)省和充分利用能源己提到了日程上來。這也正是BAS之所以興起并能夠迅猛發(fā)展的主要社會(huì)背景。因此，只要我們積極探索，努力研究，逐步解決BAS在應(yīng)用中的問題，BAS在制冷空調(diào)領(lǐng)域節(jié)能的道路一定會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。