本文闡述了樓宇自控在綠色建筑中的成功應用，從硬件、軟件、應用功能、節(jié)能措施等方面進行了綜合分析，并說明了樓宇自控對綠色建筑的影響突出表現(xiàn)在節(jié)能、環(huán)保、提高舒適性以及實現(xiàn)不同系統(tǒng)的聯(lián)動等方面，為今后綠色建筑樓宇自控的設計和應用指明了研究及發(fā)展方向。

　　引言

　　賽迪大廈位于重慶市北部新區(qū)，建筑面積達6.3萬m2，地下3層，地上23層，建筑主體高度為96.6m.地下層為車庫和設備用房(配電室、水泵房、消防控制室)；1層為大廳、網(wǎng)絡機房、游泳池、健身房等；2層為VIP大廳、展示廳、小會議室；3層為會議中心、培訓中心；4層為辦公區(qū)和餐廳；5-20層為辦公區(qū)；21-23層為高檔辦公區(qū)，是一典型的現(xiàn)代綠色建筑。

　　賽迪大廈樓宇設備自動化系統(tǒng)(BAS)對樓內各機電設備運行、安全狀態(tài)、能源使用狀況及節(jié)能等進行綜合自動監(jiān)測、控制和管理，深化設備運行維護管理，以確保辦公樓內擁有舒適的環(huán)境，實現(xiàn)集中管理、高效節(jié)能的目的。

　　本系統(tǒng)的主要設備包括中央站/操作站、DDC、傳感器、執(zhí)行器、網(wǎng)關設備、交換機、監(jiān)控/開發(fā)軟件平臺、節(jié)能控制策略及軟件模塊、第三方系統(tǒng)接口軟件等。

　　1、系統(tǒng)總體性能

　　(1)先進性。采用APOGEE系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)，實現(xiàn)所屬各類設備的集中管理和分散控制的綜合監(jiān)控及管理功能。

　　(2)開放性和互操作性。系統(tǒng)具有OPC，ODBC等必要的軟件接口，使系統(tǒng)具有向上(BMS)/向下(其它機電系統(tǒng))集成的能力，系統(tǒng)容許不同廠家的產(chǎn)品通過網(wǎng)關界面或第三方集成產(chǎn)品組成一個完整的建筑設備自動化系統(tǒng)。

　　(3)可靠性。系統(tǒng)為分層網(wǎng)絡結構，由管理層和監(jiān)控層組成，構成集中管理、分布控制的網(wǎng)絡形式。

　　(4)擴展性?？刂瓶偩€具有良好的兼容性和可擴展性，可在總線的任何位置連接設備，實現(xiàn)分階段實施和不同時間的可調整性。

　　(5)經(jīng)濟性。系統(tǒng)具有較高性價比。

　　2、系統(tǒng)軟件及性能

　　BAS采用APOGEE系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，該系統(tǒng)具有.友好的、易于操作的中英文圖形用戶界面(GUI)。軟件包含的專用繪圖軟件可以根據(jù)綜合大樓各樓層設備的平面布局圖、各受控設備的工藝流程圖、自動控制系統(tǒng)圖繪制相應的圖形界面.直觀顯示各受控設備的地理位置，并通過圖形、圖像、動IIBI、報表等方式表示設備的開/關狀態(tài)、等級、人工/自動模式、溫度、流量、濕度、壓力、位置等狀態(tài)和參數(shù)。操作人員只需通過鍵盤或鼠標等設備就能由交互式菜單實現(xiàn)對有關設備的監(jiān)制和監(jiān)視，發(fā)出操作指示命令，即時顯示受控點狀態(tài)。此外，系統(tǒng)還提供了清晰的系統(tǒng)訪問目錄。

　　系統(tǒng)軟件性能如下：

　　(1)先進性。系統(tǒng)所采用的APOGEE系統(tǒng)是以集散控制理論為基礎的成熟的樓宇自動化系統(tǒng)。它具有結構靈活、適應性強、擴展方便、軟件優(yōu)化、操作簡單等特點。

　　APOGEE系統(tǒng)可采用Windows2003，WindowsXP操作系統(tǒng)作為運行環(huán)境，管理軟件(如Insight，InfoCente：等)采用客戶機/服務器(C/S)架構。

　　(2)開放性和可集成性。APOGEE系統(tǒng)的網(wǎng)絡采用開放式設計，自身的多級網(wǎng)絡設計使得系統(tǒng)具有良好的可擴展性，并且能與第三方產(chǎn)品設備、系統(tǒng)實現(xiàn)無縫聯(lián)接集成。在軟件方面采用了標準的開放接口，系統(tǒng)集成支持包含目前樓宇自控及信息產(chǎn)業(yè)中絕大多數(shù)的標準，能以C)M/DCOM，ACT/IP，BACnet，LonWorkS，ODBC，OPC，ActiveX，Mcxlbus等技術與其它系統(tǒng)結合，具有同其它樓宇系統(tǒng)的可互操作性以及企業(yè)內部信息網(wǎng)絡的可連接性等特點，實現(xiàn)了信息共享和統(tǒng)一管理。系統(tǒng)的開放式平臺也可與Windows，UNIX，LonWorks及BACnet等標準進行配合。

　　(3)經(jīng)濟性。APOGEE系統(tǒng)結構形式為極其靈活的模塊式控制方式，控制層的維護和擴展極為方便，從而節(jié)省了初期投資，各部分調試完成后可獨立投運。APOGEE系統(tǒng)能夠滿足節(jié)省管理費用的要求，投人有效的使用能量即能保證房間的高標準和舒適性。

　　3、系統(tǒng)硬件及性能

　　3.1 中央站系統(tǒng)

　　保障計算機系統(tǒng)CPU總運行負荷不大于50%、內存負荷不大于70%的軟件運行環(huán)境。

　　3.2 現(xiàn)場控制器

　　APOGEE系統(tǒng)的主控設備—DDC控制器為以太網(wǎng)接口，主干采用以太網(wǎng)構成一級網(wǎng)絡，可利用綜合布線系統(tǒng)布線，且星型拓樸結構穩(wěn)定性和可擴展性更高。DD({控制器采用閉環(huán)控制算法—無模型自適應控制，其控制精度高、調試簡單，降低了閥門的動作次數(shù)，增加了閥門的使用壽命；采用樓宇科技TXI/O技術，提供整合、靈活的I/O點，支持更多類型的輸人信號，許多點都是UI/UO通用，使監(jiān)控點的配置更加靈活、方便。APOGEE控制網(wǎng)絡支持中央操作站與現(xiàn)場DDC控制器的聯(lián)接，網(wǎng)絡上所有的DDC控制器均獨立工作，中央操作站的故障不會影響其正常運行。DDC控制器的電源具有瞬變電流抑制和過載保護功能，且控制器自身配有電池，掉電時所有數(shù)據(jù)資料及程序能保存60天。

　　3.3 傳感器、執(zhí)行機構

　　BAS系統(tǒng)中的傳感器、執(zhí)行機構可適用于風管、水管、室內、室外等環(huán)境。傳感器包括室內/室外溫濕度傳感器、壓力傳感器、光感傳感器、液位開關、水流開關等，其精度滿足控制要求；執(zhí)行機構采用電動式執(zhí)行單元，并具有復位驅動器和手動操作裝置。

　　傳感器采用防腐結構，固定在振動安裝環(huán)境的表面，并盡可能使設定點在感應范圍內。遵循高靈敏度、高穩(wěn)定性、壽命長的原則，系統(tǒng)選用的各類傳感器均采用工業(yè)標準制造并與DDC相匹配。page

　　4、控制對象

　　BAS系統(tǒng)主要控制對象為空調通風、電梯、給排水、供配電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)(24F氣源熱泵)、直飲水系統(tǒng)(-3F)、中水系統(tǒng)(-3F)、照明控制系統(tǒng)等，并與設置網(wǎng)關的VRV空調主機聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)具備機電設備機組的手/自動狀態(tài)監(jiān)視、啟停控制、運行狀態(tài)顯示、故障報警、溫濕度監(jiān)控及相關邏輯控制等功能。

　　5、控制功能

　　5.1冷水機組(風冷熱泵)的群控

　　多數(shù)冷水機組負荷(制冷量)是根據(jù)冷凍水的供水溫度來控制的。當冷水機組供水溫度大于本機設定溫度時，機組壓縮機做功加大，使機組負荷增大，直至10000；當供水溫度降低到接近本機設定溫度時，機組壓縮機做功維持不變，使機組負荷保持不變；當供水溫度小于本機設定溫度時，機組壓縮機做功減小，使機組負荷變小。因此，制定的冷水機組群控策略如下：

　　(1)根據(jù)冷凍水總管的供水溫度判斷冷水機組是否加載。當供水溫度接近或等于設定溫度時，冷機不應加載，而該設定溫度應等于單臺冷水機組的本體控制設定值，并且參與群控的所有冷機的本體控制設定溫度應該一致；當供水溫度高于設定溫度時，冷機應加載，同時受到加載延時判斷、冷源系統(tǒng)運行時間段、是否有待命的可加載冷水機組等的約束。

　　(2)根據(jù)冷凍水總管的供水溫度和冷水機組負荷判斷冷機是否卸載。當供水溫度高于設定溫度時，冷水機組不應加載；當供水溫度低于或接近于設定溫度時，表明運行的冷水機組已提供了足夠冷量來滿足建筑物需求，但能否卸載一臺冷水機組還必須檢查當前冷水機組的負荷，根據(jù)冷水機組在不同負荷下的COP(冷水機組的能效比)來確定。

　　5.2 空調機組

　　(1)啟?？刂啤Ｔ谥醒牍芾碚驹O定時間表程序，并下載至相應DDC來控制空調機組的啟停，可根據(jù)要求臨時或永久設定、改變有關時間表并確定高峰、特殊時段。

　　(2)溫濕度控制。通過安裝在回風管和送風管上的風管溫濕度傳感器測量回風溫度(AI).根據(jù)系統(tǒng)的設定參數(shù)控制冷熱調節(jié)閥開度，以達到降溫或加熱的目的，滿足控制區(qū)域內溫度以及節(jié)能的要求。冬季時，DD({起用加濕控制作用，根據(jù)回風溫濕度，控制濕膜加濕器的進水，使區(qū)域濕度保持恒定。根據(jù)室外溫濕度和恰值計算對空調機設定溫度進行修正。

　　(3)狀態(tài)監(jiān)測。通過風機過載繼電器的狀態(tài)監(jiān)測產(chǎn)生風機故障報警信號(DI)；通過空調控制柜的二次回路監(jiān)測風機的運行狀態(tài)信號(DI)和手/自動狀態(tài)信號(DI)；通過安裝壓差開關監(jiān)測過濾網(wǎng)兩側壓差，根據(jù)設定值產(chǎn)生的阻塞報警信號提示清洗過濾網(wǎng)以提高過濾效率，壓差設定值為20~300Pa，可調報警范圍(DI).

　　5.3 全熱回收新風換氣機組

　　全熱回收新風換氣機組由排風機、送風機、交換器和送回風濾網(wǎng)構成。

　　(1)啟停控制。在中央管理站設定時間表程序，并下載至相應DD(：來控制全熱回收新風換氣機組工作，可根據(jù)要求臨時或者永久設定、改變有關時間表并確定高峰和特殊時段。

　　(2)狀態(tài)監(jiān)測。通過風機過載繼電器的狀態(tài)監(jiān)測產(chǎn)生風機故障報警信號(DI)；通過空調控制柜的二次回路監(jiān)測風機的運行狀態(tài)信號(DI)和手/自動狀態(tài)信號(DI).

　　(3)軟件控制模式。根據(jù)全熱回收新風換氣機組送、回風溫度來控制。夏(冬)季，若高于設定溫度，則啟動風機，新風和排風進行熱交換后，向室內送人新風；若低于設定溫度，則停止回風機，停止回風換熱，送人熱(冷)新風空氣。

　　5.4 照明系統(tǒng)

　　系統(tǒng)控制的對象包括：室外景觀照明、大廳或大堂燈光、走道燈光、辦公室回路等。按照各功能區(qū)域的不同要求，通過獨立的控制系統(tǒng)可滿足大樓的各種需求。

　　(1)室外景觀照明控制。采用BAS進行回路控制，滿足節(jié)日場景、效果及節(jié)能控制要求，進行集中監(jiān)控。

　　(2)大堂及其它公共區(qū)域燈光開關控制。采用BAS進行回路控制，滿足公共區(qū)域場景、照度及節(jié)能控制要求，進行集中監(jiān)控。

　　(3)普通辦公室照度控制。采用BAS進行開閉控制，滿足照度及節(jié)能控制要求，進行集中監(jiān)控。

　　5.5 VRV系統(tǒng)

　　對于VRV系統(tǒng)自帶的網(wǎng)關接口，BAS通過RS-232C/BacNET接口與其通信，并通過OPC的方式對VRV系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)狀態(tài)顯示、故障報警、溫度設定、冷熱模式設定、啟?？刂?。同時為滿足能源分項計量要求，BAS還通過接口從VRV系統(tǒng)接收其能源分區(qū)計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一報表處理。

　　5.6 供配電系統(tǒng)監(jiān)視

　　對于供配電系統(tǒng)，通過高級接口方式從電力監(jiān)控系統(tǒng)主機采集相關數(shù)據(jù)進行監(jiān)視，接口采用國際標準通信協(xié)議Mblls/ModbusoBAS通過RS-485/232接口方式與其通信，并通過OPC的方式對供配電系統(tǒng)進行集成。

　　5.7 電動遮陽百葉監(jiān)控

　　對電動遮陽百葉的啟/停狀態(tài)、手/自動狀態(tài)、故障等進行監(jiān)控，并對百葉進行分組(每層每面)控制。

　　5.8 能源分項計最數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表

　　為滿足能源分項計量要求，BAS通過接口從不同電控箱的智能儀表采集能源消耗、從VRV系統(tǒng)接收VRV系統(tǒng)能源分區(qū)、從水計量智能儀表接收水量消耗分區(qū)等計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一報表處理。

　　5.9 其它系統(tǒng)

　　BAS控制的系統(tǒng)還包括給排水系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、氣源熱泵熱水系統(tǒng)、游泳池系統(tǒng)、中水雨水系統(tǒng)(一1F)、直飲水系統(tǒng)(一3F)等，其監(jiān)控設備、監(jiān)控內容及控制方法見表1.

　　表1其它系統(tǒng)監(jiān)控設備、內容及控制方法

　　6、節(jié)能措施

　　(1)冷凍水溫度設定。系統(tǒng)節(jié)能程序根據(jù)不同季節(jié)及每天室外溫度的變化情況，自動調節(jié)冷凍水的出水溫度，對系統(tǒng)進行動態(tài)控制。

　　(2)空調場所溫度設定。在建筑的大廳、走道等公共區(qū)域，適當提高設定溫度可減少能耗。如辦公區(qū)溫度設定在25℃左右；在室內外過渡的前廳，若同樣設于25℃左右，則與室外溫差過大，人一進門會感覺不適，故可設定在28-30℃；走道可設定在27一28℃。這樣逐漸過渡到辦公區(qū)域，不但人體感覺舒適，還可有效減少不必要的能耗。

　　(3)克服設備容量冗余。傳統(tǒng)的空調設計，由于季節(jié)變化、人員和設備發(fā)熱量等變數(shù)太多，難以精確計算出空調系統(tǒng)的負荷需求，因此，設計中會有一定的設備容量冗余，用人工簡單的啟停制勢必造成能源的浪費。而運用BAS的節(jié)能控制算法和群控模式，根據(jù)末端實際所需冷負荷，動態(tài)調整設備運行時間和投人臺數(shù)，可保證冷量供求平衡，讓冷源設備運行在最高效率特性上，避免大馬拉小車，有效克服因設備容量冗余而造成的能源浪費。

　　(4)新風控制。根據(jù)季節(jié)變化，合理地進行新風控制是節(jié)能的另一個措施。以某地區(qū)為例，在設計工況(夏季室溫26℃，相對濕度60%；冬季室溫22℃，相對濕度55%)下，處理1噸室外新風量需冷量6.5kW，熱量12.7kW，故在滿足室內空氣衛(wèi)生的前提下，減少新風量，有顯著的節(jié)能效果。新風控制有3種方案：在夏季午夜室外溫度最低時，開啟新風機，將室外低溫空氣充盈室內，然后關閉風門，從而減少第二天上班前空調系統(tǒng)的預冷時間；根據(jù)室內空氣質量來控制新風機的啟停，以減少新風機的開啟時間和冷負荷損失，如在午餐時間室內人員較少時，可減少新風機的開啟數(shù)；在過渡性季節(jié)，盡量使用室外新風，以減少冷負荷損失。

　　(5)提高室內溫濕度控制精度。大廈內溫濕度的變化與大廈節(jié)能有著緊密的關系，如果在夏季將溫度設定值上調1℃，那么將減少9%的能耗，因此，將大廈內溫濕度控制在設定值的精度范圍內是大廈空調節(jié)能的又一個有效措施。