摘要：随着人们生活水平的提高和科技的进步, 现在人们生活、工作和居住的建筑环境向着大型化、复杂化不断发展。常见综合性楼体的高度已经达到几十层, 不同功能和种类的房间数量也多达几百个, 楼体内机电设备种类越来越多, 对于机电设备的管理要求越来越高。为了满足居住和使用的舒适以及管理的方便安全, 必须要投入大量的自动化设备来集中管理楼宇中的各种设备, 随着计算机和现代通讯技术的不断发展, 楼宇自动控制系统随之应运而生。楼宇自控系统为分布式集散型控制系统, 可优化设备运行状态, 延长设备使用寿命, 具有安全、便捷、高效、节能的优点。从目前的应用范围来看, 楼宇自控系统主要应用于楼体内的暖通空调系统、给排水系统及照明系统等等。楼宇自控系统在大型商用写字楼的应用中会存在多种困难与挑战, 如何合理解决以上挑战, 下文会对以上系统展开详细的叙述。
关键词：大型商用写字楼楼宇自控系统; 设计困难与解决方案;
1 楼宇自动控制系统概述
目前, 社会经济飞速发展, 人们对于生活和工作环境的要求也越来越高。而且建筑的规模越来越大, 涉及的控制范围也比较广, 单纯的逐个人工控制已经满足不了控制的需要了, 因此楼宇自动控制系统应运而生了。目前技术比较成熟的大型楼宇自动控制系统是多个学科的综合, 多个领域交叉的产物。一般的来讲, 楼宇自动控制技术需要整合机械技术、传感器技术、自动控制理论技术以及电气技术等多个方面的技术。楼宇自动控制系统主要包括以下几个方面的控制:
(1) 暖通空调系统
暖通空调系统是在大型智能建筑中能耗最大、设备最为复杂、种类最多的系统。楼宇自控系统中的暖通空调系统可分为冷热源系统、空调机组、新风机组、送排风机、风机盘管等等。楼宇自控系统通过对暖通空调系统的控制, 可以使冷热源系统高效的运行, 运用群控程序合理决定冷热源机组启停个数, 在满足冷热负荷需求的前提下最大程度的节约能量。对空调机组和新风机组的控制, 可以结合楼体内不同区域的温湿度、二氧化碳浓度等环境参数需求, 为各个区域提供最为舒适的温湿度与新风量, 保证环境的舒适度的同时, 也避免了不必要的能源消耗。
(2) 给排水系统
给排水系统也是楼宇自控系统需要进行监测与控制的重要系统。通过对楼体内排水泵、潜污泵、集水坑、生活水泵、生活水箱等给排水设备的监视与控制, 配置生活热水、直饮水、雨水和中水等设备系统。楼宇自控系统能监测生活热水的温度, 根据监测的集水坑或者水箱内的液位高度或者温度, 决定对应水泵开启或者关闭的指令操作, 保证建筑物内供水和排水功能的正常。
(3) 照明系统
照明系统的设备种类数量繁多, 在大型建筑内耗能较大。根据实际项目统计, 照明系统能耗通常能达到建筑总能耗的三分之一左右。保证其稳定运行是楼宇自控系统进行建筑节能工作的重点。照明系统主要通过监测室内公共照明、景观照明等不同楼层、不同区域的照明回路开关状态和室内外各个区域的照度, 调整场景设定模式和各个服务区域的照度设定值, 开启或关闭各个照明回路, 调整各个灯具调光器。通过综合的照明控制策略设置, 最大程度的降低照明系统给大型建筑造成的能耗。
2 大型商用写字楼楼宇自控系统设计中存在的困难与解决方案
根据以往大型商用写字楼楼宇自控系统的设计经验, 在大型商用写字楼楼宇自控系统的设计过程中, 往往存在着以下的设计困难:
(1) 大型商用写字楼商用部分公共区域面积较大, 温湿度设定的合理性及空气品质较难保证。如果环境参数设置不合理, 长期下来积少成多, 会造成巨大的能源消耗。对于公共区域的温湿度控制, 可采用焓差控制法, 有效利用风机盘管+新风机组的设备联动, 在保证合理设定温度的情况下, 利用新风改善区域的空气品质, 降低系统总能耗。
(2) 在大型商用写字楼中, 机电设备种类多, 分布广。通信系统对于监控系统的适应性也存在差异。采用国际主流的标准通讯协议, 能方便的集成楼体内各种机电设备, 具有很强的开放性。同时因为大型商用写字楼的建筑面积大、设备分布广、通信距离比较长, 传统的RS485协议已经较难满足楼体内楼宇自控系统对于性能和可靠性的要求。因此, 在进行楼宇自控系统实现时, 应该充分利用展馆的综合布线系统, 尽可能地采用国际通用的开放式网络传输协议TCP/IP, 提高通讯网络的速率及可靠性。
(3) 大型商用写字楼主要包含商用部分与写字楼部分, 在竣工后的使用中, 物管团队如何设计规划各区域楼宇自控系统权限与计量计费往往较为头疼。系统设计过程中应根据物管团队在前期对BA系统的使用权限划分, 在调试过程中开放权限, 结合各个业主的需求, 建立B/S架构的控制管理方式, 为楼内的不同楼层业主提供最大的管理便捷。在物管团队的前期功能设计阶段, 应提供合理建议, 降低后期调试难度。在综合性较强的建筑中, 应合理对大量的机电设备进行智能化控制, 同时对分区域、分楼层、分回路的冷热量能耗进行监测和统计, 为运维团队的数据分析及费用计量提供可靠依据。
(4) 对于商用部分和写字楼部分一些重要的会所、包间、VIP室、办公室, 集中设定环境参数并不能满足该类场所的特殊需求, 容易导致在此区域人员的舒适度体验与预期效果存在较大差异。楼宇自控系统对于上述的特殊区域应实时监视室内环境参数, 对系统调控的响应时间进行合理设定, 并对部分房间进行时间计划表调控和空气预处理的设定。如此类办公室有VAV的前期规划, 可提供VAV变风量控制器与温控面板, 结合房间内传感器与预设控制策略, 保障房间舒适性。
(5) 对于人员流动大且需要温度稳定的场所, 如开放式快餐厅等等, 人流波动等原因引起的热湿负荷会引起不必要的能量消耗。对如餐饮区域等人员波动性较大的区域的温、湿度进行实时监测, 参照设计院提供的换气次数进行送排风机的联合调用, 保证就餐环境温度处于一个合理的监控范围, 并对由人员波动等因素引起的热湿负荷进行及时排除, 减少系统能耗。
3 结语
通过对大型商用写字楼楼宇自控系统的针对性设计, 设计者可在在满足使用要求的前提下, 利用楼宇自控系统的计算机控制程序, 合理组织设备运行, 对所有的设备进行监视和控制, 有效节省电能, 减少不必要的能源消耗, 使之运行费用为最低。在楼宇自控平台整体监视设备运行状况, 一旦发现其中某台设备运行异常, 立即报警通知检修人员前去检查和维修;当一组设备中的某台设备故障时, 自动切换到备用设备。对于临时停电的情况, 当恢复供电后, 系统自动执行顺序启动程序, 可保证设备投运顺利, 避免启动失败对设备的损害, 保护设备投资。利用楼宇自控系统可集中管理楼体内的机电设备, 有效的降低了业主的人力成本。
随着建筑面积的不断增大和基础设施的不断丰富, 楼宇控制的智能化是一个必然的趋势。涉及的领域和学科也会更多, 控制的精密程度也会有很大的发展。楼宇的控制会朝着更加节能环保、安全高效的方向发展。
参考文献
[1]王再英, 韩养社, 高虎贤.楼宇自动化系统原理与应用[M].电子工业出版社, 2011.
[2]王娜, 王俭, 段晨东.智能建筑概论[M].人民交通出版社, 2002.
[3]雍静, 李北海, 杨岳.智能建筑化技术[M].科学出版社, 2008.
[4]赵晓宇, 王福林, 吴悦明, 姜子炎等.建筑设备监控系统工程技术指南[M].中国建筑工业出版社, 2016.
[5]刘国林《建筑物自动化系统》, 北京, 机械工业出版社,
