招商中心楼控节能分析报告
引言：
智能建筑是把高新技术(计算机、多媒体、现代通信、智能保安、环境监控等)与建筑艺术有机地结合在一起 ,进行设计和建造的安全、舒适、高效、节能、方便灵活的现代化建筑。一般地 ,具有5A 系统的建筑可称为智能建筑。5A 系统包括:办公自动化系统(OA)、通信自动化系统(CA)、智能保安(SA)、智能防火(FA) 及楼宇自控(BA)。
楼宇自控(BA)系统是5A系统中一个十分重要的组成部分。但在实际工作中又往往容易被建筑业主所忽视 ,本文结合招商大厦设计实例,对 BA 系统在节能和环境舒适度两方面进行了讨论 ,以引起智能建筑业主的重视。
一、工程概况
招商中心办公楼位于江苏省盐城市经济开发区，东方公园以北，东至黄山路，西至泰山路，南至纬一路，北至松江路。地下一层，建筑面积约4989m2；地上十七层，建筑面积约35371 m2。地下一层为人防设施兼停车场，地上一至十七层为办公及会议等用房。为其配套建设一套完整、经济、实用而又先进的智能化系统，对方便内部管理、节约能源、提高安全性、树立招商中心整体形象都起着极其重要的作用。
二、相关规范标准
《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）
《绿色建筑技术导则》
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2006） 《智能建筑质量验收规范》（GB50339-2003）
《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2007）
《采暖通风与空调调节设计规范》（GB50019-2003）
三、楼宇自控系统的重要意义
中国是当今世界上最大的发展中国家 ,几十年来在经济社会发展上取得了举世瞩目的辉煌成就。同时我国也是能耗大国 ,带来了许多负面影响 ,为此 “十一五” 规划纲要提出加快构建节约型的生产方式和消费模式，以能源的高效利用促进经济社会的可持续发展。至“十一五”期末,单位 GDP的能耗比 “十五” 期末下降20%。有报告指出目前我国建筑能耗约占全国总能耗的 30% 。随着经济社会的不断发展，人民生活水平不断提高，建筑需求量与日俱增，同时伴随落后的生产技术和管理方法使得建筑能耗更显突出 ,建筑节能成为当下节能工作的重点。因此对于招商中心这样的智能建筑，节能投资应该放在首要位置。
BA系统是智能建筑5A系统中的一个不可或缺的重要组成部分 ,不仅能提供舒适宜人的生活环境 ,而且能节省大量能源。舒适、高效与健康是智能建筑要求的综合性能。现在许多装有中央空调的大厦 ,空气浑浊 ,导致居住者头痛、精神萎靡不振 ,甚至频繁生病。这种楼在国外被称之为“患有楼宇综合症”的大厦。BA系统对温度、湿度、新风加以自动调节 ,以达到环境要求 ,从而能大大提高工作效率。随着智能人工环境技术的发展 ,将进一步解决噪声、色彩、气味、气
流与空气成分等参数和控制 ,以更高水准实现上述综合目标。
BA系统又能最大限度地节省能源。以现代化的大厦为例 ,其空调与照明系统的能耗很大 ,约占大厦总能耗的70% ,其中空调、制冷与供热设备占 40%。在满足使用者对环境要求的前提下，对空调系统采用变风量、变新风/回风比、变水量、变送风状态点和变控制值等多种控制措施 ,使空调系统自动运行在最佳节能工况 ,可以最大限度地减少能耗。这将比通常的恒温、恒湿控制节能 30%以上。另外优化的照明控制大概可节约 30%～50%的照明用电。
由于BA系统能提供舒适宜人的生活与工作环境 ,又能提高系统运行的经济性 ,因而BA 系统广泛应用于智能建筑中 ,而且在高档非智能建筑中也将得到普遍应用 ,这应引起智能建筑的设计者和建筑业主的高度重视。
四、BA系统的节能分析
BA系统能提供给客户安全、舒适的生活和高效的工作环境 ,并能保证大楼系统运行的经济性和管理的智能化。通过对楼宇设备的自动化调节及智能化管理 ,来达到环境舒适和节能的要求。楼宇设备(设施)主要包括电力、照明、空调与冷热源、环境监控与给排水、电梯等。
4.1、电力系统
安全、可靠的供电是智能建筑正常运行的先决条件。电力系统除常规的继电保护与备用电源自动投入等功能要求外，必须具备对开关与变压器的状态、系统的电流、电压、有功功率与无功功率等参数进行监控，进而实现全面的能量管理。
4.2、照明系统
照明系统能耗很大，在大型高层建筑中仅次于供热、通风与空调(HVAC)系统。应十分重视智能照明控制的节能，例如，用程序设定开/关灯时，或者在控制中心手动控制灯光的开启/关闭。
4.3、空调与冷热源系统
空调系统在建筑物中的能耗最大，故在保证提供舒适环境的条件下，使空调系统自动运行在最佳节能工况，从而最大限度地降低能耗。例如:根据设定值自动调节室内温湿度，增大空调对象的温湿度控制范围(夏季温度比设定值每升1℃,约可节省10%的冷量)；又如:在空气处理过程中，尽量避免冷热量相互抵消 ,采用变新风/回风的方法 ,最大限度利用新风。
4.4、环境监测与给排水系统
除空调系统外,尚需监测空气的洁净与卫生度,进而采用排风与消毒等措施。对缺水的内陆都市,除保证饮用水外,尚需重视水的再利用控制。
4.5、电梯系统
大型建筑均配备多组电梯。需要利用计算机实行群控 , 以实现优化传送、控制平均设备使用率及节约能源 , 达到经济运行的目的。电梯楼层的状况、电源状态等亦需监测 , 并联网实现优化管理。
BA系统采用 Windows NT 操作系统和 TCP/IP 网络协议,以及标准的RS485通讯总线 ，由中央计算机与现场直接数字控制器DDC联接，形成一套完善的集散控制系统。
五、中央空调系统节能措施
5.1、提高室内温湿度控制精度
建筑物内温湿度的变化与建筑物节能有紧密的联系，据美国国家标准局统计资料表明，夏季空调设定值温度每下调 1℃，能耗将增加10% 。冬季空调设定值温度每上调1℃，能耗将增加12%。因此建筑物内温湿度控制精度的准确性是确保节能和办公舒适性的前提条件。在招商大厦设计采用的楼宇自控专用阀门能保证控制精度达到± 0.2 ℃，湿度为60% ± 2%的变化范围。与传统中央空调相比能节约20%的能耗。
5.2、新风机控制
新风的作用是为建筑物提供清洁、卫生的新鲜空气,保障楼宇环境的健康舒适 ,但同时也要综合考虑温湿度、废气和粉尘等其他污染因素的影响 ,比如 ,在夏季中央空调运行过程中 ,白天一般空气温湿度大 ,因此主机 40%的能耗用于冷却新风。而在夜间室外气温达到最低点(接近或低于日间空调室温值) ,于是开启新风机可对全楼空气进行全新风换气、净化，而随着时间推移室外气温回升到不利于预冷的数值时,自动停止夜间净化运行。这一方式既可实现改善大楼内空气的品质,又减少了预冷的能量消耗。招商大厦楼宇自控系统是完全按此方式设计。
5.3、水系统节能
在中央空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照建筑物最大设计负载
选定的 ,一般留有余量 ,而在实际运行过程中由于季节、昼夜和用户负荷的变化 ,实际空调负载在绝大部分时间内远比设计负载低。而建筑物的负载变化情况决定了水泵流量和压力变化 ,在实际测量中 ,我们发现一年中绝大部分运行时间都在低温差、大流量情况下工作 ,从而增加了管路系统的能量损失 ,浪费了水泵运行的输送能量 ,一般空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的 20%～30%, 故节约低负载时水系统的输送能量 ,具有很重要的意义。冷冻水泵:楼宇内的冷冻水需求量是一个随楼宇内外环境温度、及冷负荷而变化的量。通过DDC(现场控制器)对冷冻水供回水温度、压差和流量的实时监测 ,在保证足够冷冻水的前提下，采用变频装置调节水泵转速 ,可以使冷冻水泵节电。冷却水泵:采用和冷冻水泵同样的控制手段，通过 DDC(现场控制器)自动监测冷却水温度和压力，计算出冷却水需求量，根据需求量来调节冷却水泵转速，可以使冷却水泵节电。招商大厦楼宇自控水系统即按照此方式进行设计。
5.4、风机变频变风量控制(空调机、排风机)
1)空调设备存在设计余量 ,楼宇自控通过设置在空调机不同部位的温度传感器 ,随时感测空气温度参数 ,并经 DDC(现场控制器)进行信号变换、处理、运算后 ,按温度控制程序自动对风机进行变频控制 ,实时控制空调温度。
2)排风机功能是将建筑物的污浊空气排出 ,其运行条件是对空气品质的测量数据。因此，在楼宇内加装空气品质传感器 ,根据空气品质决定排风机的变频转速(即排风量)或启停点 ,可以实现节能。
对于1-4层大空间大功率机组，正在跟业主沟通采用此种方式。
5.5、空调机组最佳启停时间
空调开机预热能耗通常占空调系统总能耗的29%。最佳启动控制是根据传感器测定室外气温、室内气温判断何时启动空调以确保空调区域人员按规定时间进入建筑物时 ,室内温度恰好达到设定值。这种方式既可以保证工作环境的舒适性要求 ,又可减少不必要的、过长的提前启动时间。而最佳停机控制 ,则是在要保证空调区域结束使用时仍然保证舒适环境的前提下 ,应用惯性蓄能原理 ,使供热和制冷负荷利用热惯性持续一段时间。通过计算把这段时间作为空调停机的最佳时间。最佳启停控制对于非连续使用的空调设备具有显著的节能效果。
5.6、风机盘管控制
1)办公房间温度监控。办公期间，使用者经常将室内温度面板的设定温度或风速挡调到不适合处，这时利用建筑物监控系统，将温度面板强行限制在临界值。同时如果办公人员外出后，忘记关闭温控器，在管理人员确认后，系统工作站可远程控制将温控器关闭。
2)会议室、大厅温度监控。在参加会议人员进入会议室之前 ,自动提前远程开启房间空调 ,风机盘管以高挡风速制冷(热)，以达到设定要求的温度。同时在楼控设计中 ,应考虑在会议室加装无人传感器、确保无人使用时自动关闭风机 ,大厅设置下班时间段强制关闭程序 ,减少设备 “空转” 浪费。
六、楼宇自控节能实例
江苏省建设厅是我公司去年3月份竣工的项目，竣工一年以来，我公司楼控专业人员在现场跟踪项目运行情况，并测试了相关楼控数据。据资料表明，省建设厅建筑面积42788平方米，占地面积6338平方米，其每年的电费为418万元。据我司最近的测试数据表面，楼控的阀门精度为0.12℃，另空调的预热时间仍运行在最佳预热时间内。
据建设厅业主及我公司楼控专业人员计算，楼宇自控系统每年节约的能耗约占大楼总用电量的11%，约46万，我公司在省建设厅楼控的总投入为173万，据此省建设厅可在3-4年时间内回收该系统投资。
我们招商大厦的建筑面积40250平方米，与省建设厅相比规模相当。在此我们作为中标设计单位，承诺将为盐城招商大厦的楼控系统把好施工质量关，把好节能关。
南京东大智能化系统有限公司
2009-3-27
