绿色建筑理念下的楼宇自动化技术的应用
董占淼+高韶镭
摘 要：楼宇自动化是绿色建筑、建筑节能的一项重要技术手段，就是将工程技术和人文理念与自动化控制技术结合，以最大限度的提高及优化建筑利用效果。目前建筑自动化领域缺少完整、系统的行业实施标准，该领域设计人员技术水平有限是制约建筑自动化及其相关研究在我国发展的主要因素。针对这些问题，在研究中我们更应该分析实际的需求，认清节能以及绿色建筑对我国能源战略的重要作用。
关键词：绿色建筑理念；楼宇自动化技术
1 案例分析
某建筑大楼建筑面积达6.3万㎡，地下3层，地上23层，建筑主体高度为96. 6m。地下层为车库和设备用房（配电室、水泵房、消防控制室）；1层为大厅、网络机房、游泳池、健身房等；2层为VIP大厅、展示厅、小会议室；3层为会议中心、培训中心；4层为办公区和餐厅；5-20层为办公区；21-23层为高档办公区，是一典型的现代绿色建筑。该楼宇设备自动化系统（BAS）对楼内各机电设备运行、安全状态、能源使用状况及节能等进行综合自动监测、控制和管理，深化设备运行维护管理，以确保办公楼内拥有舒适的环境，实现集中管理、高效节能的目的。本系统的主要设备包括中央站/操作站、DDC、传感器、执行器、网关设备、交换机、监控/开发软件平台、节能控制策略及软件模块、第三方系统接口软件等。
2 系统总体性能
1、先进性。采用APOGEE系统楼宇自控系统，实现所属各类设备的集中管理和分散控制的综合监控及管理功能。
2、开放性和互操作性。系统具有OPC， ODBC等必要的软件接口，使系统具有向上（BMS）/向下（其它机电系统）集成的能力，系统容许不同厂家的产品通过网关界面或第三方集成产品组成一个完整的建筑设备自动化系统。
3、可靠性。系统为分层网络结构，由管理层和监控层组成，构成集中管理、分布控制的网络形式。
4、扩展性。控制总线具有良好的兼容性和可扩展性，可在总线的任何位置连接设备，实现分阶段实施和不同时间的可调整性。
5、经济性。系统具有较高性价比。
3 绿色建筑理念下建筑自动化技术的控制功能
1、冷水机组（风冷热泵）的群控
多数冷水机组负荷（制冷量）是根据冷冻水的供水温度来控制的。当冷水机组供水温度大于本机设定温度时，机组压缩机做功加大，使机组负荷增大，直至10000；当供水温度降低到接近本机设定温度时，机组压缩机做功维持不变，使机组负荷保持不变；当供水温度小于本机设定温度时，机组压缩机做功减小，使机组负荷变小。因此，制定的冷水机组群控策略如下：
（1）根据冷冻水总管的供水温度判断冷水机组是否加载。当供水温度接近或等于设定温度时，冷机不应加载，而该设定温度应等于单台冷水机组的本体控制设定值，并且参与群控的所有冷机的本体控制设定温度应该一致；当供水温度高于设定温度时，冷机应加载，同时受到加载延时判断、冷源系统运行时间段、是否有待命的可加载冷水机组等的约束。
（2）根据冷冻水总管的供水温度和冷水机组负荷判断冷机是否卸载。当供水温度高于设定温度时，冷水机组不应加载；当供水温度低于或接近于设定温度时，表明运行的冷水机组已提供了足够冷量来满足建筑物需求，但能否卸载一台冷水机组还必须检查当前冷水机组的负荷，根据冷水机组在不同负荷下的COP（冷水机组的能效比）来确定。
2、空调机组
（1）启停控制。在中央管理站设定时间表程序，并下载至相应DDC来控制空调机组的启停，可根据要求临时或永久设定、改变有关时间表并确定高峰、特殊时段。
（2）温湿度控制。通过安装在回风管和送风管上的风管温湿度传感器测量回风温度（AI）.根据系统的设定参数控制冷热调节阀开度，以达到降温或加热的目的，满足控制区域内温度以及节能的要求。冬季时，DD（{起用加湿控制作用，根据回风温湿度，控制湿膜加湿器的进水，使区域湿度保持恒定。根据室外温湿度和恰值计算对空调机设定温度进行修正。
（3）状态监测。通过风机过载继电器的状态监测产生风机故障报警信号（DI）；通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号（DI）和手/自动状态信号（DI）；通过安装压差开关监测过滤网两侧压差，根据设定值产生的阻塞报警信号提示清洗过滤网以提高过滤效率，压差设定值为20～300Pa，可调报警范围（DI）.
3、全热回收新风换气机组
全热回收新风换气机组由排风机、送风机、交换器和送回风滤网构成。
（1）启停控制。在中央管理站设定时间表程序，并下载至相应DD（：来控制全热回收新风换气机组工作，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表并确定高峰和特殊时段。
（2）状态监测。通过风机过载继电器的状态监测产生风机故障报警信号（DI）；通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号（DI ）和手/自动状态信号（DI）。
（3）软件控制模式。根据全热回收新风换气机组送、回风温度来控制。夏（冬）季，若高于设定温度，则启动风机，新风和排风进行热交换后，向室内送人新风；若低于设定温度，则停止回风机，停止回风换热，送人热（冷）新风空气。
4、照明系统
系统控制的对象包括：室外景观照明、大厅或大堂灯光、走道灯光、办公室回路等。按照各功能区域的不同要求，通过独立的控制系统可满足大楼的各种需求。
（1）室外景观照明控制。采用BAS进行回路控制，满足节日场景、效果及节能控制要求，进行集中监控。
（2）大堂及其它公共区域灯光开关控制。采用BAS进行回路控制，满足公共区域场景、照度及节能控制要求，进行集中监控。
（3）普通办公室照度控制。采用BAS进行开闭控制，满足照度及节能控制要求，进行集中监控。
5、VRV系统
对于VRV系统自带的网关接口，BAS通过RS-232C/BacNET接口与其通信，并通过OPC的方式对VRV系统进行集成，实现状态显示、故障报警、温度设定、冷热模式设定、启停控制。同时为满足能源分项计量要求，BAS还通过接口从VRV系统接收其能源分区计量统计数据，并对数据进行统一报表处理。
6、供配电系统监视
对于供配电系统，通过高级接口方式从电力监控系统主机采集相关数据进行监视，接口采用国际标准通信协议Mblls/Modbuso BAS通过RS-485/232接口方式与其通信，并通过OPC的方式对供配电系统进行集成。
7、新风控制
根据季节变化，合理地进行新风控制是节能的另一个措施。以某地区为例，在设计工况（夏季室温26℃，相对湿度60%；冬季室温22℃，相对湿度55%）下，处理1吨室外新风量需冷量6.5kW，热量12.7kW，故在满足室内空气卫生的前提下，减少新风量，有显著的节能效果。新风控制有3种方案：在夏季午夜室外温度最低时，开启新风机，将室外低温空气充盈室内，然后关闭风门，从而减少第二天上班前空调系统的预冷时间；根据室内空气质量来控制新风机的启停，以减少新风机的开启时间和冷负荷损失，如在午餐时间室内人员较少时，可减少新风机的开启数；在过渡性季节，尽量使用室外新风，以减少冷负荷损失。
4 结束语
综上所述，绿色建筑最终的目标是以"绿色建筑"为基础进而扩展至“绿色社区”、“绿色城市”层面，达到促进建筑、人、城市与环境和谐发展的目标。智能建筑是绿色建筑重要的实施手段和方法，以楼宇自控系统推进绿色建筑的智能化，节约能源、减少污染，通过建筑物的智能化发展实现绿色建筑的创新与繁荣。
参考文献
[1]周成.绿色建筑理念下的建筑自动化技术应用设计[D].青岛理工大学2015
[2]吴恒之.智能大厦中楼宇自控系统的设计与实现[D].湖南大学2013
[3]于欣.东方大厦楼宇管理系统设计[D].中国海洋大学2011
[4]袁桂嫦.现代大型展览馆楼宇自控系统的设计与应用[D].华南理工大学2011
[5]沈鹏.楼宇自控系统项目实施中的流程管理研究[D].复旦大学2008
摘 要：楼宇自动化是绿色建筑、建筑节能的一项重要技术手段，就是将工程技术和人文理念与自动化控制技术结合，以最大限度的提高及优化建筑利用效果。目前建筑自动化领域缺少完整、系统的行业实施标准，该领域设计人员技术水平有限是制约建筑自动化及其相关研究在我国发展的主要因素。针对这些问题，在研究中我们更应该分析实际的需求，认清节能以及绿色建筑对我国能源战略的重要作用。
关键词：绿色建筑理念；楼宇自动化技术
1 案例分析
某建筑大楼建筑面积达6.3万㎡，地下3层，地上23层，建筑主体高度为96. 6m。地下层为车库和设备用房（配电室、水泵房、消防控制室）；1层为大厅、网络机房、游泳池、健身房等；2层为VIP大厅、展示厅、小会议室；3层为会议中心、培训中心；4层为办公区和餐厅；5-20层为办公区；21-23层为高档办公区，是一典型的现代绿色建筑。该楼宇设备自动化系统（BAS）对楼内各机电设备运行、安全状态、能源使用状况及节能等进行综合自动监测、控制和管理，深化设备运行维护管理，以确保办公楼内拥有舒适的环境，实现集中管理、高效节能的目的。本系统的主要设备包括中央站/操作站、DDC、传感器、执行器、网关设备、交换机、监控/开发软件平台、节能控制策略及软件模块、第三方系统接口软件等。
2 系统总体性能
1、先进性。采用APOGEE系统楼宇自控系统，实现所属各类设备的集中管理和分散控制的综合监控及管理功能。
2、开放性和互操作性。系统具有OPC， ODBC等必要的软件接口，使系统具有向上（BMS）/向下（其它机电系统）集成的能力，系统容许不同厂家的产品通过网关界面或第三方集成产品组成一个完整的建筑设备自动化系统。
3、可靠性。系统为分层网络结构，由管理层和监控层组成，构成集中管理、分布控制的网络形式。
4、扩展性。控制总线具有良好的兼容性和可扩展性，可在总线的任何位置连接设备，实现分阶段实施和不同时间的可调整性。
5、经济性。系统具有较高性价比。
3 绿色建筑理念下建筑自动化技术的控制功能
1、冷水机组（风冷热泵）的群控
多数冷水机组负荷（制冷量）是根据冷冻水的供水温度来控制的。当冷水机组供水温度大于本机设定温度时，机组压缩机做功加大，使机组负荷增大，直至10000；当供水温度降低到接近本机设定温度时，机组压缩机做功维持不变，使机组负荷保持不变；当供水温度小于本机设定温度时，机组压缩机做功减小，使机组负荷变小。因此，制定的冷水机组群控策略如下：
（1）根据冷冻水总管的供水温度判断冷水机组是否加载。当供水温度接近或等于设定温度时，冷机不应加载，而该设定温度应等于单台冷水机组的本体控制设定值，并且参与群控的所有冷机的本体控制设定温度应该一致；当供水温度高于设定温度时，冷机应加载，同时受到加载延时判断、冷源系统运行时间段、是否有待命的可加载冷水机组等的约束。
（2）根据冷冻水总管的供水温度和冷水机组负荷判断冷机是否卸载。当供水温度高于设定温度时，冷水机组不应加载；当供水温度低于或接近于设定温度时，表明运行的冷水机组已提供了足够冷量来满足建筑物需求，但能否卸载一台冷水机组还必须检查当前冷水机组的负荷，根据冷水机组在不同负荷下的COP（冷水机组的能效比）来确定。
2、空调机组
（1）启停控制。在中央管理站设定时间表程序，并下载至相应DDC来控制空调机组的启停，可根据要求临时或永久设定、改变有关时间表并确定高峰、特殊时段。
（2）温湿度控制。通过安装在回风管和送风管上的风管温湿度传感器测量回风温度（AI）.根据系统的设定参数控制冷热调节阀开度，以达到降温或加热的目的，满足控制区域内温度以及节能的要求。冬季时，DD（{起用加湿控制作用，根据回风温湿度，控制湿膜加湿器的进水，使区域湿度保持恒定。根据室外温湿度和恰值计算对空调机设定温度进行修正。
（3）状态监测。通过风机过载继电器的状态监测产生风机故障报警信号（DI）；通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号（DI）和手/自动状态信号（DI）；通过安装压差开关监测过滤网两侧压差，根据设定值产生的阻塞报警信号提示清洗过滤网以提高过滤效率，压差设定值为20～300Pa，可调报警范围（DI）.
3、全热回收新风换气机组
全热回收新风换气机组由排风机、送风机、交换器和送回风滤网构成。
（1）启停控制。在中央管理站设定时间表程序，并下载至相应DD（：来控制全热回收新风换气机组工作，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表并确定高峰和特殊时段。
（2）状态监测。通过风机过载继电器的状态监测产生风机故障报警信号（DI）；通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号（DI ）和手/自动状态信号（DI）。
（3）软件控制模式。根据全热回收新风换气机组送、回风温度来控制。夏（冬）季，若高于设定温度，则启动风机，新风和排风进行热交换后，向室内送人新风；若低于设定温度，则停止回风机，停止回风换热，送人热（冷）新风空气。
4、照明系统
系统控制的对象包括：室外景观照明、大厅或大堂灯光、走道灯光、办公室回路等。按照各功能区域的不同要求，通过独立的控制系统可满足大楼的各种需求。
（1）室外景观照明控制。采用BAS进行回路控制，满足节日场景、效果及节能控制要求，进行集中监控。
（2）大堂及其它公共区域灯光开关控制。采用BAS进行回路控制，满足公共区域场景、照度及节能控制要求，进行集中监控。
（3）普通办公室照度控制。采用BAS进行开闭控制，满足照度及节能控制要求，进行集中监控。
5、VRV系统
对于VRV系统自带的网关接口，BAS通过RS-232C/BacNET接口与其通信，并通过OPC的方式对VRV系统进行集成，实现状态显示、故障报警、温度设定、冷热模式设定、启停控制。同时为满足能源分项计量要求，BAS还通过接口从VRV系统接收其能源分区计量统计数据，并对数据进行统一报表处理。
6、供配电系统监视
对于供配电系统，通过高级接口方式从电力监控系统主机采集相关数据进行监视，接口采用国际标准通信协议Mblls/Modbuso BAS通过RS-485/232接口方式与其通信，并通过OPC的方式对供配电系统进行集成。
7、新风控制
根据季节变化，合理地进行新风控制是节能的另一个措施。以某地区为例，在设计工况（夏季室温26℃，相对湿度60%；冬季室温22℃，相对湿度55%）下，处理1吨室外新风量需冷量6.5kW，热量12.7kW，故在满足室内空气卫生的前提下，减少新风量，有显著的节能效果。新风控制有3种方案：在夏季午夜室外温度最低时，开启新风机，将室外低温空气充盈室内，然后关闭风门，从而减少第二天上班前空调系统的预冷时间；根据室内空气质量来控制新风机的启停，以减少新风机的开启时间和冷负荷损失，如在午餐时间室内人员较少时，可减少新风机的开启数；在过渡性季节，尽量使用室外新风，以减少冷负荷损失。
4 结束语
综上所述，绿色建筑最终的目标是以"绿色建筑"为基础进而扩展至“绿色社区”、“绿色城市”层面，达到促进建筑、人、城市与环境和谐发展的目标。智能建筑是绿色建筑重要的实施手段和方法，以楼宇自控系统推进绿色建筑的智能化，节约能源、减少污染，通过建筑物的智能化发展实现绿色建筑的创新与繁荣。
参考文献
[1]周成.绿色建筑理念下的建筑自动化技术应用设计[D].青岛理工大学2015
[2]吴恒之.智能大厦中楼宇自控系统的设计与实现[D].湖南大学2013
[3]于欣.东方大厦楼宇管理系统设计[D].中国海洋大学2011
[4]袁桂嫦.现代大型展览馆楼宇自控系统的设计与应用[D].华南理工大学2011
[5]沈鹏.楼宇自控系统项目实施中的流程管理研究[D].复旦大学2008
