楼宇自控节能控制9大策略

　　一、提高室内温湿度控制精度
　　
　　室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。美国国家标准局统计资料表明，如果在夏季将设定值温度多下调1℃，将增加9%的能耗，如果在冬季将设定值温度上调1℃，将增加12%的能耗。因此将室内温湿度控制在设定值精度范围内是可以节能的。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为：温度为±1.5℃，湿度为±5%的变化范围。如果技术成熟，可以试着依据热负荷补偿曲线来设置浮动的设定点，可以更加有效的自动调整室内温度设定值，使其在负荷允许的范围内尽可能的节省能量。
　　
　　传统的建筑没有采用楼宇自控系统，往往造成夏季室温过冷（低于标准设定值）或冬季室温过热（高于标准设定值）的现象。这不但对人体的健康和舒适性不利，同时也浪费了能源。采用了楼宇自控系统的智能建筑，不仅可以按照设定值自动调节室内温湿度，还可以根据室外温湿度的和季节变化情况，改变室内温度的设定，更加满足人们的需要，更加充分发挥空调设备的功能。空调系统温度控制精度越高，舒适性越好，节能效果也越明显。据实际数据计算，节能效果达到15%以上。
　　
　　二、新风量控制
　　
　　根据项目的气候条件，可以在适宜的条件下大量使用新风，在不牺牲舒适的前提下达到节能的目的。
　　
　　根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多，将增加新风耗能量。在设计工况（夏季室外温26℃，相对温度60%，冬季室温22℃，相对湿度55%）下，处理一公斤室外新风量需冷量6.5，热量12.7，故在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量有显著的节能效果。实施新风量控制的措施有以下几种方法：
　　
　　根据室内允许二氧化碳（）浓度来确定新风量，允许浓度值一般为0.1%（）。采取固定新风量的方式是不够精确的，这是因为随着季节和时间的变化以及空气的污染情况，室外空气中浓度是变化的，同时室内人员的变化对新鲜空气的需求也发生变化，所以最为合理的方式是根据室内或回风中的浓度，自动调节新风量，以保证室内空气的新鲜度，控制功能较完善的楼宇自控系统可以满足这些控制要求。
　　
　　根据建筑群内人员的变动规律，采用统计学的方法，建立新风风阀控制模型，以相应的时间运行程序控制新风风阀，以达到对新风风量的控制。
　　
　　使用新风和回风比来调整被控温度并不是调节新风阀的主要依据，调节温度主要由表冷阀完成，如果风阀的调节也基于温度，会造成控制时两个设备同时以一个参数为目标进行调节，反而使得系统产生自激，很难达到稳定，所以可以放大新风调节温度的死区值，粗调风阀，精调水阀。
　　
　　空调系统中的新风占送风量的百分比不应低于10%。不论每人占房间体积多少，新风量应大于等于30人。
　　
　　三、机电设备最佳启停控制
　　
　　某些业态的建筑群内，在夜里不需要开空调，为了保证第二天工作开始时环境的舒适，就需要提前对其进行预冷或预热。另外，由于室内温度是惯性很大的被控对象，提前关闭空调也可以在一定的时间内保证室内温度变化不大，楼宇自控系统通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制，可以在保证环境舒适的前提下，缩短不必要的空调运行时间，达到节能的目的。在预冷或预热时，关闭新风风阀，不仅可以减少设备负荷，而且可以减少获取有效新风而带来冷却或加热的能量消耗。对于小功率的风机或者带软启动的风机可以考虑风机间歇式的控制方法，如果使用得当，一般每小时风机只运行40~50分钟，节能效果比较明显。空调设备采用节能运行算法后，运行时间更趋合理。记录数据表明，每台空调机一天24小时中实际供能工作的累计时间仅仅4小时左右。
　　
　　四、空调水系统平衡与变流量管理
　　
　　空调系统的节能控制算法是智能建筑节能的核心，通过科学合理的节能控制算法，不但可以达到温度环境的自动控制，同时可以得到相当可观的节能效果。
　　
　　空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换，因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度交换热效率的影响有关，更与冷热供水流量与热效率相关。通常在没有对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理的场合，常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法，导致温湿度控制精度很差，能量浪费极其明显。这是由于在恒定的供回水压力差下，自平衡能力很差，流量值与实际热交换的需要量相差甚远，因而造成温湿度失控，能量浪费和设备受损。
　　
　　通过对空调系统最远端和最近端（相对于空调系统供回水分、集水器而言）的空调机在不同供能状态和不同运行状态下的流量和控制效果的测量参数的分析可知空调系统具有明显的动态特点，运行状态中楼宇自控系统按照热交换的实际需要动态地调节着各台空调机的调节水阀，控制流量，使得总的供回水流量值也始终处于不断变化的中，为了响应这种变化，供回水压力差必须随时有所调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型（算法），将空调供回水系统由开环系统变为闭环系统。
　　
　　实测数据表明，当空气处理机流量达到额定流量工况时，调节阀两端压力仅为0.66~1。为了控制流量，通常的做法是通过供回水旁通阀的调节来平衡供回水压差。但是仅仅依赖于旁通阀的压差调节来控制流量有时作用并不明显，也会增加不必要的能源消耗。
　　
　　根据空气处理机实际运行台数和运行流量工况动态调整供水泵投入运行的台数，并辅助旁通阀的微调来达到变流量控制的方式，可以避免泄漏，提高控制精度，并减少不必要的流量损失和动力冗余，带来明显的节能效果。据实际数据计算，节能效果达到25%以上。如果能够将供回水流量动态参数作为反馈量，调整冷水机组的运行工况，节能效果将更为明显。
　　
　　五、克服暖通设计带来的设备容量冗余
　　
　　在实际控制中可以采用夜间扫风、间歇性控制等等先进的策略，在不增加投资的基础上达到良好的节能效果。
　　
　　目前我国绝大多数暖通系统，为了保证在最不利的环境情况下正常运行，在设计时往往采用静态方法计算负荷，结果还乘以较大的安全系数，导致设备（如制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、风机等）选型往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统，一年的中的峰值负荷只占百分之几的概率，即使一天的中的负荷也是随时间不断变化的。不恰当的冗余会造成能源的浪费，而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。如果严格根据国家《民用建筑采暖通风设计规范》中的规定，以累年日平均气温稳定通过≤5℃的起止日之间的日期为采暖期的话，那么北方地区的采暖期应该是每年的10月中下旬直到次年的4月中上旬，有将近半年的久。科学地运用楼宇自控系统的节能控制模式和算法，动态调整设备运行，可以有效地克服由于暖通设计带来的设备容量和动力冗余而造成的能源浪费。据统计，在供暖系统的调节中，用48小时的日平均气温预报来确定锅炉房的供水、回水温度，比凭经验供暖，在确保室温不低于18℃的情况下，可节省大约3％的能源。只采纳气温预报就可以节省3％～5％的能源，如果建筑群的供热部分能够自动检测室外温度和采集室内温度，并且以其为供热负荷的重要依据，那么仅此一项在供暖季节省的能量不低于5％。
　　
　　六、春季过渡模式、秋季过渡模式的划分
　　
　　春季过渡模式的判断标准有两条，其一是本地区的历史室外计算（干球）温度记录，其二是室外日平均气温是否达到10C°。满足两个条件时系统进入春季过渡季节模式，此时系统将根据时间表自动调节空调机组新风量的大小，以保证室内的舒适度。
　　
　　当室外最高温度高于26C°时，系统将采取秋季过渡季节的控制模式，采用夜间吹扫的办法，充分利用室外凉爽的空气净化房间并且把房间的余热带走。可以根据气候的变化进行吹扫时间的调整，夜间扫风系统主要依据热负荷曲线，而不是时间程序。
　　
　　秋季过渡季节模式的判断标准其一为本地区的历史室外（干球）温度记录，其二是室外日平均气温是否达到8C°。满足两个条件时系统进入秋季过渡季节模式，此时系统将根据运行的热湿负荷曲线以及时间表自动调节空调机组新风量的大小。但是如果室外最高温度低于15C°时，系统将采取春季过渡季节的控制模式，取消夜间吹扫的办法。
　　
　　也可以由楼控管理人员来确定春秋过渡季，当运行人员认为现在季节已经不需要供冷、供热，并且已经停止运行冷冻站、换热站，在此状态下管理人员可以判定现在为过渡季。
　　
　　过渡季会尽量采用新风，当温度出现反复时，由于系统没有制冷、制热的能力，所以只保持最小新风量的供给。
　　
　　七、采用等效温度和区域控制法
　　
　　人体对于温度的反映比较敏感，但对于相对湿度的反映则要迟钝很多，相对湿度在35％～65%之间时人体的反映比较迟钝，但是超越65％以后或低于35％，人体对湿度的反映非常激烈，相对湿度在此时将会成为舒适度的主导因子。所以先进的控制策略将在项目中占有极为重要的地位。否则，相同的投资，同样的设备，将会产生截然不同的控制效果。
　　
　　在整个控制过程中，不单一的采用温度作为控制指标，而是采用舒适度为控制指标，即使用等效温度为控制指标（T=25℃，φ＝50％）。除了采用等效温度作为控制指标，还要采用区域控制的方法，即人体对外界环境在一定区域内感觉都是比较舒适的，所以没有必要将等效温度控制在一个点，而是将其控制在一定的范围内，这样可以使系统更加容易稳定，能够非常有效的节能，仅此一项技术，年节能就可以在普通策略的基础上再节省10％。
　　
　　八、冷冻站群控节能措施
　　
　　冷源系统中每个控制量都会对冷机的特性产生影响，如果事先不知道这种影响的程度，仅仅依靠各自分散独立的“自私”的控制，并不能达到整体节能的目的。
　　
　　比如只是单纯的控制水泵和冷却塔风机的运行频率，而全不顾及到当前冷水机组的运行特性和效率，即使当前水泵为节能状态，如果主机却不是运行在最高效点，反而提高整个冷冻机房的能耗。因此，节能控制首先必须把握住核心部件-冷水机组。
　　
　　虽然冷水机组主机的电功率占的比例最高，但由于主机本身的电功率基数就很高，故主要考虑最大限度的提供冷冻机高效运行的外围条件，从而优化冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机的运行，才能使整个冷冻机房达到最大的节能效果。
　　
　　01.冷水主机出水温度重设
　　
　　采用Modbus网关对冷水机组进行集成，监控冷机内全部重要参数，在主机部分负荷下，提高主机的冷冻出水温度，从而提高主机的效率。
　　
　　系统根据主机的运行时间对其启动次序进行排列，运行时间少的和效率高的优先，有故障的或是操作人员锁定不运行的主机则排除在队列之外，这样可以均衡主机的运行时间，也有便于操作人员对设备进行管理。
　　
　　群控系统加机策略当系统末端负荷增加，会通过冷冻水供/回水温度、压差、流量的变化来反映，冷水机组能够锁定设定的出水温度，当冷冻水量上升时，主机感应到水量的变化，此时主机则根据自身负荷调节的能力上载制冷负荷，当该台冷冻机的系统负荷上升到其电流百分比％FLA到达90%时（可调），控制系统启动另外机组加机延时5Min(可根据实际情况调整)，启动延时期后，如果％FLA>90%，则说明单台机组的满载运行和水泵的满载运行已不足以满足系统负荷值，且冷冻水出水温度不会稳定在出水温度设定值上，此时需要开启第二台机组。
　　
　　群控系统减机策略假设2台机组正在运行，当系统负荷变小时，空调的回水温度也会相应的减小，同样温湿度也会波动偏低，冷冻供水泵即减小所供应的水量，机组感应到相应的水量变化，即反应到机组的负荷相应减小，当两台机组的负荷总量只有，甚至小于一台机组的负荷总量时（设两台机组的％FLA<50%），延时一段时间后控制系统关掉其中一台机组，以使得另一台机组运行在高负荷效率状况下运行同时满足系统负荷的要求。
　　
　　02.冷冻水泵变频控制
　　
　　冷冻水泵采用变频控制，根据供回水压力变化进行变频调节。在系统调试时，测试最低冷冻水供回水，确保冷机正常工作的压力区间，对冷冻水泵的运行频率进行死区限制。当冷冻水泵实际的运行频率到达死区区间时，启动冷冻水总供回水管压差旁通阀进行压差调节，以确保根据现场实际的冷负荷稳定管网压差。
　　
　　03.冷却塔风机变频控制
　　
　　根据冷却塔总出水温度，控制冷却塔风机的运行频率，同时综合室外的湿球温度，对冷却塔进行优化控制，大大减少冷却塔的能耗。
　　
　　九、照明系统节能措施
　　
　　受控设备：
　　
　　全楼的公共照明回路
　　
　　控制思路：
　　
　　针对于很多项目来说，照明系统的主要特点是分布范围广、回路多、按消防分区分控等以及对系统稳定性要求高等特点。理论上来讲，任何自动化系统均作为主设备运行的辅助优化管理手段，自动化控制系统在提高系统管理效率、节约能源及人力资源方面效果显著，但对受控设备的稳定运行来说，多一道控制环节就意味多一个故障点。尤其对于办公场所，照明系统的稳定就显得更为重要。楼宇自控系统照明控制所遵循的原则为：
　　
　　照明自控系统DDC与空调及其它系统分开独立运行。
　　
　　不能因为自控系统软件、硬件等故障造成所控回路灭灯。
　　
　　可按时间表、节假日及特殊控制要求（如照度）程序等多种模式实施控制。
　　
　　控制核心：
　　
　　每个照明回路具体可根据业主需求深化设计时做出增减。采用自控系统与照明开灯相反的模式进行控制，即当需开灯时自控系统不工作，当灯光处于关闭时间段内，自控系统开始工作，切断照明控制。这样即便自控系统软件和硬件均出现任何故障，受控照明不会灭灯，以免影响正常的工作环境。