智能建筑的節(jié)能及經(jīng)濟效益評估

1、.PAGE ：.；PAGE 8智能建筑的節(jié)能及經(jīng)濟效益評價概述：節(jié)能管理是建筑綜合管理的重要內(nèi)容，把智能建筑內(nèi)的機電設備采用自動化監(jiān)控方式，使智能建筑利用先進的綜合節(jié)能技術成為現(xiàn)實。同時，節(jié)能是建立智能建筑的主要目的之一，節(jié)省運轉和管理費用，是智能建筑高效率和高報答率的詳細表達。1 耗能概略 據(jù)統(tǒng)計，商超樓宇中空調、照明、電梯等系統(tǒng)的耗能情況大致如下：空調：空調耗能占總耗能的比例平均為60%，其下限為 50%，上限不高于70%。照明：照明耗能占總耗能的比例26%左右。電梯：電梯耗能占總耗能的比例為8%左右。2、樓宇自動化控制系統(tǒng)的原理樓控系統(tǒng)采用的是基于現(xiàn)代控制實際的集散型計算機控制系統(tǒng)，也稱

2、分布式控制系統(tǒng)(Distributed control systems簡稱DCS)。它的特征是“集中管理分散控制，即用分布在現(xiàn)場被控設備處的微型計算機控制安裝(DDC)完成被控設備的實時檢測和控制義務，抑制了計算機集中控制帶來的危險性高度集中的缺乏和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計算機具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強的數(shù)字通訊功能，能完成集中操作、顯示、報警、打印與優(yōu)化控制等義務，防止了常規(guī)儀表控制分散后人機聯(lián)絡困難、無法一致管理的缺陷，保證設備在最正確形狀下運轉。3 智能建筑的節(jié)能措施3.1 提高室內(nèi)溫濕度控制精度 室內(nèi)溫濕度的變化與建筑節(jié)能有著嚴密的

3、相關性。據(jù)相關統(tǒng)計資料闡明，假設在夏季將設定值溫度下調1，將添加9%的能耗，假設在冬季將設定值 溫度上調1，將添加12%的能耗。因此將室內(nèi)溫濕度控制在設定值精度范圍內(nèi)是空調理能的有效措施。傳統(tǒng)的建筑由于沒有采用樓宇自控系統(tǒng)，往往呵斥夏季室溫過冷低于規(guī)范設定值或冬季室溫過熱高于 規(guī)范設定值景象。這不但對人體的安康和溫馨性來講都是不適宜的，同時也浪費了能源。采用了樓宇自控系統(tǒng)的智能建筑，不僅可以按照設定自動調理室內(nèi)溫濕度 外，還可以根據(jù)室外溫濕度的和季節(jié)變化情況，改動室內(nèi)溫度的設定，使之更加滿足人們的需求，充分發(fā)揚空調設備的功能。空調系統(tǒng)溫度控制精度越高，不但溫馨性好，同時節(jié)能效果也非常明顯。3.

4、2 新風量控制根據(jù)衛(wèi)生要求，建筑內(nèi)每人都必需保證有一定的新風量。但新風量獲得過多，將添加 新風耗能量。在設計工況夏季室外溫26，相對溫度60%，冬季室溫22，相對濕度55%下，處置一公斤室外新風量需冷量 6.5kWh，熱量12.7kWh，故在滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求的前提下，減少新風量，有顯著的節(jié)能效果。新風量應該根據(jù)室內(nèi)允許CO2濃度來確 定，CO2允許濃度值普通取0.1%1000ppm。采取固定新風量的方式是不夠準確的，由于隨著季節(jié)和時間的變化以及空氣的污染情況，室外空氣中 CO2濃度是變化的，同時室內(nèi)人員的變化自然對新穎空氣的需求也發(fā)生變化，所以最為合理的方式是根據(jù)室內(nèi)或回風中的CO2濃度，自動

5、調理新風量，以保證室 內(nèi)空氣的新穎度，控制功能較完善的樓宇自控系統(tǒng)可以滿足這些控制要求。3.3 機電設備最正確啟停控制對于辦公和商場等建筑夜晚是不需求空調的，自然在夜里是不需求開空調，為了保證任務開場時室內(nèi)環(huán)境的溫馨，就需求提早對建筑進展預冷、預熱，另外室內(nèi)溫度是慣性很大的被控對象，提早關 閉空調也可以保證室內(nèi)溫度在一定的時間內(nèi)變化不大，樓宇自控系統(tǒng)經(jīng)過對空調設備的最正確啟停時間的計算和控制，可以在保證環(huán)境溫馨的前提下，縮短不用要的空 調啟停寬容時間，到達節(jié)能的目的；同時在預冷、預熱時，封鎖室外新風風閥，不僅可以減少設備容量，而且可以減少獲取新風而帶來冷卻或加熱的能量耗費。在商超樓宇建筑中照明

6、的能源耗費要占整個能源耗費的很大部分，其中公共照明最容易產(chǎn)生能源浪費，對這些照明設備實行定時開關控制，甚至按照作息時間和室外光線進展預程調光控制和窗際調光控制，可以極大降低能源耗費。在實行多種電價的地域，利用樓宇自控系統(tǒng)，經(jīng)過與冰蓄冷設備、應急發(fā)電機等配合，可以在用電頂峰時，選擇卸除某些相對不重要的機電設備減少頂峰負荷，或投入應急發(fā)電機以及釋放存儲的冷量等措施，實現(xiàn)避峰運轉，降低運轉費用。3.4 空調水系統(tǒng)平衡與變流量管理空調系統(tǒng)的節(jié)能控制算法是智能建筑節(jié)能的中心，經(jīng)過科學合理的節(jié)能控制算法，不但可以到達溫度環(huán)境的自動控制，同時可以得到相當可觀的節(jié)能效果。 空調系統(tǒng)的熱交換本質是一定流量的水經(jīng)

7、過表冷器與風機驅動的送風氣流進展能量交換，因此能量交換的效率不但與風速和表冷器溫度對熱效率的影響有關，同時 更與冷熱供水流量與熱效率相關。通常在沒有采用對空調系統(tǒng)進展有效的空調供水系統(tǒng)平衡與變流量管理時，常規(guī)的做法是以恒定供回水壓力差的方式來設定空調控 制算法，結果溫濕度控制精度很差，能量浪費也是極其明顯的。這是由于在恒定的供回水壓力差之下，自平衡才干很差，流量值與實踐熱交換的需求量想差甚遠，往 往因此呵斥溫濕度失控，能量浪費和設備受損。經(jīng)過對空調系統(tǒng)最遠端和最近端相對于空調系統(tǒng)供回水積水器而言的空調機在不同供能形狀和不同 運轉形狀下的流量和控制效果丈量參數(shù)分析可知空調系統(tǒng)具有明顯的動態(tài)特點，

8、運轉形狀中樓宇自控系統(tǒng)按照熱交換的實踐需求動態(tài)地調理著各臺空調機的電磁閥， 控制流量進展相應變化，因此總的供回水流量值也一直處于不斷變化之中，為了呼應這種變化，供回水壓力差必需隨之有所調整以求得新的平衡。應經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)建 立變流量控制數(shù)學模型算法，將空調供回水系統(tǒng)由開環(huán)系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)系統(tǒng)。3.5 抑制暖通設計帶來的設備容量冗余目前我國絕大多 數(shù)暖通系統(tǒng)，為了保證能在最不利的環(huán)境情況下正常運轉，在設計時往往采用靜態(tài)方法計算負荷，而且還乘以較大的平安系數(shù)，以致于在設備如制冷機組、冷凍水 泵、冷凍水泵、風機等選型方面往往偏大。暖通系統(tǒng)是一個典型的動態(tài)系統(tǒng)，一年之中的負荷絕不是均勻分布的，即使是一天之中

9、的負荷也是隨時間而變化的。不恰當?shù)娜哂鄬浅饽茉吹睦速M，而這種冗余是很難用人工監(jiān)控的方式加以抑制。由于智能建筑科學地運用樓宇自控系統(tǒng)的節(jié)能控制方式和算法，動態(tài)調整設備運轉，有效地抑制由于暖通設計帶來的設備容量和動力冗余而呵斥的能源浪費。3.6 能源管理系統(tǒng)的運用開發(fā)能源管理軟件，建立能源管 理系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗跟蹤、節(jié)能的遠程及就地控制。能源管理系統(tǒng)由各種計量儀表和軟件程序組成。安裝于各種根本的空調設備如制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、 風機等上的計量儀表不僅可以在系統(tǒng)運轉時采集該設備的適時運轉原始數(shù)據(jù)，還可以協(xié)助中央控制器，在系統(tǒng)軟件控制下，實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能運轉。軟件程序那么是能 源管理系統(tǒng)的中樞

10、。首先，由各種計量儀表采集的設備運轉原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸?shù)街醒胩幹闷?，利用軟件程序對其進展分析整理，從而建立系統(tǒng)高效低能運轉數(shù)據(jù)庫并集成在能源管理系統(tǒng)軟件中，為以后的能源管理提供根本根據(jù)。 然后，在空調系統(tǒng)的運轉過程中，各種計量儀表采集相應的運轉數(shù)據(jù)傳輸給中央處置器，經(jīng)過軟件程序的對比分析，擬合出系統(tǒng)的運轉曲線，從而判別系統(tǒng)能否處 于節(jié)能運轉情況。假設發(fā)現(xiàn)運轉異常，系統(tǒng)軟件可根據(jù)采集的適時運轉數(shù)據(jù)及所擬合的運轉曲線，自動確定缺點部位、發(fā)出聲光報警信號，通知缺點檢測程序自動排障 或指示設備管理人員人工排障。此外，能源管理軟件還可自動存儲或打印設備運轉數(shù)據(jù)和運轉曲線，為后續(xù)的系統(tǒng)完善提供

11、可靠資料。各種計量儀表也可經(jīng)過顯示屏直接顯示運轉數(shù)據(jù)，提高管理人員的節(jié)能認識。4 節(jié)能的經(jīng)濟效益評價4.1 節(jié)能效益評價內(nèi)容與方法 智能建筑的節(jié)能是指智能建筑內(nèi)能源的消費和合理利用之間的平衡關系。衡量一個建筑智能化系統(tǒng)的節(jié)能的經(jīng)濟效益應該包括二個方面的內(nèi)容：一方面是節(jié)能設計的范圍、類別，是僅僅思索了直接節(jié)能、還是包含了廣義節(jié)能？能否具備潛在節(jié)能？另一方面是節(jié)能的實踐效率和深度。節(jié)能效益究竟有還是沒有、高還是低？這 些都是判別建筑智能化系統(tǒng)實踐效果的重要目的。通常建筑物節(jié)能的內(nèi)容和對象包括建筑設計、空調系統(tǒng)、照明與設備，智能建筑節(jié)能不但包括原有傳統(tǒng)建筑所采用 的節(jié)能方法，更重要的是采用先進的科技

12、來到達更準確的調整和控制，即自動節(jié)能。智能建筑的節(jié)能效益評價可以思索的內(nèi)容與方法引薦表見下表。智能建筑的節(jié)能效益評價內(nèi)容與方法引薦表系統(tǒng)評價工程評價測定內(nèi)容評價方法空調系統(tǒng)耗能量耗電量、燃料耗量的測定與同用途的其它建筑物比較與基準值比較二次側負荷分布對代表二次側負荷的量和變動的測定，把握熱負荷的實態(tài)，研討設備系統(tǒng)有效利用的方法與其它建筑物熱負荷量比較模擬二次側負荷分布根據(jù)實踐的房間運用形狀、設備任務形狀進展負荷計算并對熱源設備的容量驗證與其它建筑物的熱負荷比較計算值與實測值的比較冷熱水、冷卻水的溫度、流量調查系統(tǒng)能否處于健全的形狀與設計值、基準值比較空調機的送風量、送風溫度調查保送動力的低減化

13、與室內(nèi)實測數(shù)據(jù)對照，與設計風量比較風量平衡明確空調域和非空調域之間熱量的傳送與不同用途的正壓、負壓要求對照新風量明確新風量的過量或缺乏與設計值比較風系統(tǒng)的阻力風閥、盤管、過濾器、靜壓箱、彎頭等部位實測阻力損失，探明阻力過大的緣由與基準值比較設計風量與實測風量的比較水系統(tǒng)的阻力盤管、閥門、過濾器、閥門開度等部位實測阻力損失，探明阻力過大的緣由與基準值比較設計水量與實測水量的比較建筑電氣變壓器的負荷率調查變壓器的集中和容量降低的能夠性以平均負荷率50%為規(guī)范節(jié)電設備的利用節(jié)能型變壓器、電容器、照明器具、信號燈等利用的能夠性根據(jù)運轉費的降低程度進展綜合適宜的照度各房間取假設干代表點作照度測定與規(guī)范比

14、較晝光利用能夠性有采光窗的房間中作白天消燈、減燈能夠性調查與規(guī)范比較引導燈消燈能夠性引導燈消燈能夠性調查費用效果比評價有能夠用時間表控制的設備調查根據(jù)運轉記錄和現(xiàn)場察看根據(jù)運轉費的降低額度進展綜合評價利用深夜電力能夠性熱水器的用水量和需用熱水的時間分布根據(jù)運轉費的降低額度進展綜合評價給排水給水運用量查明過剩用水量、用途不明的水量與設計值比較，與同種用途的其他建筑物比較給水水量、水壓的測定實測給水閥門的開度情況調查根據(jù)測定結果進展校核，與設計值比較供熱水熱源的效率測定熱水鍋爐效率調查負荷率，確認鍋爐節(jié)能措施與開工數(shù)據(jù)比較與新設備比較供熱水溫度測定熱水供水溫度，測定隔熱資料傳熱系數(shù)與末端允許最低溫

15、度比較供熱水量、供熱水壓力測定末端供熱水栓調查熱水器具的運用率與允許供熱水量、水壓的比較供熱水循環(huán)泵運轉方法研討供熱水循環(huán)泵的間歇運轉化、部分熱水供應的停頓、切換到部分供熱水方式與正確循環(huán)量的比較雨水利用的能夠性調查當?shù)亟涤炅扛鶕?jù)建筑物形狀計算集水量研討費用效果比4.2 空調系統(tǒng)節(jié)能系數(shù)的計算評價空調系統(tǒng)節(jié)能效果的好壞，單從設計情況來思索是不夠的，還需求計算空調系統(tǒng)的全年總耗能量。主要計算方法為當量運轉時間法。當量運轉時間的定義是：全年空調冷負荷或熱負荷Q與制冷機或鍋爐最大出力q的比值，即：=Q/q負荷率是全年全年空調冷負荷或熱負荷Q與空調系統(tǒng)在累計運轉時間內(nèi)總的最大出力之和的比例，即：=Q/

16、qT式中T為空調系統(tǒng)累計運轉時間。結合二式后得：=/T式中：為采取節(jié)能措施后空調系統(tǒng)當量運轉時間，而T為未采取節(jié)能措施前空調系統(tǒng)實踐運轉時間。因此，可用于衡量空調系統(tǒng)的節(jié)能效果，空調系統(tǒng)節(jié)能系數(shù)的計算公式為：=100%-5 工程實例某綜合樓智能化工程主要內(nèi)容包括：樓宇自控系統(tǒng)，包括空調系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)及給排水系統(tǒng)的自動化監(jiān)控；火災自動報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)；保安管理系統(tǒng)；背景音樂與緊急廣播系統(tǒng)；綜合布線系統(tǒng)。樓宇自控系統(tǒng)利用現(xiàn)代計算機技術、控制技術、丈量技術、圖形顯示技術對空調、變配電、電梯、照明、給排水等系統(tǒng)實施監(jiān)視、控制和管理。至今運轉二年的時間里，已產(chǎn)生了明顯的效

17、益：5.1 嚴厲控制室內(nèi)溫濕度變化嚴厲控制室內(nèi)溫濕度變化，溫度變化幅度l，相對濕度變化幅度為2，有效地防止了空調系統(tǒng)的過冷或過熱景象。溫濕度控制精度的提高，不僅保證了溫馨性，節(jié)能效益也相當明顯。據(jù)實踐數(shù)據(jù)計算，節(jié)能效果在15%以上。5.2 變流量控制為了滿足室內(nèi)溫濕度控制精度的要求，必需進展對空調機組流量的動態(tài)管理，即變流量控制，以滿足調理閥的控制精度。從給水工藝角度來看，閥兩端壓降越小越好，可以減少阻力損失，減輕給水泵動力負荷；從控制的工藝特點來看，閥兩端應堅持一定的壓差，以提高可控性。 實測數(shù)聽闡明，當空氣處置機流量到達額定流量工況時，調理閥兩端壓力僅為0.66kg/cm2-1kg/cm2。為了流量控制，通常的做法是經(jīng)過供回水旁 通閥的調理來平衡供回水壓差。但是僅僅依賴于旁通閥的壓差調理來控制流量有時作用并不明顯，也會添加不用要的能源耗費。根據(jù)空氣處置機實踐運轉