楼宇设备节能优化控制研究

1.引言

随着我国城市化水平的不断加快，城市建筑的智能化、舒适化、便捷化的趋势愈来愈明显，与此同时，建筑设备运行的高能耗问题日益突出，如何在保证建筑设备运行高可靠性和舒适性的同时，降低楼宇设备的能耗，提高设备的管理控制水平，实现绿色环保型楼宇是现代智能建筑研究的重要方向之一。

2.楼宇设备节能优化控制总体分析

现代智能建筑智能化、科技化和舒适化的基础是种类众多、控制复杂、能耗高的各类建筑设备，包括电梯、给排水、空调、电气、消防、监控等设备，统计资料表明，在建筑设备总耗能占比中，空调设备系统、给排水系统、照明系统的能耗占智能建筑运行能耗的2/3，同时，空调系统的运行能耗占这三个系统能耗总和的2/3以上，因此，研究智能建筑设备的节能降耗，采取科学的设备集成控制系统以及必要的监测和传感设备及时的了解和控制设备的运行状态，及时的获取各类建筑设备的能耗数据，并根据设备的实际使用率调整设备运行时间、数量、功耗等，为降低设备能耗，节能减排提供必要的技术支持。

(1)空调系统能耗分析。空调系统能耗占楼宇设备总能耗的一半左右，其节能优化控制的必要性不言而喻，因此，研究楼宇设备节能优化控制首先需要分析空调系统各组成部分在不同时段、不同气候条件下的的能量消耗情况，在此基础上有针对性地提出控制措施，达到节能目的。供给空调系统的能量由热源和冷源系统产生、经水系统传递给风系统，再由风系统将能量传递给被调节的房间，以达到所要求的室内温度、湿度参数。在此过程中，能量的消耗主要包括输入水损失能量、蓄热损失、空气-水系统等的管道损失、输送风损失能量、以及室内能量损失、室内能量获取等。常用的空调设备系统能耗计算方法包括度日法、当量满负荷运行时间法、负荷频率法、设备能量消耗系数CEC、周边全年负荷系数PAL等

(2)给排水设备系统能耗分析。给排水系统的设备耗能分为两个方面，水能和电能的损耗。给水的能耗主要包括生活用水的能耗和消防用水的能耗两个方面，研究显示，各类建筑最高日生活用水量等于设计单位数与单位用水量标准的乘积，室内消防用水量可参照给排水设计手册，智能建筑用水损耗因素主要包括给水管网渗漏损耗和用水终端设备损耗两方面；给排水设备用电能耗主要集中在水泵运转耗电与消防系统自动喷淋系统用电，水泵的耗电量与建筑物用水量呈正相关，喷淋系统用电与系统设计功率正相关。

(3)照明系统设备能耗分析。建筑照明耗电主要取决于建筑所需的照度值，照度值决定了照明系统的设备数量、功率、容量、位置等，照度值的计算方面目前较常见的有利用系数法（国标(GBJ133-90)及(GB50034-92)）、单位容量法。

3.楼宇设备节能优化控制措施研究

(1)楼宇设备节能优化控制目标

楼宇设备节能优化控制的社会目标是在保证楼宇设备正常使用、科学使用的同时，采取合理有效的优化控制措施，降低设备的能耗水平，减少楼宇的运行维护费用，节能减排，使智能建筑向节能、智能化、安全性、舒适性、快捷性、经济性等方面更好的发展。空调系统的节能目标是实现空调系统的智能化控制，维持合理的控制温度，降低用电能耗；给排水系统节能目标是节电和节水；照明系统节能目标是合理安排用电需求，采用智能控制器进行照明器控制。楼宇设备集成控制是指以BAS为中心，采用LonWorks或BACnet系统总线技术实现设备控制的自动化、智能化。楼宇设备集成控制以信息集成为核心，采用现场总线技术将所有相关的楼宇设备连接，并根据需要综合地相互作用，以保证整体控制目标。楼宇设备集成控制内容包括变配电控制、给排水系统控制、暖通空调系统控制、

(2)空调设备系统节能优化控制分析

建筑设备空调系统能耗主要集中在冷源设备、水系统、空气处理设备以及新风机组四部分，因此调节和控制空调系统的节能主要针对以上四个部分。空调系统节能控制策略主要包括前期设计和后期管理与运行，首先，在节能设计上，空调主机的选择需要采用能效比高的热回收机组，冷源设备对于中央空调需要选用自动变频控制的水泵，水塔根据需要进行启停及变频控制；同时需要对水路和风路系统进行优化设计，保证通畅和高效，在保温上还加大投入，保证管路能量流失率最小，提高整体工程的施工工艺和质量；在节能控制上，首先要保证公共区域以及各房间温度的单独控制，用户根据需求选择空调系统的启闭，该技术对节能效果明显，其次，增加智能控制系统，用户如果设置温度过高或过低，温度未设置在限定的温度范围内，则会语音提醒，空调控制器并会在发出语音提醒后发出空调红外关机指令强制关闭空调，同时可设置空调用电配额，限制该空调该月的用电量，超量自动关闭；最后就是提高系统的整体维护水平，定期清理管道滤网，进风、出风口等，根据室外温度及时调节空调控制温度，另外大型中央空调的管道维护及水处理非常重要，定期检测水质PH值，防止管道内热水产生益生菌堵塞管道滤网。只要从空调系统整体设计、智能化节能使用以及科学的维护和管理三个方面入手，就能有效的提高楼宇空调设备的节能水平，减低能源费用投入，降低运行维护成本。

(3)给排水子系统节能优化控制分析

为提高建筑设备给排水系统的节能水平，需要在设备的选型、数量、运行、控制等方面做出科学合理的选择和优化。首先在水泵选型上需要选择变频调速水泵，采用闭环控制的水泵变颇调速可实现变量供水，大大降低水泵耗能，变频调速闭环供水方式确保管网压力恒定，减少了水能的损耗；其次，用水终端要选择节水型设备，推广使用节水型马桶、龙头等；第三需要设计中水回用装置，设计单独的给排水网，对生活用废水进行回收利用，用于绿化用水、灌溉和清洁用水；最后，设置一定的传感设备，对供排水管网爆管进行检测，以便第一时间发现爆管、第一时间处理，防止水量浪费和损耗。

(4)照明子系统节能优化控制分析

为保证照明子系统能够实现最优的节能效果，需要根据不同的照明区域和时间、季节的变化，建立照明智能控制子系统，办公室照明控制可根据上午、午休、下午、晚餐、加班、下班等时间段，采用时钟管理器控制照明，公共区域的照明以及泛光照明应采用定式控制，同时，考虑应急事件的照明需求，需要建立照明设备的联动控制。

(5)电梯子系统节能优化控制分析

电梯系统在楼宇设备中根据功能不同数量和类型也不同，主要包括普通客梯、消防梯、观光梯、货梯及自动扶梯等。为提高电梯子系统的节能水平，需要根据电梯的运行需求，对电梯的启动和关闭的时间进行时间程序设定，同时，根据时间段的不同，需要对多台电梯进行联动控制，选择合适的电梯数量，在保证用户需求的同时，节约电能，最后，电梯的运行采用交流变频调速控制系统控制，既可满足电梯运行速度要求，又可节约能耗。

4.结论

目前，节能减排已成为建筑设计需要综合考虑的因素之一，而建筑设备能耗占建筑总能耗的70%以上，因此，需要采取一定的措施和控制管理手段，有针对性的对建筑设备进行管理，以提高设备的节能水平，本文在分析建筑空调系统、照明系统、给排水系统以及照明系统能耗损失的基础上，针对性的提出了相应的控制和调节措施，其结果对提高楼宇设备的节能控制水平具有重要指导意义。

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