1 引言
隨著近年來我國建筑規(guī)模的不斷擴大，建筑能耗也逐年上升，建筑能耗所占能耗總量已從上世紀70年代末的10%上升到近年的27.8%。而建筑最大的耗能點是采暖和空調(diào)，據(jù)悉，我國在采暖和空調(diào)上的能耗占建筑總能耗的55%，與發(fā)達國家相比，我國每平方米建筑采暖能耗約為發(fā)達國家的3倍左右。因此，如何有效降低建筑能耗，建設節(jié)能型綠色建筑已成為當前的熱門話題。
本文從建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)（BA）角度出發(fā)，結(jié)合某超市的具體案例，就如何利用BA技術(shù)實現(xiàn)建筑物內(nèi)的空調(diào)、通風、冷熱源、給排水、變配電和照明、電梯和自動扶梯等設備的有效控制，達到系統(tǒng)節(jié)能，減少運行費用的目標作具體分析。
2 空調(diào)新風系統(tǒng)
2.1目標溫度自適應和室內(nèi)溫濕度控制精度
設立空調(diào)新風系統(tǒng)主要是為建筑物內(nèi)的使用人群提供舒適的環(huán)境，但在追求舒適的同時也消耗了大量的能源。如何有效地解決這個問題，就需將環(huán)境對人的影響作分析。首先來了解一下人體舒適性溫度和哪些因素有關(guān)。所謂冷、熱是人們的一種感覺，它與實際氣溫不完全是一回事。人體感覺溫度除與氣溫有關(guān)外，還與風速和濕度等有關(guān)。根據(jù)國內(nèi)外的實驗顯示，人體舒適溫度的上下限為：夏季，人們感到最舒適的氣溫是19—24℃，冬季是17—22℃。人體總要保持體溫恒定，當環(huán)境溫度超過舒適溫度的上限時，人們便感到熱，若超過37℃時就感到酷熱；相反，當環(huán)境溫度低于舒適溫度下限時，人就感到?jīng)?、冷，若低?℃，就感到嚴寒。人體感覺舒適的濕度，一般在20%～60%RH。室內(nèi)相對濕度低于20%，則房間顯得干燥，易產(chǎn)生靜電，同時人體會感到干燥；如室內(nèi)相對濕度大于60%，則房間顯得過濕，人體就會感到悶，如果這時有風吹來，加快了人體熱量的散發(fā)，人體馬上就感到?jīng)隹?。所以，風對人冷熱的感知也有一定的影響。另據(jù)美國國家標準局統(tǒng)計資料表明，如果在夏季將設定值溫度下調(diào)1℃，將增加9%的能耗，如果在冬季將設定值溫度上調(diào)1℃，將增加12%的能耗。所以，設置適當?shù)氖覂?nèi)目標溫度值，既可滿足舒適性的要求，又可以達到節(jié)能的目的。與此同時，提高室內(nèi)溫度控制精度也可以節(jié)省不必要的能耗。
項目實例：某大型超市面積為1萬8千平方米左右，區(qū)域劃分為4個空調(diào)功能區(qū)（門廳、賣場、園藝中心、辦公室）和兩個輔助功能區(qū)（貨倉、設備室）。
2.2采取的節(jié)能措施
⑴空調(diào)目標溫度值的自適應調(diào)節(jié)
空調(diào)機組根據(jù)設定目標溫度值，通過DDC的PID運算器來調(diào)節(jié)水閥的開度以調(diào)整回風溫度值，使回風溫度保持在設定溫度的一定的范圍內(nèi)。由于超市層高為6米，回風溫度和室內(nèi)人群感受的溫度有一定的偏差，所以在設定目標溫度值時要考慮到這個偏差。我們根據(jù)室外溫度、自動調(diào)整空調(diào)機組設定溫度值來達到浮動控制的目的。根據(jù)反復試驗和設計院要求，確定賣場的空調(diào)設定溫度以夏季的室外溫度為基準。當室外溫度分別為28℃以下、28～32℃、32℃以上時對應空調(diào)設定溫度分別24、25、26℃；冬季以室外溫度10℃以上、10℃以下對應20、18℃。
⑵空調(diào)目標溫度值的分區(qū)域梯度設置
空調(diào)區(qū)域分為4個功能區(qū)，東西門廳和東西賣場、一個園藝中心、辦公室。根據(jù)人流方向，門廳－賣場－園藝中心；門廳－辦公室。門廳空調(diào)目標溫度值比賣場的溫度高2度；由于園藝中心的特殊要求設定溫度對應于賣場的設定溫度高2度。
⑶提高空調(diào)目標溫度的控制精度
歐美等國對室內(nèi)溫濕度控制精度要求為：溫度為±1.5℃，濕度為60±5%的變化范圍。本項目按照常規(guī)方式進行PID控制，根據(jù)BA系統(tǒng)不同的控制對象，應采用不同的控制方式。通常有以下4種：P：適用于干擾變化幅度小，自衡能力強，對象滯后(τ∕T )較小，控制質(zhì)量要求不高，且系統(tǒng)允許有一定范圍余差的場合。PI：工藝要求靜態(tài)無余差，控制對象容量滯后很小，負荷變化幅度較大，但變化過程又較緩慢的場合。PD：適用于控制對象時間常數(shù)T0較大的場合。對于滯后很小，信號有噪聲或周期性干擾的系統(tǒng)不能采用微分作用。PID：適用于負荷變化和對象容量滯后都較大、時滯不太大且控制質(zhì)量要求又較高，被控變量變化緩慢的場合。綜上所述，本項目空調(diào)系統(tǒng)采用PI控制，根據(jù)生產(chǎn)廠商組態(tài)軟件幫助文件中提供的如下經(jīng)驗數(shù)據(jù)（表1），并進行現(xiàn)場整定微調(diào)。
通過BA系統(tǒng)用戶界面操作軟件的歷史數(shù)據(jù)趨勢曲線圖，觀測回風溫度趨勢，回風溫度穩(wěn)定在設定溫度±0.5度之間，更改設定溫度值，回風溫度可以在一定時間內(nèi)穩(wěn)定在設定溫度內(nèi)。
檢測方法：使用若干臺環(huán)境溫度記錄儀放置在門廳、東西賣場、園藝中心中，進行7×24小時環(huán)境溫度記錄，據(jù)記錄儀的記錄數(shù)據(jù)、各區(qū)域在中央空調(diào)使用時間段內(nèi)（具有穩(wěn)定、合格的冷熱源供應）、環(huán)境溫度在設定溫度上某一區(qū)域1度之間飄動，也就是說環(huán)境溫度可以保持在±0.5度之間。
2．3機組的最佳啟停時間控制
為保證顧客在賣場開業(yè)后良好的購物環(huán)境，就需要提前對賣場進行預冷、預熱?？照{(diào)系統(tǒng)是大慣性的運行系統(tǒng)，提前關(guān)閉空調(diào)也可以保證室內(nèi)溫度在一定的時間內(nèi)變化不大，BA系統(tǒng)對空調(diào)機組最佳啟、停時間進行計算和控制，可以在保證環(huán)境舒適的前提下，縮短不必要的運行時間。提前開啟和關(guān)閉空調(diào)機組的時間長短與當時室外溫度、空調(diào)機組設計容量、空調(diào)區(qū)域等因素有關(guān)，BA系統(tǒng)在實際控制中，根據(jù)實際設計工況，本項目按照表2提前進行開啟和關(guān)閉
2．4新風量控制帶來的節(jié)能效果
夏季在夜間凌晨2點開啟空調(diào)機組半個小時，將室外低溫新鮮空氣與賣場內(nèi)污濁空氣進行置換。早晨開啟空調(diào)時，將新風閥門設定為最小新風量運行（10％），回風閥門開啟100％，排風閥門完全關(guān)閉，空調(diào)機組進行全循環(huán)運行，減少處理新風的能量消耗。
為了充分、合理地回收回風能量和利用新風能量，根據(jù)新、回風焓值比較來控制新風量與回風量的比例，最大限度地減少人工能量與熱量。
新風負荷一般占空調(diào)負荷的相當部分，有時可達30％～50％，因而減少新風負荷就成了有效的節(jié)能方法。圖1顯示了根據(jù)新、回風焓差控制新風量的概念圖，圖中△h=室內(nèi)空氣焓－新風空氣焓。
A區(qū)：制冷工況，且△h>0,故應采取最小新風量，減少制冷負荷。在此工況下，最小新風量可根據(jù)室內(nèi)CO2濃度調(diào)節(jié)最小新風量，也可以直接給定最小新風量，保證室內(nèi)空氣的品質(zhì)。本項目根據(jù)超市運行經(jīng)驗，預測顧客的進場人數(shù)多少，按照時間段確定最小新風量，見表3。
B區(qū)：制冷工況，且△h<0，應采取最大新風量控制，充分利用自然冷源，以減輕制冷負荷。B區(qū)與C區(qū)的交界線：在此線上新風帶入的冷量恰與室內(nèi)負荷相等，制冷負荷為零，可以停止供應冷源。C區(qū)：過渡季節(jié)，此時可利用一部分回風與新風相混和，即可達到要求的送風狀態(tài)。Min OA線是利用最小新風量與回風混和可達到要求的溫度，此時過渡季節(jié)，要求的溫度值范圍比較寬泛。D區(qū)：空調(diào)系統(tǒng)進入采暖工況，采用最小新風量。同樣按照時間段確定最小新風量。
2．5風機盤管系統(tǒng)的電源控制
辦公室區(qū)域采用新風機進行一次新風處理加風機盤管系統(tǒng)進行供冷/熱風。風機盤管溫控器可以調(diào)節(jié)風機三速和設定室內(nèi)溫度，控制精度一般為±2度，風機盤管溫控器不納入BA系統(tǒng)的控制，但是很多員工并未養(yǎng)成下班隨手關(guān)閉溫控器的習慣，這時雖然冷熱源系統(tǒng)可能已經(jīng)關(guān)閉，不關(guān)閉溫控器并不耗費冷熱源系統(tǒng)的能源，但是開啟的風機還是要耗費一定的電能、長期開啟不但影響其使用壽命，日積月累耗費的電能也是相當可觀的。所以，電氣設計時，風機盤管電源進行單獨供電，BA系統(tǒng)增加控制辦公室區(qū)域風機盤管的電源控制，按照上下班時間表進行定時供應/切斷風機盤管電源。
2．6優(yōu)化改進措施
東西賣場各5000平方米，每個賣場由兩臺大功率空調(diào)機組供應冷/熱，空調(diào)機組啟動電流很大，對整個供電系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊，導致相應供電屏經(jīng)常保護跳閘。后對每臺空調(diào)機組增裝變頻器、進行軟啟動，減少對供電系統(tǒng)的沖擊。在業(yè)主資金、安裝條件等方面允許狀況下可在賣場內(nèi)設置若干臺CO2傳感器，實時檢測空氣品質(zhì)，代替按照時間段的方式，確定新、回風量比例，但在實際使用過程中需要注意CO2傳感器使用壽命較短，每年要重新進行標定，否則作為判據(jù)使用的時候?qū)⒂绊懙绞褂眯Ч?BR>
（轉(zhuǎn)載）
