如何利用楼宇自控系统优化楼内冷源调度实现节能

楼宇自控系统能改善建筑设备的性能，通过充分发挥被控设备的运行效率，实现建筑物内能源优化调度，降低运营成本，是建筑智能化中最具深度和潜力的节能技术。那么，如何利用楼宇自控系统优化楼内冷源调度实现节能呢？

一、楼宇自控系统在物业管理上面临的问题

当前，楼宇自动化系统作为大楼设备运行中枢“大脑”的功能往往未充分发挥出来，楼宇自动化系统往往处在实现远程设备简单的启、停控制及实时监测的基本功能阶段，未达到优化楼内各设备系统运行状态的效果，从而制约了节能潜力的挖掘。

对于既有智能建筑的节能而言，实现统一规划，选择合理的技术路线是实现节能目标的关键所在。所谓节能，大致可以分为两个方面。一是针对楼内用户的使用需求，实现能源供需平衡，避免能源浪费。

二是通过设备或材料更新，替代旧有的高耗能设备及保温材料。目前，很多单位在节能工作的认识上仍存在局限性，认为节能就是进行设备更新，即更换更加节能的灯具、引入更加节能的保温材料。

诚然，通过此类方式能够快速实现节能效果，但与添购新设备、材料所需的巨额投入相比，投资回报率较长，有的甚至在10年以上。而通过调节建筑物内能源供需平衡，需要投入的费用相对较少，但需要在深入了解楼内各项能源需求的基础上，通过科学的操控，提高公共区域的舒适度，为业主提供舒适的工作、生活环境，这就需要通过现有楼宇自控系统实现。

二、冷源分配不均的现象及原因分析

空调系统在楼宇建筑中能耗占比最大，约为40%——60%，因此对空调设备的节能控制显得尤为重要。空调系统在设计时通常以按天气最热最冷、负荷最大时的条件计算，并且预留10%——20%设计余量。

鉴于建筑物实际运行中绝大部分时间不会在满负荷工作下，空调系统实际存在较大的运行裕量。因此，通过楼宇自控系统对空调设备进行节能控制，可以大幅降低能源消耗，提高设备使用效率，带来显著的经济效益。下面结合作者对办公楼的节能控制实例，介绍如何通过楼宇自控系统运行程序，实现办公楼整体冷源合理调配。

案例背景：该办公楼于1997年建成，共有A、B、C、D四座单体建筑，系统冷源均由A座地下的一个冷冻站提供。其中，D座建筑为食堂、会议用途，地下两层、地上三层，总建筑面积约为1万平方米。除地上三层为会议厅外，地下二层至地上二层均为餐厅、食堂。会议厅最多可容纳800人，是进行大型会议、演出的重要场所。

从空调系统来看，会议厅处于D座建筑冷源供给的最末端。随着气温逐年升高，设备日趋老化，会议厅内出现了制冷效率出现明显不足的现象，尤其在夏季室外温度较高时，无法及时保证将会场内的温度控制在舒适范围内。

为解决上述问题，主要有两种方案可供选择。一种为惯常方案，即增加冷源运行设备（冷冻机、冷冻水泵等）。此方式虽然可以满足会议厅的冷源需求，但却容易出现因其他空调机组冷源需求供给过量，导致冷水机组总体供回水温差低，冷源效率不佳的状况，且大幅增加了设备的运行费用及日后维护、检修的工作量；

另一种方案是优化现有单泵冷源供给的分配，通过调整现有控制程序，在不投入更多运行设备的基础上，进行节能潜力挖掘。为实现第二种方案，我们首先对D座空调系统进行了系统检测，从水路（压力、流量）、风路（风量）及自控系统（传感器、执行器、控制程序）三个方面进行。

从检测结果来看，D座冷源供水流量分布不均，在单台冷冻泵运转情况下，3层会议厅的冷源供水流量大多被1、2层食堂截取，造成了食堂供回水温差小、会议厅的供回水温差大的现象，使得会议厅的温度控制无法及时保证。造成此问题的原因，主要有以下3个因素：

（1）空调机的控制时程安排不合理

从能源使用需求时间看，食堂、后厨、会议厅使用时间并不完全相同，且食堂用餐高峰与会议时间一般不同。因此，上述三种区域的空调机组应按冷源实际需求进行启停控制，但楼宇自动化系统各空调机组的初始控制程序的启动时间均一致，导致各区域在同一时刻内集中使用冷源，造成了冷源供给与实际需求不对应的现象。

（2）未能够有效利用自然冷源

目前D座各空调机的新风控制均采用20%新风80%回风的混风控制方式，由于新风温度随室外时间变化，在夏季时温度较低且湿度合适的时（特别是早上5点至8点时）应多采用自然冷源，而在室外温度较高时，在满足室内空气指标（即二氧化碳浓度上限的条件下），可以采用闭式循环（即全回风模式）或最小新风模式，以节省冷源需求。

（3）风机频率未能做有效即时调整

目前D座空调机组虽然配备了变频器，但未对频率加以动态控制。当室外温度较低时，可以加大空调机的频率，高效利用自然冷源。当空调系统供回水温差较小，冷源利用率较低时，也可采用提高空调机频率的方式，加大单位时间内的风量，提升热交换总量，进而提高空调机供回水温差，充分利用冷源。

三、如何利用楼宇自控系统优化楼内冷源调度实现节能

针对上述问题，我们采取了优化控制方式，以“分时、分段、分温度”为指导原则，依据使用情况分配冷源，具体内容如下： 

针对D座3层会议厅与D座其他食堂区域冷源时间需求不同的特点，我们通过楼宇自控系统对风机回水水阀的控制，分不同时间段满足各自使用需求。

在上午，尤其是早9：00至11:00阶段，整个系统优先食堂后厨的冷源需求，而在中午11:00至1:00时，优先保证食堂餐厅内的冷源需求。

在其他时段，优先保证会议厅的供冷需求，当出现回水水温过高，进而出现冷源不足时，可提高餐厅的设定温度，同时联动控制食堂空调机组的水阀开度，将冷源优先供给会议厅需求。

同时，若会议厅上午需使用，则通过预冷方案进行控制，即在每日早5:00开启会议厅空调机组，使室温降为较低值。若室外温度较低，则可全开新风阀，并将风机频率开至最大50Hz，争取在早7:00前提前将室内温度控制在室内21°-22°的范围。

在7:00-8:00后，利用会议厅围护结构的蓄冷能力，将室内温度控制在24°-26°范围内，并随着室外温度的升高，减小新风阀开度，满足会议召开时的室内温度控制需求。

从实践情况来看，通过楼宇自控系统对空调设备的启停时间、风机频率、新风阀开度以及水阀开度等进行实时控制，达到了优化冷源分配方式的效果，在未开启其他冷冻机组及冷冻水泵的情况下，实现了冷源的优化供给，避免了因会议厅冷源需求不足而增加冷源系统设备运转数量，造成冷源的浪费。

在建筑物已经投运后，根据建筑物实际的使用功能和设备负荷，对设备系统的运行状态进行精确调整，在保证室内空间舒适要求下实现节能运行，是一个综合、系统的质量控制过程。

物业管理人员需在充分了解建筑物内能源需求特点的同时，熟练掌握对楼宇自控系统及被控设备的运行原理，以办公楼整体能源调配为目标，最大限度地调配好现有能源供给，以达到节能效果，从而实现企业效益与社会效益的共赢。

关于如何利用楼宇自控系统优化楼内冷源调度实现节能，今天小编就先为大家讲解到这里。而我们可以利用楼宇自控系统这一中枢“大脑”，开展既有建筑的节能减排工作，这也是物业公司管理水平和竞争力的重要体现。

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