綠色建筑中如何設計BA系統
在當前建設節約型社會,降低建筑能耗,實現綠色低能耗建筑,解決建筑髙能耗問題的背景下,樓宇自控系統(Building Automation,BA)作為智能建筑的核心,在節能建筑、綠色建筑中發揮著重要作用。
“綠色建筑”的“綠色”,并不是指一般意義的立體綠化、屋頂花園,而是代表一種概念或象征,指建筑對環境無害,能充分利用環境自然資源,并且在不破壞環境基本生態平衡條件下建造的一種建筑,又可稱為可持續發展建筑、生態建筑、回歸大自然建筑、節能環保建筑等。

樓宇自動化系統也叫建筑設備自動化系統,包括空調機組控制系統、冷凍站系統、熱交換系統、給排水控制系統、送排風控制系統(不含消防送排風機)、變配電監測系統、公共照明控制系統等子系統。常用設備由傳感器、現場控制器(DDC)以及中央監控站組成。
綠色建筑BA設計的目的:
(1)要保證為室內的人員提供一個舒適、安全的環境,比如說要對室內的溫度進行科學的調控,來達到令人感到舒適滿足的效果。
(2)要提供最佳的能源供給方式,可以達到節能降耗的目的,根據不同地區的使用功能不同,像空調,在不同的區域給予不同的空調移機通風系統的設計與管理,這樣便能夠實現使用該系統的區域內達到空調效果,而沒有使用該系統的區域則不開通空調,則能夠降低空調的運行成本,達到節能降耗的目的,另外,對于不同區域的系統運行狀況要做好詳細的記錄和使用效果分析,實現建筑物的統一管理。
(3)要實現設備管理的現代化和自動化,在建設物內部的一些設備進行參數的設置時,要以樓宇設備自動化系統作為依據,通過對眾多設備的運行參數進行采集和處理,水、電等,對這些數據進行分析,然后可以對它們的維修時間、能源的耗費情況和運行運用等數據的計算提供依據,同時可以減輕工作人員的工作負擔,而這些功能都是通過自動化來實現的。
BA系統將通信、計算機和自控等技術通過有效的信息傳輸網路,將建筑物內的電力、照明、空調、電梯、給排水、消防等設備或系統連接起來,各子系統之間信息相互聯動,實現對建筑物內所有機電設備運行狀態的監控和自動化管理,保證建筑物內所有設備均處于高效、節能和最佳運行狀態,為用戶提供良好的工作和生活環境。
為實現對設備的靈活控制以及集中管理,采用集散控制系統(DCS)。集散控制系統可劃分為三級結構:第一級為現場控制級,承擔單個設備控制以及與監控站聯系;第二級為監控級,主要對建筑設備控制信息進行集中管理;第三級為管理級,將建筑設備自動化系統和整體智能建筑系統有機結合,構成安全的監控管理系統。

1、供配電監控系統
供配電監控系統對供配電設備運行狀況進行監測,對建筑物內各耗能環節(如輸/配電系統、冷熱源、照明、辦公設備和熱水能耗等)進行獨立分項計量。BA系統通過開放的標準通信接口連接供配電監控系統,讀取各配電設備的詳細運行參數,并對各參量(如電流、電壓、功率、頻率、功率因數、變壓器溫度等)進行實時檢測,一旦發現異常,BA系統會立即報警,提醒運維人員迅速采取措施進行處理,從而有效地實施建筑節能。此外,BA系統可將各項監控數據定期生成數據報表并存檔,管理人員可對數據報表進行分析和對比,分析建筑的能耗結構和各設備的能耗水平,查找供電異常情況,并提出改進措施,從而有效地維持建筑的低耗運行狀態。
2、照明、風機盤管、新風聯動控制系統
采用自行研發的集照明、風機盤管、新風系統于一體的自動化系統,以無線射頻識別(RFID)、4.8GHz微波傳感器為輸入端,通過微波、RFID對人體進行定位,集成室內照明、風機盤管及新風末端的智能控制,將三者的控制與建筑內部的活動關聯起來,避免人為操作帶來的不必要能源消耗。
自動化控制系統基于FID技術進行人員動態識別,有效記錄人員的進出及留存情況,上傳數據到監控中心,并以S7-1200PLC為下位機控制輸出,控制建筑內的照明、空調、新風等電氣設備的運行及關閉狀況。
智能控制系統可以通過開放的標準通信接口集成到BA系統中,可以實時監視每個照明回路、風機盤管、新風閥門的運行狀態、手動/自動狀態,并且可以遠程控制每個回路的開啟/關閉。照明、空調、新風的聯動控制系統實現了建筑與人的互動,極大地降低了建筑能耗,實現建筑年節能20%以上。
3、給排水系統
給排水系統對水箱、水池、排污泵、集水坑、給水泵等設備進行監控,并按使用用途合理設計分項計量水表,分別對建筑辦公用水、綠化灌溉用水、道路廣場沖洗用水、空調冷卻水補水等設置計量水表。通過對各類型的用水情況進行統計分析,可合理地調整項目用水量的分配,有效提高用水效率。
4、空調冷熱源系統
空調系統是建筑物最主要的耗能系統之一,約占建筑總耗能的40%。為實現建筑節能,建筑設備自動化系統實時調節空調控制系統,降低空調能耗。
綠色建筑中主要采用中央空調進行供冷,配置獨立的空調冷熱源自控系統,通過現場狀態監測點、參數監測傳感器、DDC控制器對設備和系統運行狀態及相關參數進行監測,應用變頻調節技術對冷水機組、水泵、冷卻塔及相關閥門進行整體協調控制,實現空調系統的高效運行。
5、電梯系統
系統共配置3臺能量回饋電梯,采用1套獨立的電梯運行系統,并運用群控技術管理,實現在不同客流時期電梯自動進行調度控制,可大大縮短候梯時間,避免多臺電梯同時響應而造成空載運行的現象,大幅降低電梯能耗,每年約節能30%。電梯系統提供開放的接口給BA系統集成,可實時監視電梯的各運行參數,掌握電梯設備的運行情況,當發生電梯故障時及時報警。電梯系統對于各種自然災害現象也有一定的防范作用,當發生火災、地震災害等緊急事件時,可以配合消防系統實現協同工作。另外,管理人員可以在監控系統上對電梯系統進行強制干預,以便根據需要隨時對任何一臺電梯進行啟停控制。
6、多功能光伏幕墻自然通風系統
多功能光伏幕墻自然通風系統通過網關接口并入到BA系統中,進行設備的監控。在建筑幕墻的非透明部分采用多功能光伏通風遮陽構件,兼顧通風、遮陽、光伏發電等功能。
多功能光伏幕墻自然通風系統主要通過控制頂部穿孔鋁板處可旋轉式通風器變換不同季節下的通風模式,室外新風由下傾斜面和底部穿孔鋁板進入通風腔體,將所有通風器采用RS-485方式連接,并接到控制中心。控制中心采集相關的數據信息,通過程序判定后發送控制指令進行通風器的開合控制。
結語
在綠色建筑中,以BA系統為平臺,整合各子系統數據,進行各子系統的聯合控制,使建筑室內各子系統始終在最優狀態下運行。采用控制技術降低了建筑能耗,促進大型公共建筑室內各系統聯動控制相關領域的發展。另外,通過對采集的建筑設備運行及能耗數據進行分析,可及時發現問題,對建筑設備進行優化改造,從而提高設備能效。