技术专栏

智能建筑集成与节能

 

关键词:楼宇自控、集成、节能

 

亚洲国际会展中心(Asia World-Expo)位于香港国际机场南侧海岸,一期建筑面积7万平方米(最终将达到20万平方米),用于商业展览、会议、文体演出和新闻发布等。会展中心与香港机场、高速铁路及汽运连为一体,可由此到达香港、大陆乃至世界的任何地方,是向世界展示亚洲的窗口。

作为香港的标志性建筑,在机电设备管理及节约能源方面的技术实现自然也要切实可行、精益求精。Delta控制公司通过有机的集成手段,圆满地实现了机电设备管理及节约能源的目标。


 

另外,在该项目中若干新技术在香港首次采用,如冰蓄冷技术用于在用电量非峰值蓄冰,作为冷源而节约能源;布风管的采用可使馆内送风均匀,大大增强舒适度;大流量、低流速送风技术的采用,可防止餐厅味道外溢、保持馆内空气的清新。

 

一、会展中心监控对象分析
会展中心建筑面积大、公共场地多,因而运营耗能大,而且空调与照明等设备负荷变化也很大,必须要对整个楼内的耗能设备进行严格监控。

 

会展中心监控对象汇总:

 

 

机电设备种类繁多、位置分散,设备种类包括制冷机组及其冷却塔、水泵等辅助设备、空调及新风机组、给/排水设备、送/排风设备、照明设备、高/低压配电设备、电梯等;这些机电设备位置分散、遍布整个会展中心,因此对机电设备的有效管理势在必行。


耗能设备占的比率大,9台冷冻机组、350个照明回路、92台空调机组、12台新风机组,据统计在建筑的运营费用中,空调与照明系统的能量损耗约占整个建筑能量损耗的50% 以上。在本项目中由于建筑物内大量客流移动的公共场地多,其耗能比一般建筑更多一些。所以要对建筑物内的空调及照明系统进行实时监控和节能管理,合理控制机组的开启台数与运行时间。

 

、设备监控集成的需求
设备电量分析仪自成系统,负责提供风机、照明、水泵、AHU、FCU以及冷水主机等耗电设备运行的电量信息,其数据接口协议为 MODbus;空调机组(AHU)系统和冷水主机系统带有就地控制器,通讯方式亦为 MODbus;风机盘管(FCU)系统带有就地控制器,通讯接口为欧洲的一种通讯协议 BATIbus。很显然,由于设备供货商不同,现场设备的控制整合势必要由BAS技术服务商针对相应设备自身的通讯协议,进行个性化的集成设计。

 

设备监控集成系统构成:

 

 

以上内容需要集成到Delta 楼宇自控系统中,从而使得机电设备监控系统无论从管理还是节能的角度,都成为一个有机的整体。除被集成的内容外,其余部分的机电设备则由Delta楼宇自控系统直接监控。

 

设备监控BAS系统构成:

 


 

从下图机电设备的工作关系看,BAS系统对于设备之间的正常、协调工作是不可或缺的,起着举足轻重的作用,可以说是机电设备监控、能源管理的核心。

 


 

在分析完毕楼宇自控以及其集成的需求后,我们便可得到BAS及集成系统网络结构:

 

 

从上图不难看出,该项目体现了:

    • 网络技术-DDC之间以及工作站之间的跨路由通讯;
    • 控制总线技术-BACnet、MODbus、BATIbus的应用;
    • 控制技术-机电设备的逻辑运行控制;
    • 集成技术-多子系统之间的联动和数据交互。

 

三、如何通过BAS及其集成节能


1、中央空调系统(AHU)
集成内容是将AHU的MODbus控制器集成进Delta的BACnet系统。中央空调系统主要完成对所有展厅的温度控制,而主机自带的控制器仅完成常规的检测与调节。真正与节能密切相关的送风温度设定以及送风机的启停控制,则由BAS完成。BAS为空调机组提供了5种工作模式:

(1)Move in/out-进展/出展期
室内温度低于室外温度时,AHU 处于关闭状态;
室内温度高于室外温度时,为在此期间充分节约能源,AHU 仅送风使室内温度不高于室外温度2℃。

(2)Set up/Take down-布展/撤展期
温度设定较展览期高3℃;通过控制新风门开度,使室内CO2在规定值以下。

(3)Show-展览期
温度降低3℃,其它内容同工作模式(2)。

(4)Off-闭馆
所有展厅空调机组处于关闭状态。

(5)与展厅门禁系统联锁
如展厅车辆进出口在(2)或(3)工作模式下打开,则BAS系统会发出报警,同时关闭AHU盘管冷水阀,以防止冷量浪费(人为干预除外)。

 

2、风机盘管系统(FCU)
集成内容是将FCU的BATIbus控制器集成进Delta的BACnet系统。风机盘管系统主要完成对所有非展厅区域的温度控制,如办公室、走廊等。与节能密切相关的送风温度设定、送风机的三速设定以及启停控制,由BAS完成。

 

3、电量计量及分析系统
集成内容是将电量计量系统的MODbus控制器集成进Delta的BACnet系统。电量计量系统主要完成对所有用电设备的耗电量实时监测。BAS则根据On peak(峰值)以及Off peak(非峰值)用电期对机电设备的耗电进行判断,适时完成对超额用电设备的卸载,以避免业主在用电峰值阶段承受高额的电费。在香港On peak(峰值)时段为7:30~16:30;Off peak(非峰值)时段为16:30~ 7:30。

 

4、制冷机及冰蓄冷系统
集成内容是将制冷机的MODbus控制器集成进Delta的BACnet系统。制冷机自带控制器,用以完成顺序启停等制冷机自身的控制。真正与节能密切相关的制冷/储冰模式切换以及冷机启停台数控制,则由BAS完成。BAS为制冷系统也提供了5种工作模式:

(1)蓄冰罐直接供冷
在用电On peak(峰值)期,针对小负荷;

(2)蓄冰罐和制冷机同时供冷
在用电On peak(峰值)期,针对大负荷;

(3)制冷机直接供冷
在用电On peak(峰值)期,在蓄冰罐无冰情况,针对大负荷;

(4)部分蓄冰及供冷
在用电Off peak(非峰值)期,针对小负荷;

(5)全部蓄冰

在用电Off peak(非峰值)期,根据第二天负荷需求进行蓄冰。

以上工作模式,均要基于冷水系统负荷的正确预估,包括:

    • 展厅数量需求
    • 焓值(湿热地区)
    • 参展人数
    • 储冰量需求

 

5、照明控制系统

展厅照明系统是由BAS系统直接监控的,将每个展厅按地板面积分为4个区域,出于节能的考虑,每个区域有 3 种工作模式:

(1)Off-闭展期
展厅照明全部关闭;

(2)1/2 On-布展/撤展期
开启一半照明和系统优先根据照度信号按需求开启照明;

(3)Full On-展期
展厅照明全部开启。

 

四、结束语
Delta BAS系统通过与电量分析系统、空调(AHU)系统、风机盘管(FCU)系统以及冰蓄冷制冷系统的集成,使各子系统和设备始终处于有条不紊、协调一致的高效、被控状态下运行,为管理提供决策依据,有效地降低设备运行、维护费用,达到节能的目的。

 

鉴于Delta在亚洲国际会展中心项目取得的巨大成功,ASHRAE(美国暖通空调与制冷工程师协会)在其杂志上针对该项目BAS做了详细报导。

 

参考文献:

    • 香港亚洲国际展览中心---Delta ORCA系统集成的完美展示
    • 加拿大Delta控制公司北京代表处 顾培强

案例展示

Delta成功为广州市省立中山图书馆提供楼宇自控系统解决方案。

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