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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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智能大型公共建筑節(jié)能的分析及探討(上)

智能大型公共建筑節(jié)能的分析及探討(上)

1  大型公共建筑的節(jié)能管理現(xiàn)狀

  目前,超過70%的大型公共建筑沒有專職的節(jié)能管理人員,企業(yè)內(nèi)部普遍沒有建立相應(yīng)的能源管理制度,不能及時(shí)掌握能源的整體消耗情況,對(duì)主要用能設(shè)備的運(yùn)行情況和節(jié)能狀況也未能及時(shí)把握。總的來(lái)說(shuō),大多數(shù)大型公共建筑業(yè)主的用能設(shè)備管理僅僅是從安全使用的角度考慮,建立企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能管理體系已經(jīng)變得非常的迫切。

2  大型公共建筑節(jié)能需求

  大型公共建筑的用電設(shè)備數(shù)量與種類眾多,主要包括:中央空調(diào)、照明、電梯、給排水、電加熱負(fù)載,變壓器和其他混合負(fù)載等。而各種機(jī)電設(shè)備的能耗具有較大的節(jié)能空間。同時(shí),面向建筑內(nèi)的機(jī)電設(shè)備實(shí)施節(jié)能,相對(duì)于改變建筑的墻體、窗體結(jié)構(gòu)而言,更具有見效快、對(duì)建筑正常使用影響小等優(yōu)勢(shì)

  (1)中央空調(diào)能耗現(xiàn)狀

  一般地,在大型公共建筑中,中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占總能耗的40%以上,而大部分建筑的中央空調(diào)實(shí)際熱負(fù)載在絕大部分時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)載低,且主機(jī)、輔機(jī)和末端舒適度三者未能實(shí)現(xiàn)合理動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低,電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

  (2)照明系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

  目前,許多公共建筑都是全封閉空間模式,完全依靠人工照明進(jìn)行采光,在上班時(shí)間段,照明系統(tǒng)通常都是連續(xù)照明,所消耗的能量大,也增加了室內(nèi)熱負(fù)荷??梢愿鶕?jù)實(shí)際需求選擇不同的照明節(jié)能措施,對(duì)提高光效、節(jié)約能量是非常重要的。

  (3)電梯系統(tǒng)及其他動(dòng)力設(shè)備能耗現(xiàn)狀

  目前,大型公共建筑節(jié)能電梯僅占全國(guó)電梯保有量的2%,節(jié)能潛力巨大。而公共建筑中給排水等其他能耗設(shè)備通過采取一定的控制手段,也能有一定的節(jié)能空間。

  (4)供配電系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀

供配電系統(tǒng)通過導(dǎo)線、開關(guān)、變壓器等設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中,會(huì)產(chǎn)生功率損失(有功、無(wú)功功率),并在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生能量損失(有功、無(wú)功電量)。

3  大型公共建筑用能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

對(duì)珠三角地區(qū)的公共建筑進(jìn)行能源審計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn),大型公共建筑功能的實(shí)現(xiàn)是以各類機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行為基礎(chǔ),空調(diào)、給排水、照明的能耗要占建筑運(yùn)行能耗的70%,僅空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗就占各系統(tǒng)總能耗的40%以上。所以,在進(jìn)行大型公共建筑節(jié)能研究時(shí),解決機(jī)電設(shè)備的節(jié)能問題是核心。

4  大型公共建筑節(jié)能解決方案

4.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3,系統(tǒng)多采用分布式結(jié)構(gòu),按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分,模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)一般分為三層,即主控層(站控管理層)、中間層(網(wǎng)絡(luò)通訊層)和現(xiàn)場(chǎng)層(現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層)。

  圖3 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

1)站控管理層

站控管理層針對(duì)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理人員,是人機(jī)交互的直接窗口,也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備,如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS 電源等組成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面,對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理,并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。

監(jiān)控主機(jī):用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口,進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。

打印機(jī):系統(tǒng)召喚打印或自動(dòng)打印圖形、報(bào)表等。

模擬屏:系統(tǒng)通過通訊方式與智能模擬屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,形象顯示整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

UPS:保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常供電,在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問題時(shí),保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。

2)網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí),轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。

通訊管理機(jī):是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和智能通訊管理中心。它具備了數(shù)據(jù)采集與處理、通訊控制器、前置機(jī)等功能。

以太網(wǎng)設(shè)備:包括工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)

通訊介質(zhì):系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線、光纖以及無(wú)線通訊等。

3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端,主要由智能儀表組成,采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O 控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端,向數(shù)據(jù)中心上傳存儲(chǔ)的建筑能耗數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)x表?yè)?dān)負(fù)著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù),其監(jiān)測(cè)的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)中心。

4.2軟件實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)功能

上位機(jī)軟件為Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組態(tài)軟件,該軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測(cè)的專用軟件,最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成,它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法,只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”,便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能。Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面,可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各參量及開關(guān)量狀態(tài),并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線分析,符合用戶設(shè)計(jì)需要的報(bào)表、事件記錄和故障報(bào)警等功能。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、能耗監(jiān)測(cè)功能。

1)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè):通訊異常報(bào)警提示。

2)用戶管理:不同用戶權(quán)限具備不同操作功能,各級(jí)權(quán)限的口令修改操作功能,具有權(quán)限防誤功能。

3)能耗報(bào)表、棒圖:實(shí)現(xiàn)了所有能耗報(bào)表的按時(shí)間查詢,分為日、月、年報(bào)表等,任意分類、分項(xiàng)實(shí)時(shí)能耗棒圖顯示。

4)打印及導(dǎo)出:所有報(bào)表及界面可打印,或以EXCEL、WORD 格式進(jìn)行導(dǎo)出。

4.3大型公建電能計(jì)量宜采用智能電力監(jiān)控儀表

大型公共建筑電能計(jì)量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表,不宜用收費(fèi)電表。兩者主要特點(diǎn)歸納如下(見表1)。

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