楼宇自控系统的节能模式研究

1 变流量技术及其自动控制模式

在建筑物中，暖通空调系统的能耗约占整个建筑物总能耗的50%以上，有些地区甚至达到70%以上。一般暖通空调系统的设计，绝大多数是针对全负荷工况进行设计的，而在实际使用的大多数时间里，系统则处于部分负荷下，因此从舒适与节能的角度出发，变流量系统(VAV，VWV和VRv)的应用越来越广泛，而变流量系统的正常运行以及它们实际的运行特性完全依赖于系统的控制。

1.1 变风量系统(VAV)

变风量系统(Var1ableAirVolumeSystem，VAV系统)本世纪60年代诞生在美国。VAV技术的基本原理很简单，就是通过改变送入房间的风量来满足室内变化的负荷。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行，所以，风量的减少带来了风机能耗的降低。vAV系统追求以较少的能耗来满足室内空气环境的要求。VAV系统出现后并没有得到迅速推广，当时美国占主导地位的仍是定风量(CAV，ConstantAirvolume)系统加末端再加热和双风道系统。西方70年代爆发的石油危机促使VAV系统在美国得到广泛应用，并在其后20年中不断发展，己经成为美国空调系统的主流，并在其它国家也得到应用。由于VAV系统通过调节送入房间的风量来适应负荷的变化，同时在确定系统总风量时还可以考虑一定的同时使用情况，所以能够节约风机运行能耗和减少风机装机容量。有关文献介绍，vAV系统与CAv系统相比大约可以节能30%一70%，对不同的建筑物同时使用系数可取0.8左右。VAV系统的灵活性较好，易于改、扩建，尤其适用于格局多变的建筑，例如出租写字楼等。当室内参数改变或重新隔断时，可能只需要更换支管和末端装置，移动风口位置，甚至仅仅重新设定一下室内温控器。VAV系统属于全空气系统，它具有全空气系统的一些优点，可以利用新风消除室内负荷，没有风机盘管凝水问题和霉菌问题然而VAV系统需要精心设计，精心施工，精心调试和精心管理，否则有可能产生:新风不足，气流组织不好，房间负压或正压过大，噪声偏大，系统运行不稳定，节能效果不明显等一系列问题;同样引起了投资者和技术人员的关注。VAv空调系统的原理并不复杂，关键是需要实现变风量原理的末端送风装置(Ter－minalBox)，特别地有关末端装置以及整个VAV系统的自动控制设备。典型VAV系统的有两种:一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统(AHU一VAV系统);一种为FCU系统中的室内风机变风量系统(FCU一VAV系统)。AHU一VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定，而以调节送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。FCU一VAV系统则是将冷水供应量固定，而在室内FCU加装无段变功率控制器改变送风量，亦即改变FUC的热交换率来调节室内负荷变动。这两种方式透过风量的调整来减少送风机的耗电量，同时也可增加热源机器的运转效率而节约热源耗电，因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。

1.2 变流量系统(VWV)

所谓变流量系统(VariableWaterVolume，简称VWV)，是以一定的水温供应空调机以提高热源机器的效率，而以特殊的水泵来改变送水量，顺便达成节约水泵用电的功效。变水量系统对水泵系统的节能效率依水泵的控制方式和VWV使用比例而异，一般Vwv的控制方式有无段变速(SP)与双向阀控制方式。以上三种空调系统是目前大楼空调最常被设计的系统。中央空调控制也就是把管路、管件、阀体或阀门集中设定控制流体提供冷气。所以有效组合中央空调控制即能有效控制耗能，设计合乎节能的空调系统。

1.3 变制冷剂流量系统(VRV)

VRV空调系统全称为VariableRefriger－antVolume系统，即变制冷剂流量系统。系统结构上类似于分体式空调机组，采用一台室外机对应一组室内机(一般可达16台)。控制技术上采用变频控制方式，按室内机开启的数量控制室外机内的涡旋式压缩机转速，进行制冷剂流量的控制。VRV空调系统与全空气系统、全水系统、空气一水系统相比，更能满足用户个性化的使用要求，设备占用的建筑空间比较小，而且更节能。正是由于这些特点，其更适合那些需经常独立加班使用的办公楼建筑工程项目。

目前相当多的VRV产品制造商都己相继开发出了基于BACnet协议专用网关的接口设备，可以满足VVR空调系统纳入建筑物楼宇自控系统中的要求。vRv末端设备的运行状态可以通过BACnet网关接口上传信号至建筑物自控中心的BAS或BMS系统，自控中心经该网关接口下传信号(如初始值设定、控制参数设定等)至末端设备，并对整个VVR空调系统实行系统管理。经对这二个系统的集成，在中央控制中心可以对VVR空调系统实现以下功能:a.室温监视;b.温控器状态监视;c.压缩机运转状态监视;d.室内风扇运转状态;e.空调机异常信息;f.ON/OFF控制和监视;g.温度设定和监视;h.空调机模式设定和监视(制冷/制热/风扇/自动);i.遥控器模式设定和监视;j.滤网信号监视和复位;k.风向设定和监视;l.额定风量设定和监视;m.强迫温控器关机设定和监视;n.能效设定和设定状态监视;o.集中/机上控制器操作拒绝和监视;p.系统强迫关闭设定和监视。

2 空调风机盘管的优化控制方式

在暖通空调系统的能耗中，风机的能耗能够占到一半左右，在无条件采用变风量技术的暖通空调系统中，充分采用控制技术，合理控制风机的运行时间，是非常有效的节能手段之一。空调末端风机盘管的控制主要通过以下方式实现:

2.1 改变公共区域的温度设定，在夏季按照有外到内的原则，逐次降低建筑物内公共场所的温度设定值。

2.2 增加夜间温度设定，通过降低夜间房间的温度控制指针以减少能量消耗。

2.3 自然冷却，在可能的情况下，尽量使用室外新风。

2.4 控制优化，提高室内温湿度控制精度。

2.5 采用特殊的具远程控制的温控器，通过测定环境温度和设定温度的差值自动控制二通阀的状态和风机的转速。

3 照明系统的管理方式

照明系统特别是公共区域的照明，常常存在着严重的能量浪费现象。通过以下二种方式，可以有效杜绝此现象。

3.1 根据季节的不通，编制照明状态运行时间表。

3.2 增加公共区域照明回路设计，在非必须情况下，特别是夜间，照明系统只运行最低的供电回路。

3.3 光电感应方式控制照明回路。

4 结语

本文对楼宇自控系统的节能技术进行了较全面的回顾性研究，为综合科研楼BAS系统的详细设计和节能设计与实现提供了理论基础。