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1、建筑设备运行节能管理系统 K B AS 2 0 1 0 节能系统介绍 上 海信业 智 能科 技 股份有 限公 司 张 纪文【摘 要】：笔者在长期从事B A s 的工程实践过程中，发现传统的B A S 有节能量以及能耗不可量化的缺憾，这给进行节能 改造的业主带来了巨大的困惑，随着建筑智能化技术的不断发展，市场的要求也越来越高，需要一套不仅能够实现整 个楼宇建筑内部各主要用电设备的节能运行管理，而且可以测量电气设备节能率与节能量的系统。上海信业智能科技 股份有限公司推出的楼宇电气节能控制系统(E B A S 2 0 1 O 系统)试图解决这一问题，该系统具有国内领先的技术水平，符合国家节能减排的战
2、略方向，并且有广泛的应用前景与经济效益。【关键 词】：智 能建筑节能量节能率E B A S 系统 En er gy Man a g e men t Sy s t em f or t h e Op e r a t i on o f Buil di n g Equ i p me n t l n t r 0 du c t l On o f En er gy s av i n g Bu i l di n g s Au t oma t i c Con t r ol Sy s t e m Zh a n g J i we n Sh a n g h a i CRED Y I n t e l l i g e n
3、 t S c i T e c h Co ，L t d Ab s t r a c t：BAS ha s l o n g b e e n e n g a g e d i n t h e d i s c o v e r y p r o c e s s wo r k s i n p r a c t i c e，t h e t r a d i t i o n a l f e s t i v a l BAS s y s t e m e n e r g y c o n s u mp t i o n c a n n o t b e q ua n t i f i e d，a s we l l a s d e f
4、 e c t s whi c h t h e o wn e r s t o c a r r y o u t e n e r g y-s a v i n g b r o u g ht g r e a t c o nf u s i o n；As bu i l d i ng t e c h n o l o g y c o n t i n u e s t o d e v e l o p，ma r k e t r e q u i r e me n t s ha v e b e c o me mo r e s o p h i s t i c a t e d，t he n e e d f o r a s e
5、 t o f no t o n l y th e who l e b u ild i n g c a n b e a c h i e v e d wi t h i n t h e ma j o r e l e c t r i c a l e q u i p me n t o p e r a t i o n a n d ma n a g e me n t o f e n e r g y s a V i n g a n d e n e r g y s a v i n g e l e c t r i c a l e q u i p me nt c a n me a s u r e t he r a
6、t e a n d e n e r g y s e c t i o n s y s t e mS ha n g ha i CRE DY I n t e l l i ge nt S c i Te c h Co L t d t o l a u n c h a b u i l d i n g e n e r g y-s a v i n g e l e c t r i c a l c o n t r o l s y s t e m(E B AS s y s t e m)t o t r y t o r e s o l v e t h i s i s s u e，T h e s y s t e m h a
7、 s t h e d o me s t i c l e a d i n g t e c hn o l o g y，i n l i n e wi t h t h e n a t i o na l s t r a t e g i c d i r e c t i o n o f e n e r gy-s a v i n g e mi s s i o n r e d u c t i o n，a n d t he pr o s p e c t s f o r a wi d e r a n g e o f a p p l i c a t i o n s a n d c o s t e f f e c t
8、i v e Ke y wo r d s：I n t e l l i ge n t Bui l d i ng，Amo u n t o f E ne r g ys a V i ng，Fr a c t i o na l En e r g ys a v i ng，En e r gy s a v i n g Bu i l d i n g s Au t o ma t i c Co n t r o l S y s t e m 1前言 目前楼宇 自动化控制系统(P_,J B AS)在我国的高端楼宇 中得到了广泛的应用，但是该系统的应用也逐渐显露出了较 多问题，尤其在设备节能管理方面，传统的B A S 长期以来
9、没 有在技术与产品上获得重大突破，给客户在使用上带来了 越来越多的困惑 也是行业内的有识之士不断诟病该系统 的主要原因。上海信业智能科技股份有限公司以节能为核 心，推出的E B AS 2 0 1 0 系统在建筑设备节能管理方面做出了 一些有益的尝试。2传统B A S 的不足 B A S 的基本功能可以归纳如下：(1)自动监视并控制各种机电设备的起、停 显示或 打印当前运转状态。(2)自动检测、显示 打印各种机 电设备的运行参数 及其变化趋势或历史数据。(3)根据外界条件、环境因素，负载变化情况自动调 节各种设备，使之始终运行于最佳状态。(4)监测并及时处理各种意外、突发事件。(5)实现对大楼内
10、各种机电设备的统一管理、协调控制。(6)能源 管理：水、电、气 等的计 量收费 实现能源 管理 自动化。(7)设备管理：包括设备档案 设备运行报表和设备 维修管理等 从 以上可 以看 出，B AS 在楼宇 电气 系统的监测管理 上有 很大的优势 应用B A S 是智能建筑的一个发展方向。但在长 期工程 实践 的过程 中，我们发现 了B A S 的一个重大缺 陷 即 传统的B A S 的节能量不能计量 无法量化 致使一些使用了 B AS 的业主在使用过程中不能了解该系统带来的节能收益，也无法评估投入该系统后给他们带来 了多少可以量化的收 益 这在一定程度上弱化了业主对B A S 应用的信心。在某
11、些 实际的项 目中，由于管理者主观的因素造成了B A S 的运行管 NT E L L I GE NT B UI L DI N G 2 0 1 0 年4 月 总第 1 1 6 期 照明 交换 机 莹 电 机 交换 机 末 i I l 交 换 机 L-，_ _ _ _ _ _ 一 麟 黎 曩 ：腰 麟 鞭 躺 鼎 !广一j L J 卜一J 一 _ 宙 囡 叠 l l _ 1 l1审 豳叠 I l!雩 l i l l l i 鉴 l l 錾 一 一 圈 囡 I _ I I 鼬螺 目 钾I l ml l 囊 啪睡曩 鲁 啪I l 嘿 j E 蛹嗍束 I 峨 征 的识别，自适应地调整运行参数 中 央 空
12、 调节 能系 统 电 梯控 制系 统 照 硐控 制系 统 电 机 控制 系 统 空 调末 靖 控制 系 统 以获得最佳的控制效果。其中央空调 图 E B A S 2 0 1 0 系统网络架构图 冷冻站控制过程如图2 所示。理流于形式，即使控制设备本身发生了故障也不愿意及时排 当环境温度、空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供 除使得B A S g 发挥其应有的作用。回水温度 温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传 3 E B A s 2。系 统 茎 ：针对于传统B AS 的节能量不能计量、无法量化这一缺 时预测计算出末端空调负荷所需的制冷量 以及各路冷冻水 憾，开发一套既能对楼宇设备进行节能
13、控制 又能够实现整 供回水温度、温差、压差和流量的最佳值并以此调节各变 个楼宇建筑ra部各主要用电设备的节 B b l、二 行管理的系统，是 频器输出频率控制冷冻水泵的转速 改变其流量使冷冻水 我们在这个领域所做的有益尝试。我们开发的节能管理系统 系统的供回水温度，温差、压差和流量运行在模糊控制器给 的主要特征为各个子系统均可以独立测量节能率与节能量 出的最优值。为了与传统B AS#I 区分 我们称之为节能的楼宇设备控制系 当环境温度、空调末端 负荷发生变化时，中央空调主机 统(E n e r g y s a v i n g B u i I d in g s A u t o ma t ic C
14、 o n t r o l S y s t e m)简 的负荷率 将随之变化，系统 的最佳 转换效率也随之变化。模 称E B A S 2 0 1 0。糊控制器在动态预测控制冷媒循环的前提下，依据所采集的 E B A S 2 0 1 O 系统主要由六个子项组成 其共同组成一套楼 空调系统实时数据及系统的历史运行数据，计算出冷却水最 宇电气节能控制系统，分别为：中央空调冷冻站控制系统、佳进、出口温度 并与检测到的实际温度进行比较，根据其 空调末端风柜控制系统、照明稳压节能控制系统、电梯动能 偏差值 动态调节冷却水的流量(和冷却塔风量)使系统 回馈节能控制系统、通用电机控制、通讯和软件系统。整个 转换
15、效率逼近不同负荷状态下的最佳值，从而实现中央空调 系统网络构架 图如 图1 所 示。系统 运载 能耗最大 限度 的降低。3 1中央空调冷冻站 的控制系统 该 系统 可 以作 为 独立 的节 能管理 系 统予 以应 用，我 们 我们知道，对于一套已有的中央空调系统，其在设计阶 已经将该系统成功地应用于多个商业广场运行 安全 可靠 段各方面的因素决定了整个中央空调系统在使用过程中造成厂 了 很 大 的 能 源 浪 费 因 此 具 有 很 大 的 节 能 空 问。我 们 可 以 从 I 知 识 鹰 昏 i 丽 霸 羁 爵 一 一 I 以 下几个方面 来考虑，比 如通过对冷却塔 风机变频、水的 流 I
16、 I 一 I I 量控制，从而对末端设备节能控制；控制水的流量、减少水 I I ：。l l 阻，降 低 冷 冻、冷 却 水 泵 的 能 耗；提 高 蒸 发 温 度 来 提 高 蒸 发 I l 堕 I I 要 銎 銎 效 兰 苎 量 换 銎 _目 萼 荔 二 曼 量卜 梳 机 启 停、冷媒流量提高压缩机运行效率；控制风量和出水温 ll 度节约冷却塔能耗等。图2中央空调冷冻站控制过程 2。1。年 4 月 总第 1 1 6 期 l N T E L L I GE N T Bul L。I NG 圃 个 其 一，性 的 一 一 一 一 一 一 一 一 电动机拖动负载减速运动时，其机械动能将释放出来 当位
17、能性负载下降运动时(位能减少)其机械位能也将释放出 来，如果能有效地将这两部分机械能转换成电能并回馈再生利 用 就可达到节约电能的目的。变频调速器通过电动机可以将这一时段的机械能转变成 电能存储在变频器直流环节的大电容中，有源能量回馈器则 将大电容中储存的电量无消耗地回收再利用。从而既达到节 电目的，又无耗 电发热大功率电阻 大大改善了系统的运行 环境。电梯的梯速越快，楼层越高，机械传动消耗越小，则可 以回馈的能量越多。图5 所示为电梯动能回馈系统解决方案。电梯动能回馈设备通过将 电梯动能转化为电能回馈电 网，将给直升电梯带来4 O 左右的节能率，而联网的数据通 讯可以让我们通过软件界面了解每
18、一台电梯运行的状态以及 当前的耗电量与节能量。3 5通用 电机控 制系统 在建筑物里还有一些 电机设备应用于通风、给水、排 水 输送等场合，需要一种通用的电机节能设备。通常它们 占建筑物的耗电量比例较小，容易被运行的管理者所忽略，但是长年累月的运行依然耗费了可观的能源，针对这一目标 设备 我们开发了通用电机控制系统。大部分的电机在设计选型的过程中，设计的容量比实 际需要高 出很 多，造成很 大的浪费 需要对通 用 电机进行 变 频节能控制以达到较好的节能效果。通用电机控制系统 的 结构如 图6 所 示。传感 器通过采 集 电机 的压 力 水流 量、液 位 温度、浓度和原水阀位信号等 经模拟量输
19、入模块输入 PL C，P L c 根据给定的设定值与实际检测值进行P I D 运算 输出 控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵 电机的供电 频率。变频 调速是通过改变 电机定子 绕组供 电的频率来达 到调 速 的目的。n=6 0 f(1 一S)p 对于成品 电机，其磁极 对数P 已经 确定，转差率S 变化 不 大，则 电机的转速n 与电源频率f 成正比 因此改变输入电源 的频率就可以改变电机的同步转速 进而达到异步电机调速 的目的。该节能控制设备同样可以联网运行，设备运行数据由统 一的软件界 面予 以显示。3 6通讯和软件系统 针对以上各个子项我们采用先进的技术手段设计一定 的通讯接口，
20、将所有电气的节能设备的数据进行连接从而 在一个人机界面上监测到包括中央空调系统 空调末端、通 用电机、电梯以及照明节电的运行参数，且具有数据采集、数据分析、绘制能耗曲线等功能 同时对参数的设定、修改 图4照明 节能控 制 系统的控 制原理 速度给 图5 电梯 动能回馈 系统解 决方案 图6通 用电机控制 系统的结构 做到操作方便。对输入的数据进行建模，输出数据进行系统分 析，不断修正模型中的算法的系数。通过交叉对比试验 可以较为精确地统计出投入该系统 之后的节能率，从而推算出年节能量 对于业主而言，其投 入 回报 期限可 以一 目了然。4结论 传统的B A S 由于存在节能量不能计量的缺陷，导
21、致用户 在使 用过程 中不能清楚地 了解到 电气 设备 的能耗状况。通过 对 目前市场上现有的 电气设备节能策略的研究以及工程实 践推出一套不仅能够实现整个楼宇建筑内部各主要用电设 备的节能运行管理，而且其各个子系统均可以独立测量节能 率与节能量的节能型楼宇设备控制系统(E B AS 2 0 1 0 系统)符 合建筑管理者 的实际需求。该技术在 国内处于领先水平 符 合国家节能减排的战略方向代表了领先的实用型设备管理 技 术，并 且 有 广 泛 的 应 用 前 景与 经济 效 益。o【参考文献l 【1】王再英，韩养社，高虎贤 楼宇自动化系统原理与 应用 电子工业 出版社，2 0 0 5：9 2 3 2。1。年4 月 总第1 1 6 期 I N T E L L I GE N T B uI L。I NG_ 圜