楼宇自动化系统在制冷空调领域的应用

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1引言

　　随着计算机技术和信息技术的高速发展，人们对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求越来越高，要求提供一个合理、高效、节能、舒适的工作环境。楼宇自动化系统（BuildingAutomationSystem，简称BAS）正是符合这一特点，顺应国际上普遍对节能的要求，目前已成为各国综合经济实力的具体表征。它是智能化大楼“5A”（BA：楼宇自动化；CA：通讯自动化；OA：办公自动化；MA：管理自动化；SA：保安自动化）中的重点。它利用分布式计算机控制系统，对大楼内的大量而分散的电力、照明、采暖、通风、空调、给排水、电梯等机电设备进行科学合理地控制与管理。通过这种方式不仅可以使大楼的功能档次得到提高，以适应现代社会发展的需求，而且可以达到高效节能的效果。它可以创造更适合于人们生活和生产的环境，节约能源，精简物管人员，保证整个建筑设备都能高效、精确、安全、可靠地运行。

　　现代化大厦就空调系统而言，是一栋大楼的耗能大户，也是节能潜力最大的设备。从统计数据来看，中央空调系统占整个大楼能耗的60％以上，中央空调是BAS的主要控制对象。因此，本文主要论述BAS对制冷空调系统的控制与运作。

　　2楼宇自动化系统（BAS）的特点

　　BAS的建立，对大厦机电设备的正常运行并达到最佳状态以及大厦的防火与保安都提供了有力的保证。同时，依靠强大软件支持下的计算机进行信息处理、数据分析、逻辑判断和图形处理，对整个系统做出集中监测和控制；通过计算机系统及时启停各有关设备，避免设备不必要的运行，又可以节省系统运行能耗。具体地说，BAS主要有以下几个特点。

　　2.1延长设备使用寿命

　　在电脑的统一管理下，设备能够始终处于最佳运行状态，及时报告设备的故障情况并进行处理；按照设备的运行状况打印维护、保养报告，避免超前或延误维护，延长了设备使用寿命，相应也等于节省了资金。

　　2.2有效加强人员管理

　　在不采用楼宇自动化的建筑中，操作人员是否及时处理设备故障及维护保养，管理者很难掌握；但楼宇自动化系统由电脑统一管理设备，电脑不会隐瞒、欺骗任何人，使管理者及时掌握第一手资料，避免人员管理的各种问题。

　　2.3保障设备与人身的安全

　　BAS系统对各设备的运行进行电脑监测，出现故障，能够及时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态，保障设备与人身的安全。

　　2.4充分满足用户需求

　　BAS系统可根据用户的需求，适时地调整设备，充分保证用户环境。如果采用人工调节，一则监测手段滞后，二则调节结果滞后，不可能充分满足用户需求。而BAS系统采用电脑管理设备，监测手段丰富灵活，反应时间快，可以充分满足用户需求。

　　2.5节省系统运行能耗

　　从统计数据来看，装有BAS的大楼，可节省能耗约25％，节省人力约50％。

　　3BAS对制冷空调系统实现的功能

　　BAS建立在微电脑技术上，利用先进的现代通讯技术，采用分散式直接数字控制（DDC）与中央监控相结合的控制方式，对空调设备按时间程序进行自动控制或手动遥控，并可以多用户同时工作。整个控制系统的功能主要表现在以下几个方面：

　　3.1了解空调系统的运行状况

　　由于现场处理机可以提供几十个测量及控制回路，因此可以充分利用这些回路对空气处理过程中的各种参数，设备进行数量及状态检测，并通过终端将其显示在计算机屏幕上，使运行管理人员能及时了解整个空调系统的运行情况。

　　3.2保证空调系统的运行参数

　　由于计算机能够进行复杂的数学运算和逻辑推理，因此它可以实现常规仪表控制难以实现的复杂规律控制、最优控制，这就使得BAS能够达到常规仪表装置达不到的速度和精度，更好地保证空调系统的运行参数。

　　3.3节省空调系统的运行费用

　　计算机的记忆和判断功能能够使其在控制过程中综合各方面的情况，在环境或生产参数变化时做出判断，选择最合理的方案。以在不影响舒适度的前提下减少水、电等能耗，降低运行成本，即通过有效地将设备运行和实际需求结合，使能源消耗减少到最低程度，并最大限度地延长设备使用寿命和降低维修费用。

　　3.4更好地进行空调系统设备的维护及管理

　　BAS在运行过程中能够判断空调系统各种设备的故障状态，操作终端还可以根据这些信息建立设备运行维护档案，预先制定计划并周期做出报告，这样就能很容易地得到最适合的运行程序和维护方案，从而大大提高了空调系统的运行管理水平。

　　可见，BAS是一套先进的大楼能源管理系统。另外，为保持系统的安全，BAS可设定任意层次的密码保护系统，使多用户、多任务的系统操作非常灵活。这是BAS越来越受到用户青睐的原因。

　　4BAS如何实现节能

　　制冷空调设备运行的自动控制对于节约能量、合理使用设备具有非常重要的意义。从全年来看，室外空气参数等于设计计算参数的时间是很少的，绝大部分时间是随季节的变化而变化的。即使是―天之内室外空气的参数也是在不断变化的。同时室内的余热余湿量也在不断变化，引起建筑物总的冷、热负荷的不断变化。如果不对空调运行设备，尤其是中央制冷系统进行相应的调节，那么将会影响整个空调系统的调节品质，浪费能源和费用，并且这些设备也不能在最佳工作状态下运行。

　　4.1常见的节能方法

　　随着空调系统节能技术的不断发展，空调系统中各种设备都有了相当成熟的节能技术在应用。以冷水机组为例，其节能的一般做法都是进行变频改造，通过变频调速控制，以达到节能目的。设备节能的常见方法见表1。

　　4.2通过BAS节能

　　BAS是一种效果更好、更节能的方法。仍以冷水机组为例，在多台冷水机组并列运行的情况下，在楼宇自控系统和冷水机组的各功能模块之间加装软接口并通过翻译软件和应用软件进行通讯。根据外部所需冷负荷，各冷水机组控制箱（UCP）向楼宇自控系统（BAS）提供现时主机的运行电流和负载率等参数，楼宇自控系统（BAS）通过应用软件进行分析、比较、计算后将给定的各冷水机组的新的负载率等指令发至各冷水机组的功能模块，使冷水机组运行在低能耗区，始终以最节能的方式运行。该系统只需增加：

　　1）软件接口ASMIG2101―0及A5―MIG202―0各1个；

　　2）翻译软件及应用软件各1套。合计投资约3～4万元。由此可见该节能技术投资小，效果明显，特别适应多台机组的空调系统。

　　5BAS在应用中存在的问题及解决途径

　　5.1存在的问题

　　据了解，我国目前安装BA系统的大楼已逾千座，主要分布于北京、上海、广东、江苏、浙江等省市。然而，调查表明，这些BA系统中，存在不同程度问题的约占70％左右，其中还包括了一些系统根本没开通的，或开通后不久即崩溃瘫痪的。BA系统的成功率问题已引起了业内外人士的广泛关注。就制冷空调系统而言，出现问题的原因笔者认为主要有以下几点：

　　5.1.1技术问题

　　BA设计人员专业一般是电子电气类，对建筑中各专业（如暖通空调、给排水、变配电等）的系统或设备的工艺了解有限，造成设计不尽合理，进而造成BA系统控制精度下降。

　　5.1.2资金问题

　　过去的建筑设计缺乏节能观点，重视初投资而忽视建筑设备的日常运行费用和能耗量，造成运行费用高、能耗大。BA系统的造价一般相当于建筑物总投资的0.5％～1％，其年运行费用的节约率一般为10％，这样4～5年就可以收回全部费用。因此从长远考虑，应用BAS可大大提高大楼的整体效益。

　　图1曲线反映了一个日本的2万㎡办公大楼使用BAS前后设备投资、能源费用及人工费用情况，可以看出系统的初投资虽然增加一些，但总的费用却明显减少了。

　　5.2解决途径的探讨

　　首先制冷空调设计人员应与自控设计人员相互默契配合并贯彻于工程的始终；其次应将工艺系统的调试作为工程的必要步骤；最后不应只考虑初投资，而应从长远考虑，做出综合的技术经济分析。

　　6结语

　　从上述分析可以看出，BAS不仅从控制和管理的角度上已是大势所趋，而且可以减少大楼内的能量损失，是节能降耗、实现能量优化管理的重要手段。随着计算机应用软件技术的发展，以计算机为基础的BAS在能量管理技术上己达到了实用阶段，并得到了广泛应用。众所周知，在我国经济迅速发展的今天，能源与供给方面的困难是当前急需要解决的问题，因此如何节省和充分利用能源己提到了日程上来。这也正是BAS之所以兴起并能够迅猛发展的主要社会背景。因此，只要我们积极探索，努力研究，逐步解决BAS在应用中的问题，BAS在制冷空调领域节能的道路一定会有广阔的发展前景。