北京交通学校智能化项目建筑节能技术应用———北京交通学校智能

　编者语：日前，泰豪北京所承揽的北京交通学校智能化总包项目工程已顺利竣工，泰豪作为该项目智能建筑电气产品供应商和智能化解决方案提供商，从用户利益出发，对节资、节能进行了有益的探索，并在工程中得以成功的应用，收到了较好的成效。作为该项目技术总负责的许宪斌总工程师，对已投入使用的北京交通学校智能化项目中用到的节能方案进行如下应用分析。
  
  北京交通学校智能化项目建筑节能技术应用
  一、建筑节能的意义及建筑能耗的构成
  　　据不完全统计，我国现阶段建筑耗能量已占社会总耗能的30%，随着我国城市化进程的不断推进，城镇建设的高速发展，以及人民生活水平的日益提高，专家们预言：如不及时地加以改善，这个比例将迅速地上升到40%左右。国务院发展研究中心发布，目前新建建筑中，95%以上仍然是高能耗建筑。建筑耗能已经成为我国最难治的城市病之一，影响着中国城市的可持续发展，进而影响经济的可持续发展。由此可见，建筑节能刻不容缓，应置于社会发展的重要地位，《公共建筑节能设计标准》由建设部和国家质量技术监督检验检疫总局联合发布，已于7月1日起正式实施。这是我国批准发布的第一部公共建筑节能设计的综合性国家标准。
  　　建筑节能是指在保证基本的卫生、健康、舒适标准下，提高建筑的能源利用效率。按照国际通行的分类，建筑能耗是指民用建筑使用过程中的能耗，其中包括居住建筑和公共建筑以及服务业，主要包括建筑采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯、通风等方面的能耗，由此可见，建筑节能是从设计、施工到设备材料各行业全员参与的系统工程。而由于采暖、空调、通风能耗约占建筑总能耗的2/3左右，该部分系统节能措施成功与否是控制建筑能耗的关键所在。
  
  二、北京交通学校智能化系统简介
  　　北京交通学校位于北京市大兴区，公司承揽新建的现代教育中心及综合体育馆楼机电总包工程，工程规模达4万平方米，整个智能化系统如图一、图二所示。
   
  图一：北京交通学校机电项目系统框架
  
  图二：北京交通学校弱电智能化系统框架
  三、北京交通学校项目中节能技术应用
  　　由于本项目实行机电总包建设方式，强电系统及弱电系统均由我公司实施，在强弱电系统的规划设计、设备及系统选型、工程实施过程中始终将节资节能的理念作为重要指导方针，从设备选型到各设备的监控有着很好的匹配，实现了设计目标，达到了很好的节能效果。
  　　从设备选型上，选择了带有负荷可调的泰豪智能型风冷螺杆机组，根据实际负荷自动调整输出，最大限度减少能量损耗；在智能化系统配备上，分别配备了综合电力监控系统、机电设备监控系统、智能照明监控系统等，对建筑设备中能耗大户进行了很好的监控；当然对于其他象安全防范、校园网络等系统也进行了节能考虑，由于篇幅所限以及能耗比重的原因，在此只对上述的几个能耗大户的节能方案进行介绍。
  　　（一）、智能型风冷螺杆机组
  　　如前所述，采暖、空调、通风能耗约占建筑总能耗的2/3左右，而冷冻站设备（冷冻机、冷冻泵、冷却塔、冷却泵）占其中的50％，冷水机组占30％左右，冷冻泵占10％。
  
  　　本项目设计负荷共计1050KW，在设计中采用的是风冷螺杆机组，置于建筑顶层，省去了冷却塔和冷却泵，从设计上即达到了节资节能的效果。
  　　在设备选型中选择了泰豪的智能型风冷螺杆机组，配置为3台300KW的FSH300加1台150KW的FSH150，通过楼宇自控系统实现4台机组的群控，一是根据实际负荷的多少决定机组启动的台数及启动的类型；二是根据每台机组的累计运行时间来平均机组的使用寿命。泰豪智能型风冷螺杆机组具有如下的特点：
  　　（1）每台智能型风冷螺杆机组均具有自动能量调节功能，可自动实现25％、50％、75％和100％运行，配合机组台数控制，低成本（同变频机组相比）最大限度的实现了输出功率同需求负荷的匹配，达到节能的效果。
  　　（2）每台泰豪的智能型风冷螺杆机组均提供了TCP/IP协议的远程测控接口，并内嵌WEB化的操控界面，在不增加任何成本的情况下可以方便的实现厂家及业主对设备的检测、控制和管理。
  
  （二）综合电力监控系统
  　　设备运行能耗是商业运作的主要支出之一。在今天的竞争环境中，在中国这种能源状况下，合理控制这些费用并不断设法提高质量，能削减支出，为了有效控制这些费用，首先应该对其进行监测。这就是电力监测和控制系统存在的原因，它可以提供节余设备投资和设备运行潜在消耗所需的信息。事实上，电力节能委员会做的一份研究表明，检测类仪表的平均回收期限少于6个月，投资的平均汇报率为200％。
  　　采用智能化变配电系统，对于系统的操作，可通过编制程序，对系统的各种操作进行预先设定，并以图形或表格的形式进行显示，非常直观、有效。对于信号的采集，一方面是信号的种类可根据实际情况的需要进行采集，尤其是一些直接关系到系统变化趋势的信息，系统能不断采集和分析，提前给出必要的提示或警告，便于系统安全可靠运行。智能化变配电系统可对每个回路上的断路器状态、柜内及母线温度、操作机构的机械性能、绝缘水平等进行检测，为系统运行的测量、保护、控制等提供必要的依据，并对发生故障的部分进行录波、故障记录，为故障分析提供可靠的数据。智能化变配电系统采用计算机技术、数据处理技术、控制技术、传感技术、通信网络技术、电力电子技术等，取代传统的二次回路，具有接线简单、性能可靠、易于维护的优点。
  　　北京交通学校项目采用双路10KV供电方式，通过两台1250KW干式变压器后进入低压配电系统。在该变配电系统中，我们使用了爱博精电电力监测系统。
  
  　　该系统能专业化地满足电能管理的要求，主要体现在对电能成本、电能质量、供电连续性三方面。对于供电成本，主要方面是在于减少损耗，系统可以识别主要的耗电源、在内部进行成本分配，让用户对成本有更直观的了解，利用多站点集合的优势，在降低成本方面，可随时查看能源消耗模式，控制用电高峰。对于电能质量，该系统可以对供配电系统进行谐波分析，电压波动探测，扰动探测，中性线电流监控。例如配电系统中的谐波，他导致设备运行效率降低，缩短设备的使用寿命，加大了容量，增大了系统的损耗。严重时，将会导致一些设备运行不正常。在保证供电系统供电连续性方面，该系统可以帮助用户分析和控制配电系统，从而提高供电的可靠性。该系统通过一个图形互动界面，将收集到的测量数据集中起来，并将其格式化，它可以提前发现问题，并加以解决，从而避免设备出现故障以及由此而引起的停电。当出现故障时，要迅速判断故障点以及故障原因往往是困难的，从而延误了及时恢复供电的可能性，而系统可以及时诊断出问题所在，给维护人员提供有效的信息，保证了即使出现故障，也比传统的供电系统能尽快消除故障，恢复供电。
  　　该套电力系统具有如下功能：
  　　简单的功能预设，包括：
　　数据
　　仪表和柱状图
　　历史记录及趋势
　　波形显示
　　谐波分析
　　事件记录
　　用户权限管理
　　控制
　　自动任务
　　动态数据交换（DDE）
  
  　　用户可定制的高级功能
　　用户自定义表格和报告
　　设置自动任务
　　定制图形界面
  
  　　（三）、照明监控管理系统
  　　就照明管理系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光场景，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。一个优秀的智能照明系统可以提升照明环境的品质，确保在建筑物里工作和生活群体的舒适和健康。
  　　北京交通学校项目照明功能除了室内室外照明监控以外，还有多功能厅及报告厅的灯光监控，功能相对复杂，而采用传统的楼宇自控(BA)系统来监控照明，只能实现简单的区域照明和定时开关功能，无法实现调光，场景控制等功能来灵活自如地管理照明设备。故我公司采用奇胜公司的C-BUS系统来实现校园灯光有效的监控和管理。
  　　该系统具有如下功能及特点：
  　　*照明线路设计简单，系统安装方便，操作维护容易，其软件的可编程性和硬件的灵活结构，大大节省建筑的投资成本和维修运行费用，缩短安装工期，提高投资回报率。
  　　*任意实现单点、双点、多点、区域、群组逻辑控制，定时开关、亮度手/自动调节、红外线监测、遥控、场景组合等多种照明控制功能，不但可以展现丰富的灯光效果，而且还能节约能源。
  *根据校方需求和外界环境的变化，仅仅是修改软件设置，或少量改造线路，就可以调整照明布局和扩充功能，适合于校方的不同使用要求。
  　　*系统中每个输入输出单元里都存储有系统状态和控制指令，停电后不丢失数据。在恢复供电时，系统会根据预设记忆参数，自动恢复停电前的工作状态，实现无人值守。
  　　*控制回路与负载回路分离，输入输出单元仅用一根UTP5五类线做为总线相连，并且在网络中可以随时添加新的控制单元。总线上开关的工作电压为安全电压DC36V，确保人身安全。
  　　*C-BUS系统具有分布式智能控制的特点和开放性，可以和其它建筑管理系统(BMS)、楼宇自控系统(BA)、保安及消防系统结合起来，提高物业智能化管理水平，符合现代化生活的发展趋势。
  　　通过这些节能技术的应用，经过了近半年的运行，北京交通学校节能效果比较显着。结合多年智能化工程设计、施工经验总结，我们的体会是，节能是一个系统工程，只有在规划设计、设备选型、工程实施、系统集成等各个环节进行很好的匹配，才能取得一定的成效，否则会形成耗资而不节能的尴尬局面。
  　　（本文作者：许宪斌，自动化硕士，现任泰豪北京智能建筑事业部总工程师，从事智能建筑领域近十年，在建筑智能化的研究、规划、设计与实施方面经验丰富。）