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要：当前我国绿色建筑建设数量呈上升趋势，为确保绿色建筑中诸多功能顺利应用，要求集成应用大量的先进技术，而楼宇自动化系统的使用可进一步提升建筑物内各种设备操作的可靠性及安全性，保证各类设备能持续稳定运行，还可明显减少建筑物的整体能耗，明显提升了绿色建筑的使用质量。本文首先阐述楼宇自控系统的概念与特点，然后解析绿色建筑中楼宇自控系统的具体运用情况，最后分析了绿色建筑中楼宇自控系统的发展前景。
关键词：绿色建筑；楼宇自控系统；设计；智能建筑
引言：绿色建筑通过技术手段来提升建筑管理，与传统建筑相比，绿色建筑的节能优势较为突出，使用功能也更加丰富，绿色建筑降低了建筑全生命周期内各种资源和能源的消耗量，为大众提供舒适、健康的生活工作环境。绿色建筑现在已成为建筑业的发展趋势之一，其可缓解项目建设和环境发展之间的矛盾，确保建筑运营的可持续发展。
一、楼宇自控系统的概念与特点
楼宇自控系统（BAS）是利用计算机网络技术、传感器技术和自动控制等多个专业领域的应用对建筑物中各种机电设备实现动态控制，确保建筑能满足舒适、节能的需求。
楼宇自控系统的具体特点有以下三个方面：
（1）首先是节省能源，当前很多建筑在运营中都会损耗大量能源，按统计数据来看基本会达到整个能耗的33%甚至更高，而楼宇自控系统通过利用温度最佳控制、自动照度控制以及最优设备启停控制等诸多措施，能够降低建筑物的整体能耗；
（2）其次是节省运营成本，楼宇自控系统是由计算机来实施集中控制和自动控制，这样可以有效减少工作量，进而可以减少操作人员和设备维护人员的数量；计算机依照相关程序来展开控制还可以减少管理人员的监督工作量，从而也进一步减少了各种人力资源的耗费。利用系统内的各种节能管理方案，可在确保建筑环境舒适度的基础上减少日常运营费用，提升了建筑运营的整体经济效益；
（3）最后是可以有效延长设备使用寿命，楼宇自动化系统能对施工设备运行状态实施实时监控，利用相关程序对机电设备的使用时间实施精确控制，开展定期的维护保养工作，及时发现各种潜在的设备故障，从而延长了设备的使用寿命，大大减少了维护成本，有效地提升了建设资金的使用效率。
二、绿色建筑中楼宇自控系统的具体运用情况
当前，绿色建筑通常使用楼宇自控系统对建筑物内各种机电设备的运行状态、安全状态、能源使用情况实施自动化的全面监视、控制及管理，楼宇自控系统在确保机电设备运维管理质量的基础上，通过集中管理实现高效节能，并进一步保障了绿色建筑的环境舒适度。
1、楼宇自控系统的总体性能
首先为先进性，绿色建筑中楼宇自控系统应用频次高，其可对于各种类型设备实现集中管理及分散控制；其次为开放性及互操作性，楼宇自控系统包含了OPC，ODBC等各类软件接口，这样使得本系统具有向上及向下的集成能力，本系统还允许不同厂家产品利用网关界面或第三方集成产品来完善系统的架构与功能；再次为可靠性，楼宇自控系统主要采用分层网络结构，网络结构中包括管理层以及监控层，进而实现集中管理及分布式控制的网络功能；接下来为扩展性，楼宇自控系统的控制总线兼容性及可扩展性较好，兼容设备能连接到总线上的任何位置，这样将方便在不同时间分阶段进行系统控制方案的实施和调整；最后为经济性，楼宇自控系统的性价比较高，因此在各类绿色建筑中的应用范围较广。
2、楼宇自控系统的特点
市面上各品牌楼宇自控系统的应用开发平台都采用图形用户界面，操作简单且显示清楚，支持各类专用绘图软件，可依据建筑各楼层设备的平面布置图、各受控设备的工艺流程图、自动控制的系统原理图来绘制具体图形界面，这样能够直观地表示出各个受控设备实际的地理位置，然后利用图形、图像及数据报表等形式显示设备的开关状态、等级、人工/自动模式、温度、流量、湿度以及压力等各类数据信息。操作人员可简单地通过键盘或鼠标便可在交互式菜单中针对相关设备实现监视、发出具体操作指令、实时显示受控点状态等各种功能，楼宇自控系统还可构建简单、清晰的系统访问目录。同时楼宇自控系统主要基于分布式控制理论，其整体结构非常灵活，适应性强，操作简单，同时，因为楼宇自控系统的网络均采用开放式设计模式，多级网络设计确保系统可扩展性强，能够和各类第三方产品设备及系统实现无缝集成，开放性的平台可确保Windows，UNIX，LonWorks以及BACnet等各类标准的结合使用。同时楼宇自控系统基本是采用模块化设计，这样可以使整个系统达到节约管理成本的目标，同时也进一步提升了建筑能源的利用效率，确保居住、工作的舒适性。
3、楼宇自控系统包含的硬件及功能
首先为中央站系统，实施过程中需要确保中央站的计算机系统CPU总运行负荷低于50%，并且内存负荷不超过70%。
其次为现场控制器，现场控制器的主控设备- DDC控制器大多为以太网接口，故主干网多使用以太网结构来搭建网络，并结合综合布线系统，星型的网络拓朴结构稳定且可扩展性较强。DDC控制器多采用闭环控制算法，并利用无模型自适应控制模式，这样可以使得整体控制精度更高，从而有效降低执行机构的运转次数，进而延长了执行机构的使用寿命。中央操作站和现场DDC控制器之间可以进行数据通信，DDC控制器自身配置了电源及存储芯片，且电源具有峰值电流抑制以及过载保护等功能，大大提高了系统的稳定性。
最后为传感器、执行机构，楼宇自控系统的传感器及执行机构大多安装于通风管道、水管、室内以及室外环境，传感器包括室内/室外温湿度传感器、压力传感器、光传感器、液位开关和水流开关等，检测精度需达到系统的控制要求，执行器主要是使用电动执行器，并具备复位驱动及手动操作功能。传感器均需采用防腐结构，因为该设备大多安装于振动、潮湿的安装环境中。选择传感器时需充分考虑选型设备的灵敏度、稳定性以及使用寿命等诸多方面，相关传感器均需参照工业标准制造并能够与DDC控制器实现高度匹配。
4、楼宇自控系统的控制功能
4.1冷水机组控制
冷却器主要是依据冷冻水供水温度来实施控制的。如果冷水机组实际供水温度超过设备的设定温度后，机组各个压缩机的工作量将大幅度增加，进而增大机组负荷；当供水温度与机器设定温度相同时，机组压缩机工作状态保持不变，所以机组负荷相应不变；而当供水温度低于机器的设定温度时，机组压缩机做功减少，机组负荷也相应减少。
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（1）根据冷水主管的供水温度来确定是否加载冷冻机。当供水温度接近或等于设定温度时，不加载冷冻机，且设定温度应等于单个冷冻机组的机体控制设定值，参与群控的所有冷冻机的设定温度应保持一致;当供水温度高于设定温度时，应加载冷冻机，同时应设定加载延迟，且需受到冷源系统运行时间以及是否有负载的限制。
（2）根据冷水主管的供水温度以及冷冻机的负荷来确定冷冻机是否加载，当供水温度高于设定温度时，应加载冷冻机组，当供水温度低于或接近设定温度时，这说明冷冻机组功能已能够满足当前建筑温度需求，冷冻机组是否还需加载需要检测当前冷冻机组的实际负载。
4.2空调机组
（1）启停控制,在中央管理工作站加载相应的计划程序，使其能够有效控制空调机组的启动及关闭，还可设定是否为临时或永久设置，时间表和峰值变化以及特殊时间段均可在此设定。
（2）温湿度控制,回风温度是根据安装在回风管道上的温、湿度传感器来实际测量，通过冷却、加热来实现区域温度调节，从而实现节能。同时冬季利用加湿控制功能，通过回风温度及湿度控制加湿器，确保区域湿度保持稳定，并根据室外温度、湿度和相关计算值来有效校正空调设定温度。
（3）状态监测,风扇故障报警信号是由风机过载继电器的状态监测数据得到的，并利用空调控制柜的二次回路来检测风扇运行状态以及手/自动状态，通过差压开关来确定过滤器两侧的压差，然后根据阻塞报警信号的设定来确定是否开启过滤器清洁以提升整体过滤效率。
4.3 全热回收新风换气机组
全热回收新风换气装置包括排风机、送风机、热交换器和送回风滤网，其具体功能包含以下三部分：
（1）启停控制,在中央管理站设置计划来控制机组运行，再根据实际情况来确定是暂时设置或永久设置。
（2）状态监测，风扇故障报警信号是由风扇过载继电器的状态监控数据生成。
（3）软件控制模式，依据全热回收新风换气装置控制热回收及回风温度，如果夏季温度超出设定温度时，可启动风扇，及时送入新鲜空气，并排出陈旧空气，而温度低于设定温度，停止回风机及回风换热。
4.4 照明系统
照明系统包含了景观照明、厅堂照明、走道照明，办公照明等，具体是依据各个功能区的实际需求来实现独立控制。
景观照明控制是基于相关回路控制功能，能够达到日常工作及节假日等模式的控制要求，还可实现集中监控。
厅堂及其它公共区域的灯光开关控制功能，是利用环路控制满足公共场景照明及节能控制要求。
日常办公照明控制，是采用开闭控制方式，实现集中监控及节能控制要求。
5、节能措施
（1）冷冻水的温度设定，系统中的节能程序能够具体依据室外季节及室外温度变化自动调节冷冻水的出水温度，并对于整体系统实现动态控制。
（2）空调场所的温度设定，通过在不同区域设置不同的温度来实现节约能源，一般来说，办公区温度设定为25℃，而走道温度为27~28℃，这样既能提升人体的舒适度，又可大幅度降低各种不必要的能源消耗。
（3）减少设备容量冗余，传统的空调设计中，由于季节变化、人员及设备发热等诸多因素导致很难准确计算出空调系统的实际负荷，所以在设计阶段需保留一定的设备容量冗余。利用人工操控启停的方式必然会引起一定程度能源浪费，因此需要使用BAS节能控制算法和群控模式，依据末端实际冷负荷来动态控制设备的运行时间及投入台数，确保冷量供求平衡，从而确保冷源设备运行始终处于最高效率，这样也有效地克服了因设备容量冗余产生的能源浪费。
（4）新风控制，根据季节变化，合理的新风控制能够有效的实现建筑节能效果，在正常条件下，处理1吨室外新风约需要6.5KW的冷量，或12.7KW的热量，在确保室内空气洁净度的前提下减少新风的送入量可实现节能。新风控制的常用方法：在夏季午夜室外温度最低的时段开启新风机，将室外低温空气送入室内，然后关闭风门，从而减少第二天空调系统的预冷时间，同时根据室内的空气质量来控制新风机的启停，这样可以全面减少新风机的开启时间以及冷量损失；午餐时间室内人数会减少，这样便可减少新风机的开启频次；在季节过渡时，可以尽量利用室外新风，这样可以全面降低冷量损失。
（5）提高室内温湿度控制精度，建筑物的温度和湿度变化都和建筑物的节能效果有紧密联系，所以将建筑物内的温度和湿度控制在一定精度的设定范围内，这样能提升建筑空调的节能效果。
三、绿色建筑中楼宇自控系统的发展前景
当前我国绿色建筑建设数量呈上升趋势，为确保绿色建筑中诸多功能顺利应用，要求集成应用大量的先进技术，而楼宇自动化系统的使用可进一步提升建筑物内各种设备操作的可靠性及安全性，保证各类设备能持续稳定运行，还可明显减少建筑物的整体能耗，明显提升了绿色建筑的使用质量。
绿色建筑中楼宇自控系统未来主要的发展前景大体包括下列两个方面：
1、标准化发展
不断产生的各种先进技术要求楼宇自控系统产品均依据相同的标准进行生产，尤其是网络通信接口和协议等均需采用开放性标准，如采用OPC及 BACnet标准的通讯接口，这样可以确保楼宇自控系统产品与系统集成商之间进行信息共享，再基于计算机网络将各个子系统运行指标、工作状态、报警状态等各类信息进行采集并集中上传至统一系统平台，进而达到集中监视、集中控制和集成管理的功能。
2、IP化发展
在当前的楼宇自控系统中，建筑物内外各种设备之间的通信网络均是以以太网为基础，这样可以实现信息网络以及控制网络的有效结合，并能大幅度地简化整个网络结构。同时楼宇自控系统的IP化发展还能够有效解决当前控制网络与信息网络总线技术同步应用但相互不兼容的问题。
四、结语
综上所述，当前绿色建筑中楼宇自控系统的应用日渐增多，这样能够提升绿色建筑居住及工作的舒适度，但楼宇自控系统尚存在一些不足，有待研发人员进行深入研究，以确保楼宇自控系统的应用质量。
参考文献：
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[2]邵勇. 智能绿色建筑中楼宇自控系统的设计探讨[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2015(5).
[3]李光宇, 罗水松, 林晨,等. 辐射制冷结合除湿新风的温湿度独立控制系统在上海某绿色建筑中的应用[J]. 建筑科学, 2012(s2).
论文作者:戚哲荣
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月上
论文发表时间:2018/9/8
标签：楼宇论文; 自控论文; 系统论文; 温度论文; 建筑论文; 设备论文; 机组论文; 《建筑细部》2018年2月上论文;