智能建筑控制與診斷為基礎(chǔ)的節(jié)能技術(shù)
| 【香港理工大學(xué)屋宇設(shè)備工程學(xué)院的教授王盛衛(wèi)】非常感謝給我這個(gè)機(jī)會(huì)。我看前面很多的建筑師、環(huán)境工程師或者是水處理的工程師都演講了，我本人主要講《智能建筑控制與診斷為基礎(chǔ)的建筑節(jié)能技術(shù)》。 我今天主要講案例，主要內(nèi)容有：1，建筑系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬軟件包；2，優(yōu)化控制策略；3，故障檢測(cè)及診斷策略；4，智能建筑管理平臺(tái)的智能建筑管理系統(tǒng)；5，實(shí)例應(yīng)用——環(huán)球貿(mào)易中心。 首先講講建筑系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬，模擬不單單是對(duì)設(shè)計(jì)重要，對(duì)后面系統(tǒng)的運(yùn)行、控制也非常重要，所以我們這個(gè)系有很多的同事花了很多的精力做建筑模擬。我這個(gè)組主要是做動(dòng)態(tài)的模擬，就是在建筑做好之后，什么樣的動(dòng)態(tài)軟件可以控制建筑的動(dòng)態(tài)情況。我們?cè)S多的工程師在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要設(shè)計(jì)軟件，在節(jié)能的時(shí)候，我們需要一些節(jié)能的工具。實(shí)際上大體需要兩類的軟件，一類是快速能耗評(píng)估工具——可以利用很少的信息短時(shí)間內(nèi)完成。另一類是詳細(xì)能耗評(píng)估工具——提供信息的能源、操作和控制性能的評(píng)價(jià)。 另一方面就是優(yōu)化控制的問題，如果大家對(duì)軟件工程系統(tǒng)有比較多的了解的話，就知道，優(yōu)化控制可以產(chǎn)生的節(jié)能效果是10—25%。比如剛才講的100多層的建筑和今天講的綠色建筑的主題不太相符。優(yōu)化控制里面包括很多的策略：通風(fēng)新風(fēng)控制；空氣處理器的智能和優(yōu)化控制；冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略。在空調(diào)制冷控制方面的實(shí)力：長(zhǎng)期在局部控制及監(jiān)督控制方面的應(yīng)驗(yàn)，以及在建筑自動(dòng)化和空調(diào)制冷系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn)；在虛擬環(huán)境下對(duì)控制邏輯及控制軟件的測(cè)試及驗(yàn)證工具。 故障檢測(cè)及診斷策略——自動(dòng)的故障和性能診斷策略，包括：建筑系統(tǒng)能耗性能；系統(tǒng)測(cè)量及控制元件（傳感器、驅(qū)動(dòng)器等）；包括新風(fēng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、空調(diào)柜、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等在內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)。你會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在建材建筑系統(tǒng)里面我們的數(shù)據(jù)非常多，但是我們?nèi)瞬恢涝趺礃舆\(yùn)用這些數(shù)據(jù)，我們?cè)趺礃佑泻玫姆椒ㄟ\(yùn)用這些數(shù)據(jù)以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題呢？我們需要一些軟件的平臺(tái)支持這個(gè)工作。比如說我們?cè)谶@個(gè)小組里面開發(fā)一個(gè)智能管理的平臺(tái)，我們這個(gè)平臺(tái)可以做什么工作呢？這個(gè)平臺(tái)可以使優(yōu)化控制系統(tǒng)等系統(tǒng)組合在一起。我們的一些運(yùn)用軟件也可以通過這個(gè)平臺(tái)連在一起。 下面我介紹一下比較大的運(yùn)用實(shí)例，就是在香港的環(huán)球貿(mào)易中心。在香港環(huán)球貿(mào)易中心里面，我們的角色是兩個(gè)方面，一個(gè)是作為獨(dú)立的能源顧問，提供設(shè)計(jì)方案選型及運(yùn)行控制咨詢服務(wù)。第二就是作為空調(diào)制冷系統(tǒng)及控制分析的專家提供優(yōu)化控制，系統(tǒng)測(cè)試及驗(yàn)證服務(wù)。所以我們基本上是兩個(gè)角色。 我們研究團(tuán)隊(duì)的主要任務(wù)，對(duì)設(shè)計(jì)階段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)備選型，測(cè)量及控制進(jìn)行能耗特性的評(píng)估，研發(fā)詳細(xì)的模擬軟件包對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估研發(fā)制冷系統(tǒng)。 我們看一下這個(gè)建筑，是香港最高的建筑，有118層，490米。在里面工作和生活的人有兩萬人。這個(gè)對(duì)綠色建筑是非常不符合主題的，其實(shí)我們不應(yīng)該建設(shè)這么一個(gè)建筑。但是對(duì)工程人員來講，我們的開發(fā)商從經(jīng)濟(jì)的原因接納了這個(gè)設(shè)計(jì)，我們就要使這個(gè)能耗盡量節(jié)能。 從優(yōu)化系統(tǒng)講我們做了這樣的一個(gè)工作，我們?cè)谒牡钠脚_(tái)上做了兩個(gè)事情，一個(gè)是優(yōu)化的控制系統(tǒng)，還有一個(gè)就是診斷系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)是在CA平臺(tái)的計(jì)算機(jī)上。總共有五六十萬的數(shù)據(jù)點(diǎn)，我們對(duì)3000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)因?yàn)榈膬?yōu)化控制，這個(gè)優(yōu)化控制方案通過它中央管理的平臺(tái)，返回到這個(gè)系統(tǒng)里面進(jìn)行優(yōu)化共儲(chǔ)。這個(gè)是它的系統(tǒng)，是非常復(fù)雜的。我們簡(jiǎn)單看一下它的耗能情況，它的制冷系統(tǒng)有8千千瓦，空氣系統(tǒng)有4千千瓦。整個(gè)建筑的節(jié)能能耗是5000萬。是非常大。我們?cè)谒腂A系統(tǒng)里面，加了一個(gè)優(yōu)化控制系統(tǒng)和一個(gè)故障診斷。另外對(duì)發(fā)展商來講很有意思的是，在發(fā)展商剛剛設(shè)計(jì)，還沒有建成的時(shí)候，我們的實(shí)驗(yàn)室給他們建成了一個(gè)模擬的建筑系統(tǒng)，在這個(gè)模擬的平臺(tái)上我們能夠做很多的事情。比如說發(fā)展商想試一試改一下設(shè)計(jì)、改一下控制，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能耗有什么影響，我們就可以在這個(gè)系統(tǒng)上面試。還有，比如我們的整個(gè)管理系統(tǒng)非常復(fù)雜，我們開發(fā)花了很長(zhǎng)的時(shí)間，但是我們?cè)谡{(diào)試的時(shí)間是非常短的。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室可以把這個(gè)調(diào)試工作做好。到現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作就可以非常少了。 簡(jiǎn)單講一下，我們很多的發(fā)展商，很不愿意在整個(gè)的設(shè)計(jì)過程中有比較好的花一點(diǎn)功夫能夠很好地分析一下我們的設(shè)計(jì)的情況，我舉兩個(gè)例子，就是我們做了不太多的功夫，給他每年改了一點(diǎn)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，使他的能耗從原理上講可以節(jié)省300萬。第一個(gè)例子就是冷卻塔的控制，我們覺得他們應(yīng)該用變數(shù)的好。通過改變了變數(shù)以后，每年有200萬的能耗的節(jié)省。另外一個(gè)就是它整個(gè)的系統(tǒng)都用兩極的泵，大家都知道，兩極的泵在制冷系統(tǒng)一側(cè)的話，由于很冷，是比較好，但是在換熱器后面其實(shí)不需要用兩極的。所以我們建議他改用了一極的。結(jié)果節(jié)能又省100萬。如果冷卻塔會(huì)產(chǎn)生冒煙的問題，所以我們?cè)诶锩孀隽艘粋€(gè)自動(dòng)化的一個(gè)控制系統(tǒng)，常規(guī)的冒煙是加熱造成的，我們用了這個(gè)控制系統(tǒng)，就盡量不用加熱的方式。謝謝大家！如果有發(fā)展商或者是一些比較大的承建商，如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)、選型的過程中花的功夫多一點(diǎn)的話，可以發(fā)現(xiàn)有更便宜的解決方式。我們就會(huì)有很大的節(jié)能空間。 |
