河南工行大樓建筑智能化系統(tǒng)的節(jié)能計(jì)量和節(jié)費(fèi)統(tǒng)計(jì)
| 【摘要】河南工行大樓的建筑智能化系統(tǒng)以建造綠色智能建筑為目的，構(gòu)建冰蓄冷和熱鍋爐的冷熱源的移峰填谷的節(jié)能節(jié)電節(jié)費(fèi)系統(tǒng)，并以其良好的開放性，與空調(diào)通風(fēng)和給排水的自控系統(tǒng)，智能照明系統(tǒng)，門禁一卡通系統(tǒng)，安全防范自控系統(tǒng)及消防自控系統(tǒng)一起，共同建造了一個(gè)既環(huán)保節(jié)能節(jié)費(fèi)，又安全方便的綠色智能建筑。 1 建筑智能化系統(tǒng)的基本指導(dǎo)思想 中國工商銀行河南省分行營業(yè)科技大樓（本文簡稱“河南工行大樓”或“該大樓”）坐落在號稱為鄭州“金融大街”經(jīng)三路的北端，建筑面積25633m2，地上七層，半地下一層，建筑高度33.65m。 河南工行大樓有著優(yōu)美的綠色生態(tài)環(huán)境，它占地6000多平方米，在大樓的南面和北面，各有7000多平方米的室外綠色景觀區(qū)，該區(qū)擁有20多種共1000多棵花和樹，使藏灰色的工行大樓矗立在四季有花，四季常青的綠樹紅花之中，顯得壯麗大方和聰穎可愛。 白天，春季有婀娜多姿的櫻花和潔白大朵的玉蘭花，夏季有大紅大紫的紫荊花，粉紅色的蓉花和嬌媚可愛的月季，秋季有芬芳吐香的桂花及高貴金黃的銀杏，冬季風(fēng)雪中有含苞怒放的梅花及高大挺拔的雪松，它們與晶瑩透亮的音樂噴泉，高大威猛的大理石雄師，古香古色的泰山石及充滿現(xiàn)代化氣息的不銹鋼雕塑相映成趣。 夜晚，庭院中近100盞庭院燈和草地?zé)簦h(huán)繞著大樓的數(shù)十盞景觀燈和美化大樓雄姿的泛光照明燈在智能照明系統(tǒng)的控制下，顯現(xiàn)出這座綠色智能建筑的迷人風(fēng)采。 該大樓的建設(shè)方和建筑智能化的系統(tǒng)集成商共同商定：要在這優(yōu)美的綠色生態(tài)環(huán)境中建造的建筑智能化系統(tǒng)，既應(yīng)具備銀行的基本功能和要求，又實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能節(jié)費(fèi)。他們以綠色智能建筑為建設(shè)目標(biāo)，以LonWorks技術(shù)為平臺(tái)，構(gòu)建冰蓄冷和熱鍋爐的冷熱源的移峰填谷的節(jié)能節(jié)電系統(tǒng)，并以其良好的開放性，與空調(diào)通風(fēng)和給排水的自控系統(tǒng)、變配電自控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)，門禁一卡通系統(tǒng)、安全防范自控系統(tǒng)及消防自控系統(tǒng)一起，共同建造一個(gè)既環(huán)保節(jié)能節(jié)費(fèi)，又智能、環(huán)保、安全、方便、快捷的綠色智能建筑。 2 節(jié)能節(jié)費(fèi)的基本原理 2.1 熱源的節(jié)能節(jié)費(fèi) 該大樓的建筑智能化系統(tǒng)，本著經(jīng)濟(jì)、可靠的原則，在冬天的采暖季中，其熱源采用電鍋爐蓄熱的方式，將電網(wǎng)夜間谷荷多余電力以熱水的熱量的形式儲(chǔ)存起來，在白天用電的高峰時(shí)將熱水釋放提供空調(diào)服務(wù)。這樣把白天的全部負(fù)荷轉(zhuǎn)移到夜間，利用夜間相對廉價(jià)的低谷電價(jià)，既可以平衡電網(wǎng)，又可以節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)。 該大樓的電鍋爐蓄熱方式根據(jù)冬季采暖逐時(shí)負(fù)荷，采用電鍋爐負(fù)荷均衡的全蓄熱策略，并能夠隨室外氣象參數(shù)變化和電鍋爐的運(yùn)行情況切換到蓄熱運(yùn)行模式，******限度地降低鍋爐容量和系統(tǒng)造價(jià)，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。夜間電鍋爐以蓄熱工況運(yùn)行，經(jīng)過一夜24∶00～08∶00八個(gè)小時(shí)的蓄熱運(yùn)行可以滿足日間的熱負(fù)荷需求。日間不啟動(dòng)電鍋爐。 該大樓的冬季采暖熱負(fù)荷為2000kW。而建筑的工作時(shí)間段內(nèi)沒有一天出現(xiàn)******冷負(fù)荷。取負(fù)荷系數(shù)0.8,即建筑物的工作時(shí)間段內(nèi)的總熱負(fù)荷為16000kWh，考慮到一定的冷損，需要350m3的混凝土水槽，利用水溫不同密度不同的原則，使水槽內(nèi)熱水在層流狀態(tài)下按溫度分層分布，達(dá)到取熱溫度恒定的效果?？傆?jì)蓄熱量為16168kWh，蓄熱水溫95/55℃，用戶側(cè)空調(diào)水供回水溫度為60/50℃。 根據(jù)河南省鄭州市電網(wǎng)現(xiàn)行峰谷分時(shí)電價(jià)表，采用蓄熱空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，該大樓的每個(gè)采暖季的電費(fèi)為14.9元/m2，此相當(dāng)于常規(guī)系統(tǒng)費(fèi)用的45.6%，每年節(jié)約費(fèi)用43萬元，其設(shè)備投資的回收期為2.3年。 2.2 冷源的節(jié)能節(jié)費(fèi) 該大樓在暑季的冰蓄冷中央空調(diào)是將電網(wǎng)夜間谷荷多余電力以冰的冷量的形式儲(chǔ)存起來，在白天用電的高峰時(shí)將冰融化提供空調(diào)服務(wù)。由于鄭州的夜間的低谷電價(jià)僅相當(dāng)于白天的高峰電價(jià)的31.1%，所以采用把白天的用電負(fù)荷移峰填谷到夜間的冰蓄冷中央空調(diào)可以大大減少用戶的運(yùn)行費(fèi)用。 該大樓的夏季空調(diào)室外計(jì)算（干球）溫度為35.6℃。夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度為27.4℃。夏季大氣壓力為99.17kPa,夏季相對濕度為76%，屬于濕度較大天氣，需要提供150天的制冷空調(diào)。該大樓的制冷空調(diào)采用冰蓄冷系統(tǒng)，其設(shè)備選型及流程設(shè)計(jì)是以該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)日（最不利情況）逐時(shí)負(fù)荷分布為依據(jù)的。根據(jù)空調(diào)設(shè)計(jì)日冷負(fù)荷計(jì)算，本工程峰值冷負(fù)荷為3718kW（1057RT），而且主要負(fù)荷的08∶00～23∶00，16個(gè)小時(shí)運(yùn)行期間，包含電力高峰期8小時(shí)，電力平峰期8小時(shí)。同時(shí)夜間有少量連續(xù)負(fù)荷存在以供客房使用，但從總體上看全天負(fù)荷仍存在較大的變化。 考慮到鄭州市夏季天氣有些潮濕，而主機(jī)上游的串聯(lián)系統(tǒng)可以提供更低的出水溫度，能更好地保證除溫效果。這種流程乙二醇溶液先經(jīng)過冷機(jī)降溫，再經(jīng)過冰槽降溫，然后經(jīng)過板換。這樣可以保證比較大的溫差，而選用的美國BAC生產(chǎn)的整體式鋼盤管蓄冰設(shè)備，可以保證冰槽穩(wěn)定的出水溫度。這樣的大溫差小流量的設(shè)計(jì)，可以減小水管路管徑，降低投資。通過自控系統(tǒng)及優(yōu)化控制軟件的作用，可以優(yōu)化搭配冰槽、雙工況冷機(jī)、基載冷機(jī)的開啟，滿足冷負(fù)荷需求的同時(shí)將系統(tǒng)耗電量降低到最小。該工程采用帶冷機(jī)上游串聯(lián)式的蓄冰系統(tǒng)，并選用負(fù)荷均衡的部分蓄冰。這樣既可以高效而全面地完成各種需求，又節(jié)省初投資。 本工程冰蓄冷系統(tǒng)的方式在鄭州市的電價(jià)政策時(shí)，其蓄冰系統(tǒng)在空調(diào)供冷期為150天，期間的運(yùn)行電費(fèi)約為58萬元，單位面積費(fèi)用22.66元/m2，它相當(dāng)于常規(guī)系統(tǒng)費(fèi)用的60%左右，每年可節(jié)約費(fèi)用40萬元以上。 2.3 智能照明的節(jié)能節(jié)費(fèi) 該大樓采用了四個(gè)方面的照明節(jié)能措施，一是對于公共部分照明的自動(dòng)控制，其主要措施是在公共走廊上安置了紅外線探測器及光強(qiáng)探測器，在光線陰暗或黑暗的時(shí)候，自動(dòng)開啟照明。二是對于專用辦公室內(nèi)的情景照明的自動(dòng)控制，對于該樓的大型辦公室和高級辦公室，設(shè)置了8種不同模式的情景照明，以小型的控制模板進(jìn)行情景選擇。這樣，既可以滿足主人對于照明情景的不同選擇，又達(dá)到節(jié)約用電的目的。三是對于泛光照明的自動(dòng)控制，即根據(jù)該大樓的外觀照明情景的不同選擇，編制了15種模式進(jìn)行自動(dòng)控制。四是對于該大樓以外的公共園區(qū)的照明情景的自動(dòng)控制。采用了上述的智能照明的自動(dòng)控制以后，使該大樓照明費(fèi)用節(jié)約30%以上，節(jié)約費(fèi)用30萬元以上。 2.4 變配電的自動(dòng)控制與節(jié)能節(jié)費(fèi) 本系統(tǒng)分別設(shè)置了對高壓系統(tǒng)（10kV）和低壓系統(tǒng)的進(jìn)線斷路器的開關(guān)狀態(tài)故障報(bào)警；對進(jìn)線電流、電壓、有功電能的檢測；對于變壓器的高溫報(bào)警和超高溫報(bào)警的檢測。 2.5 空調(diào)通風(fēng)的自動(dòng)控制與節(jié)能節(jié)費(fèi) 本系統(tǒng)對6臺(tái)空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)溫濕度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)其測量值與設(shè)定值的偏差，調(diào)節(jié)冷熱水閥的開度以及控制加濕器的啟停；同時(shí)監(jiān)視過濾網(wǎng)壓差開關(guān)和防凍開關(guān)狀態(tài)，以確?？照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。 2.6 給排水的自動(dòng)控制與節(jié)能節(jié)費(fèi) 本系統(tǒng)分別檢測積水坑和生活水池的液位報(bào)警信號，對相應(yīng)的污水泵和生活水泵進(jìn)行實(shí)時(shí)啟?？刂疲赃_(dá)到節(jié)約用水的目的； 綜上所述，若變配電、空調(diào)和新風(fēng)排風(fēng)、給水排水的自動(dòng)控制可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)費(fèi)40萬元的話，則該大樓的BAS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)每年節(jié)能節(jié)費(fèi)153萬元。 3 BAS系統(tǒng)的基本框架 3.1 BAS系統(tǒng) 該系統(tǒng)下的冰蓄冷和熱鍋爐中央空調(diào)系統(tǒng)（以下簡稱“冰熱系統(tǒng)”）配置的設(shè)備比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)增加一些，自動(dòng)化程度要求較高，而且其執(zhí)行器，傳感器都在低溫或高溫的相對差的條件下工作，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)在滿足建筑物全天空調(diào)要求的條件下將每天所蓄的能量全部用完，******限度節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。 冰熱系統(tǒng)的控制系統(tǒng)由下位機(jī)（現(xiàn)場控制工作站）和上位機(jī)（中央管理工作站）組成，實(shí)現(xiàn)冰熱系統(tǒng)的參數(shù)化與全自動(dòng)智能化運(yùn)行。冰蓄冷控制系統(tǒng)通過對制冷主機(jī)、儲(chǔ)冰裝置、板式熱交換器、系統(tǒng)水幫、冷卻塔、系統(tǒng)管路調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，熱鍋爐控制系統(tǒng)通過對電鍋爐、儲(chǔ)熱裝置、板式熱交換器、系統(tǒng)水幫、系統(tǒng)管路調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，調(diào)整儲(chǔ)冰儲(chǔ)熱系統(tǒng)各應(yīng)用工況的運(yùn)行模式，在最經(jīng)濟(jì)的情況下向空調(diào)末端提供穩(wěn)定的供水溫度。同時(shí)，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，提高系統(tǒng)的管理效率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 該大樓的冰蓄冷自動(dòng)控制系統(tǒng)為瑞典的TAC系統(tǒng)，熱鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)為美國的Invensys系統(tǒng)，它們各自有獨(dú)立的下位機(jī)（現(xiàn)場控制工作站），然后進(jìn)入以Invensys系統(tǒng)為主體的上位機(jī)（中央管理工作站），即BAS系統(tǒng)。由于瑞典的TAC系統(tǒng)和美國的Invensys系統(tǒng)均為LON系統(tǒng)，所以該BAS系統(tǒng)具有良好的開放性和互操作性。 3.2 BMS系統(tǒng) 該BMS系統(tǒng)的系統(tǒng)集成核心軟件為美國的Invensys集團(tuán)公司提供的NIAGARA軟件。該系統(tǒng)的核心硬件是UNC600網(wǎng)絡(luò)控制器，它同時(shí)具有的LON接口，RS232/485接口，能以其良好的開放性，方便地將LON的樓宇自控系統(tǒng)（即BAS系統(tǒng)），與C-BUS的智能照明系統(tǒng)，還有RS232的安全防范自控系統(tǒng)，門禁一卡通系統(tǒng)，及消防自控系統(tǒng)完整無縫地集成在一起，共同建造一個(gè)既環(huán)保節(jié)能節(jié)費(fèi)，又智能安全方便快捷的綠色智能建筑。 |
