基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色建筑能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

時(shí)間：2020-09-08作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：57

【摘要】對(duì)建筑能源管理系統(tǒng)的背景和現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并淺析了能源管理系統(tǒng)在綠色建筑中的措施。

關(guān)鍵詞：綠色建筑;能源管理;建筑節(jié)能

一、背景

1.綠色建筑概念

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用的使用空間，與自然和諧共生的建筑。發(fā)展綠色建筑，其要求主要有：

(1)發(fā)展綠色建筑，應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)性，從建筑的壽命周期綜合核算效益和成本，引導(dǎo)市場(chǎng)發(fā)展需求，適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)狀況，提倡樸實(shí)簡(jiǎn)約，反對(duì)浮華鋪張。綠色建筑的概念不同于智能建筑。智能建筑的出發(fā)點(diǎn)是滿足人們當(dāng)前的需求，而綠色建筑的出發(fā)點(diǎn)不單是人們當(dāng)前的需求，而且還包括自然平衡的需求。從該意義上來(lái)說(shuō)，綠色建筑是由智能建筑概念再加上環(huán)保節(jié)能的理念形成的。因而，綠色建筑的推動(dòng)力量更多地依靠社會(huì)自律和道德力，在技術(shù)層面上，則更多依靠新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式得較新，對(duì)傳統(tǒng)能源消耗方式的較新，即在充分利用可再生能源的基礎(chǔ)上，盡可能提高能源的使用效率。這一點(diǎn)在采用新型材料、技術(shù)的同時(shí)，更多依賴于建筑智能化系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各系統(tǒng)的測(cè)量和控制。

(2)發(fā)展綠色建筑，應(yīng)倡導(dǎo)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念和緊湊型城市空間的發(fā)展模式;全社會(huì)參與，挖掘建筑節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材的潛力;正確處理節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保及滿足建筑功能之間的辯證關(guān)系。

2.智能建筑中的能源管理系統(tǒng)

“技術(shù)節(jié)能”又稱(chēng)為“被動(dòng)的能源管理”，是指針對(duì)熱耗所采取的應(yīng)對(duì)措施，以及使用低耗設(shè)備等?！肮芾砉?jié)能”又稱(chēng)為“主動(dòng)的能源管理”，是指通過(guò)對(duì)能源使用進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)測(cè)和控制的方式，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能改變。使用節(jié)能設(shè)備和裝置(如低能耗照明設(shè)備)固然重要，但僅僅如此是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，若不對(duì)其加以合理控制，這些措施僅僅只能降低能耗，而不能切實(shí)防止能源損失，發(fā)揮其作用。如果要實(shí)現(xiàn)持續(xù)性增長(zhǎng)，各種耗電設(shè)備，從直接的電能消耗到照明、供暖、重要的電機(jī)，再到暖通空調(diào)(HVAC)控制系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)等耗電設(shè)備或系統(tǒng)，都可以實(shí)施管理節(jié)能，包括改變個(gè)人的用能習(xí)慣和做法，進(jìn)而改變工作和生活中的行為方式。但是需要明確的是，只有廣泛應(yīng)用控制技術(shù)，才能減少電能消耗。作為一種主動(dòng)的節(jié)能措施，能源管理系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)建筑中各電器狀態(tài)的采集與調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能或者其他形式的能源進(jìn)行分配，來(lái)提高能源的使用效率，而且這種提高是隨著系統(tǒng)的改進(jìn)和技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展的。

二、現(xiàn)狀分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)智能建筑中達(dá)到節(jié)能目標(biāo)的還不到10%，80%以上的智能建筑內(nèi)BAS系統(tǒng)僅僅作為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和自動(dòng)控制使用，這說(shuō)明了我國(guó)目前在綠色建筑中存在著一些問(wèn)題。

(1)在建筑能源管理控制方面力度不夠多數(shù)建筑節(jié)能措施是運(yùn)用建筑自控系統(tǒng)預(yù)先編排的時(shí)間程序?qū)ㄖ茉垂?yīng)進(jìn)行**控制，這種做法只是對(duì)問(wèn)題的簡(jiǎn)化，無(wú)法對(duì)突發(fā)情況做出處理。

(2)管理人員不熟悉能源管理系統(tǒng)各子系統(tǒng)，對(duì)于突發(fā)情況不能及時(shí)處理;對(duì)能源管理系統(tǒng)記錄存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不能進(jìn)行分析，找出進(jìn)步節(jié)能措施。

(3)對(duì)建筑能耗的跟蹤監(jiān)測(cè)不完善。綠色建筑的評(píng)價(jià)不是僅依靠建筑的設(shè)計(jì)方案，而是要根據(jù)建筑在運(yùn)營(yíng)期間的具體節(jié)能效果來(lái)判斷的。目前普遍存在的問(wèn)題是對(duì)于建筑的能耗、節(jié)能效果等數(shù)據(jù)無(wú)從查起，不利于節(jié)能方案的進(jìn)一步完善。

(4)目前，能源管理公司建立合同能源管理(CEM)的對(duì)象大多還集中在改造項(xiàng)目上，新建工程難以開(kāi)展的原因之一可能在節(jié)能效率的確認(rèn)上。因此，隨著節(jié)能要求的提高，傳統(tǒng)的BAS系統(tǒng)逐漸不能滿足智能建筑的節(jié)能要求，對(duì)智能建筑的能源進(jìn)行管理成為建筑節(jié)能的必要措施，有實(shí)力的BAS系統(tǒng)供應(yīng)商也紛紛成立能源管理部門(mén)，一些專(zhuān)門(mén)的能源管理服務(wù)公司和能源管理系統(tǒng)公司(主要是中央空調(diào)系統(tǒng))也發(fā)展了起來(lái)。

三、能源管理系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用

在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的支持下，為滿足綠色建筑的節(jié)能要求，建筑能源管理系統(tǒng)應(yīng)包括智能家電控制、可再生能源利用、建筑能耗監(jiān)測(cè)等組成部分。

1.智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)，可運(yùn)用自然采光和人工照明的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)形式，給建筑帶來(lái)節(jié)能環(huán)保和人性化的工作環(huán)境。整個(gè)建筑的照明控制系統(tǒng)通過(guò)建筑局域網(wǎng)組成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)通過(guò)多級(jí)控制進(jìn)行管理，結(jié)合調(diào)光/開(kāi)關(guān)控制模塊、智能探測(cè)器(光感/動(dòng)靜)、液晶顯示面板等自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)*監(jiān)視控制、就地面板控制、人感探測(cè)控制、光感探測(cè)控制、場(chǎng)景功能控制和能耗計(jì)算的智能化管理。運(yùn)用智能傳感器控制技術(shù)降低能耗，如人體活動(dòng)探測(cè)，自動(dòng)開(kāi)關(guān)工作區(qū)域燈光;實(shí)現(xiàn)照度動(dòng)態(tài)探測(cè)，與智能遮陽(yáng)百葉窗系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，通過(guò)光感探測(cè)器，根據(jù)不同的日照情況，不同的房間朝向，實(shí)現(xiàn)自然采光與燈光照明自動(dòng)調(diào)節(jié)，變普通照明為補(bǔ)光照明，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)照明節(jié)電。

2.電梯/扶梯系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)控各部電梯運(yùn)行狀態(tài)，以及供電電源狀態(tài)保證電梯安全穩(wěn)定運(yùn)行;根據(jù)實(shí)時(shí)的負(fù)荷需量，調(diào)節(jié)電梯/扶梯的工作狀態(tài)(啟/停/工頻/變頻)，使之與實(shí)際負(fù)荷需量相匹配，既保證了電梯的正常運(yùn)行，又節(jié)約了能源，減少了不必要的浪費(fèi)。

3.智能家電控制部分

通過(guò)計(jì)算機(jī)、無(wú)線通信數(shù)據(jù)傳輸、擴(kuò)頻電力載波通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能化信息處理及節(jié)能型電器控制等技術(shù)組成的分布式無(wú)線遙測(cè)、遙控、遙信控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的智能化控制，實(shí)現(xiàn)按需分配電能，減少能源浪費(fèi)。

4.智能空調(diào)控制系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的目的，空調(diào)控制系統(tǒng)可以對(duì)空調(diào)運(yùn)行方式作如下的改進(jìn)：

(1)溫度-時(shí)間延滯法。根據(jù)大樓內(nèi)溫度保持的延滯時(shí)間，提前關(guān)閉空調(diào)主機(jī)或鍋爐，達(dá)到節(jié)能的目的。

(2)調(diào)節(jié)供水溫度。根據(jù)室內(nèi)外實(shí)際溫度調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的供水溫度，設(shè)定合適的供水溫度，減少系統(tǒng)主機(jī)的過(guò)度運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

(3)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行法。在室外溫度達(dá)到13℃時(shí)，可直接將室外新風(fēng)作為回風(fēng);在室外溫度達(dá)到24℃時(shí)，可直接將室外新風(fēng)送入室內(nèi)。在這樣的情況下，系統(tǒng)可節(jié)約對(duì)送回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理的能源。

(4)設(shè)備的等壽命運(yùn)行。對(duì)樓內(nèi)冷熱源主機(jī)、泵機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行等時(shí)間交替運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行壽命，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。

(5)采用變風(fēng)量(VariableAirVolume，VAV)系統(tǒng)。通過(guò)改變送風(fēng)量的辦法，控制不同房間的溫度，這樣不僅可以減小空調(diào)設(shè)備的容量，節(jié)省設(shè)備的投資，較進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，同時(shí)也滿足了人們的要求。

5.數(shù)據(jù)共享與集成

能源管理系統(tǒng)為用戶提供各子系統(tǒng)一致的操作界面，并按照標(biāo)準(zhǔn)化接口規(guī)范與各個(gè)子系統(tǒng)建立連接，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，能夠*適應(yīng)設(shè)備的變化，輕松實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的信息共享，并支持遠(yuǎn)程訪問(wèn)和遠(yuǎn)程管理，使各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)結(jié)成了一個(gè)整體，不僅實(shí)現(xiàn)了信息共享，也使各種跨系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)水到渠成。

四、安科瑞能源管理云平臺(tái)

1.平臺(tái)架構(gòu)







2.平臺(tái)功能







3.訪問(wèn)方式













4.硬件選型







五、結(jié)束語(yǔ)

能源管理系統(tǒng)在一個(gè)開(kāi)放式平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了建筑能源在線計(jì)量、能源質(zhì)量監(jiān)測(cè)以及能源自動(dòng)化控制，并且通過(guò)對(duì)空調(diào)、照明等用能系統(tǒng)的自動(dòng)化、系統(tǒng)化的調(diào)節(jié)控制實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)能30%以上的目標(biāo)，對(duì)于綠色建筑降低運(yùn)行成本，提高能源自動(dòng)化管理水平具有意義。


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