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表1上海市公共建筑耗电量统计分析
建筑类型 样本数量 年单位面积耗电量(kWh/m2.a) 均值 121.97 135.56 167.64 最小值 37.32 53.10 35.99 最大值 356.97 251.73 445.36 商务办公楼 宾馆 商场 334 69 167 资料来源:《公共建筑用能定额研究现状及思考》上海市建筑科学研究院
以此看来,如何使既有的大型公共建筑把已有的BA系统功能激活,以较低的代价来实现建筑节能和提高管理效率,这是一项极为重要的工作。
3 既有公共建筑BA系统的再调试 3.1 再调试问题的提出
目前80%的既有公共建筑都存在室内环境品质不良、设备系统能耗高、一次建设缺陷、建筑功能变更、设备系统故障或老化等各种问题,而恢复与提升BA系统的功能则能有效改善这些状况,因此“既有公共建筑BA系统的再调试”就被提到议事日程上来了。《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014的条文10.1.5和10.2.5中就体现了这样的要求,LEED-EB的相关条文也提出了楼宇自动化系统的再调试。
再调试——在建筑物已经投运后,根据建筑物实际的使用功能和设备负荷,对设备系统的运行状态进行精确调整,以保证室内空间舒适要求下实现节能运行。通过调试证实、记录设施的功能完全达到业主的需求设想,也是一个综合的、系统的进行质量控制的过程。
3.2再调试工作的前提
进行BA系统的再调试工作是有前提的。首先,建筑物的使用功能确定、服务人数基本稳定。其次,建筑设备和BA系统工程已投入使用一年以上,至少有一年运行数据的积累。第三,建筑物已被住户和管理方抱怨不已,能耗远高于当地同类型建筑。如果这些前提不存在,BA系统的再调试工作要么无法推进,要么就是无意义的。
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3.3再调试工作的流程
BA系统再调试工作的流程如图4所示。其中熟悉建筑的设计资料(建筑功能区、设备系统原理和布局、变更情况、竣工情况、控制工艺等)和了解建筑物运行情况(功能、物业管理、设备系统的维护等)是基础的准备工作。
对运行数据进行分析,来分析可能导致异常情况的原因,但是分析的结论必须通过现场检查,来验证造成异常情况的原因及结论的准确性。
由于建筑内部的错误装修隔断、机电设备安装质量问题和设备的故障都影响到BA系统无法正常运行,因此必须由装修工程、机电安装工程、设备提供商等相关方先行整改。同时,还需要对BA系统的现场控制器进行检查,对各类传感器进行标定,以使监测得到的数据能准确反映现场的状态。
这里需要特别指出的是综合效能调适问题,对公共建筑的各个系统在调试、验收和季节性工况验证的整个体系过程进行管理,查证设备的型号和性能参数符合设计要求、设备和系统的安装位置正确和安装质量符合规范,确认设备和系统的实际运行状态符合设计使用要求并能根据实际负荷进行调节。
在综合效能调适工作的基础上,根据建筑物的负荷和设备系统的构成,确定BA系统对各类设备系统的控制方法和节能控制策略,制定并实施调试方案,投入运行。对通过运行所得到设备系统的状态、效果(室内环境、能源消耗等),再进行分析,来验证控制方法和控制策略的有效性。如仍有不足,则修改控制方法和节能控制策略,再实施调试,并分析投入运行后的数据。
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图4 BA系统再调试工作的流程
4 从BAS走向BEMS
楼宇自动化系统BAS的功能在近十年里得到了很多提升,曾一度增加了管理功能,被称为建筑管理系统BMS(Building Management System)。近年来,又把设备监控、设备管理、能耗监测和能源管理的功能组合成一个系统,多称为建筑能源管理系统BEMS(Building Energy Management System)。BEMS的功能如图5所示。
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图5 BEMS的功能
建筑能源管理系统BEMS以能源管理和节能决策为目标,实时采集与能耗相关的数据与信息,通过分析、控制和管理等各种手段,优化使用能源和消除能源浪费,来提高运营管理的效率与服务质量。建筑能源管理系统BEMS的系统结构见图6,以全面准确的运行状态数据监测、精确优化的运行控制、全局合理的管理调度和友好便捷的交互界面,来达到设备的最优运行(能效最大化)、能量的最低消耗(能耗最小化)、管理的最高效率和成本的有效控制。
图6 BEMS的系统结构
在BEMS的运行中可以能源成本最低为目标函数,实行能源的调度控制策略;也可以环境代价最低为目标函数,在成本的约束下,实行能源的调度控制策略;甚至可以实行负荷响应,根据电网的负荷态势和电价调整信息,调控建筑物的用电负荷。总之,以最小的环境代价,满足建筑物生命期内的功能需要,降低运营成本,提高人类生活质量。
既有大型公共建筑的BEMS能实行建筑能效管理,通过能耗、水耗、材耗、环境、使用人的舒适度、成本等数据,全面掌握建筑设施的实时运行状态,及时发现问题、调整设备参数;根据数据积累的统计值,比对找出设施的故障和资源消耗的异常,改进运行,提升建筑物的能效。
5 结束语
BA系统是BEMS的工作基础,BA系统的正常运行可以有效监控建筑设备运行状态。科学组织既有大型公共建筑的BA系统再调试,能够节省建筑能耗的
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20-40%。在中国大力推行节能减排的可持续发展的方向下,我们要建立建筑能耗定额的管理机制,坚决扭转既有大型公共建筑高能耗的情况,而BA系统的再调试则是一项最有效的技术支撑。
参考文献
清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展报告2014.北京:中国建筑工业出版社,2014
程大章主编. 智能建筑楼宇自控系统. 北京:中国建筑工业出版社,2005 程大章著. 智能建筑理论与工程实践. 北京:中国机械工业出版社,2009
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