房间(办公室)智能化设计的基本方案

近年来,国际委员会为楼宇和房间自动化设定了标准,以提高楼宇自动化监测及执行的高效性。楼宇的能效说明了所使用能源与效率之间的关系。通常,后者必须考虑到楼宇的功能,也是评估能效的一个重要因素。
DIN EN 15232: 楼宇能效欧洲规范 EN 15232 首次统一了楼宇自动化和楼宇能效管理。它包括一份结构性列表,列出了会影响楼宇能源效率的所有楼宇自动化功能。它还提供了对有关楼宇自动化最低要求定义的系统支持。基本原理可归纳为:自动化程度越高,能效水平越高。

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下表说明了楼宇自动化功能和用于控制供暖系统的能效等级之间的关系。

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关于热能和电能的使用,EN 15232 的应用为不同类型的建筑提供不同的能效因素。评估楼宇时,能效等级 C 作为能源优化实施措施的参考等级。 右表的红色区域显示了能效等级为 A (效率因素为 0.7 )的楼宇如何将热能消耗降低了 30 % 。

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VDI 3813 — 房间自动化
根据用途要求,VDI 3813 针对不同楼宇系统互通性的特殊考虑描述了集成式房间自动化。为了向业主、设计师和系统集成商提供统一的评估标准,该规范定义了明确的条款和功能。 目前的困难主要在于投标方面,房间自动化功能往往与楼宇系统分别独立设计。实际上,这意味着有很大的节能潜力。
VDI 3813 针对房间自动化功能的准确说明是对 EN 15232 的延伸。重要的是,EN 15232 和 VDI 3813 早在基础评估和预规划阶段就应该得到了应用。
右表显示了与 EN 15232 中能效等级相关的 VDI 3813 中的房间自动化功能。

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在房间自动化中的应用

在房间自动化中,传感器的应用取决于它们的功能,而不是单独的控制系统。这在系统安装段就节约了硬件和布线成本。布线的减少对火灾负荷和建筑静力学也起到了积极的拆分作用。

为了达到 EN 15232 的能效等级 A ,创竞集成智能化平台方案全面支持满足房间自动化VDI 3813规范。
全面的房间自动化有效利用了建筑物幕墙、照明和气候控制的相互依存性,创造宜人的室内居住气候。同时,高效的房间和区域控制也影响着主系统:供暖和制冷要求以及空气质量可根据需要进行调节。当设计供暖、制冷、通风和空调系统时,必须考虑到楼宇特殊用途的需要。此外,在调试和日常工作期间,大多数的优化功能都可以在单个系统的软件中得以实现。因此,软件调整所需的时间也维持在合理的范围内,不会阻碍重建工作。在某些情况下,我方服务技术人员不需要亲自前往现场,通过远程进入系统即可进行修改。
下表显示了独立楼宇系统与所用传感器之间的相互作用。所有楼宇系统的节能自动化必须通过单个系统来控制和管理。

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符合能效等级 A 的办公室
为了更好地说明楼宇自动化功能以及如何节约能源,下面我们将举例能效等级为 A 的办公室的楼宇自动化功能。
办公室的技术设备照明设备包括走廊侧的照明灯带和窗户侧的照明灯带。根据光照时间的不同,通过使用 DALI (恒光控制)调节将室内的照度保持在恒定亮度。天花板上安装了一个房间亮度传感器。安装的有人无人传感器用于实现需求导向型管理和整个房间的控制。
办公室通过两个安装在外部的光照度传感器进行自动遮光。同时还安装了两个
用于手动控制百叶窗的按钮。
暖气片用于为房间进行供暖。办公室通过供冷天花吊板进行制冷。暖气片和供冷天花吊板分别安装有一个执行器。办公室使用 EnOcean 技术对房间的温度进行监控以进行调节。
办公室与空调设备相连接,以进行通风并且调节风量。窗户的开闭状态数据通过数字量输入采集;位于供冷天花吊板上的露点传感器数据也通过传感器接入。

供暖/制冷功能
为了将房间供暖和制冷的能耗减到最小,通过调整程序的能级选择器来测定理想的房间温度(参看第 30 页的图 1 和第 31 页的图 2 )。在长期无人的情况下,例如停工期间,办公室会被切换至“节能模式”(最低能级),以防止冰冻或过热造成的损害。在短期无
人的情况下,例如在夜间或在周末,办公室会被切换至“经济”模式。只有在核心工作时间开始的时候,模式才会上调至“预舒适”级别。室内温度现在几乎已达到舒适目标值。只有当探测到房间内有人时,才会激活“舒适”模式且在短时间内达到合适的设定值。
通过使用带启动优化的能级调整,系统会尽可能晚地从“经济”模式切换至“预舒适”模式。最佳的激活时间通过楼宇自动化系统计算得出。
窗户的开闭通过窗磁来监控。如果窗户打开,系统将自动切换至“节能”能级。这将自动终止由于窗户打开造成的不必要的能量消耗。
用于所有四个能级的房间温度设定值由用于供暖和制冷的房间气候功能设定值计算提供。

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“功能选择”功能用于控制功能和制冷控制器并比较当前的房间温度和设定值。如果当前值低于“舒适”供暖能级的目标值,则供暖控制器会被激活。如果当前值高于“舒适”制冷能级的目标值,则供暖控制器会被激活。当然,系统不能同时供暖和制冷。

通风
夏天,夜间自然风可以帮助降低能耗:夜间制冷程序会打开房间通风系统并用外部的凉爽空气为办公室进行通风。这样可以帮助在夜间带走楼宇的热量,降低了第二天房间制冷的所带来的能耗。对于电动窗户,这些也可在夏天用于夜间自动制冷。

负荷优化
用于能源中心的自动化系统与热水和冷水配送系统之间的通讯使得根据需求调节水流温度成为可能。这可将传热损失降至最低并提高系统的综合效率。

空气质量控制
视测量的空气质量而定,进风量控制器将或多或少地将新鲜空气引入房间。如果房间里的空气质量较好,进气口将被降低至最小的进风量。用于通风的中央空调系统将根据房间自动化系统与主系统之间的通讯数据自动调节通风水平。这样最高可以降低 45%的能耗。房间内无人时,体积流量将降至最低。

恒定照度控制
如果房间有人,但房间中的亮度未达到要求,那么恒定照度控制功能将自动启动。相反,如果外部光线变亮或房间里的光强已达到适宜照度,那么设备照明将自动调暗或关闭。如果有人无人探测器确定房间没有人,那么照明设备将在一定时间后自动关闭。

遮阳控制
遮阳控制被直接集成到房间自动化系统中。如果房间里没有人,那么房间将自动调节供暖和制冷功能。为了利用冬天的阳光,遮阳装置将升起,以使用太阳光来对房间进行供暖。

夏天,遮阳装置将自动遮光,以减少阳光产生的热量,辅助制冷。 如果房间里有人且阳光过于强烈,那么遮阳装置会自动启动。百叶窗片调节功能会根据太阳的位置来优化百叶窗片的角度。百叶窗片的定位控制能避免太阳光直射,同时将设备照明需要降至最低,以降低能耗。
遮阳校正功能(参看图 3 )能够根据太阳的位置、幕墙的方向以及提供遮荫的周围建筑物的位置和坐标来计算阴影在幕墙上的移动范围。这能够避免不必要地启动遮阳功能以及在楼宇中使用设备照明造成的能耗提升。

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