智能建筑控制与诊断为基础的节能技术

【香港理工大学屋宇设备工程学院的教授王盛卫】非常感谢给我这个机会。我看前面很多的建筑师、环境工程师或者是水处理的工程师都演讲了，我本人主要讲《智能建筑控制与诊断为基础的建筑节能技术》。 
    我今天主要讲案例，主要内容有：1，建筑系统动态模拟软件包；2，优化控制策略；3，故障检测及诊断策略；4，智能建筑管理平台的智能建筑管理系统；5，实例应用——*贸易中心。 
    首先讲讲建筑系统动态模拟，模拟不单单是对设计重要，对后面系统的运行、控制也非常重要，所以我们这个系有很多的同事花了很多的精力做建筑模拟。我这个组主要是做动态的模拟，就是在建筑做好之后，什么样的动态软件可以控制建筑的动态情况。我们许多的工程师在设计的时候需要设计软件，在节能的时候，我们需要一些节能的工具。实际上大体需要两类的软件，一类是快速能耗评估工具——可以利用很少的信息短时间内完成。另一类是详细能耗评估工具——提供信息的能源、操作和控制性能的评价。 
    另一方面就是优化控制的问题，如果大家对软件工程系统有比较多的了解的话，就知道，优化控制可以产生的节能效果是10—25%。比如刚才讲的100多层的建筑和今天讲的绿色建筑的主题不太相符。优化控制里面包括很多的策略：通风新风控制；空气处理器的智能和优化控制；冷冻水系统的优化控制策略。在空调制冷控制方面的实力：长期在局部控制及监督控制方面的应验，以及在建筑自动化和空调制冷系统方面的经验；在虚拟环境下对控制逻辑及控制软件的测试及验证工具。 
故障检测及诊断策略——自动的故障和性能诊断策略，包括：建筑系统能耗性能；系统测量及控制元件（传感器、驱动器等）；包括新风系统、制冷系统、空调柜、冷冻水系统、冷却水系统等在内的空调系统。你会发现现在建材建筑系统里面我们的数据非常多，但是我们人不知道怎么样运用这些数据，我们怎么样有好的方法运用这些数据以发现系统的问题呢？我们需要一些软件的平台支持这个工作。比如说我们在这个小组里面开发一个智能管理的平台，我们这个平台可以做什么工作呢？这个平台可以使优化控制系统等系统组合在一起。我们的一些运用软件也可以通过这个平台连在一起。 
    下面我介绍一下比较大的运用实例，就是在香港的*贸易中心。在香港*贸易中心里面，我们的角色是两个方面，一个是作为独立的能源顾问，提供设计方案选型及运行控制咨询服务。第二就是作为空调制冷系统及控制分析的专家提供优化控制，系统测试及验证服务。所以我们基本上是两个角色。 
    我们研究团队的主要任务，对设计阶段的系统设计设备选型，测量及控制进行能耗特性的评估，研发详细的模拟软件包对系统的运行进行验证和评估研发制冷系统。 我们看一下这个建筑，是香港zui高的建筑，有118层，490米。在里面工作和生活的人有两万人。这个对绿色建筑是非常不符合主题的，其实我们不应该建设这么一个建筑。但是对工程人员来讲，我们的开发商从经济的原因接纳了这个设计，我们就要使这个能耗尽量节能。 
    从优化系统讲我们做了这样的一个工作，我们在它的的平台上做了两个事情，一个是优化的控制系统，还有一个就是诊断系统。这两个系统是在CA平台的计算机上。总共有五六十万的数据点，我们对3000个数据点因为的优化控制，这个优化控制方案通过它*管理的平台，返回到这个系统里面进行优化共储。这个是它的系统，是非常复杂的。我们简单看一下它的耗能情况，它的制冷系统有8千千瓦，空气系统有4千千瓦。整个建筑的节能能耗是5000万。是非常大。我们在他的BA系统里面，加了一个优化控制系统和一个故障诊断。另外对发展商来讲很有意思的是，在发展商刚刚设计，还没有建成的时候，我们的实验室给他们建成了一个模拟的建筑系统，在这个模拟的平台上我们能够做很多的事情。比如说发展商想试一试改一下设计、改一下控制，对整个系统的能耗有什么影响，我们就可以在这个系统上面试。还有，比如我们的整个管理系统非常复杂，我们开发花了很长的时间，但是我们在调试的时间是非常短的。我们在实验室可以把这个调试工作做好。到现场的调试工作就可以非常少了。 
    简单讲一下，我们很多的发展商，很不愿意在整个的设计过程中有比较好的花一点功夫能够很好地分析一下我们的设计的情况，我举两个例子，就是我们做了不太多的功夫，给他每年改了一点点的设计，使他的能耗从原理上讲可以节省300万。*个例子就是冷却塔的控制，我们觉得他们应该用变数的好。通过改变了变数以后，每年有200万的能耗的节省。另外一个就是它整个的系统都用两极的泵，大家都知道，两极的泵在制冷系统一侧的话，由于很冷，是比较好，但是在换热器后面其实不需要用两极的。所以我们建议他改用了一极的。结果节能又省100万。如果冷却塔会产生冒烟的问题，所以我们在里面做了一个自动化的一个控制系统，常规的冒烟是加热造成的，我们用了这个控制系统，就尽量不用加热的方式。谢谢大家！如果有发展商或者是一些比较大的承建商，如果我们在设计、选型的过程中花的功夫多一点的话，可以发现有更便宜的解决方式。我们就会有很大的节能空间。