一、问题的提出

楼宇自控系统在智能建筑中至关重要，除具备对各种设备分散控制、集中管理，以及高可靠性和信息集成性外，更重要的是利用先进控制技术和信息集成优势节约能源，使系统产生更大效益。然而，目前因设计和施工不规范，真正达到有效节能的楼宇自控系统较少，严重阻碍了楼宇自控系统功能的发挥。

二、节能方法及实现

不同设备采用的节能方法不同，应根据实际设备和系统配置情况合理选择，以充分利用现有设备达到最佳节能效果。

2.1 空调机组

空调机组是智能建筑中耗能最多的设备，其节能可从以下方面考虑：

1. 全年运行系统的工况自动转换：全年空调系统依室外气候、自身结构及工艺要求，以焓值为判断条件自动转换工况：冬季最小新风比控温，逐步过渡到冬、夏过渡季，夏季据焓值调整新风比与冷水阀，反向则为夏转冬。此举保障舒适度且最大化用新风节能，转换时需设死区并协调冷热源。

2. 控制器参数选择：合理选择每个回路的PID参数，使其具有良好的响应性能，或选择各种先进的控制算法，提高控制系统的性能指标。避免控制回路总处于不断调节或响应过程慢等不利影响，既浪费能量又影响执行器的寿命。

3. 最优起停控制：除必须连续运行的空调系统外，最直接的节能方法是停机。由于空调区域的热惯性较大，可自动根据室外气候条件和负荷大小及运行统计数据等，在满足舒适度的条件下，使上班前空调机组启动最晚，下班前空调机组停机最早，实现最优起停控制，最大限度节约能源。

4. 多级控制的有效配合：对于有些系统除具有中央空调机组外，在各房间配有再加热盘管，特别是工艺空调实现单独调节的情况，应合理选择控制策略及配合关系控制送风温度，防止中央空调送风的温度过低，而房间过分再加热的能量浪费现象发生，应考虑整体系统的节能效果。

5. 选用高质量温度传感器：室内空气每相差1℃的调节都要消耗很多能量，选用传感器精度差，在达到要求的设定温度时，传感器测得的结果可能相差较多，而产生的节能效益远大于传感器的价格。

6. 温度设定值应随室外温度自动调节：对于舒适性空调系统，可在夏季随室外温度的升高，适当提高温度的设定值，减小室内、外的温差，既能保证人的舒适度要求，又能实现节能；同样也适合冬季情况。

7. 供热曲线控制：对于需要维持几个对系统或建筑物安全有关的温度的系统，可以根据时间表，采用软件进行曲线的计算，控制器使用多个参数由经验确定进行控制，以保证供热曲线实现经济运行。

8. 控制送风压力恒定：在空调机组中采用变频风机控制送风压力，根据需要减小不必要的送风，避免过多送风的调节而消耗较多能量。

9. 死区恒温或死区PID控制：根据系统精度要求，在一定范围死区内使控制器输出为零，执行器处于关闭状态，既不加热也不供冷，系统处于零能量带中，这样也可以延长执行器的寿命。

10. 经济运行方式：只要室外气温足够低，就可将其作为冷源，通常取上限为18℃，通过调节新、回、排风门比例，保证混风温度为13 - 16℃。当系统潜热负荷较大时，可用焓值作为判别依据，进一步减小能量消耗，采用：固定的焓值上限；室外空气焓值与回风焓值比较；焓值与上限温度相结合。

11. 夜间冷却：在非工作期间，采用100%新风用于冷却，房间被冷却到设定温度通常高于室外温度5K。限制条件：室外气温高于室内气温；室外空气的露点太高；室外温度太低（10℃以下）。

12. 开关循环：对于暖通空调系统，其设计负荷一般为所预见的最恶劣情况，而这种情况只占建筑运行时间的1 - 5%，其他时间均达不到设计值，可以使设备采用间歇运行方式，既达到节省能源又不影响系统性能指标的目的。

2.2 冷水机组

冷水机组的运行台数根据冷量需求进行控制，避免能源浪费。

三、楼宇自动化系统概述

楼宇自动化控制系统是一种以现代控制理论为基础的集中 - 分散型计算机控制系统，也叫做分布式控制系统。其主要特点是“集中管理，分散控制”，即通过在现场分散布设的微型计算机控制装置（DDC）对受控设备进行实时监控，解决了计算机集中控制带来的风险过度集中的问题，当计算机系统出现故障时能对大厦的基本使用开启手动功能，不会影响大厦正常使用，突破了普通仪表控制功能单一的限制。如建筑内部控制中心的计算机具备显示、打印、软件管理、数字通信等多种功能，可以完成集中操作、显示、报警、打印等多种任务，实现了分布在建筑各处的设备与人之间的良好互动和集中管理，有效保证了设备的运行状态。楼宇自动化系统一般包括空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防护等子系统，是构成智能建筑系统的最基本的组成部分。

四、楼宇自动化系统的需求范围

针对设计上具体的规划方案，设计出相应的自动化系统，满足当前居住用户的需求范围。

1. 防雾冷热源系统：冷热源可以保证居住者在防雾住宿的过程中，能够时刻感受到身体的清爽舒适，监控房屋对自然界热力的吸收和散发问题，根据外部条件对屋内进行良好的温度控制。

2. 暖通通风系统建设需求：加入暖通通风系统，能够有效保障房屋空气流通，满足人们对生活环境的需求，提升居住人员自身生活水平的同时，提高居住人员生活环境的舒适性。

3. 给排水系统自动化：自动化装置能够直接确保人们的有效供水和污水排放，确保建筑内拥有一个干燥和干净的生活环境，有效避免房屋出现渗漏和裂缝的问题。同时楼宇自动化体系能够确保房屋建筑立面的空气温度和湿度保持在一个合适的范围内，有效确保人们处在一个健康和舒适的环境内。

4. 消防系统：消防在房屋建筑安全中占据着非常重要的地位，房屋建筑的自动化体系的建设一定要包括消防自动化监控系统。如果发生火灾，就会马上发出报警，有效保证了人们的生命财产安全。

五、办公楼宇自动化系统节能控制措施示例

以我国南方一座5A级写字楼为例，通常一座5A级办公大楼能够为业主提供水、电、中央空调、电梯、通风、通讯、网络以及消防监控等综合性保障功能，对办公大楼实施自动化系统节能才能实现大厦节能降耗的目标。例如空调、照明监控系统，其监控要求为：温度控制、开启时间控制、设置温度控制、新风、排风的控制、过滤器的状态监测、各风机的状态及故障报警。大楼各个房间空调的工作状态，集中控制整个大楼空调的转换（制冷 - 制热）、开关时间及最低、最高温度设定。

六、建筑设备电气自动化系统的节能控制

6.1 设计原则

1. 适用性：建筑设备电气自动化节能控制需优先保障适用性与运行可靠性，充分满足设备基本功能，避免过度关注节能而牺牲其他功能，以实现最佳节能效果。设计中，需全面考量建筑总体状况，深入研究设备使用功能，结合不同运行环境制定定制化方案，防止因使用缺陷影响建筑整体性能。

2. 环保性：当前工业发展背景下，环保受重视程度提升，建筑领域更青睐生态型建筑。因此，节能控制设计需严格遵循环境保护原则，追求良好生态效益与环境友好性。即便节能技术优异，若未规避生态损害风险，也无法实施。需确保节能技术设计既符合环保要求，又具备实际应用价值。

6.2 存在问题

1. 相关系统缺乏足够的集成度：为了提高建筑物内部设备和系统的联动性，相关人员应当积极推广开放式和标准化的通信技术，并将这些技术应用于未来的发展和改善。然而，一些企业在推广其对外通信协议时，没有充分考虑公平和透明，并且相关系统也没有达到良好的整合水平，这就给建筑电气自动化节能控制带来了极大的挑战。

2. 各区域之间的发展缺乏平衡：一般来说，智能建筑领域中，电气自动化节能控制是一种重要的技术手段。随着现代智能建筑技术的发展，越来越多的城市开始采用先进的技术，以提高建筑设备的电气自动化系统，使其成为一线城市的标志性建筑。但目前，大多数现代化智能建筑以及建筑设备电气化系统都分布在一线大城市当中，而其他中小型城市智能化水平偏低，且使用效率不高。因此，建筑设备电气自动化节能控制的地区发展存在着明显差异且不平衡。

3. 相关工作人员自身缺乏足够的专业素质与技术：随着科学技术的发展，越来越多的专家和学者开始投入到建筑设备电气自动化节能控制领域，他们拥有丰富的经验和技能，并具有良好的管理能力，从而为建筑设备电气自动化系统的高效运行提供了强有力的支撑。然而，由于传统的思维定势和模式的局限，使得这一领域的发展受到了一定的限制，从而影响了整个项目的顺利实施和可持续发展。这种情况对于建筑工程的正常运行和发展产生了重大的影响。

6.3 实施措施

1. 热泵节能控制：热泵节能控制能源消耗低、效率高，依托水源与土壤良好的热量释放性及平衡特性，借助这两种可再生资源实现高效循环利用。采用先进电气设备，可全面控制且功能多样、适用广，在大型商超、写字楼等建筑中效果突出。其运用无环境负面影响，能实现绿色使用，还可抵御多种恶劣外部环境，保持高稳定性。

2. 变风量节能控制：变风量节能控制可提升空调运行效率，分静态控制与总体控制两种方式。静态控制通过传感器监测风机转速以匹配管道风压需求，用新型风机替代传统风阀，依末端风量要求分析数据、调节风机状态实现节能。系统能按地理位置调节空气流动，传感器实时监控风阀，保障舒适室内环境与适宜温度。

七、结论

楼宇自动化系统中弱电设备的节能控制对于智能建筑的节能降耗具有重要意义。通过对空调机组、冷水机组等设备的节能控制方法研究，以及楼宇自动化系统的概述、需求范围分析和建筑设备电气自动化系统的节能控制探讨，可以为楼宇自控系统的综合节能方案的设计及实施提供参考，实现建筑行业的可持续发展和环境保护目标。在实际应用中，应根据具体建筑的特点和需求，合理选择和应用节能控制措施，提高建筑的能效。