上世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)有了突破性的發(fā)展，產(chǎn)生了直接數(shù)字控制（DDC, Direct Digital Control）技術(shù)。隨后在網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，出現(xiàn)了各種以DDC技術(shù)為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)（DCS, Distributed Control System），樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）也隨之誕生，給整個(gè)建筑行業(yè)帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響，也大大緩解了建筑能源的浪費(fèi)現(xiàn)象。
建筑自動(dòng)化系統(tǒng)是指采用計(jì)算機(jī)對(duì)建筑物內(nèi)所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，如今已經(jīng)滲透到建筑的方方面面，包括變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)與冷熱源系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等等。它通過(guò)對(duì)建筑和建筑群的各種機(jī)電設(shè)備的綜合、自動(dòng)化的監(jiān)控與管理，為用戶(hù)提供更加安全、舒適、便捷高效的工作與生活環(huán)境，并使整個(gè)系統(tǒng)和所有設(shè)備處在最佳工作狀態(tài)，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和管理的現(xiàn)代化、信息化和智能化。
樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
建筑自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能可以簡(jiǎn)單地總結(jié)為以下幾點(diǎn)：
自動(dòng)監(jiān)視和控制智能建筑中各個(gè)電氣與機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)需要顯示。
自動(dòng)記錄系統(tǒng)各種參數(shù)數(shù)據(jù)（如溫度、濕度、頻率、電壓等）數(shù)據(jù)和其變化趨勢(shì)，并自動(dòng)進(jìn)行越線報(bào)警。
能源管理：自動(dòng)進(jìn)行對(duì)水、電、燃?xì)獾鹊挠?jì)量與收費(fèi)，實(shí)現(xiàn)智能建筑中的能源管理自動(dòng)化。BAS系統(tǒng)還可以自動(dòng)提供最佳能源控制方案，從而合理、經(jīng)濟(jì)的使用能源，節(jié)約能源。
設(shè)備管理：BAS系統(tǒng)對(duì)智能建筑中的各個(gè)自動(dòng)控制設(shè)備提供技術(shù)和計(jì)算機(jī)管理的支持，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和參數(shù)顯示，以及設(shè)備檔案與維修管理等。
意外災(zāi)害緊急處理：BAS系統(tǒng)通過(guò)自身軟件系統(tǒng)，在智能建筑出現(xiàn)意外事故時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出指令，以保證設(shè)備及人員的安全。
建筑自控系統(tǒng)的發(fā)展為建筑的節(jié)能提供了更多的可行性：
照明系統(tǒng)：
相比于傳統(tǒng)的照明方式，智能化的照明系統(tǒng)可以減少大量的電力浪費(fèi)。
最簡(jiǎn)單的，可以在洗手間、走廊、樓梯等區(qū)域加裝紅外動(dòng)靜探測(cè)器，當(dāng)有人到來(lái)或離開(kāi)時(shí)，可以使燈具進(jìn)行實(shí)時(shí)或低延時(shí)的開(kāi)閉，從而避免不必要的照明。
另外，智能建筑照明控制系統(tǒng)通過(guò)各種不同的"預(yù)設(shè)置"控制方式，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理?？梢允褂谜斩葌鞲衅鲗?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)房間的照度，控制器根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景下的照度條件與照度需求自動(dòng)選擇或提供給用戶(hù)不同的照明方案。例如在天氣晴朗，室內(nèi)光線充足的情況下自動(dòng)降低燈具亮度。這樣既能提高照明系統(tǒng)的舒適度，也能節(jié)約大量能源。
對(duì)于一些公共照明系統(tǒng)，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的時(shí)間程序?qū)φ彰鬟M(jìn)行啟停控制，合理控制照明系統(tǒng)開(kāi)啟時(shí)間可以有效降低能耗，如有特殊需要，可以采用手動(dòng)啟停程序，這樣當(dāng)自控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)也可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)保證照明系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
對(duì)于照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，照明燈具數(shù)量較多的場(chǎng)所，日常的維護(hù)和檢修工作量較大，自控系統(tǒng)可以對(duì)維護(hù)工作進(jìn)行輔助。在照明系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)開(kāi)用自動(dòng)啟?？刂?，并且自動(dòng)記錄照明系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，以便為后期維護(hù)工作提供可靠依據(jù)，從而間接地減少不必要的能源浪費(fèi)。
樓宇智能照明控制系統(tǒng)
供暖系統(tǒng):
在我國(guó)廣大的北方地區(qū)，冬季的供暖能耗占據(jù)了整個(gè)建筑能耗的22%。
近年來(lái)，我國(guó)新建筑中越來(lái)越多的采用溫控閥來(lái)調(diào)節(jié)散熱器的熱水供應(yīng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)室溫。但是有些居民還并不具備良好的節(jié)能意識(shí)與習(xí)慣，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)房間內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人停留但散熱器持續(xù)處于較高溫度的情況，帶來(lái)了不必要的能源浪費(fèi)。自控恒溫閥的出現(xiàn)就可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題，它可以根據(jù)屋主人的生活習(xí)慣，在不同的時(shí)段維持不同的房間溫度。例如在工作日的早晚，居民在家的時(shí)候，保持屋內(nèi)較高的舒適溫度，白天上班上學(xué)的時(shí)段，屋內(nèi)無(wú)人，則減小閥門(mén)開(kāi)度，降低能耗。另外，還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)或者手機(jī)應(yīng)用遠(yuǎn)程控制電子恒溫閥，從而更加方便、精確的調(diào)節(jié)室溫。
通風(fēng)系統(tǒng):
目前市場(chǎng)上十分流行的變頻空調(diào)就是自控系統(tǒng)節(jié)能的典型范例。傳統(tǒng)“定頻空調(diào)”壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，依靠不斷的開(kāi)、停壓縮機(jī)來(lái)調(diào)整室內(nèi)溫度。而變頻空調(diào)的溫度傳感器測(cè)量溫度后將室溫與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，接著將信號(hào)發(fā)送給變頻器，變頻器根據(jù)室溫與設(shè)定溫度的比較結(jié)果實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從而合理的使用能源。由于壓縮機(jī)不會(huì)頻繁的開(kāi)啟，會(huì)使壓縮機(jī)保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這可以使空調(diào)整體達(dá)到節(jié)能30%以上的效果。
中央空調(diào)系統(tǒng)是建筑中的耗能大戶(hù)，也是樓宇自動(dòng)化節(jié)能的重點(diǎn)。由于中央空調(diào)系統(tǒng)十分龐大，反應(yīng)速度較慢，滯后現(xiàn)象比較嚴(yán)重，給機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性增加了很多困難。鑒于此，可以采用非常規(guī)的控制策略，如死區(qū)方式，即當(dāng)目標(biāo)參數(shù)進(jìn)入設(shè)定值認(rèn)可的偏差范圍內(nèi)時(shí)，冷水閥保持不變；或變PID控制方式，即當(dāng)目標(biāo)參數(shù)與設(shè)定值偏差較大時(shí)，控制作用強(qiáng)，反之，偏差較小時(shí)，控制作用弱。為了節(jié)約能源，可以根據(jù)室外溫度適當(dāng)改變?cè)O(shè)定值，如冬季將設(shè)定溫度值降低1度，夏天則提高一度。另外還可利用新回風(fēng)閥的連鎖功能，在室內(nèi)外溫差較大的盛夏和嚴(yán)冬，通過(guò)對(duì)回風(fēng)CO2濃度的檢測(cè)，智能的調(diào)節(jié)新風(fēng)閥的開(kāi)度。這樣既保證了室內(nèi)空氣質(zhì)量，又能減少制冷（或制熱）負(fù)荷，最大程度的節(jié)約能源。各房間內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管控制器配置檢測(cè)單元，可自動(dòng)判斷房間內(nèi)人員占/空情況，避免無(wú)人房間消耗大量空調(diào)冷/熱量。
原則上講，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的各種溫度濕度的參數(shù)都要依靠自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)保證。對(duì)于復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)，幾臺(tái)空氣處理機(jī)同時(shí)調(diào)節(jié)一片區(qū)域的溫、濕度，靠人工來(lái)同時(shí)調(diào)節(jié)幾臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)保證溫、濕度的恒定顯然是不現(xiàn)實(shí)的，自控系統(tǒng)是必要的。
建筑管理：
從建筑管理的角度來(lái)講，建筑中的各個(gè)子系統(tǒng)存在一定的關(guān)聯(lián)，但各系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)也許會(huì)由于缺乏協(xié)調(diào)性而帶來(lái)能源浪費(fèi)。另外，當(dāng)某些設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，并不會(huì)出現(xiàn)無(wú)法運(yùn)行這種容易察覺(jué)的現(xiàn)象，因此工作人員在例行的維護(hù)過(guò)程中往往難以發(fā)現(xiàn)。而通過(guò)建筑自控系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)和指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，管理人員可以更全面和直觀的掌握所有設(shè)備在各個(gè)時(shí)段的運(yùn)行狀態(tài)，更密切和準(zhǔn)確的了解設(shè)備運(yùn)行情況，從而發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行及時(shí)的檢修，避免了因設(shè)備故障帶來(lái)的能耗。
在建筑自控系統(tǒng)的幫助下，建筑管理者的工作效率也可以得到大幅提高，還可以節(jié)約人員以及相關(guān)開(kāi)支。
綜上所述，樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用使現(xiàn)代化智能建筑更加人性化，同時(shí)也能為建筑降低能源消耗，其作用的重要性不言而喻，所以在對(duì)樓宇自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分結(jié)合建筑自身特點(diǎn)，從實(shí)際情況入手，使樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)與智能建筑達(dá)到完美的結(jié)合，在保證建筑中設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。
參考資料：
1. 樓宇自控系統(tǒng)在現(xiàn)代智能建筑中的應(yīng)用初探
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Building_automation#Room_automation
3. 智能建筑中樓宇自控系統(tǒng)的節(jié)能模式研究
作者 | 邸義博
