我國是一個能源消耗大國，對電力的需求十分迫切。每年冬夏季，全國很多地方都鬧“電荒”。相關(guān)研究報告指出，中國目前的電力缺口是9.93%，到2015年將增至15%，電力形勢十分嚴(yán)峻。
在建筑運(yùn)行過程中，照明和空調(diào)消耗的電能占到建筑總能耗的半壁江山。因此，設(shè)計(jì)者需要針對建筑物使用過程中的供暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明進(jìn)行控制，提高能源的利用率。
自適應(yīng)控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能
樓宇自控系統(tǒng)可以針對不同的受控設(shè)備，采用相應(yīng)的節(jié)能控制技術(shù)或控制策略，提高機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率。
控制器內(nèi)置節(jié)能控制程序。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，不少樓宇自控產(chǎn)品生產(chǎn)廠家為了更好地保護(hù)客戶利益，已將一些通用的節(jié)能控制程序內(nèi)置在控制器中，例如西門子公司的APOGEE(頂峰)旗下的PXC系列控制器，只需輸入簡單參數(shù)后，即可執(zhí)行節(jié)能控制程序。
控制器內(nèi)置節(jié)能控制算法對于用戶而言，是一個非常好的功能。其作為一種技術(shù)發(fā)展趨勢，將受到越來越多樓宇自控產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的青睞。
此外，還有一種更先進(jìn)的控制算法——自適應(yīng)控制算法。它是基于CyboSoft無模型自適應(yīng)控制專利軟件開發(fā)的、以多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的控制程序。
自適應(yīng)控制是一個復(fù)雜的閉環(huán)循環(huán)控制算法，能自動校正參數(shù)，補(bǔ)償機(jī)械的系統(tǒng)、負(fù)載、季節(jié)性變化。與PID控制相比，自適應(yīng)控制在動態(tài)非線性系統(tǒng)中的響應(yīng)時間、保持穩(wěn)態(tài)和差錯等方面有更出色的表現(xiàn)。
自適應(yīng)控制能連續(xù)對系統(tǒng)特性的變化做出調(diào)整，且易于操控。
由于不需要復(fù)雜的建模過程，自適應(yīng)控制的響應(yīng)時間更快，具有更匹配的控制性能。自適應(yīng)控制可降低培訓(xùn)成本，提高員工的生產(chǎn)力，減少人為錯誤的幾率。自動 對季節(jié)性和機(jī)械特性的變化做出調(diào)整。更好地調(diào)節(jié)回路，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。減少偏移量，延長閥門和執(zhí)行器的生命周期。減少由循環(huán)引起的磨損和破裂。減少末端設(shè)備的維 護(hù)、修理和置換成本。
自適應(yīng)控制是為變量型系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)和改變PID控制的折衷方法設(shè)計(jì)出來的。
無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)易于嵌入和配置。其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)允許控制器學(xué)習(xí)記憶，提高性能。
自適應(yīng)控制對系統(tǒng)的性能、響應(yīng)時間、設(shè)定值錯誤可以作出連續(xù)的測量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對新的運(yùn)行條件作出動態(tài)的調(diào)整，同時繼續(xù)對性能作重新的測算，創(chuàng)造“學(xué)習(xí)型記憶”的連續(xù)調(diào)整的方法。
多種策略實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能
空調(diào)系統(tǒng)是建筑中的能耗大戶。設(shè)計(jì)者應(yīng)在保證建筑物舒適環(huán)境的前提下，對空調(diào)進(jìn)行控制，最大程度地降低能耗。系統(tǒng)集成商在實(shí)施的過程中，需要根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的工藝要求，采用一定的節(jié)能控制策略。常見的節(jié)能控制策略主要包括以下幾個方面：
在啟動暖通空調(diào)系統(tǒng)工作時，在最短的時間內(nèi)達(dá)到所需的舒適度。最優(yōu)停止控制是最優(yōu)啟動的逆過程，在工作區(qū)域停下班前，停止空調(diào)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，仍能達(dá)到最低的舒適度要求，還可使設(shè)備系統(tǒng)的工作時間最短、能耗最低?？照{(diào)制冷系統(tǒng)往往是建筑能耗最大的地方。
室內(nèi)溫度浮動(新風(fēng)補(bǔ)償)控制。一般來講，維持室內(nèi)恒定的溫濕度不變，會使室內(nèi)外出現(xiàn)較大的溫差(當(dāng)夏季室外溫度36℃時，溫差為10℃)。人長時間停 留在低溫環(huán)境中，再遇到室內(nèi)外溫差的較大突變，往往會引起皮膚汗腺收縮、血流不暢、神經(jīng)功能紊亂等“空調(diào)適應(yīng)不全癥”(俗稱“空調(diào)病”)，同時空調(diào)系統(tǒng)的 運(yùn)行能耗也會提高。因此，筆者建議采用室外新風(fēng)溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)策略，隨著室外空氣溫度的變化適當(dāng)提高夏季室內(nèi)空氣溫度和降低冬季的室內(nèi)空氣溫度，為室內(nèi)提供 健康、舒適的動態(tài)熱環(huán)境，同時為空調(diào)制冷系統(tǒng)帶來顯著的節(jié)能效果。
最小新風(fēng)量控制。為符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)系統(tǒng)需要引進(jìn)室外新鮮的空氣，稱為最小新風(fēng)量。新風(fēng)量一般是送風(fēng)量的20%~30%。設(shè)計(jì)者可以檢測室內(nèi)二氧化碳的濃度，對比允許濃度，減少新風(fēng)量的輸入。
提前預(yù)冷，關(guān)閉新風(fēng)。在辦公樓類建筑中，為使工作人員到達(dá)室內(nèi)時，溫度較為舒適，需要提前打開空調(diào)。開機(jī)時要關(guān)閉所有新風(fēng)閥，減少新風(fēng)負(fù)荷的消耗。
夏季工況的夜間吹洗。在夏季，可利用凌晨清新的涼空氣，開大新風(fēng)閥，關(guān)閉冷凍水閥門，對整棟建筑進(jìn)行吹洗，可冷卻建筑結(jié)構(gòu)所吸收的熱量，對建筑物降溫，減少開機(jī)時的冷負(fù)荷量。
水泵變頻控制。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，泵的選型是根據(jù)系統(tǒng)的最大負(fù)荷進(jìn)行選擇的。泵的額定功率往往要大于設(shè)計(jì)的最大功率。這會在設(shè)備選型時，造成能量浪 費(fèi)。另外，由于受到內(nèi)、外界干擾等不確定因素的影響，系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷總是不斷變化的，大部分時間系統(tǒng)都工作在部分負(fù)荷狀態(tài)。此外，充分考慮建筑負(fù)荷狀況、 管網(wǎng)狀況、室外氣象參數(shù)等多種因素，對水泵采用變頻處理，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使水泵的流量與實(shí)際負(fù)荷相適應(yīng)，達(dá)到降低泵耗、提高空調(diào)品質(zhì)的目的。當(dāng)然，變頻系 統(tǒng)的最低運(yùn)行頻率需要根據(jù)冷水機(jī)組允許的最小流量，限制水泵的最低運(yùn)行頻率。水泵變頻控制一般可降低40%~60%的水泵能耗，節(jié)省的泵耗主要包括設(shè)備選 型過大引起的泵耗和變頻后減少的流量所消耗的泵耗。
目前，生活供水系統(tǒng)大部分采用成套的恒壓變頻供水控制方式，能達(dá)到節(jié)能的效果。
室內(nèi)溫度分層控制。在政府辦公大樓、機(jī)場、火車站、大型商場等大型公共建筑中，人流量比較大。在建筑內(nèi)上下層自動扶梯處存在大面積的空間連通現(xiàn)象。由于空氣對流造成熱氣流上升、冷氣流下沉，會影響空調(diào)系統(tǒng)的舒適性。
在這種情況下，設(shè)計(jì)者通過設(shè)置在屋頂、室內(nèi)或地面的設(shè)置溫度傳感器，可檢測到室內(nèi)不同空間內(nèi)的溫度，指導(dǎo)不同樓層空調(diào)系統(tǒng)改變其系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)定溫度，例如，降低靠上樓層的設(shè)定溫度，適當(dāng)提高靠下樓層的設(shè)定溫度等。
另外，在不同的空調(diào)系統(tǒng)中，如位于大空間定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，可改變末端風(fēng)口的送風(fēng)方向;如對于有電動球形噴口的送風(fēng)末端，在夏季和冬季應(yīng)調(diào)整到不同的送風(fēng)方向，夏季冷風(fēng)盡可能向上吹出，冬季熱風(fēng)盡可能吹向地面。這樣可以減少垂直方向溫度不均勻的問題。
