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【专家访谈】楼宇自控系统节能增效探讨

2012-08-14 07:494480中国节能网

目前能源短缺,我国建筑能耗明显偏高,建筑电气节能日益受到重视。楼宇自控系统历经多年发展,理应在节能降耗方面发挥重要作用。但是,楼宇自控系统在实际运行中还存在着效率不高,节能效果不明显等问题,并没有充分发挥其全部潜能。究其原因,有设计界面不清、设计深度不够和运行维护人员经验不足等多种原因。为此,本刊特地邀请了北京市建筑设计研究院副总工程师刘侃,请他对如何解决上述问题进行解答。

各专业互相配合 满足需求深化设计

电气应用:我国建筑能耗偏高,建筑电气节能日益受到重视。楼宇自控系统历经多年发展,在节能降耗中本应发挥更重要的作用,但是目前运行效果不是很理想,请您分析一下其原因是什么?

刘侃:结合自己三十来年工程实践的了解,可以认为,虽然楼宇自控系统经过了这么多年的发展,但其实际运行效果不好的现象,不是耸人听闻,而是客观存在的实际情况,表明存在问题长久未得到妥善解决。在和业内人士探讨原因时,我也一直在问:问题的根源到底在哪?配置建筑设备或系统的自动控制与管理系统,能大大地节约人力和财力已是普遍的共识,它符合当代建筑新技术发展潮流及国家政策导向,是当前建筑电气节能设计的必选项,其能否有效运行至关重要。

当然,导致楼宇自控系统运行效果不好的原因应该来自各相关方面,有体制、制度、技术、经济和管理等深层次原因,不应片面究其一点,我觉得要想解决这一问题需要群策群力。作为设计方自查来讲,存在设计人员对项目不深入、不负责等实际客观情况,往往不去深究实施的效果。应当分析造成失效的原因,解决落实需整改内容。设计人员不理解或根本不了解具体项目设备专业设计概念,实施效果和水平完全依赖承包商。设备自控控制策略往往被认为不是电气专业设计人员的责任,电气设计也就不去深入研究其可行性,甚至放任自流。其结果导致所谓控制策略,一方面充满了主观主义、形式主义和理想主义色彩,实际项目根本无法实现或存在较大偏差;另一方面,与实施设备或系统过程控制脱节,与日常运行、维护和管理脱节。民用建筑楼宇自控系统,例如空调系统的控制策略,不同项目或相同项目不同场所虽有大量共性的地方,但也肯定存在一定的差异。电气设计人员应配合设备工程师一起,寻求保障舒适性标准的正确途径和最佳方法。也就是说,自查因存在专业间协调配合的程度不够,达到满足需求的设计深度不够,设计人员掌握专业知识的能力不够等方面的问题,导致楼宇自控系统在设计阶段存在诸多问题。

在楼宇自控系统建设过程中,前期建设与后期管理脱节,前期只负责将设备及系统搭建完成,很少顾及日后运行维护管理需求,不考虑运行效果,故系统实效性大大降低。另外,智能建筑行业规模需求发展很快,承包商增多但良莠不齐,大多经验不足也是一个很大的风险。设备及系统招标采购书千篇一律,界面划分混乱,接口要求不具体,所涉及其他系统间相互配合也不到位,还存在人为丢项的风险,导致项目不能完整实施;招标规定不严谨,也带来很多互相推卸责任的现象,影响实施效果。深化设计及施工安装阶段因合同等方面原因,也存在违背设计要求的现象,具体实施过程往往不能按最佳方案进行。最后,测试与验收把关也不严格,明明未开通的项目却验收合格,现在一些开通率不高的项目都是验收合格的项目。

可以说楼宇自控系统运行管理的过程,需要大量有专业知识、有运行经验的技术人员操控,也应该是一个自我学习、不断进取和不断完善的过程,这一点现在非常重要。项目验收不应是系统完成的终点,而是试运行的开始,所有的需求都需要在后续运行阶段验证、适应修正及优化。

电气应用:为确保楼宇自控系统的有效运行,请问在楼宇自控系统的设计阶段设计师们需要注意哪些问题?建筑电气智能化系统工程设计可遵循的标准有哪些?

刘侃:目前,楼宇自控系统设计划归电气工程师负责范围,设计阶段存在的主要问题是专业间分工与协调配合的具体事项不落实。楼宇自控系统涉及的对象主要是建筑设备及系统,成败很大程度上取决于设备专业人员的设计,但最终实施往往又由电气专业人员完成,必须有一个明确的专业间分工与协调配合机制。对于建筑设备及系统控制策略和可实施方案,首先应由设备专业人员从设备及系统功能、参数控制等角度提出,电气专业人员再配合把握过程控制的技术可行性及合理性。一个可实施的控制策略和方案应是两个专业人员共同设计的结晶,一直以来在民用建筑设计领域这方面做得不好。其次,在设计文件表达方面,电气专业与设备专业也是脱节的,设计文件中很少出现汇总参数数据及具体相关索引,如温度、湿度、压力、流量和风量等一些参数测量及控制范围应来自设备专业,电气专业不汇总也不索引,直接影响器件或控制设备的配置及精度控制,设计文件深度不满足招投标和承包商深化设计需求。

在设计阶段应重视用户需求调研,减少使用与运行管理不确定性的风险。理论上讲,同一项目可以选用合格的不同品牌的产品和系统,都应能达到相同的设计要求和运行管理需求,其实不然。在设计项目中系统功能、配置和应用往往是通用性的、概念性的,设计人员很少考虑项目或业主的个性化需求,可以说对具体实际操作、界面管理和软件功能模块等的描述基本没有,导致受制于实施产品的局限性或过分依赖系统承包商,不能满足业主运行管理需求。在实际项目中也可以看到,即使同一品牌产品应用到不同项目,其结果也会发生变化,设计与实际应用存在脱节,也根本谈不上创新。

在遵循规范、标准方面,从国家、行业到地方管理部门涉及建筑智能化系统方面的标准颁布了很多,就不一一列举了。其中有专项的、综合的,但重叠交叉现象很严重,造成原则性条款太多,可操作、可实施的条款太少,还存在部分相互矛盾,标准依据的科学严谨性也不强,这也是影响建筑电气智能化系统工程设计水平的关键问题。我认为国家标准针对每个建筑智能化系统各编好一本设计标准、规范就可以了,行业、地方或专项系统因地区差异有特殊要求时,仅补充或修改个别条款,避免造成执行和管理上的混乱,规范、标准重复出现的数量越多,也就越给设计工作造成困扰。

电气应用:一般情况建筑中的智能化系统、中央空调系统和供配电系统分属弱电专业、设备专业和强电专业分项设计与施工,这样就容易产生系统设计界面不够清晰等问题,那么应如何解决这一问题?

刘侃:建筑电气设计本身就是由多专业、多工种和多团队分工合作与协调配合完成的,体现的是各专业团队的综合实力,单依靠某个人的能力或某专业的力量是很难完成项目的。为保障产品(设计文件)质量,各设计单位均有明确的规章和制度,会制定严格的质量保障体系和操作流程,但是需要确保质量保障体系能够得到贯彻执行。项目的总体设计时间经常大大压缩,留给设计人员协调工作的时间极少或没有,往往没有对图、审图就得出图,质量和结果可见一斑。

我们的经验是设计阶段加强专业人员之间的分工与协调配合,随着设计进度的推进,逐步落实各设计阶段互提专业资料,定期形成项目问题研究讨论机制,协调修正各专业设计成果。最终,每个系统所涉及的相关接口界面有工程量清单及相关技术要求,形成完整的设计文件,以利于下一阶段的招标采购和承包商深化设计。实施阶段提供深入的设计服务,协助业主规划招标采购方案及标段间招标配合,施工阶段配合业主管控承包商的深化设计、安装与调试,对实施过程中出现的设计问题,针对具体情况及时弥补修正。

采取节能措施 确保绿色低碳

电气应用:建筑物能否低碳、节能,设计阶段工作尤为重要,在建筑电气设计中可采取哪些节能措施?

刘侃:通常,在建筑电气各项系统设计中,主要从降低能耗、提高效率和节约用电等方面进行节能设计,电气设备及材料选型考虑绿色、节能和环保等因素。

1)在供、变配电系统设计中优化供配电方案,在满足安全、可靠和方便使用的前提下,尽可能使变压器及配电设施深入负荷中心;有效控制供电线路长度距离,经济合理选择导体截面积;提高供电系统功率因数,降低各种损耗;合理选配备用及冗余额度;供、变配电系统设备选用低能耗、高效率的产品,变压器要求满足能效限值标准规定。

2)在照明系统设计中,尽可能选择节能高效的光源及灯具,在满足规定的照度和照明质量要求的前提下,控制单位面积照明功率密度值,能效限值严格执行国家标准的相关规定。因照明系统在建筑物中是用电大户,节能设计尤为重要,新型长效节能LED 光源随着技术及产业化的发展正备受推崇。

3)配合工艺优化机电设备的运行模式,采用变频等技术节约用电、合理用能。建筑空调设备能耗往往占建筑用能的三分之一,空调设备的节能是设计的一大重点,优化合理的控制对节能也具有很大的潜力。

4)规划配套相关建筑智能化系统,从优化控制模式、降低管理成本的角度节能。依据节能设计要求,按系统分项、分区域设置统计计量电表,构建完善的节能能效评价管理系统。

5)在设计方法与手段上应用BIM 技术,将设计成果转化为节能的动力及要素。

我想强调的是设计不应只考虑节能问题,反对形式主义的工作作风。智能建筑在一定程度上是兼顾节能的,节能建筑应该是功能完善、舒适便捷的建筑。

电气应用:请问物联网等新技术的发展会对智能建筑的发展以及建筑电气节能产生哪些影响?

刘侃:物联网是把传感器、传感器网络技术、射频识别技术、通信网与互联网技术和智能运算技术等融为一体,具备全面感知、可靠传送和智能处理等特征,连接人和物理世界的网络。随着物联网等新技术的发展,肯定会对新能源应用、智能建筑发展带来一定的影响,甚至成为构建智慧城市的主要技术手段,至少能解决一些应用技术上的难题,丰富和充实建筑电气节能的功能与内涵。任何新技术的发展,除了有创新的思维模式,还必须能实实在在地提升或改变人们的工作和生活方式,只有人们感觉可接受、想使用和宜操作,才有存在的价值空间。物联网技术在各领域应用前景的文章很多,理想化的物联网描述了无限的可能,我想物联网尚处在培育期阶段,伴随当今腾飞的中国,让我们拭目以待。

电气应用:建筑电气节能是一项系统工程,需要设计方、系统集成商、施工方和甲方通力合作才能达成目标。各方人员应如何各尽所能,确保建筑物在全生命周期中都是低碳、环保的?

刘侃:的确,建筑电气节能是一项系统工程,任何节能项目都必须考虑各方面综合的因素,不能只片面强调一方,应允许整体合理局部或单项欠缺,有时设计必须取舍,这才是科学的态度。因此,各方人员应本着顾全大局、各司其责的工作态度完成既定节能目标,摒弃过度按片面节能贡献奖赏,调动各方主观能动性。

绿色、节能和环保的建筑应强调关注建筑的全寿命周期,意味着不仅在规划设计阶段充分考虑节能降耗并利用环境因素,而且确保施工过程中对环境的影响最低,运营管理阶段能为人们提供健康、舒适、低耗和无害空间,拆除后又对环境危害降到最低,并使拆除材料尽可能再循环利用。设计单位作为绿色、节能和环保概念规划的龙头,必须严格贯彻执行国家的法律法规,切实按规范要求,突出实施要点优化、合理配置,只有一个各方面达到综合合理的设计才是绿色、节能和环保的。首先,要确保建设单位提出的建设需求、使用标准应是合理的,后续运行管理也是有效的。其次,系统集成商及施工单位应严格按设计文件要求施工及验收。

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