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施耐德KNX/EIB智能控制系统天津生态城项目节能应用
更新时间:2009-2-1  浏览次数:

施耐德电气(中国)投资有限公司 束中明
天津超远搏源科技有限公司 李喜田

Application of KNX Intelligent Control System in Tianjin Energy Saving City
By Shu Zhongming and Li XiTian

摘要:本文通过施耐德KNX智能控制系统在天津中新生态城-投资服务中心项目中的实际应用,介绍了KNX总线技术在现代生态建筑中的节能应用方案。
Abstract: This article focuses on the application of Schneider KNX intelligent control system in Tianjin Energy Saving City and the solution of energy saving for modern office building.

关键词:KNX系统、 照明控制、遮阳控制、空调控制、移动感应、光线感应、气象感应、集中控制、EIB控制
Keyword: KNX system, lighting control, shutter control, HVAC, motion sensor, brightness sensor, weather sensor, central visualization software

1、施耐德KNX智能控制系统简介
  施耐德KNX智能控制系统采用国际通用的KNX标准,该标准现已转换为国际标准ISO/IEC14543-3,并于2007年正式转换为中国国家标准GB/Z20965-2007,该系统属于全分散的现场总线的范畴,系统主要由传感器、执行器和系统元件三大部分组成,主要用于灯光控制、遮阳控制和风机盘管控制及暖气控制,控制方式多样、灵活,例如现场智能面板控制、人体感应控制、光线感应控制、现场面板控制、中央电脑控制、 气象感应控制等,现已广泛应用于各种公建项目,其中节能方面的应用则是该系统在绿色生态建筑中的一个应用亮点。
  KNX系统结构如下图所示。

2、KNX智能控制系统特点
  KNX系统具有以下特点:
  -标准化
    KNX总线标准已成为国际标准ISO/IEC14543-3
    KNX总线标准已转换为中国国家标准GB/Z20965-2007 
  -全分散/搭积木结构
  -手拉手/树形/星形等,自由的拓扑结构
  -多功能集成控制
    灯光控制
    遮阳控制
    空调控制
  -控制方式多样
    现场智能面板
    人体感应
    光线感应
    气象感应
    温度感应
    红外遥控
    电话遥控
    远程网络控制
    定时控制
    中控电脑
  -节能
  -安全
  -既是面向使用者的系统又是面向管理者的系统

3、施耐德KNX系统在生态城项目中的应用
  中国和新加坡两国政府的战略性合作项目“中国—新加坡天津生态城”,计划于今年7月奠基开工,用10到15年的时间全部建成,其中,3平方公里起步区用3到5年时间建成。 中新天津生态城是中国和新加坡两国政府改善环境、建设生态文明的战略性合作项目,是继苏州工业园以后两国合作的新亮点。
  本项目-天津生态城投资服务中心是生态城的第一个项目,将建成开发生态城的服务中心,本项目在设计之初即以节能、生态的目标作为标准,为生态城以后的开发做好开端和建立节能标准。项目实施时选择施耐德旗下莫顿(KNX/EIB)产品,并将莫顿产品的节能各要素充分发挥,为生态城的节能和生态树立了标杆。
施耐德KNX智能控制系统在天津生态城—投资服务中心项目中主要用于以下设备的集成式控制: 
  灯光
  电动轨道、电动窗
  空调(风机盘管)
  幕墙通风(户外遮阳)

  设计在不同的区域采用不同的控制方式达到最佳的节能效果:

区域

气象感应

光线感应

定时

人体感应

中央控制

现场控制

幕墙通风(1F-2F)

 

 

电动轨道(1F-2F)

 

泛光照明(1-2F)

 

 

 

大厅(1F)照明

 

 

公共通道(1F-2F)照明

 

办公区域(1F-2F)照明

 

卫生间(1F-2F)中央空调

 


  气象感应则可根据气象条件控制室外遮阳及幕墙通风,例如当出现大风天气时,气象传感器可自动控制室外遮阳收起,并将幕墙通风关闭,防止大风带来的破坏;当出现雨水天气时,气象传感器可自动将幕墙通风关闭,防止雨水倒灌。
  中央控制则可对整个生态城的灯光、遮阳、空调、幕墙通风进行集中监视和控制,可通过中控电脑对每个办公区域的室内实际温度进行实时显示,通过对设定温度上下限的限制,可有效降低空调在夏天和冬天的消耗,据测算,空调的设定温度每上升(夏天)或下降(冬天)一度,空调可节省6%的能耗。
  光线感应控制、定时控制及人体感应控制可分别根据自然光线、上下班时间及工作人员的活动情况对灯光、遮阳、空调等进行自动控制,即节省人工,方便控制,又可有效节能。
  例如,在公共区域及上下班时间相对弹性的办公区域安装人体感应对灯光、空调、暖气进行自动控制,可做到:人来,灯、空调、暖气开,人离,灯、空调、暖气关,避免人员外出或下班后出现长明灯及空调常开现象;在上下班比较有规律的办公区,采用定时的方式对灯光、空调进行自动控制,同样可以避免下班后忘记关灯、关空调的情况出现。以上方式都可达到节能的效果,但不同区域、不同控制方式所产生的节能效益是不同的,其中节能效果明显又比较易于量化的是人体感应控制所产生的节能效益,但实际节能方式和节能效果不仅限于此,例如通过光线感应控制灯光,当自然光照度足够时,光线感应可自动将靠窗边的灯光关闭,当自然光线变暗并且室内有人时,光线感应则可以自动将灯光开启;夏天当日光强烈时,光线感应自动控制遮阳放下,防止办公室温度因日晒温度升高,可有效降低空调消耗。

4、设计方案介绍
  随着中新天津生态城服务中心的启建,标志着备受关注的天津中新生态城项目一期前期工程开始启动。该工程位于汉北路西侧、蓟运河故道南侧,与生态城起步区隔汉北路相望,规划总用地面积4.6万平方米,总建筑面积12107.88平方米。服务中心工程按照环保节能的要求进行设计和建设,计划于今年6月15日竣工,并于7月中新生态城正式开工时投入使用。服务中心内部设有办公区、会议区、后勤区、沙盘展厅、联合办证大厅等功能区域,建成后将作为中新生态城管委会、中新生态城投资开发公司和中新联合体的办公场所,以及生态城的行政管理和服务中心。
  中新天津生态城的建设理念被确定为生态、环保、节能、自然、宜居、和谐,而生态经济、生态人居、生态文化、和谐社区、科学管理等城市规划理念将贯穿整个建设过程。今后,生态城将把节能环保、教育培训、服务外包以及文化创意等作为重点发展的产业。
  按照中新天津生态城的建设理念,在弱电系统中的智能控制系统采用具有世界水平的施耐德电气KNX/EIB(莫顿品牌)的智能控制系统,统筹考虑生态建设、资源节约、产业发展,体现了人与人的和谐、人与自然的和谐、人与经济活动的和谐,提供一套完善的绿色照明智能控制的解决方案。
  在该方案中选用的施耐德旗下的德国MERTEN(莫顿)的KNX/INSTABUS EIB系列产品,控制了照明、风机盘管空调、电动轨道、电动窗等楼内设备,把以上设备总体融入到EIB系统中,实现统一的智能控制。采用了系统中的照度控制、移动感应控制、定时控制、集中控制和气象站环境检测等五种控制方式进行节能减排和绿色控制,设计中充分挖掘MERTEN(莫顿)产品在节能减排方面的功能和性能优势,充分满足控制需求且最大化节能减排的效果,力求尽善尽美。
  根据生态城服务中心的建筑平面区域及使用功能,系统规划为一条区域总线,十二条线路(Line)系统,每条线路可连接多达64个总线设备。各条线路通过总线耦合器并入到区域总线上连成一个EIB系统,元器件之间可实现任意的编程和联动。
  服务中心内在多功能厅和贵宾室各放置一个莫顿10寸彩色触摸屏,对这两个区域进行控制,编制的不同的场景模式,可方便进行会议和会谈。在一层中控室放置了控制全部设备的莫顿10寸彩色触摸屏,通过此触摸屏可以实时了解室外的环境参数并对服务中心内的照明、风机盘管空调、电动轨道、电动窗进行监控和控制。消防中心的中控电脑上安装OPC Server 软件,实现和楼控的无缝连接,EIB控制系统和西门子楼控系统进行统一控制,安装在统一中控电脑上的Winswitch 软件,可对服务中心内的全部设备进行监控和控制。以上的四个中控中心保证了服务中心内的设备的便利监控和控制,也为节能控制提供了控制依据。
  中新生态城服务中心项目中,采用的施耐德旗下莫顿EIB系统从照度控制、移动感应控制、定时控制、集中控制和气象站环境检测五个方面对生态城进行了生态绿色智能控制和节能效果最大化。

照度控制
  恒定的照度控制不仅能提高办公效率而且杜绝了能源浪费,在自然照度不够时,系统自动打开区域内的照明,而自然照度足够时,系统通过亮度传感器自动把亮度值传给系统,系统将此亮度和设定值对比后关闭部分照明,避免了不必要的能源浪费。

移动感应控制
  生态城的项目内,移动感应控制分为走廊、卫生间等公共区域和办公区域两大类。对于公共区域采用了莫顿产品中的移动感应器,实现人来时灯或空调系统打开,无人时,大部分照明关闭,只保留基础照明和空调系统自动进入低速运行状态或关闭。
  办公区域采用莫顿的存在感应器,微小的动作即被系统探测,适合于办公室使用。存在感应器同时有照度感应功能,实现有人、无人及照度的综合管理,利用智能控制合理安排能源,实现自动化的绿色节能减排效果。

定时控制
  莫顿的EIB系统可提供长达近一年的根据工作习惯的定时功能,结合照度控制和移动感应控制,为生态城服务中心提供更合理化的节能控制方式。

集中控制
  系统提供了面板智能控制,在一个面板上可同时控制照明、风机盘管空调、电动轨道,可设定一个场景模式,一个按键即可照明达到一定的亮度值、空调自动调整到一个设定的温度、电动轨道自动把关闭。
系统在提供了每个区域的面板控制之外,又提供了触摸屏集中控制,可任意编译和增加的界面为业主提供了更加灵活的控制按键和功能定义,并可通过触摸屏编译逻辑功能,提供与或非的逻辑功能组合,也使系统更加智能和自动及人性化。

气象站环境检测
  莫顿的气象站将根据气象传感器把环境中的照度、风速、湿度和东方、南方、西方三个方向的亮度值等环境信息传入到系统,系统将根据环境信息自动控制和调整系统内的设备,使之在满足需求的情况下自动进行节能控制。系统内的电动轨道控制,将根据以上的环境信息自动调整电动轨道的开关和角度调整。
综合以上功能,莫顿智能控制系统将为生态城服务中心提供一体化的智能能源节能模式和自动控制,同时也将为生态城增加更人性化的生态管理。

5、结束语
  生态城服务中心的施耐德KNX/EIB(德国莫顿)的应用充分发挥了莫顿智能控制系统在控制和节能方面的优势,通过对照明、电动遮阳、电动窗、风机盘管空调设备的控制,融合亮度控制、温度控制、定时控制、集中控制、环境控制等各种莫顿智能控制的优势功能,为生态城的节能应用提供了高端的控制方式和友谊的节能效果,符合了国家对新建建筑节能要求的政策,也为生态城的绿色生态的建筑目的提供了保证。而此产品在生态城服务中心的应用也是KNX/EIB智能系统在控制和节能领域的典型应用,也为国内外的节能项目提供了标杆。