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中國應用案例
施耐德KNX/EIB智能控制系統天津生態城項目節能應用
更新時間:2009-2-1  瀏覽次數:

施耐德電氣(中國)投資有限公司 束中明
天津超遠搏源科技有限公司 李喜田

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

摘要:本文通過施耐德KNX智能控制系統在天津中新生態城-投資服務中心項目中的實際應用,介紹了KNX總線技術在現代生態建筑中的節能應用方案。
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.

關鍵詞:KNX系統、 照明控制、遮陽控制、空調控制、移動感應、光線感應、氣象感應、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智能控制系統簡介
  施耐德KNX智能控制系統采用國際通用的KNX標準,該標準現已轉換為國際標準ISO/IEC14543-3,并于2007年正式轉換為中國國家標準GB/Z20965-2007,該系統屬于全分散的現場總線的范疇,系統主要由傳感器、執行器和系統元件三大部分組成,主要用于燈光控制、遮陽控制和風機盤管控制及暖氣控制,控制方式多樣、靈活,例如現場智能面板控制、人體感應控制、光線感應控制、現場面板控制、中央電腦控制、 氣象感應控制等,現已廣泛應用于各種公建項目,其中節能方面的應用則是該系統在綠色生態建筑中的一個應用亮點。
  KNX系統結構如下圖所示。

2、KNX智能控制系統特點
  KNX系統具有以下特點:
  -標準化
    KNX總線標準已成為國際標準ISO/IEC14543-3
    KNX總線標準已轉換為中國國家標準GB/Z20965-2007 
  -全分散/搭積木結構
  -手拉手/樹形/星形等,自由的拓撲結構
  -多功能集成控制
    燈光控制
    遮陽控制
    空調控制
  -控制方式多樣
    現場智能面板
    人體感應
    光線感應
    氣象感應
    溫度感應
    紅外遙控
    電話遙控
    遠程網絡控制
    定時控制
    中控電腦
  -節能
  -安全
  -既是面向使用者的系統又是面向管理者的系統

3、施耐德KNX系統在生態城項目中的應用
  中國和新加坡兩國政府的戰略性合作項目“中國—新加坡天津生態城”,計劃于今年7月奠基開工,用10到15年的時間全部建成,其中,3平方公里起步區用3到5年時間建成。 中新天津生態城是中國和新加坡兩國政府改善環境、建設生態文明的戰略性合作項目,是繼蘇州工業園以后兩國合作的新亮點。
  本項目-天津生態城投資服務中心是生態城的第一個項目,將建成開發生態城的服務中心,本項目在設計之初即以節能、生態的目標作為標準,為生態城以后的開發做好開端和建立節能標準。項目實施時選擇施耐德旗下莫頓(KNX/EIB)產品,并將莫頓產品的節能各要素充分發揮,為生態城的節能和生態樹立了標桿。
施耐德KNX智能控制系統在天津生態城—投資服務中心項目中主要用于以下設備的集成式控制: 
  燈光
  電動軌道、電動窗
  空調(風機盤管)
  幕墻通風(戶外遮陽)

  設計在不同的區域采用不同的控制方式達到最佳的節能效果:

區域

氣象感應

光線感應

定時

人體感應

中央控制

現場控制

幕墻通風(1F-2F)

 

 

電動軌道(1F-2F)

 

泛光照明(1-2F)

 

 

 

大廳(1F)照明

 

 

公共通道(1F-2F)照明

 

辦公區域(1F-2F)照明

 

衛生間(1F-2F)中央空調

 


  氣象感應則可根據氣象條件控制室外遮陽及幕墻通風,例如當出現大風天氣時,氣象傳感器可自動控制室外遮陽收起,并將幕墻通風關閉,防止大風帶來的破壞;當出現雨水天氣時,氣象傳感器可自動將幕墻通風關閉,防止雨水倒灌。
  中央控制則可對整個生態城的燈光、遮陽、空調、幕墻通風進行集中監視和控制,可通過中控電腦對每個辦公區域的室內實際溫度進行實時顯示,通過對設定溫度上下限的限制,可有效降低空調在夏天和冬天的消耗,據測算,空調的設定溫度每上升(夏天)或下降(冬天)一度,空調可節省6%的能耗。
  光線感應控制、定時控制及人體感應控制可分別根據自然光線、上下班時間及工作人員的活動情況對燈光、遮陽、空調等進行自動控制,即節省人工,方便控制,又可有效節能。
  例如,在公共區域及上下班時間相對彈性的辦公區域安裝人體感應對燈光、空調、暖氣進行自動控制,可做到:人來,燈、空調、暖氣開,人離,燈、空調、暖氣關,避免人員外出或下班后出現長明燈及空調常開現象;在上下班比較有規律的辦公區,采用定時的方式對燈光、空調進行自動控制,同樣可以避免下班后忘記關燈、關空調的情況出現。以上方式都可達到節能的效果,但不同區域、不同控制方式所產生的節能效益是不同的,其中節能效果明顯又比較易于量化的是人體感應控制所產生的節能效益,但實際節能方式和節能效果不僅限于此,例如通過光線感應控制燈光,當自然光照度足夠時,光線感應可自動將靠窗邊的燈光關閉,當自然光線變暗并且室內有人時,光線感應則可以自動將燈光開啟;夏天當日光強烈時,光線感應自動控制遮陽放下,防止辦公室溫度因日曬溫度升高,可有效降低空調消耗。

4、設計方案介紹
  隨著中新天津生態城服務中心的啟建,標志著備受關注的天津中新生態城項目一期前期工程開始啟動。該工程位于漢北路西側、薊運河故道南側,與生態城起步區隔漢北路相望,規劃總用地面積4.6萬平方米,總建筑面積12107.88平方米。服務中心工程按照環保節能的要求進行設計和建設,計劃于今年6月15日竣工,并于7月中新生態城正式開工時投入使用。服務中心內部設有辦公區、會議區、后勤區、沙盤展廳、聯合辦證大廳等功能區域,建成后將作為中新生態城管委會、中新生態城投資開發公司和中新聯合體的辦公場所,以及生態城的行政管理和服務中心。
  中新天津生態城的建設理念被確定為生態、環保、節能、自然、宜居、和諧,而生態經濟、生態人居、生態文化、和諧社區、科學管理等城市規劃理念將貫穿整個建設過程。今后,生態城將把節能環保、教育培訓、服務外包以及文化創意等作為重點發展的產業。
  按照中新天津生態城的建設理念,在弱電系統中的智能控制系統采用具有世界水平的施耐德電氣KNX/EIB(莫頓品牌)的智能控制系統,統籌考慮生態建設、資源節約、產業發展,體現了人與人的和諧、人與自然的和諧、人與經濟活動的和諧,提供一套完善的綠色照明智能控制的解決方案。
  在該方案中選用的施耐德旗下的德國MERTEN(莫頓)的KNX/INSTABUS EIB系列產品,控制了照明、風機盤管空調、電動軌道、電動窗等樓內設備,把以上設備總體融入到EIB系統中,實現統一的智能控制。采用了系統中的照度控制、移動感應控制、定時控制、集中控制和氣象站環境檢測等五種控制方式進行節能減排和綠色控制,設計中充分挖掘MERTEN(莫頓)產品在節能減排方面的功能和性能優勢,充分滿足控制需求且最大化節能減排的效果,力求盡善盡美。
  根據生態城服務中心的建筑平面區域及使用功能,系統規劃為一條區域總線,十二條線路(Line)系統,每條線路可連接多達64個總線設備。各條線路通過總線耦合器并入到區域總線上連成一個EIB系統,元器件之間可實現任意的編程和聯動。
  服務中心內在多功能廳和貴賓室各放置一個莫頓10寸彩色觸摸屏,對這兩個區域進行控制,編制的不同的場景模式,可方便進行會議和會談。在一層中控室放置了控制全部設備的莫頓10寸彩色觸摸屏,通過此觸摸屏可以實時了解室外的環境參數并對服務中心內的照明、風機盤管空調、電動軌道、電動窗進行監控和控制。消防中心的中控電腦上安裝OPC Server 軟件,實現和樓控的無縫連接,EIB控制系統和西門子樓控系統進行統一控制,安裝在統一中控電腦上的Winswitch 軟件,可對服務中心內的全部設備進行監控和控制。以上的四個中控中心保證了服務中心內的設備的便利監控和控制,也為節能控制提供了控制依據。
  中新生態城服務中心項目中,采用的施耐德旗下莫頓EIB系統從照度控制、移動感應控制、定時控制、集中控制和氣象站環境檢測五個方面對生態城進行了生態綠色智能控制和節能效果最大化。

照度控制
  恒定的照度控制不僅能提高辦公效率而且杜絕了能源浪費,在自然照度不夠時,系統自動打開區域內的照明,而自然照度足夠時,系統通過亮度傳感器自動把亮度值傳給系統,系統將此亮度和設定值對比后關閉部分照明,避免了不必要的能源浪費。

移動感應控制
  生態城的項目內,移動感應控制分為走廊、衛生間等公共區域和辦公區域兩大類。對于公共區域采用了莫頓產品中的移動感應器,實現人來時燈或空調系統打開,無人時,大部分照明關閉,只保留基礎照明和空調系統自動進入低速運行狀態或關閉。
  辦公區域采用莫頓的存在感應器,微小的動作即被系統探測,適合于辦公室使用。存在感應器同時有照度感應功能,實現有人、無人及照度的綜合管理,利用智能控制合理安排能源,實現自動化的綠色節能減排效果。

定時控制
  莫頓的EIB系統可提供長達近一年的根據工作習慣的定時功能,結合照度控制和移動感應控制,為生態城服務中心提供更合理化的節能控制方式。

集中控制
  系統提供了面板智能控制,在一個面板上可同時控制照明、風機盤管空調、電動軌道,可設定一個場景模式,一個按鍵即可照明達到一定的亮度值、空調自動調整到一個設定的溫度、電動軌道自動把關閉。
系統在提供了每個區域的面板控制之外,又提供了觸摸屏集中控制,可任意編譯和增加的界面為業主提供了更加靈活的控制按鍵和功能定義,并可通過觸摸屏編譯邏輯功能,提供與或非的邏輯功能組合,也使系統更加智能和自動及人性化。

氣象站環境檢測
  莫頓的氣象站將根據氣象傳感器把環境中的照度、風速、濕度和東方、南方、西方三個方向的亮度值等環境信息傳入到系統,系統將根據環境信息自動控制和調整系統內的設備,使之在滿足需求的情況下自動進行節能控制。系統內的電動軌道控制,將根據以上的環境信息自動調整電動軌道的開關和角度調整。
綜合以上功能,莫頓智能控制系統將為生態城服務中心提供一體化的智能能源節能模式和自動控制,同時也將為生態城增加更人性化的生態管理。

5、結束語
  生態城服務中心的施耐德KNX/EIB(德國莫頓)的應用充分發揮了莫頓智能控制系統在控制和節能方面的優勢,通過對照明、電動遮陽、電動窗、風機盤管空調設備的控制,融合亮度控制、溫度控制、定時控制、集中控制、環境控制等各種莫頓智能控制的優勢功能,為生態城的節能應用提供了高端的控制方式和友誼的節能效果,符合了國家對新建建筑節能要求的政策,也為生態城的綠色生態的建筑目的提供了保證。而此產品在生態城服務中心的應用也是KNX/EIB智能系統在控制和節能領域的典型應用,也為國內外的節能項目提供了標桿。

 
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