案例故事 | 魚(yú)與熊掌不可兼得？萬(wàn)可智能樓宇輕松搞定能效升級(jí)與智能控制
2020-1-20新聞
比勒費(fèi)爾德技術(shù)學(xué)院明登校區(qū)的新型建筑成為行業(yè)創(chuàng)舉有以下兩點(diǎn)原因：不僅結(jié)合了最新的能源和自動(dòng)化技術(shù)，而且也是跨學(xué)科、一體化建筑的典型案例。由于緊密的合作關(guān)系，設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)商在質(zhì)量和成本上達(dá)成明確的目標(biāo)。
樓宇施工并非總能順利進(jìn)行，雖然技術(shù)規(guī)劃者和建筑工人通常奔走于施工現(xiàn)場(chǎng)，但是各組之間的協(xié)調(diào)與交流仍然需要得到提升。
造成這些困難的潛在起因之一是投標(biāo)規(guī)則，通常一個(gè)項(xiàng)目的各項(xiàng)施工是逐步布置的，因此一些公司必須在其他團(tuán)隊(duì)離開(kāi)后才能進(jìn)場(chǎng)——這使得技術(shù)合作變得更加困難。
作為建筑所有人，比勒費(fèi)爾德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)與資產(chǎn)管理與建設(shè)公司NRW在明登校區(qū)應(yīng)用技術(shù)大樓的建造上探索出一條新路。“與之前的安排相反，我們同時(shí)會(huì)晤了所有的規(guī)劃者來(lái)創(chuàng)建共同的基礎(chǔ)以尋求合適的解決方案，”明登校區(qū)院長(zhǎng)Oliver Wetter解釋道。
合作取得了成功：在歷時(shí)22個(gè)月的建設(shè)后，BLBNRW如期完成新大樓的建造，成本控制在1400萬(wàn)歐元預(yù)算以?xún)?nèi)。對(duì)于此等規(guī)模的建設(shè)項(xiàng)目而言，這并非易事。
明智的計(jì)劃
在兼顧質(zhì)量和成本的前提下維持預(yù)算不是一件簡(jiǎn)單的事情：應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的智能建筑需要配備復(fù)雜的能源和自動(dòng)化技術(shù)。明登校區(qū)擁有一個(gè)建筑領(lǐng)域的傳統(tǒng)重點(diǎn)學(xué)科，即“一體化建設(shè)”研究生專(zhuān)業(yè)。
該專(zhuān)業(yè)將建筑師、土木工程師以及項(xiàng)目經(jīng)理匯聚到一起為學(xué)生在樓宇建造規(guī)劃知識(shí)上打造良好基礎(chǔ)。因此，BLB NRW設(shè)計(jì)了一棟四層的帶有辦公室、工作區(qū)域、圖書(shū)館、咖啡廳的會(huì)議中心，同時(shí)基于其現(xiàn)代能源系統(tǒng)和智能建造技術(shù)也可提供研究和教學(xué)功能。
利用樓宇自動(dòng)化技術(shù)，單個(gè)系統(tǒng)到完整房間自動(dòng)控制的照明、能源生成和輸配、空氣調(diào)節(jié)和遮陽(yáng)都可進(jìn)行自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)。
學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的通信接口直接對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，這樣他們可以了解到這些智能建筑自動(dòng)化系統(tǒng)是如何運(yùn)作以及編程的。“這可以使他們通過(guò)調(diào)查研究進(jìn)一步發(fā)掘建筑的用處，”Wetter解釋道。
德國(guó)這種類(lèi)型的建筑不是很多。明登校區(qū)目前只是能夠滿足該國(guó)能效A級(jí)高要求的兩所大學(xué)建筑中的其中之一。根據(jù)2014年節(jié)能條例，這意味著每年每平米的電力和熱能的消耗不超過(guò)50千瓦時(shí)。
與此形成對(duì)比的是：公共建筑物的消耗通常大約為這個(gè)數(shù)字的兩倍——只能達(dá)到能效C級(jí)。原因如下：為使消耗值達(dá)到A級(jí)要求對(duì)室內(nèi)自動(dòng)化的投資是十分必要的。
然而，公共部分的預(yù)算自2012年能效級(jí)別開(kāi)始劃分時(shí)就已不再充足。應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的校區(qū)工程在智能建筑自動(dòng)化上花費(fèi)的成本總共為113,000歐元。“我們可以說(shuō)服校長(zhǎng)更高的能效等級(jí)將有助于研究和教學(xué)，”Wetter說(shuō)道。
討論：在煥然一新的校園圖書(shū)館中，來(lái)自明登院區(qū)的學(xué)院院長(zhǎng)Oliver Wetter、BLB建筑師Nina Jesusek、比勒費(fèi)爾德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)建筑管理部的Stefan Fleth以及萬(wàn)可專(zhuān)家J?rg Gruner對(duì)項(xiàng)目的執(zhí)行情況進(jìn)行復(fù)查
毫無(wú)疑問(wèn)：樓宇自動(dòng)化可能最初的成本高一些，但是在建筑使用期限內(nèi)運(yùn)行成本的節(jié)省遠(yuǎn)超其自身成本。為了節(jié)約更多能源，建筑物采用了良好的隔熱外墻，從機(jī)房的服務(wù)器回收廢熱，并從地?zé)嵯到y(tǒng)中補(bǔ)充能量。探測(cè)儀將地表熱能轉(zhuǎn)換到加熱泵中來(lái)以此增加地?zé)釡囟葟亩鵀闃怯钐峁崮堋?/span>
由于加熱泵運(yùn)行的可逆性，圖書(shū)館、咖啡廳、休息室、會(huì)議室和車(chē)間可通過(guò)地下加熱系統(tǒng)及輻射采暖頂棚控制板進(jìn)行制冷——并且此處提取的能源可重新生成地?zé)崽綔y(cè)場(chǎng)。第二個(gè)加熱泵連接到服務(wù)器制冷/地?zé)嵯到y(tǒng)的存儲(chǔ)裝置，也用于聯(lián)合加熱系統(tǒng)。氣體冷凝鍋爐可提供熱水以及用于極限負(fù)載。此外，聯(lián)合制冷系統(tǒng)中還應(yīng)用了自然冷卻技術(shù)。
整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)是為將初始能源消耗降到最低。通過(guò)BACnet進(jìn)行開(kāi)放式通用WAGO-I/O-SYSTEM 750的BACnet/IP控制器在工廠和房間自動(dòng)化方面扮演重要角色。
新建筑中總共安裝了21套此類(lèi)系統(tǒng)。七個(gè)控制器構(gòu)成傳統(tǒng)的信息節(jié)點(diǎn)用于供暖、空氣調(diào)節(jié)和制冷，14個(gè)裝置用于實(shí)現(xiàn)不同樓層的自動(dòng)化功能。所有的控制裝置通過(guò)以太網(wǎng)連接到一起。同時(shí)，BACnet提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的、開(kāi)源數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
不同制造商的設(shè)備可根據(jù)詳盡的建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(假定這些設(shè)備同樣支持BACnet標(biāo)準(zhǔn))。作為測(cè)量、控制以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器，萬(wàn)可技術(shù)確保加熱泵或地?zé)岬戎醒胂到y(tǒng)功能準(zhǔn)確無(wú)誤，與通風(fēng)系統(tǒng)一道，始終提供需求溫度。
萬(wàn)可BACnet/IP控制器
房間自動(dòng)化包含照明、遮陽(yáng)和室溫調(diào)控。實(shí)際上實(shí)驗(yàn)室和會(huì)議室也使用二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量控制器。檢測(cè)并通過(guò)自動(dòng)程序處理來(lái)自窗戶觸點(diǎn)的反饋信號(hào)。
為了檢測(cè)所有的室內(nèi)信號(hào)，位于Mistelgau的HermosAG公司應(yīng)用了WAGO-I/O-SYSTEM的模塊化結(jié)構(gòu)以及DALI、KNX和SMI子總線系統(tǒng)的特殊控制器。房間的不同功能通過(guò)KNX房間操作設(shè)備實(shí)現(xiàn)激活。
根據(jù)系統(tǒng)一體化表單中的說(shuō)明，所有設(shè)備和房間自動(dòng)化信息，以及所有樓宇系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能都連接到BACnet管理服務(wù)設(shè)備中以便隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇能源數(shù)據(jù)的記錄和分析，并對(duì)設(shè)定值和占據(jù)時(shí)間進(jìn)行更改，所有數(shù)值和狀態(tài)，例如溫度、操作信息以及系統(tǒng)錯(cuò)誤都可通過(guò)延時(shí)功能以預(yù)測(cè)或回顧的形式進(jìn)行可視化。
作為eu.bac認(rèn)證過(guò)程的一部分，經(jīng)驗(yàn)豐富的萬(wàn)可專(zhuān)家對(duì)明登院區(qū)的建筑技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格審核。通過(guò)審核可營(yíng)造一個(gè)透明的環(huán)境并將全面的樓宇自動(dòng)化技術(shù)信息提供給運(yùn)營(yíng)人員。系統(tǒng)評(píng)估有助于獲得整個(gè)生命周期的目標(biāo)節(jié)能成本和運(yùn)行成本。為此，eu.bac樓宇系統(tǒng)認(rèn)證設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)。
在之前的認(rèn)證程序中，樓宇技術(shù)被嚴(yán)重忽視：然而在2013年eu.bac認(rèn)證彌補(bǔ)了這方面的空白。這一程序以合乎科學(xué)的測(cè)試數(shù)據(jù)和相關(guān)DIN EN 15232歐洲標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。審核必須由經(jīng)過(guò)eu.bac(歐洲建筑自動(dòng)化控制協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)和認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行。
明登項(xiàng)目在很多方面開(kāi)創(chuàng)了先河。它不僅是跨學(xué)科、一體化建筑的典范，也解釋了借助現(xiàn)代化的樓宇自動(dòng)化和評(píng)估方法如何將能效持續(xù)提升。
“eu.bac系統(tǒng)”認(rèn)證說(shuō)明校區(qū)建筑的技術(shù)和自動(dòng)化所實(shí)現(xiàn)的最佳舒適度是持續(xù)且節(jié)能的。作為eu.bac認(rèn)證過(guò)程的一部分，經(jīng)驗(yàn)豐富的萬(wàn)可專(zhuān)家對(duì)明登院區(qū)的建筑技術(shù)進(jìn)行了嚴(yán)密仔細(xì)的檢視。
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