【摘要】河南工行大楼的建筑智能化系统以建造绿色智能建筑为目的，构建冰蓄冷和热锅炉的冷热源的移峰填谷的节能节电节费系统，并以其良好的开放性，与空调通风和给排水的自控系统，智能照明系统，门禁一卡通系统，安全防范自控系统及消防自控系统一起，共同建造了一个既环保节能节费，又安全方便的绿色智能建筑。
1 建筑智能化系统的基本指导思想
中国工商银行河南省分行营业科技大楼（本文简称“河南工行大楼”或“该大楼”）坐落在号称为郑州“金融大街”经三路的北端，建筑面积25633m2，地上七层，半地下一层，建筑高度33.65m。
河南工行大楼有着优美的绿色生态环境，它占地6000多平方米，在大楼的南面和北面，各有7000多平方米的室外绿色景观区，该区拥有20多种共1000多棵花和树，使藏灰色的工行大楼矗立在四季有花，四季常青的绿树红花之中，显得壮丽大方和聪颖可爱。
白天，春季有婀娜多姿的樱花和洁白大朵的玉兰花，夏季有大红大紫的紫荆花，粉红色的蓉花和娇媚可爱的月季，秋季有芬芳吐香的桂花及高贵金黄的银杏，冬季风雪中有含苞怒放的梅花及高大挺拔的雪松，它们与晶莹透亮的音乐喷泉，高大威猛的大理石雄师，古香古色的泰山石及充满现代化气息的不锈钢雕塑相映成趣。
夜晚，庭院中近100盏庭院灯和草地灯，环绕着大楼的数十盏景观灯和美化大楼雄姿的泛光照明灯在智能照明系统的控制下，显现出这座绿色智能建筑的迷人风采。
该大楼的建设方和建筑智能化的系统集成商共同商定：要在这优美的绿色生态环境中建造的建筑智能化系统，既应具备银行的基本功能和要求，又实现环保节能节费。他们以绿色智能建筑为建设目标，以LonWorks技术为平台，构建冰蓄冷和热锅炉的冷热源的移峰填谷的节能节电系统，并以其良好的开放性，与空调通风和给排水的自控系统、变配电自控系统、智能照明系统，门禁一卡通系统、安全防范自控系统及消防自控系统一起，共同建造一个既环保节能节费，又智能、环保、安全、方便、快捷的绿色智能建筑。
2 节能节费的基本原理
2.1 热源的节能节费
该大楼的建筑智能化系统，本着经济、可靠的原则，在冬天的采暖季中，其热源采用电锅炉蓄热的方式，将电网夜间谷荷多余电力以热水的热量的形式储存起来，在白天用电的高峰时将热水释放提供空调服务。这样把白天的全部负荷转移到夜间，利用夜间相对廉价的低谷电价，既可以平衡电网，又可以节约运行电费。
该大楼的电锅炉蓄热方式根据冬季采暖逐时负荷，采用电锅炉负荷均衡的全蓄热策略，并能够随室外气象参数变化和电锅炉的运行情况切换到蓄热运行模式，最大限度地降低锅炉容量和系统造价，节省运行费用。夜间电锅炉以蓄热工况运行，经过一夜24∶00～08∶00八个小时的蓄热运行可以满足日间的热负荷需求。日间不启动电锅炉。
该大楼的冬季采暖热负荷为2000kW。而建筑的工作时间段内没有一天出现最大冷负荷。取负荷系数0.8,即建筑物的工作时间段内的总热负荷为16000kWh，考虑到一定的冷损，需要350m3的混凝土水槽，利用水温不同密度不同的原则，使水槽内热水在层流状态下按温度分层分布，达到取热温度恒定的效果。总计蓄热量为16168kWh，蓄热水温95/55℃，用户侧空调水供回水温度为60/50℃。
根据河南省郑州市电网现行峰谷分时电价表，采用蓄热空调系统运行时，该大楼的每个采暖季的电费为14.9元/m2，此相当于常规系统费用的45.6%，每年节约费用43万元，其设备投资的回收期为2.3年。
2.2 冷源的节能节费
该大楼在暑季的冰蓄冷中央空调是将电网夜间谷荷多余电力以冰的冷量的形式储存起来，在白天用电的高峰时将冰融化提供空调服务。由于郑州的夜间的低谷电价仅相当于白天的高峰电价的31.1%，所以采用把白天的用电负荷移峰填谷到夜间的冰蓄冷中央空调可以大大减少用户的运行费用。
该大楼的夏季空调室外计算（干球）温度为35.6℃。夏季空调室外计算湿球温度为27.4℃。夏季大气压力为99.17kPa,夏季相对湿度为76%，属于湿度较大天气，需要提供150天的制冷空调。该大楼的制冷空调采用冰蓄冷系统，其设备选型及流程设计是以该系统的设计日（最不利情况）逐时负荷分布为依据的。根据空调设计日冷负荷计算，本工程峰值冷负荷为3718kW（1057RT），而且主要负荷的08∶00～23∶00，16个小时运行期间，包含电力高峰期8小时，电力平峰期8小时。同时夜间有少量连续负荷存在以供客房使用，但从总体上看全天负荷仍存在较大的变化。
考虑到郑州市夏季天气有些潮湿，而主机上游的串联系统可以提供更低的出水温度，能更好地保证除温效果。这种流程乙二醇溶液先经过冷机降温，再经过冰槽降温，然后经过板换。这样可以保证比较大的温差，而选用的美国BAC生产的整体式钢盘管蓄冰设备，可以保证冰槽稳定的出水温度。这样的大温差小流量的设计，可以减小水管路管径，降低投资。通过自控系统及优化控制软件的作用，可以优化搭配冰槽、双工况冷机、基载冷机的开启，满足冷负荷需求的同时将系统耗电量降低到最小。该工程采用带冷机上游串联式的蓄冰系统，并选用负荷均衡的部分蓄冰。这样既可以高效而全面地完成各种需求，又节省初投资。
本工程冰蓄冷系统的方式在郑州市的电价政策时，其蓄冰系统在空调供冷期为150天，期间的运行电费约为58万元，单位面积费用22.66元/m2，它相当于常规系统费用的60%左右，每年可节约费用40万元以上。
2.3 智能照明的节能节费
该大楼采用了四个方面的照明节能措施，一是对于公共部分照明的自动控制，其主要措施是在公共走廊上安置了红外线探测器及光强探测器，在光线阴暗或黑暗的时候，自动开启照明。二是对于专用办公室内的情景照明的自动控制，对于该楼的大型办公室和高级办公室，设置了8种不同模式的情景照明，以小型的控制模板进行情景选择。这样，既可以满足主人对于照明情景的不同选择，又达到节约用电的目的。三是对于泛光照明的自动控制，即根据该大楼的外观照明情景的不同选择，编制了15种模式进行自动控制。四是对于该大楼以外的公共园区的照明情景的自动控制。采用了上述的智能照明的自动控制以后，使该大楼照明费用节约30%以上，节约费用30万元以上。
2.4 变配电的自动控制与节能节费
本系统分别设置了对高压系统（10kV）和低压系统的进线断路器的开关状态故障报警；对进线电流、电压、有功电能的检测；对于变压器的高温报警和超高温报警的检测。
2.5 空调通风的自动控制与节能节费
本系统对6台空调机组的送风温湿度进行监测，根据其测量值与设定值的偏差，调节冷热水阀的开度以及控制加湿器的启停；同时监视过滤网压差开关和防冻开关状态，以确保空调系统的节能。
2.6 给排水的自动控制与节能节费
本系统分别检测积水坑和生活水池的液位报警信号，对相应的污水泵和生活水泵进行实时启停控制，以达到节约用水的目的；
综上所述，若变配电、空调和新风排风、给水排水的自动控制可以实现节能节费40万元的话，则该大楼的BAS系统可以实现每年节能节费153万元。
3 BAS系统的基本框架
3.1 BAS系统
该系统下的冰蓄冷和热锅炉中央空调系统（以下简称“冰热系统”）配置的设备比常规空调系统增加一些，自动化程度要求较高，而且其执行器，传感器都在低温或高温的相对差的条件下工作，能自动实现在满足建筑物全天空调要求的条件下将每天所蓄的能量全部用完，最大限度节省运行费用。
冰热系统的控制系统由下位机（现场控制工作站）和上位机（中央管理工作站）组成，实现冰热系统的参数化与全自动智能化运行。冰蓄冷控制系统通过对制冷主机、储冰装置、板式热交换器、系统水帮、冷却塔、系统管路调节阀进行控制，热锅炉控制系统通过对电锅炉、储热装置、板式热交换器、系统水帮、系统管路调节阀进行控制，调整储冰储热系统各应用工况的运行模式，在最经济的情况下向空调末端提供稳定的供水温度。同时，提高系统的自动化水平，提高系统的管理效率和降低劳动强度。
该大楼的冰蓄冷自动控制系统为瑞典的TAC系统，热锅炉自动控制系统为美国的Invensys系统，它们各自有独立的下位机（现场控制工作站），然后进入以Invensys系统为主体的上位机（中央管理工作站），即BAS系统。由于瑞典的TAC系统和美国的Invensys系统均为LON系统，所以该BAS系统具有良好的开放性和互操作性。
3.2 BMS系统
该BMS系统的系统集成核心软件为美国的Invensys集团公司提供的NIAGARA软件。该系统的核心硬件是UNC600网络控制器，它同时具有的LON接口，RS232/485接口，能以其良好的开放性，方便地将LON的楼宇自控系统（即BAS系统），与C-BUS的智能照明系统，还有RS232的安全防范自控系统，门禁一卡通系统，及消防自控系统完整无缝地集成在一起，共同建造一个既环保节能节费，又智能安全方便快捷的绿色智能建筑。
