建筑綜合能源管理系統(tǒng)中的自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)協(xié)同優(yōu)化策略
時(shí)間：2024-08-07 來(lái)源： http://lnsljn.com/
隨著全球能源危機(jī)的加劇和環(huán)保意識(shí)的提升，建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。作為能源消耗大戶，建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排不僅關(guān)乎經(jīng)濟(jì)效益，更是實(shí)現(xiàn)綠色低碳生活的重要途徑。在這一背景下，建筑綜合能源管理系統(tǒng)（Building Integrated Energy Management System, BIEMS）應(yīng)運(yùn)而生，它通過集成多種能源供應(yīng)、分配、監(jiān)控及優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)部各種能耗設(shè)備的智能化管理，以達(dá)到提高能源使用效率、降低能耗成本、減少環(huán)境污染的目標(biāo)。本文將深入探討如何將自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)納入BIEMS之中，通過系統(tǒng)集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和協(xié)同管理，特別關(guān)注利用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉礊闄C(jī)械通風(fēng)設(shè)備提供動(dòng)力支持，以及通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)避免能源浪費(fèi)的策略。
建筑通風(fēng)系統(tǒng)是保障室內(nèi)空氣質(zhì)量、調(diào)節(jié)溫濕度、創(chuàng)造舒適居住環(huán)境的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)上，通風(fēng)方式主要分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。自然通風(fēng)依賴于室內(nèi)外溫差、風(fēng)壓等自然條件實(shí)現(xiàn)空氣流通，具有節(jié)能、環(huán)保、無(wú)需額外能耗的優(yōu)點(diǎn)；而機(jī)械通風(fēng)則通過風(fēng)機(jī)等設(shè)備強(qiáng)制進(jìn)行空氣交換，適用于對(duì)通風(fēng)要求較高或自然條件不足的情況。然而，單一通風(fēng)方式往往難以滿足復(fù)雜多變的建筑需求，因此，將自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)有機(jī)結(jié)合，并納入BIEMS進(jìn)行統(tǒng)一管理和優(yōu)化，成為提升建筑能效的重要途徑。
自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)各有優(yōu)劣，二者協(xié)同作用可顯著提升通風(fēng)效率與能效。自然通風(fēng)在溫和氣候條件下能有效降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)使用，同時(shí)促進(jìn)室內(nèi)外空氣交換，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量；而機(jī)械通風(fēng)則能在極端天氣或需要精確控制室內(nèi)環(huán)境時(shí)發(fā)揮作用，確保室內(nèi)環(huán)境的舒適性和健康性。通過BIEMS的智能調(diào)度，可根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種通風(fēng)方式的運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
BIEMS通過集成傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外溫度、濕度、風(fēng)速、空氣質(zhì)量等參數(shù)，結(jié)合天氣預(yù)報(bào)信息，運(yùn)用先進(jìn)算法預(yù)測(cè)未來(lái)環(huán)境變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行模式。例如，在晴朗的白天，優(yōu)先利用自然通風(fēng)，減少機(jī)械通風(fēng)的能耗；當(dāng)室外溫度過高或空氣質(zhì)量不佳時(shí)，則啟動(dòng)機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，確保室內(nèi)環(huán)境適宜。這種動(dòng)態(tài)調(diào)整策略不僅提高了通風(fēng)系統(tǒng)的靈活性，也有效降低了能耗。
太陽(yáng)能作為一種清潔、可再生的能源，是驅(qū)動(dòng)機(jī)械通風(fēng)設(shè)備的理想選擇。通過在建筑屋頂或墻面安裝太陽(yáng)能光伏板，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，直接供給機(jī)械通風(fēng)設(shè)備使用。這種方式不僅減少了對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，降低了碳排放，還提高了能源的自給自足能力。BIEMS可根據(jù)太陽(yáng)能發(fā)電量實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)械通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行功率，確保能源的最大化利用。
地?zé)崮茏鳛榱硪环N豐富的可再生能源，在通風(fēng)系統(tǒng)中同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。特別是在地下建筑或設(shè)有地?zé)峤粨Q系統(tǒng)的建筑中，可以利用地?zé)崮艿暮銣靥匦?，通過地源熱泵等技術(shù)為機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)提供預(yù)熱或預(yù)冷服務(wù)。這樣，在冬季，可以利用地?zé)崮転檫M(jìn)入室內(nèi)的冷空氣預(yù)熱，減少供暖負(fù)荷；在夏季，則可為排出的熱空氣進(jìn)行預(yù)冷，降低空調(diào)能耗。BIEMS通過對(duì)地?zé)崮芘c機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)了能源的綜合利用和高效管理。
BIEMS通過安裝在高效率、高精度的傳感器，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化能耗監(jiān)測(cè)。這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)采集通風(fēng)設(shè)備的電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)，以及室內(nèi)外的溫濕度、空氣質(zhì)量等環(huán)境數(shù)據(jù)，為后續(xù)的能耗分析和優(yōu)化提供準(zhǔn)確依據(jù)。
基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，BIEMS運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析算法和人工智能技術(shù)，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)與優(yōu)化。通過預(yù)測(cè)性維護(hù)、故障預(yù)警、需求響應(yīng)等功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。同時(shí)，根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境變化和人員活動(dòng)規(guī)律，動(dòng)態(tài)調(diào)整通風(fēng)策略，如調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、優(yōu)化氣流組織等，以實(shí)現(xiàn)能耗的最小化和室內(nèi)環(huán)境的最佳化。
以某綠色建筑為例，該建筑通過引入BIEMS，將自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)有機(jī)結(jié)合，并充分利用太陽(yáng)能和地?zé)崮茏鳛閯?dòng)力支持。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)，該建筑在保持室內(nèi)環(huán)境舒適的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)能效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，相比傳統(tǒng)建筑，該建筑的通風(fēng)系統(tǒng)能耗降低了約30%，整體能耗降低了約20%，充分展現(xiàn)了BIEMS在提升建筑能效方面的巨大潛力。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的不斷發(fā)展，BIEMS將更加智能化、集成化。未來(lái)，BIEMS將不僅限于通風(fēng)系統(tǒng)的管理，還將涵蓋建筑內(nèi)的照明、供暖、制冷、給排水等多個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期的能源管理。同時(shí)，隨著可再生能源技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉丛贐IEMS中的應(yīng)用將更加廣泛深入?？梢灶A(yù)見，在不久的將來(lái)，BIEMS將成為推動(dòng)建筑行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要力量。
將自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)納入建筑綜合能源管理系統(tǒng)之中，通過系統(tǒng)集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和協(xié)同管理，是提升建筑能效、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。通過充分利用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉礊闄C(jī)械通風(fēng)設(shè)備提供動(dòng)力支持，以及通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)避免能源浪費(fèi)，我們可以有效減少建筑能耗，改善室內(nèi)環(huán)境，為構(gòu)建綠色、低碳、宜居的城市環(huán)境貢獻(xiàn)力量。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深入推廣，BIEMS將在建筑行業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用，引領(lǐng)建筑行業(yè)走向更加美好的未來(lái)。
