建筑設備電氣自動化系統(tǒng)的節(jié)能控制研究

賀鵬飛

(山西省農業(yè)規(guī)劃設計研究院，山西太原 030001)

建筑設備通過自動化系統(tǒng)控制實現(xiàn)智能管理，代替了人工管理方式，節(jié)省了人力工作，減少工作以外的意外事故發(fā)生。同時，也降低了環(huán)境的污染程度，提高了設備運轉的安全性。然而，自動化的建筑電力設備在我國建筑領域中正處于發(fā)展階段，還無法達到與國際接軌的目標，因此對其進行系統(tǒng)性的研究討論具有重要的意義。

1 節(jié)能控制的研究意義

節(jié)能控制系統(tǒng)功能的增加無意間也提高了投資成本和能源的消耗，因此對建筑電力系統(tǒng)自動化節(jié)能控制的研究探討具有重要意義。環(huán)境上:低碳、節(jié)能、環(huán)保;設備上:有效降低系統(tǒng)管理費用、延長設備使用壽命、提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，能科學合理的維持系統(tǒng)設備的正常運轉工作。建筑設備電氣自動化系統(tǒng)可進行自動的監(jiān)控和檢測，并在中央監(jiān)控計算機中顯示，若被控參數(shù)超過設定值，則會發(fā)出警報。另外，自動檢測系統(tǒng)能根據(jù)檢測結果對系統(tǒng)故障原因進行分析處理，避免各種意外情況的發(fā)生，還可根據(jù)系統(tǒng)設備的內外情況自動調節(jié)并優(yōu)化自身的運轉使其始終保持良好的狀態(tài)。如有火災發(fā)生，消防系統(tǒng)會自行啟動，保證整個系統(tǒng)自動進行模式改變的工作，實現(xiàn)對大樓內各種電力設備的統(tǒng)一的協(xié)調管理，將各種損失降到最低［1］。

2 建筑設備電氣自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀

近幾年來智能建筑在我國已成為建筑市場的焦點，也是國民總值的經(jīng)濟增長點，在我國的總投資工程中占據(jù)著重要的地位。建筑設備一般是指建筑內的水/暖/機等機械設施，在建筑工程施工中極其關鍵。然而原有的建筑設備在運用過程中總是出現(xiàn)各種意外故障，常讓建筑施工無法按時進行。現(xiàn)代人們提出利用現(xiàn)代的先進電氣自動化技術來節(jié)約能源的設想，但是由于我國的智能建筑發(fā)展較遲，近幾年才敢在大型工程中使用，還存在著許多技術和設計的問題，需要我們進一步去探討研究。

3 電氣系統(tǒng)的構造以及工作原理

現(xiàn)階段的建筑設備電氣自動化系統(tǒng)通常使用兩級網(wǎng)、四級網(wǎng)控制裝置的集散結構模式。建筑設備電氣自動化具有中央系統(tǒng)監(jiān)控計算機、主控制器、現(xiàn)場控制器和通信網(wǎng)絡等設備構成的體系，系統(tǒng)智能的對每個被控參數(shù)通過傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場控制器三類設備對現(xiàn)場各部分進行監(jiān)控和交換信息，并依據(jù)得出的參數(shù)指令再經(jīng)過執(zhí)行器進行控制調整，滿足系統(tǒng)設備的需要。其工作原理如圖1 所示［2］。

圖1 工作原理示意圖

4 建筑電氣設備自動化系統(tǒng)節(jié)能控制研究

建筑電氣設備通過給水排水、照明與動力、變配電控制、通風空調控制等實現(xiàn)人們的個性需求，然而過高的投資成本和運行消耗是設備運行的基本，因而可在以下幾方面的控制中改進節(jié)能系統(tǒng)。

4.1 水、地源熱泵系統(tǒng)

水源熱泵是利用夏季地球淺層水源，其溫度低于地面建筑物溫度，而冬季卻高于地面建筑物溫度。基于熱傳遞原理相對保持建筑中溫度的穩(wěn)定性高的原理，進而達到調控空氣溫度的目的。水源熱泵作為用戶末端系統(tǒng)，在為用戶供熱時，會將能源從中央空調系統(tǒng)中的水源中提取出來，進而為其提供動力，滿足用戶對熱水的需要。為用戶供冷時，只需利用閥門的切換便實現(xiàn)供冷裝置。地源熱泵系統(tǒng)也稱為土壤耦合式熱泵系統(tǒng)，根據(jù)立埋的埋管形式，將水當作冷熱量的載體，土壤與管道內的循環(huán)流動，導致彼此熱量進行傳遞交換，促使水溫的升高或者降低和空調室內供冷、供熱的程度高低等。該技術的優(yōu)點在于:節(jié)能高效(土壤收集50%的太陽光的輻射能源后與水體之間的能量吸收和散失處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)可循環(huán)利用，持續(xù)發(fā)展);一體多用(設備結構簡單，無論冬季和夏季都可以提供服務，適用于各種類型建筑區(qū)，如學校、工廠、商場、別墅、住宅等);綠色環(huán)保(既沒有化學產(chǎn)物，廢棄碎片、殘渣也不會被電磁波干擾等，更不用進行遠距離的傳輸，方便、快捷、實用);運行穩(wěn)定(采用狀態(tài)信號控制法，通過檢測得到信號識別系統(tǒng)運行狀態(tài)，并根據(jù)檢測結果進行一系列的優(yōu)化配置，非常快速、有效)。

4.2 變風量控制系統(tǒng)

一般而言，被控參數(shù)變化是由于空氣的濕度或者天氣原因造成的，然而風的大小也可以改變空氣的濕度。變風量空調系統(tǒng)在運行時可以改變風量的大小而不會改變風的溫度，還能根據(jù)室內人數(shù)變化而變化送風的轉數(shù)，使得送入房間的量始終控制在參數(shù)限度之內，一般不會出現(xiàn)太大的波動。變風量的系統(tǒng)末端采用風機代替風閥的形式，根據(jù)風量的需求大小將信息反饋給風機，調節(jié)風機轉速進行工作。其具有的優(yōu)點有:靈活(針對不同人的需求，可以根據(jù)傳感器監(jiān)控得出的參數(shù)指標，改變風機轉速而實現(xiàn));節(jié)能(系統(tǒng)根據(jù)時間和使用人數(shù)的變化而進行的調整，不會出現(xiàn)系統(tǒng)過載現(xiàn)象，減少維護費用)。其示意圖見圖2。

4.3 焓值控制系統(tǒng)

空氣中的熱量值稱為焓值，空氣通過熱量的吸收和散失實現(xiàn)焓值的上升和下降。焓值控制原理是中央空調機制將處理過后的一部分冷暖氣送入室內，并將另一部分冷暖氣結合新空氣再經(jīng)過處理后往室內排放的過程，這樣的混合風模式可以降低中央空調機的能源消耗量，也從而提供了高品質的冷暖空氣。其工作優(yōu)勢有:可自行判斷白天與黑夜，根據(jù)不同季節(jié)輸送不一樣程度的風進而可以達到節(jié)能效果;限時轉換模式，可以合理避免頻繁的操作，給系統(tǒng)帶來不良影響;采用方式為Fzzy-PID復合控制方式，實際中對動態(tài)的跟蹤很是精確。其結構示意圖見圖3［3］。

圖2 變風量控制系統(tǒng)圖

圖3 焓值控制系統(tǒng)運行流程圖

4.4 照明控制

照明控制系統(tǒng)的用電量僅次于空調系統(tǒng)，因此照明系統(tǒng)的控制研究在節(jié)能方面也占有很大的地位。我們可以將照明的區(qū)域劃分為走廊樓梯、辦公室、陳設照明、應急照明四個區(qū)域。根據(jù)不同區(qū)域和工作性質與時間的匹配綜合性規(guī)劃好照明時間，為工作人員和住宅用戶等創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，管理者可通過監(jiān)控平臺制定合理照明時間表進行值班工作。智能照明系統(tǒng)可以通過總線納入的方式對建筑設備電氣自動化系統(tǒng)的監(jiān)控領域和管理進行設定。通過總計算機的線路控制監(jiān)控多場景，進行開關燈操作，也可以安裝紅外線探測組合開關形式實現(xiàn)“人來燈開，人走燈關”的聲控功能來節(jié)省電量。除此之外，還可以將其連接至空調系統(tǒng)，實行統(tǒng)一的智能管理，并以智能開關模式代替了傳統(tǒng)開關模式，而且每個模塊之間具有獨立的微型處理器，這也是為了支線與總線的管理上更為方便、快捷［4］。

5 結語

科學是第一生產(chǎn)力，面對科學技術的快速發(fā)展，建筑設備的節(jié)能控制是建筑結構復雜化的需要，也是社會發(fā)展的需要。然而，建筑設備自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了良好的全自動監(jiān)檢控制，并根據(jù)檢測結果所反映的參數(shù)對各種機電設備的啟動控制有了顯著的效果，面對突發(fā)情況也能夠及時的反應并處理等。所以說這節(jié)能系統(tǒng)的研究較為符合我國目前的發(fā)展狀況，如能合理的運用將會成為建筑市場的發(fā)展關鍵，也會是今后經(jīng)濟增長的新“焦點”。

［1］盧建兵.智能建筑設備電氣自動化系統(tǒng)設計［J］.太原城市職業(yè)技術學院學報，2012，28(4)：138-139.

［2］張吉禮，趙天怡，陳永攀.大型公建空調系統(tǒng)節(jié)能控制研究進展［J］.建筑熱能通風空調，2011，5(6)：1-14，49.

［3］付 丹.智能建筑設備電氣自動化系統(tǒng)設計［J］.黑龍江科技信息，2013，15(8)：233.

［4］覃 偉.淺析建筑電氣自動化系統(tǒng)安裝需注意的問題［J］.企業(yè)導報，2011，15(6)：255-256.