論建筑設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用

馬國超 趙鐵君

【摘 要】建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)始于20世紀(jì)20年代的建筑采暖和空調(diào)需要的簡單溫度控制，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。本文綜述了建筑設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)備；自動(dòng)化；應(yīng)用

On the Building Automation Application

Ma Guo-chao，Zhao Tie-jun

（Zhejiang billion Ha Construction Co.， Ltd Shengzhou Zhejiang 312400）

【Abstract】Building Automation simple temperature control technology began in the 1920s the building heating and air conditioning needs， with the continuous development of science and technology， building automation applications have become increasingly widespread. This paper reviews the building automation applications.

【Key words】Construction equipment；Automation；Application

1. 前言

（1）建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際上是一套中央監(jiān)控系統(tǒng)。它通過對(duì)建筑物（或建筑群）內(nèi)的各種電力設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、冷熱源設(shè)備、防火、防盜設(shè)備等進(jìn)行集中監(jiān)控，達(dá)到在確保建筑內(nèi)環(huán)境舒適、充分考慮能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的條件下，使建筑內(nèi)的各種設(shè)備狀態(tài)及利用率均達(dá)到最佳的目的。

（2）建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)始于20世紀(jì)20年代的建筑采暖和空調(diào)需要的簡單溫度控制，盛于20世紀(jì)80年代興起的智能建筑，擴(kuò)展于21世紀(jì)發(fā)展起來的節(jié)能建筑和綠色建筑。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。本文綜述了建筑設(shè)備自動(dòng)化的應(yīng)用。

2. 在智能建筑中的應(yīng)用

建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑中不可或缺的基本配置。可以說，智能建筑的“智能”主要是通過配置與運(yùn)行包括建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)在內(nèi)的各種建筑智能化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。

智能建筑或建筑智能化的實(shí)現(xiàn)要素，除具有一定“智能”的設(shè)備系統(tǒng)外，實(shí)際上還涉及智能材料和智能結(jié)構(gòu)，不過這已超出了本書范圍。

2.1 什么是智能建筑。

2.1.1 “智能建筑”一語首次出現(xiàn)于1984年由美國聯(lián)合技術(shù)公司（UTC：United Technology Corq.）的一家子公司——聯(lián)合技術(shù)建筑系統(tǒng)公司（United Technology Building System Corp.）在美國康涅狄格州的哈特福德市所改建完成的City Place大樓（都市大廈）的宣傳詞中。該大樓以當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)來控制空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、防災(zāi)和防盜系統(tǒng)、電梯設(shè)備、通信和辦公自動(dòng)化等，除可實(shí)現(xiàn)舒適性、安全性的辦公環(huán)境外，并具有高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，從此誕生了公認(rèn)的第一座智能建筑。大樓的用戶可以獲得語音、文字、數(shù)據(jù)等各類信息服務(wù)，而大樓內(nèi)的空調(diào)、供水、防火防盜、供配電系統(tǒng)均為計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化綜合管理，使用戶感到舒適、方便和安全，引起了世人的注目。

2.1.2 進(jìn)入20世紀(jì)90年代，智能建筑在我國開始起步并在沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、城市得到了迅速的發(fā)展。1990年建成的北京發(fā)展大廈（18層）可認(rèn)為是我國智能建筑的雛形，開始采用建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，但3個(gè)子系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)集成，還不夠完善。1993年建成的位于廣州市的廣東國際大廈可稱作大陸首座智能化商務(wù)大廈，具有較完善的建筑智能化系統(tǒng)及高效的國際金融信息網(wǎng)絡(luò)，通過衛(wèi)星直接接收美聯(lián)社道瓊斯公司的國際經(jīng)濟(jì)信息，還提供了舒適的辦公與居住環(huán)境。

2.1.3 目前，國內(nèi)外對(duì)于智能建筑尚無統(tǒng)一定義。盡管如此，從下面介紹的幾種國內(nèi)外較有影響的定義中，能夠比較清晰地了解智能建筑概念的內(nèi)涵。

（1）美國智能建筑學(xué)會(huì)的定義智能建筑是通過對(duì)建筑物的4個(gè)基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提供一個(gè)投資合理的、具有高效、舒適、便利環(huán)境的建筑空間。

（2）日本智能大樓研究會(huì)的定義智能大樓是指具備信息通信、辦公自動(dòng)化信息服務(wù)，以及樓宇自動(dòng)化各項(xiàng)功能的、便于進(jìn)行智力活動(dòng)需要的建筑物。

（3）歐洲智能建筑集團(tuán)的定義智能化建筑為使其用戶發(fā)揮最高效率，同時(shí)又以最低的保養(yǎng)成本，最有效地管理其本身資源的建筑。

（4）我國《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50314——2006）的定義智能建筑是以建筑為平臺(tái)，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑。

環(huán)境。

2.2 建筑智能化系統(tǒng)。

（1）建筑智能化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是，通過在建筑物內(nèi)安裝運(yùn)行的各種機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)外環(huán)境變化的“智能”感知及反應(yīng)，讓各種建筑機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)具有類似人的“智能”。

（2）根據(jù)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50314-2006），建筑智能化系統(tǒng)主要包括：智能化集成系統(tǒng)（IIS：Intelligent Integration System）、信息設(shè)施系統(tǒng)（ITSI：Information Technology System Infrastructure）、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BMS：Building Management System）和信息化應(yīng)用系統(tǒng)（ITAS：Information Technology Application System），以及機(jī)房系統(tǒng)和防雷接地與電磁屏蔽系統(tǒng)。

（3）根據(jù)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50314-2006），建筑智能化系統(tǒng)的組成及分層結(jié)構(gòu)。

2.3 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。

（1）建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS：Building Automation System），即狹義的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，它是對(duì)建筑物中的各類建筑設(shè)備系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測與控制的系統(tǒng)。

（2）建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能是對(duì)建筑物內(nèi)的各種建筑設(shè)備實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，并對(duì)啟/停和運(yùn)行進(jìn)行控制，并支持設(shè)備運(yùn)行管理，包括維護(hù)保養(yǎng)及事故診斷分析，計(jì)量及費(fèi)用管理；支持對(duì)建筑環(huán)境進(jìn)行檢測與控制；通過對(duì)包括空調(diào)、供配電與照明、電梯等高能耗設(shè)備的監(jiān)測與優(yōu)化控制，在不降低舒適性的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降低運(yùn)行費(fèi)用。

2.4 公共安全系統(tǒng)。

（1）公共安全系統(tǒng)（PSS：Public Security System）是指為維護(hù)公共安全，綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以應(yīng)對(duì)危害社會(huì)安全的各類突發(fā)事件而構(gòu)建的技術(shù)防范系統(tǒng)或保障體系。

（2）公共安全系統(tǒng)包括安全防范系統(tǒng)（SPS：Security and Protection System）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS：Fire Automation System）和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)（EIS：Emergency Interlocking System）。

（3）安全防范系統(tǒng)是以維護(hù)社會(huì)公共安全為目的，運(yùn)用安全防范產(chǎn)品和其他相關(guān)產(chǎn)品所構(gòu)成的入侵報(bào)警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防爆安全檢查系統(tǒng)等；或由這些系統(tǒng)為子系統(tǒng)組合或集成的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。

（4）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)由火災(zāi)探測器、火災(zāi)報(bào)警控制器和消防控制設(shè)備等組成。系統(tǒng)形式通常有區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)、集中報(bào)警系統(tǒng)和控制中心報(bào)警系統(tǒng)3種，以適應(yīng)不同保護(hù)對(duì)象等級(jí)建筑的需要。

（5）應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)一般是針對(duì)大型建筑物或其群體，以火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、安全技術(shù)防范系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)建的。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有下列功能：對(duì)火災(zāi)、非法入侵等事件進(jìn)行準(zhǔn)確探測和本地實(shí)時(shí)報(bào)警；采取多種通信手段，對(duì)自然災(zāi)害、重大安全事故、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警和異地報(bào)警；指揮調(diào)度；緊急疏散與逃生導(dǎo)引；事故現(xiàn)場緊急處置。應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)通常配置下列系統(tǒng)：有線/無線通信、指揮、調(diào)度系統(tǒng)；多路報(bào)警系統(tǒng)（110，119，122，120，水、電等城市基礎(chǔ)設(shè)施搶險(xiǎn)部門）；消防——建筑設(shè)備聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)；消防——安防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)；應(yīng)急廣播——信息發(fā)布——疏散導(dǎo)引聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。

2.5 建筑設(shè)備管理系統(tǒng)。

（1）建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BMS：Building Management System），即廣義的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)，它是對(duì)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)等設(shè)施進(jìn)行綜合管理的系統(tǒng)。

（2）建筑設(shè)備管理系統(tǒng)是在一個(gè)統(tǒng)一的圖形操作界面上對(duì)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)監(jiān)控的各種設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)視、控制和管理。建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)主要實(shí)施對(duì)相關(guān)建筑設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控，而建筑設(shè)備管理系統(tǒng)能使各實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)高度集成，做到安防、消防、設(shè)備監(jiān)控三位一體，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和上位管理。

2.6 智能化集成系統(tǒng)。

（1）智能化集成系統(tǒng)（ IIS ：Intelligent Integration System）是將不同功能的建筑智能化系統(tǒng)通過統(tǒng)一的信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集成，以形成具有信息匯集、資源共享及優(yōu)化管理等綜合功能的系統(tǒng)。

（2）智能化集成系統(tǒng)涉及智能化系統(tǒng)信息共享平臺(tái)的建設(shè)和信息化應(yīng)用功能的實(shí)施。智能化集成系統(tǒng)平臺(tái)具有與各建筑智能化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、信息采集和綜合處理的能力，標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)集成通信協(xié)議和接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)各建筑智能化系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理，能夠支撐工作業(yè)務(wù)系統(tǒng)及物業(yè)管理系統(tǒng)。

3. 在節(jié)能建筑中的應(yīng)用

3.1 節(jié)能建筑是指在保證舒適的前提下，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、光照、自動(dòng)控制等方面來降低能源消耗，節(jié)能效果達(dá)到相應(yīng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的建筑。

3.2 在談及建筑的節(jié)能時(shí)，常使用節(jié)能建筑或建筑節(jié)能這兩個(gè)名詞，在不需嚴(yán)格區(qū)分的情況下，二者常混用。嚴(yán)格地講，節(jié)能建筑更多的是指建筑的選址、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、建筑電氣設(shè)計(jì)等所采用的節(jié)能技術(shù)，應(yīng)符合節(jié)能和環(huán)保要求。建筑節(jié)能通常是指建筑業(yè)在其建材開發(fā)、加工、生產(chǎn)等建設(shè)過程，建筑物建成后運(yùn)行過程中空調(diào)、電力、照明、給排水和其他動(dòng)力設(shè)備的節(jié)能，以及維修改造等過程的節(jié)能。

3.3 建筑節(jié)能離不開建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)。建筑節(jié)能，特別是公共建筑的常能，除涉及建筑設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑材料和建筑設(shè)備系統(tǒng)等方面外，還包括各建筑設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)、調(diào)試與科學(xué)的運(yùn)營管理。雖然建筑設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及材料和各建筑能耗設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和節(jié)能是建筑節(jié)能實(shí)現(xiàn)的前提和基本條件，但建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)在建筑節(jié)能（特別是公共建筑）中的節(jié)能作用是不可低估和替代的。

3.4 從建筑節(jié)能角度看，建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)可在建筑全壽命周期中的以下階段發(fā)揮作用：

（1）設(shè)計(jì)階段 能耗設(shè)備系統(tǒng)（主要是HVAC，供配電，照明、電梯和給排水系統(tǒng)）的節(jié)能控制策略及合理的設(shè)備配置與選型，這將為運(yùn)營期的節(jié)能奠定基礎(chǔ)。

（2）設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試階段 優(yōu)化控制調(diào)試。

（3）設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)營階段 建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)（最好采用智能控制技術(shù)）實(shí)現(xiàn)能耗設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行控制，實(shí)施切實(shí)可行的能效管理策略，通過精細(xì)化管理達(dá)到節(jié)能的目的。正確地用建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)和能效管理策略，能大幅度地節(jié)省建筑運(yùn)營期的能耗及費(fèi)用。

3.5 另外，在建筑節(jié)能工作中對(duì)具體建筑項(xiàng)目的能耗計(jì)量、能耗診斷與評(píng)估、能耗監(jiān)測等進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，也是需要建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)的支持。例如，采用基于建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)（主要用于公共建筑），可通過下述手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能：

（1）利用能源消耗動(dòng)態(tài)圖，形成操作信息；

（2）繪制負(fù)荷曲線.預(yù)測負(fù)荷變化，優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)；

（3）通過負(fù)荷曲線的變化周期，采取措施減少負(fù)荷峰值和谷值。

3.6 建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)還可支撐再生資源（如水源熱泵、地源熱泵、熱電聯(lián)供、太陽能等）的利用和節(jié)能管理。

3.7 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)即使不夠完善，但與手動(dòng)控制相比，可以節(jié)省10%以上的能耗。正確、合理地用建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)20%以上的節(jié)能。

4. 在綠色建筑中的應(yīng)用

（1）關(guān)于綠色建筑的定義，國際上尚無一致的意見，范圍界定亦有所差別。我國《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2006）中的定義：綠色建筑是在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

（2）在綠色建筑中，建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)除具有在智能建筑與節(jié)能建筑中的作用外，還在促進(jìn)綠色指標(biāo)的落實(shí)，達(dá)到節(jié)約、環(huán)保、生態(tài)等要求方面發(fā)揮不可替代的作用。利用建筑設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣、水、聲、光環(huán)境的有效監(jiān)測與調(diào)控，以及對(duì)各類污染物進(jìn)行自動(dòng)檢測與報(bào)警。

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