對智能建筑的電氣節能設計研究分析

北京東方華太建筑設計工程有限責任公司 王 波

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對智能建筑的電氣節能設計研究分析

北京東方華太建筑設計工程有限責任公司 王 波

【摘要】近年來，智能化建筑成為城市建設中的熱點話題，國家越來越重視環境保護。隨著大力提倡建設資源節約型社會以及綠色建筑，我囯的智能建筑也快速發展起來，帶動了城市化的發展進程。在大力倡導環保理念的今天，房屋已不僅僅是單純滿足人們的居住要求，還要滿足居民對經濟實惠的要求，這也包括電氣節能的要求。因此對智能化建筑電氣節能優化設計的研究是十分有意義的。

【關鍵詞】智能建筑；電氣節能；建筑設備監控系統

1 智能建筑電氣節能概述

智能建筑是以建筑物為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應用，集架構、系統、應用、管理及優化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環境互為協調的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續發展功能環境的建筑。

節能是國家發展經濟的一項長遠戰略方針。選擇節能電氣設備、選擇節能光源和附件、采用節能控制技術。暖通空調系統能耗占現代建筑物總能耗的密度很大，而冷熱源設備及其水系統的能耗又是暖通空調系統能耗的最主要部分。

根據智能建筑的規模相應設置大、中、小型的分布式（集中監視操作和分散采集控制）和多層次（管理、控制、現場設備）網絡結構的建筑設備監控系統，并利用建筑設備監控系統（BAS）對冷凍水及冷卻水系統、熱交換系統、采暖通風及空氣調節系統、給水與排水系統、供配電系統、公共照明系統、電梯和自動扶梯系統等進行節能監測和控制。

2 對智能建筑設備各子系統的節能控制措施

2.1 對冷凍水及冷卻水系統的節能控制措施

（1）壓縮式制冷系統

一般空調冷凍水采用恒流量系統，用旁通閥控制供水和回水壓力差。在空調冷凍水變流量系統中，空調冷凍水的流量隨空調負荷而變化。用變頻器可調節水泵電機速度，從而調節空調冷凍水的流量。這種系統，空調冷凍水一次泵、二次泵控制方式有所不同。一次泵可以用制冷機的流量來控制。二次泵采用冷卻器的進出口壓力差來控制。

冷卻水流量隨空調負荷而變化。水泵電機調節速度使用變頻器。

冷卻塔風機采用變頻調速器控制其轉速，進而控制了冷卻水的溫度。由于冷卻塔風機的能耗隨風機轉速的降低而降低，因而能夠節能。

一般變頻器具有PID調節功能，可以獨立起控制作用。如果要求采用對制冷機和冷卻塔綜合控制的冷卻塔節能監控，可以通過變頻器的通信接口把它們連接起來。

（2）冰蓄冷系統

利用峰谷電價差，在夜間用來制冰蓄冷，在白天利用儲存的冷量及制冷機組的制冷量共同提供給控制系統。

2.2 對熱交換系統的節能控制措施

通常有兩種方式：熱水回水溫度法和熱量控制法。熱水回水溫度法是用回水溫度來調節熱交換器的運行臺數和熱水泵運行臺數，熱量控制法是按熱負荷自動調整熱交換器及熱水泵的運行臺數。根據二次回水管道上的壓力差來調節熱水泵變頻器的頻率以改變水泵的轉速。

2.3 對空調系統的節能控制措施

在不影響舒適度的情況下，溫度設定值能根據晝夜、作息時間（或節假日）、室外溫度等條件自動進行再設定。

雙風機系統（設有回風機）采用可變新風比焓值控制方式。具體根據室內、外焓值的比較，通過調節新風閥、回風閥和排風閥的開度，最大限度地利用室外新風來進行空調節能。

全年變新風比及焓值控制可依據如下方法：冬季運行狀態（系統供熱水）時，利用室溫控制熱水閥，采用最小新風比控制；冬季過渡季節運行狀態時，利用室外控制新風比，通過新風閥、回風閥、排風閥的開度控制；夏季運行狀態（系統供冷水）時，利用室溫控制冷水閥，采用最小新風比控制；夏季過渡季節運行狀態利用室溫控制新風比，通過控制高于送風溫度的回風與低于送風溫度的新風的混合比。

為空調機組設置自動啟停控制裝置，采用間歇運行方式，考慮空調系統的熱慣性，提前停止和延后啟動空調系統的運行。

在預熱和預冷期間，啟動風機和打開水閥，關閉新風閥，開啟回風閥，以縮短預熱和預冷時間。在利用室外空氣預冷的場合，則啟動風機，關閉水閥和回風閥。

定風量系統根據回風（或室內）溫度傳感器測量值與給定值比的偏差，按預定的調節規律（一般為PID）輸出控制信號調節空調機組冷/熱水閥門的開度宜控制冷/熱水量。

變風量系統通常采用變頻調速調節送風機電機轉速的方式實現送風量的控制。送風量的控制有三種方法：定靜壓法、變靜壓法、總風量法。

風機盤管溫控器提供四管制的熱水閥、冷凍水閥連續調節和風機三速控制，冬夏季自動切換兩管制系統。

2.4 對照明系統的節能控制措施

對建筑物室內外照明系統主要采用分區、分時段的程序控制。

時控是根據既定的時間段自動開啟、熄滅或調整一定區域中的照明燈具。非時控是單獨或組合使用一些感應器，如紅外接收器和紅外感應器、晝光感應器、光電感應器、動靜探測器、聲音接收器等。紅外接收器是通過接收遙控器發出的紅外線來控制光源電的開關，其不適用于層板架的儲存空間。超聲波感應器是通過接收反射波將信號傳給控制系統來開啟或關閉照明光源，其不適用與空氣流速高及多震動的空間。光電傳感器包括照度傳感器和亮度傳感器。

還可采用獨立的智能照明控制系統，并與建筑設備監控系統聯網。

2.5 對給排水系統的節能控制措施

按程序在用電低谷、用水低谷時灌滿水箱，在用電低谷時排空污水池。給水泵可利用變頻器調節水泵轉速來控制供水量。

2.6 對供配電系統的節能控制措施

按用電負荷的大小控制變壓器運行的臺數，還可進行功率因數補償控制及停電、復電的節能控制。

根據國家電力部門的要求，建筑設備監控系統對這一部分宜系統和設備的運行檢測為主，并輔以相應的事故、故障報警和開/關控制。

2.7 對電梯系統的節能控制措施

對多臺電梯采用電梯群控系統，并對運行區域進行分組、分時段自動控制。建筑設備監控系統與火災信號設有連鎖控制，火災情況時，普通客梯迫降首層并切斷電源，兼作消防電梯時，改由應急電源供電，停在首層待命。

3 結束語

當今社會、科技不斷發展和進步，我國建筑電氣節能技術也在不斷提高，逐漸接近于國際主流水平。一方面，建筑電氣節能逐步成為集約型社會的重要組成部分，另一方面，建筑電氣節能也成為考量智能化建筑綜合質量水平的重要指標。在可持續發展的大背景下，優化智能化建筑電氣節能設計的研究具有深刻意義。

參考文獻

［1］中國建筑東北設計研究院等.JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規范［S］.北京﹕中國計劃出版社，2008.

［2］中國建筑科學研究院等.GB 50189-2015公共建筑節能設計標準［S］.北京﹕中國計劃出版社，2015.

［3］上海現代建筑設計（集團）有限公司等.GB 50314-2015智能建筑設計標準［S］. 北京﹕中國計劃出版社，2015.

［4］建設部工程質量安全監督與發行發展司.全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇-電氣［S］.北京﹕中國建筑標準設計研究院，2007.