建筑電氣設(shè)備自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用

邢娟+周政

摘 要：在科學(xué)和信息技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，電氣自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)并廣泛應(yīng)用。在建筑業(yè)飛快發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用不僅能夠給人們的工作和居住帶來(lái)更多的便利，同時(shí)還能夠促使建筑各項(xiàng)功能得到最大程度的發(fā)揮。然而，電氣始終是建筑當(dāng)中耗能最高的環(huán)節(jié)，在實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化的過(guò)程中，必須注重節(jié)能，只有這樣才能夠提升建筑功能，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)及全社會(huì)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑電氣設(shè)備；自動(dòng)化；節(jié)能技術(shù)

近幾年隨著建筑市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，各類(lèi)新型建筑層出不窮，建筑物節(jié)能問(wèn)題越來(lái)越受到整個(gè)世界的重視。在我國(guó)，新型建筑物節(jié)能已經(jīng)成為建筑行業(yè)“新型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)”，通過(guò)對(duì)建筑物智能化設(shè)備的投資，可以大大改善樓宇能源消耗。其中，建筑物設(shè)備電氣自動(dòng)化的研究與通訊自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化并列成為樓宇自動(dòng)化的主要技術(shù)力量。本文主要研究建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化在實(shí)施建筑節(jié)能方面的應(yīng)用，通常針對(duì)的建筑設(shè)備包括配電、空調(diào)、采暖、通風(fēng)等設(shè)施。本文針對(duì)原有建筑設(shè)備中的能源消耗問(wèn)題作為研究對(duì)象，對(duì)建筑配電、照明、空調(diào)、風(fēng)機(jī)、水泵等耗能大的系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)以及控制技術(shù)對(duì)建筑設(shè)備進(jìn)行集中控制。

1 電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)原理

根據(jù)現(xiàn)階段對(duì)節(jié)能建筑的研究，電氣自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)原理在應(yīng)用和控制過(guò)程中，主要包含控制器、執(zhí)行器和數(shù)據(jù)傳輸通道三個(gè)組成部分，其中兩級(jí)網(wǎng)及四級(jí)控制裝置的相關(guān)原理如下：該網(wǎng)內(nèi)，初級(jí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建應(yīng)用節(jié)能建筑中的局域網(wǎng)，二級(jí)網(wǎng)絡(luò)需要加強(qiáng)控制工業(yè)總線，然而，通常狀況下，25kbit/s是該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過(guò)程中的最高值，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代人的需求。該體系內(nèi)，控制裝置的首層以總控制器為主，是該裝置實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。多個(gè)信息系統(tǒng)存在于該裝置當(dāng)中，其中包括I/O接口、不同種類(lèi)數(shù)據(jù)線等。而該裝置當(dāng)中的第二層不僅包含第一層相關(guān)設(shè)備，同時(shí)還擁有一個(gè)多功能主控制器，其運(yùn)行過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)主控計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的有效聯(lián)系，促使信息得到順利傳遞，構(gòu)建有效的信息傳遞渠道。在第三層當(dāng)中，能夠充分分析傳遞的數(shù)據(jù)，并對(duì)大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行取舍，從而為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行提供正確的指令。這一過(guò)程中，智能控制接口在充分發(fā)揮自身功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行有效的采集、處理等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的實(shí)時(shí)控制。第四層系統(tǒng)中，主要分布著傳感器和執(zhí)行器，在日常運(yùn)行過(guò)程中，能夠有效控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

2 電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

第一，設(shè)計(jì)的功能要實(shí)用，同時(shí)應(yīng)用的技術(shù)要先進(jìn)。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)的控制功能以及管理功能，設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要把實(shí)用性作為設(shè)計(jì)的初衷，而不是在設(shè)計(jì)過(guò)程中盲目的想要標(biāo)新立異。其次站在技術(shù)的角度來(lái)講，設(shè)計(jì)過(guò)程中所應(yīng)用的技術(shù)一定要足夠先進(jìn)，能夠滿(mǎn)足建筑工程的需要。

第二，要充分保證系統(tǒng)的整體安全可靠性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分保證系統(tǒng)的安全和可靠，必須要采取一定的防范措施，對(duì)所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題做好提前的防范，確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期高效運(yùn)行。

第三，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的開(kāi)放性和相互兼容性。建筑設(shè)備中的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要充分考慮到所涉及系統(tǒng)部件要和其他系統(tǒng)部件具有互用性，保證系統(tǒng)后期的擴(kuò)展和維護(hù)。

3 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)探析

1、空調(diào)系統(tǒng)中水源和地源熱泵技術(shù)

在對(duì)水源熱泵以及地源熱泵進(jìn)行技術(shù)控制的時(shí)候，是基于夏季和冬季地球不同淺層水源的溫度以及地面建筑物表面溫度來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)夏季時(shí)，淺層水的溫度相對(duì)建筑物表面溫度較低的時(shí)候，熱泵技術(shù)就可以通過(guò)利用空氣和水作為載體，利用熱量的傳播，將建筑外部的溫度和建筑內(nèi)部的溫度進(jìn)行交換，從而起到減低建筑物內(nèi)部溫度的目的；當(dāng)冬季時(shí)，地表淺層水源的溫度相對(duì)比建筑物的溫度要高，通過(guò)利用熱泵技術(shù)就可以相應(yīng)的提高建筑物內(nèi)部的溫度，從而實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)部的保暖，起到溫度調(diào)節(jié)的作用。不論是水源保暖還是地源熱泵技術(shù)一般來(lái)講，它們都是由三大主要組成部分構(gòu)成，它們分別是用戶(hù)終端系統(tǒng)、空調(diào)主機(jī)以及水源所處的水系統(tǒng)。利用這種技術(shù)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)不僅能夠節(jié)能環(huán)保，在運(yùn)行過(guò)程中還比較高效，同時(shí)這種技術(shù)適用的范圍比較廣泛可以在建筑用地廣泛使用。這項(xiàng)技術(shù)的控制系統(tǒng)主要是通過(guò)數(shù)字控制器等部件來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，然后通過(guò)傳感器和控制器判斷熱泵的使用情況，進(jìn)而判斷用水情況，當(dāng)水量出現(xiàn)偏大或者是偏小的時(shí)候，相應(yīng)的控制系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)用水量，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

2、控制變風(fēng)量的控制技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)也是應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)，顧名思義它其實(shí)就是通過(guò)調(diào)節(jié)空調(diào)的風(fēng)量大小來(lái)完成對(duì)被控參數(shù)的控制工作。這一控制系統(tǒng)它主要包括兩大組成部分，一個(gè)是變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組，另一個(gè)組成部分就是終端控制設(shè)備。前面的變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組它主要的作用就是決定空調(diào)中風(fēng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，另外的終端控制設(shè)備它利用收集到的信號(hào)，完成對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)門(mén)的控制，避免資源的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

3、照明系統(tǒng)中節(jié)能控制技術(shù)

在整個(gè)建筑中所有的電氣設(shè)備當(dāng)中，除了空調(diào)系統(tǒng)用電量大之外，另外的耗電多的系統(tǒng)要數(shù)照明系統(tǒng)，所以如果能夠?qū)φ彰飨到y(tǒng)的用電進(jìn)行良好的控制能夠節(jié)省很大部分的能源。在對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制的時(shí)候主要的控制環(huán)節(jié)分為兩個(gè)方面：實(shí)時(shí)控制和智能控制，通常來(lái)講智能控制應(yīng)用的頻率比較大。在對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行智能控制的時(shí)候，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把整個(gè)照明系統(tǒng)分為了輸出單元、輸入單元以及系統(tǒng)單元三個(gè)主要的部分，并且這些部分之間進(jìn)行串聯(lián)連接，然后利用具有智能化的繼電器和控制面板實(shí)現(xiàn)對(duì)多線路電源的開(kāi)關(guān)控制，然后把各個(gè)獨(dú)立線路的通信信號(hào)并入到干線控制器當(dāng)中，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)照明系統(tǒng)的智能化控制。

4、測(cè)控技術(shù)的有效應(yīng)用

現(xiàn)階段，自動(dòng)空調(diào)機(jī)組、安全防范及給排水自動(dòng)等系統(tǒng)是建筑節(jié)能中應(yīng)用最廣泛的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。其在應(yīng)用過(guò)程中都具有較高的測(cè)控功能，能夠促使建筑使用過(guò)程中，得到良好的節(jié)能效果。例如，安全防范控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用。該系統(tǒng)中的火災(zāi)探測(cè)器、報(bào)警器等設(shè)備在日常運(yùn)行過(guò)程中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，并發(fā)出警報(bào)；同時(shí)，配電實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急照明設(shè)備及生活給排水及消防子系統(tǒng)等都是其重要組成成分。在提升建筑節(jié)能性質(zhì)的過(guò)程中，還可以增加對(duì)高效光源的應(yīng)用，民用建筑當(dāng)中，照明用電數(shù)額較大，在這種情況下，高效光源的應(yīng)用，能夠提升光色、顯色性能，具有重要的節(jié)能作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，新時(shí)期在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步的過(guò)程中，我國(guó)加快了城市建設(shè)的步伐，建筑業(yè)迎來(lái)廣闊發(fā)展空間，現(xiàn)階段，高層及智能建筑幾乎成為我國(guó)城市建設(shè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志。高層及智能建筑具有功能龐大、系統(tǒng)復(fù)雜的特點(diǎn)，在積極加強(qiáng)建筑節(jié)能研究的過(guò)程中，必須充分考慮電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的有效應(yīng)用。該系統(tǒng)不僅能夠提升建筑使用效率，還能夠在聯(lián)動(dòng)效應(yīng)的基礎(chǔ)上，提升建筑的安全性，同時(shí)促使各項(xiàng)建筑功能得以最大程度的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]田雨石.建筑電氣設(shè)備自動(dòng)化的節(jié)能技術(shù)研究與應(yīng)用[D].吉林建筑大學(xué)2015

[2]王錚.建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能控制研究與工程設(shè)計(jì)[D].鄭州大學(xué)2011

[3]徐偉.《中國(guó)地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告》（摘選）——國(guó)際國(guó)內(nèi)地源熱泵技術(shù)發(fā)展[J].建設(shè)科技.2010（18）

[4]陳一凡.N公司辦公中心設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制設(shè)計(jì)[D].吉林大學(xué)2014

[5]覃偉.淺析建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)安裝需注意的問(wèn)題[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào).2011（11）