電氣自動化在建筑節能的應用

仇友亮

摘 要：在建筑節能方面，電氣自動化應用具有重要意義?；谶@種認識，本文對電氣自動化在建筑節能中的應用原理展開了分析，然后對熱泵技術、變風量控制技術、照明節能控制技術在建筑節能中應用進行了探討，為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：電氣自動化 建筑 節能

引 言

在城市能耗中，建筑能耗約占四成。隨著建筑數量的不斷增加，建筑能源消耗也日漸增加。在能源有限的情況下，國家開始號召節能減排，要求加強建筑節能管理，推動建筑行業綠色節能發展。而建筑能耗主要來自于建筑中的各種用電設備，采用電氣自動化技術則能實現建筑的電氣節能控制，從而滿足建筑節能管理要求。因此，還應加強電氣自動化在建筑節能中的應用分析，繼而有效進行建筑的節能管理。

一、電氣自動化在建筑節能中的應用意義

根據《中國建筑能耗研究報告（2018）》可知，2016年建筑能源消費總量達8.99億t標準煤，占全國能源消費總量的20.6%。在普通建筑能耗中，空調制冷和采暖系統能耗約占一半以上，另外照明系統能耗占10%～20%，導致建筑能源消耗指標超出規定，降低了建筑能源使用效率。在公共建筑中，采暖及制冷能耗約占75%，照明能耗約占20%?，F階段，城市建筑普遍采用電氣自動化系統對空調、采暖、照明等電氣設備進行監控管理，確保設備正常運行。而在建筑節能方面，還要實現電氣自動化合理應用，才能使建筑節能控制水平得到進一步提高，使建筑能源損耗得到減少。按照國家頒布的《公共建筑節能設計標準》可知，在相同建筑室內環境參數調節下，應使空調、采暖等電氣設備能源消耗減少一半以上[1]。因此，還應加強傳感器技術、電力電子技術等技術構成的電子自動化技術的應用研究，在保證建筑環境宜居性的同時，實現建筑節能控制管理，使建筑能耗得到有效控制。

二、電氣自動化在建筑節能中的應用原理

從建筑節能角度對電氣自動化技術進行應用，還要采用多級控制裝置，借助總控制器實現各級控制器的自動化管理，對建筑能耗進行實時控制。在自動化系統中，總控制器為核心組成部分，包含多個信息系統和接口，能夠實現不同設備的連接，保證主控計算機能夠與現場設備順利完成信息傳遞。通過完成大量數據篩選，控制器可以進行正確指令發送，使建筑電氣設備在執行器控制下節能運行。電氣自動化在建筑節能中的應用原理圖。OPCSever為系統核心組成部分，能夠提供較多接口，獲得相連硬件裝置信息，通過設計程序代碼對不同裝置進行操控。連接傳感器終端，可以實現室內環境參數、設備運行數據等各種信息采集。連接現場DDC控制器，可以接入系統各控制點和監測點，使空調、熱泵、送風等設備得到集中布控管理。利用數據庫，系統能夠完成各種控制器和客戶端數據的接收和存儲。針對客戶端發送的指令，經過服務器處理后可以得到相應執行命令，借助現場執行器實現設備電氣自動化在建筑節能中的應用原理圖圖2熱泵技術原理圖運行控制。利用以太網，系統服務器能夠實現與客戶端的通信。用戶登錄系統完成身份驗證后，可以根據歷史信息完成設備運行參數設定，實現建筑節能控制管理。

三、建筑電氣自動化節能技術的實際應用

3.1熱泵技術的應用。在建筑供暖和制冷方面，為實現建筑節能，可以采用熱泵技術實現地面建筑溫度調節，將地球淺層溫度與地面建筑溫度聯系在一起。利用埋管式熱泵系統，將水當成是冷熱量載體，利用土壤中埋設的換熱管道使水在熱泵機組內循環流動，可以實現設備與土壤的熱交換，為建筑提供冷熱源。如圖2，為熱泵技術原理圖。實際應用該技術，需要采用狀態信號控制法實現熱泵設備自動化控制，通過控制循環水需求量實現建筑節能控制。利用DDC，可以進行熱泵機組各支路電磁閥信號采集，確定熱泵使用率和循環水系統的輸送流量。在循環水總管上安裝流量傳感器采集供水量信號，比較實際流量和系統總輸送流量，可以通過參數設定實現水泵轉速調節，使機組達到需求流量，實現熱泵設備的高精度控制[2]。在實際進行技術應用時，可以采用PID閉環控制方式，利用控制器進行編程和參數設定后，根據目標區域反饋值實現循環調節。根據機組運行時間記錄，在啟動階段進行運行時間少的機組安排，可以加強系統平衡控制閥調節，在保證系統穩定運行的同時，使機組使用壽命得到延長。

3.2變風量技術的應用?？照{能耗之所以較大，除了與冷熱源設備能耗有關，也與送排風設備能耗過多有關[3]。在實際設計時，需要采用變風量控制技術，利用終端控制設備實現電動風門開啟控制。在室內溫度設定值發生變化時，利用變頻調速設備，能夠實現風機轉速自動調節，通過改變送風量實現溫濕度等環境參數調整，達到環境參數設定要求。如圖3所示，為空調節能自動化控制原理。預先設定溫度，與檢測得到的溫度進行比較，可以利用得到的結果進行送風溫度調節，實現送風溫度自動控制。通過在送風箱內完成變頻器安裝，然后利用壓力傳感器實現送風道壓差檢測，則能結合風壓變化實現變頻器輸出控制。借助控制器和電動風門，可以實現電動風門開啟程度的控制，使風機轉速得到調節。實際為提高設備控制精度，利用風道中的傳感器完成回風溫度檢測后，系統會將得到的信號傳輸至DDC控制器，通過比較和運算分析得到相應電壓控制信號，調節加熱器或制冷器電動調節閥的閥門開度。針對新風，同樣需要實現溫度檢測，實現新風和回風的焓值比例計算，實現新風和回風風閥調節。利用壓差開關，能夠對風機啟停狀態進行檢測，在風機前后壓差達到設定值后調動自動控制程序。如果壓差過低，系統會實現連鎖控制，即在風閥與水閥連鎖的情況下，使風機停止運行。

3.3照明節能技術應用。照明系統能耗同樣較多，在照明節能控制方面需要實現大量照明設備的串聯，加強照明參數輸入和輸出控制，利用集成控制裝置實現照明自動化控制，減少系統能源消耗。具體來講，就是可以根據室內桌面光照度作為輸入參數，根據設定值實現照明設備的節能控制。按照國家規定，室內辦公桌面照度應達到300lx。在實際進行照明設備節能控制時，還要結合照明區域實現照度控制。如表1所示，為結合照明標準設定的建筑各區照度和功率密度表。光照度設定值應為自然光與人工照明的合成結果，利用傳感器能夠實現自然光照度值的檢測，然后結合設定值進行實際人工照度值的計算，得到控制器輸出控制信號。采用自動化系統，能夠對各照明燈具亮度進行調節，并且能夠加強燈具的監控管理，因此能夠節省約30%的燈具用電量。采用該技術，可以實現照明系統多線路電源開關集成管理，借助公共通信線路實現信息傳輸，因此能夠使照明系統得到統一管理。

四、結論

在對建筑行業發展水平進行衡量時，建筑自動化水平為重要的標準之一。在應用電氣自動化技術時，不僅需要保證建筑電氣設備的正常運行，還要實現節能控制，才能使建筑智能化水平得到提高。因此未來在智能建筑建設中，還要在建筑節能方面加強電氣自動化技術運用，實現建筑制冷、采暖和照明等各方面的節能控制，使建筑能耗得到有效降低。