智能建筑的設備節能控制措施研究

汪詩敏，唐國強，曾隆，向金澤

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

隨著社會經濟的高速發展，人民群眾的生活條件得到顯著改善。隨著電子產品和自動化控制技術在全社會的普及應用，城市居民對建筑智能化的要求也逐步提高，建筑智能化越來越受到廣大業主和居民的歡迎，由安防設施、給排水工程、暖通空調、消防滅火系統、樓宇智能系統、車輛管理系統等構成的智能建筑正在改變和影響人民的生活方式和居住體驗。為了滿足業主和居民對智能建筑的生活需求，實現智能建筑和節能設備的高效率控制與管理至關重要。本文通過對智能建筑內各系統及設備的運行能耗進行討論，分析影響其運行能耗的因素，并提出相應的改進對策，從而實現智能建筑的低碳經濟運行目標[1-5]。

2 智能建筑設備節能的意義

地球資源相對匱乏且分布不均勻，人口的不斷增長與生活質量的提高使人們對能源的需求越來越大。特別是我國人口基數大，對能源的需求與消耗不斷增高與能源匱乏現狀之間存在較大矛盾，同時石化能源的消耗帶來的環境保護壓力日益嚴峻，因此，我國乃至全球已經把碳排放作為一個重要指標和承諾。因此，當前資源情況的嚴峻形勢迫使我們改變能源使用方式和習慣，智能建筑的出現可以在一定程度上實現節能減排、能源利用效率最大化的目標。政府相關職能部門對于城鄉建筑規劃與審批環節，可以監督建設單位對建筑節能設備智能技術的使用情況。只有實現建筑節能設備的使用控制和管理智能化，才能實現居住和生活方式的智能化，提高人民群眾的生活質量和水平。智能建筑的核心是設備系統，通過對設備的控制和運行，可以實現智能建筑安全、舒適、便捷、節能的目標。其中，智能建筑系統的主要能耗就是各類設備運行能耗，通過降低設備能耗可以實現整體建筑節能的目標。智能建筑的各類設備系統種類和數量比較多，例如，安防系統、智能樓宇系統、暖通空調、消防滅火系統，且各設備系統運行原理不同、數據格式不一致，對設備系統的集中控制比較復雜多樣。智能建筑的功能和定位不同，對設備節能運行控制的要求也不同。因此，智能建筑必須以具體項目的設備系統為對象，對運行控制能耗進行數據分析，并以此設計出針對性的設備控制方案。

3 智能建筑設備節能控制分析

智能建筑能耗最高的就是各類設備系統，通過設備集中運行控制系統可以實現建筑的能耗監測。根據運行數據分析和研究，設備能耗最高的是空調設備、電梯、照明系統和給排水工程。其中，能耗最高的就是空調系統，因此，降低空調系統能耗就可以有效降低建筑能耗。

3.1 空調設備節能控制分析

空調設備主要可以調節建筑內溫濕度，空調風管系統將水系統的能量進行轉換，然后由風管系統將能量輸送至需要使用的區域，進行溫度和濕度的調節。空調系統的能耗主要包括水循環系統的水泵消耗電能、風管系統的風機消耗電能、還有產生冷/熱源的壓縮機消耗電能。空調設備的節能控制原理就是對這三大系統的能源消耗進行有效控制。安裝制冷空調系統的房間能量消耗主要有人體自身產生的熱量、日照產生的散熱、照明燈具的散熱、室內各類設備散熱、通過墻體的傳導熱等，室外溫度決定著日照散熱和墻體傳導熱以及室內空氣散熱量。空調制冷系統的熱負荷是由燈具、人體和設備散熱負荷構成的。空調耗能系數(CEC)主要從設備能源利用效率和建筑節能性能兩個方面進行綜合評價。該系數是衡量空調系統節能效率的一個指標，可以參考該指標采取相應的節能措施，使建筑總體能耗降低。建筑結構外立面保溫層的隔熱性能直接決定了室內空調系統的負荷，可以通過改善外圍結構的保溫性能降低空調系統能耗。

3.2 給排水設備節能控制分析

智能建筑給排水系統是第二個能耗來源，主要包括各個設備的用水能耗和用電能耗。其中，水資源使用又可分為生活和消防使用，生活用水主要是日常居民生活中的洗浴、飲水和烹飪用水，消防用水主要是為消防自動噴水滅火系統和消防栓提供用水。

影響建筑用水能耗的因素有兩點。

1）供水管網損耗

建筑物中的給排水系統通常以暗管的形式埋設進建筑物墻體或者地下，排水系統的管材質量、供水壓力以及周圍環境造成的腐蝕程度都會影響管材的壽命，造成管網破損。尤其是不易發現的水管輕微滲水是給排水系統能耗的主要源頭，因此，加強對給排水管網的質量、安裝方式和安裝環境的管控，可以降低給排水管網能耗。

2）用水終端設備損耗

建筑室內的用水設備主要包括各個房間的用水設施，洗漱龍頭、浴池、馬桶等，這些設備是產生水能耗的主要終端設備。用電能耗主要包括消防自動噴淋系統和水泵的用電損耗，影響水泵運轉能耗的因素主要是抽水量和建筑物高度，通過對水進行一次加壓和二次加壓，可以滿足高層建筑的用水，在兩次加壓時能源效率有損耗，并與用水量呈相關趨勢。消防自動噴淋系統中必須時刻充滿水，以滿足隨時突發的消防滅火需求，噴淋系統的長期充水需要水泵的運轉，該電能損耗取決于噴淋泵功率。

3.3 照明設備節能控制分析

隨著我國經濟快速發展，社會用電的需求逐漸增大，尤其是工業用電猛增，尤其是在負荷高峰階段經常會出現有序限電的情況，所以降低建筑物內電能消耗刻不容緩。智能建筑的電能消耗主要是照明系統與用電設備消耗。應對智能建筑的照明系統進行合理規劃設計，人流量大的場所需要足夠的照度，人流量較少的地方可采用間歇性照明。例如，樓梯間、露臺等地方可以設計為紅外智能感應或者聲控照明，實現建筑內照明系統人走燈滅，降低電能損耗。

4 智能建筑優勢

1）舒適性

為人們在日常生活、工作中提供較為舒適的空調、照明、綠化等條件；

2）高效性

提高各單位辦公、決策等工作的效率；

3）適應性

適應與公司設備、網絡等變更，未對原有系統造成阻礙；

4）安全性

保證個人、公有信息不被泄漏，避免出現數據信息損壞的現象；

5）便捷性

不僅方便辦公機器，同時具有高效的信息服務功能；

6）可靠性

及時發現系統故障，最大程度降低損失，進而推動智能建筑的不斷發展。

5 結語

總而言之，基于對全球能源現狀的認知與了解，對我國這樣一個人口大國，實現能源、資源的節能降耗已經迫在眉睫，不僅關系著人們的日常生活環境，更會影響我國能源戰略和社會可持續發展。本文通過提出加強智能建筑的設備節能管理，在為業主提供便捷舒適、人性化的服務同時，加強對智能建筑內設備運行管理的智能化控制與管理，降低建筑內設備的待機消耗和不必要能耗。通過采用芯片技術、通信技術和大數據分析等現代技術實現對建筑內設備的智能管控，機電設備運轉可以根據指令自動啟停、采用變頻技術控制空調運行、樓宇智能系統避免電梯的非必要運行。通過采取多種優化措施和方案，進一步降低智能建筑的能源消耗，為實現智能建筑節能降耗和全社會的可持續發展提出參考建議。