建筑電氣自動化在現代建筑中的運用

張澤瑞

（太原智博熱電工程設計有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

隨著現代人生活水平的提高，其對居住環境以及工作環境的要求也越來越高，這也導致我國建筑工程中的附加設備，例如，安全、影視等設備的數量以及其功能越來越豐富。附加于建筑物上的設備、系統多了那么整個建筑物的運行能耗以及維護費用也會相對提升，這顯然是不符合當前全球節能環保建筑理念的，因此建筑電氣自動化系統應運而生。自動化智能化是目前我國建筑行業的最新經濟增長點。隨著各類建筑智能化工程的不斷投入，我國大部分建筑工程都已經實現了智能化建設。建筑電氣設備主要空氣調節、變配電、給排水等設施，其在整個建筑工程的施工中有著不可替代的作用。但我國對建筑設備電氣自動化系統的研究起步時間較晚，因此無論是安裝還是設計都存在一定問題。為此本文就電氣自動化在建筑工程的應用進行全面分析討論，希望可以為我國建筑行業發展貢獻一分力量。

1 建筑電氣自動化系統的重要性及特點分析

1.1 電氣自動化的重要性

隨著現代科技的不斷進步，各類電氣設備所擁有的功能也逐漸豐富，不僅可以對各類電氣系統進行有效監督，還可以實現系統之間的聯動，其在建筑工程中的作用主要為以下3 點。

（1）可以實現對建筑內所有電氣系統的監督和管理。我國現代建筑發展規模越來越大，且很多建筑物本身的布局十分復雜，如果還是延續既往的設備管理方法很難保證所有電氣設備都能夠都得有效監管。另外采用電氣自動化系統還能夠彌補目前設備監控技術所存在的缺陷問題，保證所有設備都不存在監控死角[1]。

（2）可以將建筑內的所有電氣系統充分聯通在一起，利用現代計算機技術和網絡技術可以將建筑物內的所有電氣設備連接在一起，以此來解決這些電氣設備在運行過程所出現的緊急問題。另外通過聯通的方式還可以將其他電氣設備的功能關閉，通過開通自動噴淋系統、消防通道來保障建筑物內所有人員的安全。

（3）能夠提高整個建筑物電氣系統的安全性。過去很多建筑電氣設備在實際的使用過程中會受到各種外部因素的影響，因此發生故障的頻率較高[2]。通過應用電氣自動化系統可以降低設備的損壞率，同時還可以幫助工作人員解決各種突發狀況。且由于自動化系統工作人員可以在事故發生的第一時間通過遠程控制來解決問題，以此顯著提升整個建筑物內的所有電氣設備的安全性。

1.2 電氣自動化系統的特點

建筑電氣自動化其主要具有3 個特點：①具有低碳、節能以及環保性，應用電氣自動化系統之后工作人員可以在控制平臺中完成時間編制操作，并可以根據時間來對各電力、空調等設備進行節能調節。②能夠降低系統管理費用，在現代建筑中應用電氣自動化技術之后，可以節省大部分的人工管理工作內容，同時其還可以根據設備所處環境的變化來進行調節，從而節省了系統管理費用。③可以有效延長電氣設備的使用壽命，由于電氣自動化系統是完全按照所有電氣設備的性能對其實施控制與監管的，因此不會出現錯誤操作導致設備損壞的問題，大大延長了設備的使用壽命[3]。

2 建筑電氣自動化系統中各個子系統應用分析

由于建筑物中需要使用到的各種電氣設備種類較多，且不同電氣設備的控制、監管原理也有所不同，因此需要利用集散系統根據不同設備的類型來進行監控與管理。

2.1 給排水監控系統應用分析

從目前建筑的給排水系統安裝情況來看，主要采取的以下3 種給排水方式。

（1）水泵直接給水。需要在系統內的緩沖池中安裝3 個的液位傳感器，主要作用是對溢流、最低水位以及允許啟泵液位進行有效檢測，隨后需要設置2 組變頻泵以及1 組工頻泵，建設時需要在系統管理最不利點設置一個壓力傳感器。通過壓力、液位傳感器可以實現對給水系統的恒壓供水、工頻泵啟動/停、檢測、報警、運行管理等操作[4]。

（2）高位水箱給水系統。該系統一般需要在高位水箱中設置4 個水位，分別為溢流、生活泵停泵、生活泵啟泵以及最低報警水位。電氣自動化系統可以根據檢測水位狀態來控制生活泵的啟動與停止操作，當工作泵出現故障問題后，備用泵可以直接啟動運行，同時系統會發出信號顯示水泵的實際運行狀態。當高位水箱中的水位超出溢流水位后系統會自動發出報警信號，另外為了保證整個建筑物的消防用水，一般會在高位水箱中預留一定的消防用水。一旦建筑內發生火災，消火栓泵就會自動啟動，而平日如果高位水箱中的水位未達到消火栓停泵水位就會自動發出報警信號[5]。

（3）氣壓罐給水系統。該系統運行過程中，整個氣壓罐的水量也會隨之減少，當管網的壓力下降到一定值之后，系統就會直接啟動生活泵，并自動向氣壓罐內注水，之后管網壓力也會逐漸增加，當其增加到一定值后生活泵就會停止運行。當生活泵在運行期間發生故障問題后，該控制系統就會自動發出報警信號。

2.2 變配電監控系統

現代建筑由于功能上的需求不斷豐富，因此其對供電電源可靠性的要求也會更高，大部分現代建筑工程一般都會采用兩根獨立的電源進線以及兩路電源，通過互相為備用電源的方式來為整個建筑物進行供電。在建筑物的日常使用期間，兩路電源會同時進行工作，一旦其中一路電源出現了故障，那么兩路電源之間的聯絡開關就會自動關閉，另一路電源就會開始持續為故障電路進行供電，保證建筑的供電正常。通過現場控制器（DDC）、變壓變送器、電流變送器等設備及時發現電氣自動化系統在運行過程中所存在的故障問題，并及時向其發送報警信號。同時工作人員還可以通過數字量輸入通道來對變配電監控系統中的各個開關、斷路器的分合狀態進行有效監控。利用DDC 還能夠幫助管理人員及時檢測、統計建筑內用戶的設計用電量，為后期繪制對應的負荷曲線以及電費計算提供現實數據支撐。

2.3 照明與動力監控系統

建筑物的照明系統主要依托于整個建筑物的實際造型以及美化環境，因此照明系統的會直接影響到住戶的使用效率。在現代建筑工程中，由于大部分建筑的規模都比較大，因此日均耗電量也較大，除了特殊天氣之外照明系統的耗電量僅次于建筑物內的空調用電量。因此在設計照明系統的時候不僅需要保證照明的質量，還需要考慮到節約能源問題。根據現代建筑內照明系統的用途以及控制方式，主要可以將照明系統劃分為樓梯照明、室內照明以及景觀照明3 種。首先是樓梯照明，除了需要保留部分值班室的照明之外，其余安裝照明設備的地方需要在無人使用時及時關閉，以此來有效節省電源。例如，可以對樓道照明設施添加一個定時關閉裝置，以此來定時關閉照明設備。針對采光本身就叫好的走廊和樓梯，在白天則可以關閉裝置，只在清晨和傍晚開啟這樣可以充分節約電能。為了能夠給室內住戶創造一個良好的視覺環境[6]，室內可以采用時間加照度控制的人工照明方式，通過安裝天然光照度傳感器，并利用編制控制程序來對室內的照明燈光進行調節。而景觀照明則只需要在傍晚時開啟，白天和夜間關閉，以此來節省電源。

現代建筑的動力系統主要是保障高層建筑中的垂直交通工具正常運行，大部分現代建筑的電梯主要可以分為觀光電梯、客梯、貨梯以及自動扶梯。由于建筑內的垂直交通工具直接關系到住戶的人身安全，因此對動力系統的穩定性要求極高。建筑企業在購買電梯的時候必須要求其具備完善的計算機控制系統，一般需要由電梯的生產廠家提供對應的監視接口，然后根據生產商所提供的接口以及相關數據對建筑內的整個電梯系統進行集成監視與管理，確保建筑內住戶的生命安全。

2.4 通風與空調監控系統

建筑工程中的空調工程主要作用是對建筑內的空氣質量進行過濾、凈化、冷卻以及加熱處理，并對建筑內的空氣氣流、速度、溫度以及潔凈程度進行全面調節，以此來滿足住戶生產、工作、生活過程中對空氣質量的要求。在現代建筑中所使用到的空氣調節系統一般可以根據其對空氣的處理設置將其劃分為3 個類型，分別集中式、半集中式以及局部空調系統。

集中式空調系統的所有處理設備主要都安裝在空調機房之內，對建筑內的所有空氣進行充分處理后再經過風道送入建筑內各個房間之中。目前大部分空調處理器主要由加熱器、過濾器、加濕器、表冷氣以及風機所組成。采用這一類型的空調系統能保障送入建筑內各個房間的風量不會隨著室內的熱濕符合變化而變化。且后期投入的維護管理費用較低，但由于其在建設初期需要投入較多費用，且需要占據較大的建筑空間，因此僅適用于大規模的建筑物以及寫字樓使用[7]。

半集中式空調系統主要是先對部分空氣進行集中處理，然后再送入建筑內的各個房間，由各個房間對空氣做出進一步的處理。最常見的就是風機盤系統，其主要是由空調機房集中處理新風，然后由安裝在建筑內的各個房間空調來對空氣進行再處理。這種空調系統經濟性更高，因此被廣泛應用。局部空調系統是將空調器安裝在房間內容，然后由房間內的空調器對空氣進行處理。

在建筑內安裝通風系統的主要目的是凈化建筑內的空氣，通過處理后將室內被污染的空氣排放到室外，同時還可以將室外新鮮空氣補充到室內，從而滿足室內空氣質量要求。根據其作用范圍主要可以分為局部通風和全面通風兩種自動化系統，局部主要是作用于局部氣流，保證對應地點的空氣不受污染。目前我國大部分辦公樓所使用的就是局部通風系統，而全面通風系統在凈化室內空氣的同時會將室內的有害物濃度降到最低后排除到室外，這類系統更適合人流量較大的場所，如電影院、劇院等。

3 電氣自動化系統在現代建筑的應用條件

3.1 溫濕度傳感器安裝要求

無論是安裝室外濕度傳感器還是室內濕度傳感器，施工人員都需要盡可能避免熱源、輻射源、風控以及日照等地點，提前對安裝場地進行檢測。除此之外還需要盡可能避免吸頂安裝，因為這種安裝方式如果遇到頂部有隔離層的情況，那么室內的頂層的溫差就會出現凝水情況，從而導致傳感器受到損害。在室外安裝濕度傳感器的時候還需要在其頂部設置一個雨棚，或者是提前制作一個觀測箱進行存放。

3.2 壓力傳感器安裝要求

一般來說，施工人員在安裝壓力傳感器的時候盡量需要安裝在直管段的中部，因為安裝在這一部位后期開展維修和調試工作都會相對便捷。在安裝時盡量不要選擇安裝在管道內的通風四角以及蒸汽放空口處，且需要盡量避開一些水流流速死角以及振動較大的部位[8]。在安裝之前可以提前安裝一個緩沖環，以此來避免其受到開機壓力的沖擊而受到損壞，同時也可以方便后期開展維修工作。

3.3 流量傳感器安裝要求

在現代建筑電氣自動化系統的安裝過程中，對流量傳感器的安裝要求最為關鍵，必須安裝直管上，且需要保留15 管徑的直管。如果安裝部位設置有閥門、彎管等會對流量穩定性產生影響的設備，那么則需要另外增加直管段的長度。需要注意的是，流量傳感器本身是具有方向性的，因此需要保證其安裝方向與流體流動方向一致。

3.4 壓差開關安裝要求

壓差開關與流量傳感器一樣具有方向性，其中含有兩個測壓管，分別為高壓和低壓管。因此施工人員在安裝時需要注意其壓力方向，高壓管需要安裝在過濾器的進風部位，而低壓管則需要安裝在出風部位。

3.5 水流開關安裝要求

水流開關同樣具有方向性，在安裝時不僅需要保證其與水流方向相同，且不得使其后葉片與管道相接處，也不可與管道內的任何一個節流裝置接觸。

4 結語

隨著我國建筑行業的發展水平不斷提高，人們對現代建筑的功能要求也越來越多。傳統的建筑設備運行效果不夠理想，不僅經常出現水壓低、照明不合理等問題，且還會浪費大量的能源。這也使得建筑行業需要不斷朝著自動化、智能化的方向所發展，建筑電氣自動化系統無疑是當前建筑行業發展的趨勢，通過應用該系統可以提高整個建筑物內的環境狀態，為住戶提供更好的居住體驗。