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智能化建筑電氣設備近年來隨著經濟的發展也得到了了較大的進步,但在過程當中,也暴露出較多的問題。一些投資商往往注重產品的質量以及其能創造出來的經濟效益,不關注電氣設備的節能,這就導致電氣設備對資源的大量浪費對于智能化電氣設備來說,其節能設計是至關重要的,節能減排與國家倡導的可持續發展是同一概念,所以做好智能化建筑電器節能優化設計十分重要。
1智能建筑和智能化建筑電器節能
對于智能化開發的產品來說,計算機技術就是其核心制造技術,智能化設備的開放實質就是利用先進的計算機設備,再將各個計算機系統進行系統性的整合,在這其中包括有眾多的管理設備,例如信息化應用系統、公共安全系統、信息設施系統和建筑設備管理系統等。在此基礎上,智能化電力設備還要對自動化建筑體系進行充分的利用,這樣才能給人們一個健康安全的生活環境。我國目前的智能化系統的運轉還存在有較多的缺陷,例如智能化設備不能正常使用或是故障頻發等一系列問題。智能化建筑電氣的節能優化設計對于技術人員來說是一大難點,又是十分重要的一點,傳統的節能系統無法做到真正的做到節能減排,對于電氣設備的關注度還是在品質方面多一些,而現如今的智能化建筑電氣設備的節能裝置是全自動操作,充分應用了計算機技術。從表象來看,智能化電氣設備的節能減排得到了長足的發展,但實際出現的情況卻是相關制造商對于節能減排裝置的不加重視,導致節能減排成為空談。
2我國智能化建筑電氣節能存在的問題
目前我國的智能化建筑電氣節能設計所存在的問題主要有以下幾種:
2.1控制方式、照明光源選擇不合理
如果照明、開關控制設置或系統控制存在問題,就會造成能源的浪費,進而嚴重影響電氣節能系統的發展。
2.2協助電氣設施安裝不到位
協助電氣設備就是指輔助電氣設備運轉的相關裝置,例如給排水系統、采暖通風系統等,這些裝置如果安裝的不合理,就會引起智能化電設備出現耗能現象。例如通風裝置如果存在問題,就會導致電氣設備的散熱性達不到自身運轉要求,從而導致設備出現系統奔潰等的不良現象。
2.3未選用節能電氣設備
沒有選用節能的電氣設備比如:節能燈具、節能變壓器、節能的風機水泵等,同時也沒有充分結合充分利用電氣產品本身的節能特性。
3我國智能化建筑電氣節能的優化設計
3.1供配電系統的節能優化設計
對于智能化建筑電氣節能設計來說,最主要突出的就是節能設計,其要達到的最終目的就是要使電氣設備減少耗能,要達到此目的,就要從電氣設備的多方面進行權衡考慮。最重要的一點是電氣設備的供配電系統,在實現此項工程之前,要對電氣進行全方位的分析。例如用電設備的特點、用電設備的負荷容量以及用電電壓的數值等,一定要對這些相關設備進行詳細的分析,才能強有力的保證配電整體系統的穩定運行。對于供配電系統在節能方面的設計,主要可以從以下兩個方面入手:首先是電氣設備的用電電壓,相關技術人員一定要保證電氣設備的的用電電壓恒定,要將配電電圧控制在正常的范圍;其次就是供配電布線。對于供配電布線的挑選,應盡量采用短而直的布線,這樣既可以節省資源,還能對對電氣復雜的系統進行簡化,從而減少相關能源的損失。
3.2照明系統的節能優化
在所有的智能化建筑設備當中,照明所消耗的能量也是不可小覷的。在對智能化建筑電氣節能設計時,相關設計人員一定要注意對照明系統的節能設計,照明系統是支撐電氣設備正常運行的一大因素,對其設計,通常可以從兩個方面入手,首先照明燈具的選用,傳統的照明燈具沒有節能減排功能,而且還會增大照明工具的耗能,因此,對于照明燈具的選用,最好選用節能照明的燈具,而且照明開關也應該采用聲控裝置,這樣既能達到節能目的,而且又能節省投資資金;其次,對自然光的利用,應該充分的利用自然光,例如太陽光,例如安裝的采光井,自然光的利用就可以減少燈管的耗能,減少能量的消耗。
3.3電梯、通風和供水系統的節能優化
電梯的利用已經在我們生活當中成為一個普遍的電氣裝置,相關人員在進行電梯的設計選用時,就要注意電梯型號的選用,電梯要采用一定的節能材料,其對電能的大量消耗,因此在一些較低層數的建筑當中,就可以不采用電梯裝置,以減少耗能。在選擇空調系統時,應首選水源熱泵空調,因為其有節能性能優、零排放和無污染等優勢,且其機組效能遠比傳統空調高在設計供水系統時,可以優先選擇無負壓供水設備,這種設備不僅可以做到節能環保,還能對水的質量有所保證。
3.4利用再生資源
在智能化建筑電氣節優化設計當中,利用再生資源就是其中最為關鍵的技術手段。例如太陽能、風能等,利用再生資源技術,既可以達到想要的目的,又可以有效的解決節能問題,減少污染物排放。此外,在智能建筑電氣施工時,還可以使用光電幕墻,并采用新型的節能保溫材料建造,以達到節能的目的。
4結束語
就智能化建筑電氣節能優化設計來看,其本質目的就是節能減排,因此,在電氣設備的各個建造環節都應該體現節能減排的設計。社會的進步使人們對節能減排越來重視,智能化建筑的重要性也日益凸顯,在電氣設備建筑實現智能化的同時,其節能減排也隨著時間的變化凸顯的越來越明顯,但我國目前的智能化電氣設備在節能減排設計當中還存在有較多的問題有待改進,相信在未來,我國的智能化建筑電氣節能設計水平會有一個質的飛躍,給節能減排的電氣設備開創一個新的發展時代。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑節能;建筑電氣及智能化專業;專業特色;學科研究
中圖分類號:G420 文獻標志碼:A 文章編號:
10052909(2013)04000504
自2005年底教育部正式批準設置建筑電氣與智能化專業以來,已經有40多所大學設置了建筑電氣與智能化專業,在校生已達3 000人,建筑電氣與智能化已經成為土建一級學科下的五個二級學科之一。盡管建筑電氣與智能化專業知識體系和學科基礎與電氣工程及其自動化、計算機科學與技術、建筑環境與設備工程、通信工程等其他專業學科有交匯重疊之處,但這些傳統的專業
又無法完全涵蓋和體現建筑電氣與智能化的發展與特征;另一方面,在建筑領域,建筑電氣與智能化技術的發展非常迅速,不僅對相關專業技術人才需求快速上升,而且也顯示出區別于傳統專業的技術特征,需要以學科的角度和專業的視野審視建筑電氣與智能化技術的發展。正是這一發展趨勢促使了建筑電氣與智能化成為土建專業的二級學科,可以說該專業的設置,既體現了專業的發展需求,也填補了土建類專業的空缺。然而,由于建筑電氣與智能化專業創辦歷史短,缺乏專業沉淀,而建筑電氣與智能化專業又具有多學科交叉的特征,如何體現該專業不同于其他專業的特色,如何確定專業人才培養模式、專業教學內容和課程體系等,成為專業指導小組和開辦該專業的學校關注和研究的熱點問題。本文結合建筑節能的大環境和該專業的基礎,對如何體現和提升建筑電氣與智能化專業的核心競爭力進行了探討,以期能夠為該專業的發展提供一些有益的思路。
一、建筑節能和建筑電氣與智能化專業的發展
(一) 建筑節能是中國節能減排的重要內容
節能是當今世界經濟發展的主題,是社會可持續發展的基本要求。工業的增長,城鎮化進程的加快,人民生活水平不斷提高,使得對能源、經濟資源的需求更加迫切。目前,建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列,成為中國能源消耗的三大“耗能大戶”。據中國國家統計局2010年8月的統計數據,2009年中國能源消費總量達30.66億t標準煤,建筑用電和其他類型的建筑用能折合為電力,總計約為5500億度/年。圖1是2009年中國能耗構成示意圖,由圖可見,建筑能耗占全國社會終端電耗的比例達28%,而且普遍認為該比例非常保守。根據發達國家經驗,隨著城市化的推進,建筑能耗將超越工業、交通等其他行業而居于社會能源消耗的首位。按目前的能耗趨勢,2020年建筑能耗將達到11億t標準煤,相當于目前建筑能耗的三倍[1]。因此,建筑能耗不容小視,中國國家“十二五”規劃明確要求完成17%的節能減排目標。要完成這一目標,有效降低建筑能耗是節能減排的重要內容,具有十分重要的意義。
(二) 建筑節能和建筑電氣與智能化專業優勢
建筑能耗屬于終端能耗,有效降低終端能耗,不僅可直接降低建筑能耗,而且對能源生產投資、改善環境具有更重要的意義。降低建筑終端能耗一般有幾類基本措施:一是采用新型、高效節能設備,提高設備運行能效;二是改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能,減小能源損耗;三是優化設備運行方式,降低運行能耗;四是通過管理手段,合理使用建筑設備,直接減小能耗。
提高設備運行能效,開發新型高效節能設備,主要涉及設備制造專業領域;改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能是建筑節能的有效措施,主要涉及建筑規劃專業領域。在建筑規劃和設計階段,充分考慮氣候特征,采取相關措施,可獲得較好的效果。由于改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能涉及建筑外觀,涉及到既有建筑節能改造,會受到較多因素的制約。通過優化設備運行控制方式和管理技術降低建筑運行能耗,不僅可以應用于新建建筑,而且由于不涉及建筑立面和圍護結構,是既有建筑節能改造最有效的措施,具有更廣泛的實用性。這一類節能措施所涉及的技術領域包括建筑環境與設備、自動控制、電氣自動化、信息等傳統專業領域,跨專業特征明顯。建筑環境與設備專業是建筑節能領域的主力,主要從營造建筑環境的角度研究、設計和配置建筑設備系統,開發與運用新型高效節能設備、新型能源是其關注重點,或者說建筑環境與設備專業側重于建筑設備系統的靜態設計,而在設備運行控制方面的技術基礎則不足,往往無法獨立實現建筑設備系統的運行控制。自動控制、電氣自動化專業關注動態調節,對設備運行調節技術具有深入的研究,但由于對建筑設備運行物理過程的認識不夠深入,通常需要由設備專業提供物理模型后再完成控制模型和實現設備運行控制。計算機、信息類專業關注信息傳輸與處理過程,在系統集成和信息處理領域具有優勢,但同樣由于對設備運行物理過程的認識不夠深入,通常也無法獨立完成建筑設備系統的優化運行與管理。
建筑電氣與智能化專業教學體系強調建筑、電氣、智能、信息、控制、設備等專業知識的教學[2-4],跨專業特征明顯。專業人才培養目標是具有多學科基礎知識的復合型工程技術人才。通過優化設備運行控制和管理技術降低建筑運行能耗的方式都與該專業密切相關。因此把握國家對建筑節能的重視和引導趨勢,充分發揮多學科交叉教學的優勢,凸顯專業技術特征是建筑電氣及智能化專業不容錯過的發展機遇。
二、建筑節能技術是建筑電氣與智能化專業的核心競爭力
(一) 智能化的管理與優化控制是建筑電氣與智能化專業的優勢
在建筑電氣與智能化專業申報過程中,該專業的學科基礎和發展方向一直是關注的重點,論及控制技術,已經有電氣工程、自動化等學科;論及信息處理技術,已經有計算機科學與技術、通信工程等學科;論及建筑設備,已經有環境與設備工程等學科,如果僅考慮單一的學科基礎,建筑電氣與智能化專業都不具備與傳統專業競爭的優勢。但是如果綜合考慮,特別是在建筑節能技術領域,通過優化設備運行控制方式和管理技術降低建筑運行能耗是國家倡導的主要發展方向。要實現建筑設備系統的優化運行與管理,既要以現代信息技術和控制技術為主導,同時還需要對建筑設備運行的物理過程進行深入研究,才能得到優化的節能控制策略和合理的技術管理方案。如前所述,在建筑節能技術領域,傳統專業各自的優勢非常突出,但不足也十分明顯,它們通常無法獨立完成建筑設備系統的節能優化運行與管理,而建筑電氣與智能化專業恰恰能彌補其不足。在總結建筑電氣與智能化專業特色時,對該專業學科的特征概括為“建筑設備是對象,自動控制是手段,信息技術是支柱,建筑環境是目標”[5],這一特征充分體現了該專業的內涵,這也正是智能化管理與優化控制的本質需求。因此,在智能化管理與優化控制上具有優勢的建筑電氣與智能化專業,無論在人才培養,課程體系建設,還是專業研究方向都應圍繞這一專業優勢,兼收并蓄,把握建筑節能發展機遇,才能形成專業特色,提升專業核心競爭力。
(二)建筑設備是建筑電氣與智能化專業的重要基礎
建筑電氣與智能化專業是在原建筑電氣專業和電氣自動化專業的基礎上發展起來的。已設置建筑電氣與智能化專業的學校,大部分也將該專業設置在電氣自動化、自動控制、計算機等專業學科平臺內。在人才培養方案和課程體系中,沿襲傳統專業優勢,但對建筑設備的重要性認識不足。如果單純以培養“能夠從事工業與民用建筑電氣及智能化技術相關的工程設計、工程建設與管理、系統集成、信息處理等工作,并具有建筑電氣與智能化技術應用研究和開發的初步能力”的人才為目的,這種設置無可厚非。但如果要形成建筑電氣與智能化專業的核心競爭力,把握建筑節能給專業帶來的良好機遇,如果缺乏對建筑設備運行物理過程的深入認識,很難真正在建筑設備智能化管理與優化控制領域形成競爭力。
目前,建筑節能技術領域仍然以有建筑環境與設備專業背景的研究團隊為主導。盡管在智能化技術和控制領域,控制與信息類專業具有明顯的技術優勢,但在建筑設備智能化的管理與優化控制領域,控制和信息類專業仍然處于輔助地位。其主要原因還是在于控制和信息類專業背景的團隊,對建筑設備運行的物理過程認識不足,無法獨立開展系統的、整體的優化控制模式研究,或提供合適的基于智能化管理與優化控制的節能改造方案,因而仍然需要依靠建筑環境與設備專業提供物理模型,主導節能改造。例如,在建筑中央空調系統中,末端設備都具有換熱器和送風機,但由于設備類型不同,其功能和運行模式不同,即便相同的設備,也由于空氣處理要求不同,而具有不同的控制策略,因此只有對建筑設備運行的物理過程進行深入研究,才能得到優化的節能控制策略。換句話說,控制技術、信息技術在建筑節能工程應用中,是實現設備優化與節能運行的手段,核心的控制策略必須建立在對建筑設備運行機理的認識之上,亦即建筑設備是建筑電氣與智能化專業的重要基礎。
(三)暖通空調系統優化控制是建筑節能的重要內容
公共建筑能耗構成中,暖通空調系統能耗高達60%以上;其次是照明系統,通常二者所占能耗達80%以上。目前,對建筑照明系統,最有效節能措施是采用高效光源,采用智能控制和管理技術節能投入高,節能改造經濟效益受到制約。暖通空調系統不僅能耗高,而且系統設備多,在不同的環境條件下,運行模式和控制策略也不盡相同,系統設備和參數之間往往具有多干擾、多參數耦合、滯后大的特征。盡管其節能優化一直是研究熱點,但也一直存在較多需要解決和深入研究的問題。如果說建筑設備是建筑電氣與智能化專業的重要基礎,暖通空調系統的節能優化運行則是最具有研究前景的重要內容。
(四)以現代控制技術和信息處理技術研究建筑節能技術是建筑電氣與智能化專業的核心內涵
建筑電氣與智能化專業要求具有寬口徑的知識結構,但如果沒有核心內涵,專業就沒有核心競爭力。現代技術發展趨勢需要寬口徑知識結構的人才,但只有依托某一專業核心內涵下的寬口徑的知識結構,才能形成核心競爭力。因此,以現代控制技術和信息處理技術的角度研究建筑設備系統,研究建筑節能技術,往往會有不同的視野和思路,并具有廣闊的研究空間,這也是建筑電氣與智能化專業的優勢和核心內涵。
例如將網絡控制技術和信息處理技術應用于建筑中央空調系統,實現對中央空調系統智能化管理、優化運行控制、分戶冷量計費等多種功能。在對中央空調系統設備運行模式深入研究的基礎上,以系統優化運行為目標,在管理平臺與現場控制器中嵌入設備相應的優化控制策略,可以獲得更好的綜合節能效益[6],這種模式已經成為建筑節能領域的發展趨勢。又例如,傳統的暖通空調系統中,冷熱源系統調節基本上采用以用戶當前負荷的集中和滯后效應作為控制依據,不能很好地體現用戶負荷變化的實際情況和保證所有用戶的舒適性。控制模式的缺陷,已經成為進一步降低中央空調節能運行能耗的技術瓶頸。在應用網絡控制技術后,獲取中央空調系統末端設備運行和環境參數已沒有技術障礙。如果能夠直接根據這些參數,以更廣闊的視野,以系統的角度研究中央空調系統節能優化控制策略,一定會形成有
別于傳統控制模式的新思路。
三、結語
建筑電氣與智能化專業規范明確指出,該專業以建筑這一特定的對象為核心,以建筑設備為對象,以現代控制技術、信息技術為主要手段,以建筑節能為主題,強電與弱電并重,設備與控制一體,以此為基礎,開展相應的教學和科研。建筑節能是國家的發展戰略,目前還有一系列技術問題需要解決。智能化的管理與優化控制是建筑電氣與智能化專業的優勢,也是建筑節能的重要內容。以現代控制技術和信息處理技術的角度研究建筑節能技術,既存在廣闊的研究空間,更是建筑電氣與智能化專業的優勢和核心內涵,是形成該專業核心競爭力的基礎。
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Core competitiveness of the building electrical and intelligent specialty: building energy efficiency
XU Xiaoning, DING Yunfei, WU Huijun, YOU Xiuhua, HAO Haiqing
(School of Civil Engineering, Guangzhou University,Guangzhou 510006, P. R. China)
Abstract: The modernization of the building works is not only a cultural performance and the embodiment of art, but also to measure a national scientific and technological level of the advanced nature of the most intuitive scale.China's socialist market economy continues to grow, gradually raise the level of people's quality of life, the rapid progress of urban modernization driven by the booming real estate construction industry in China. With the construction works continuously improve the level of technology and building the constant expansion of people's daily production and living environment more and more dependent on construction projects at the same time, the use of functions of the building itself is also getting higher and higher, intelligent of construction came into being in such a historical background. At present, the development of our intelligent building quite rapidly, Electrical Building has been electrified, entered the stage of automation of intelligent stage. The article will intelligent building and building electrical simple analysis and discussion, in order to promote the development of intelligent building process.
Keywords: intelligent building; building electrical.
中圖分類號:F407.6文獻標識碼:A 文章編號:
建筑工程的現代化既是一種文化的表現和藝術的體現,同時也是衡量一個國家科學技術水平的先進性的最直觀的標尺。自改革開放以來,我國的社會主義市場經濟不斷發展,人們的生活質量水平逐步提高,城市現代化的迅速推進帶動了我國房產建筑行業的蓬勃發展。隨著建筑工程的施工科技水平的不斷提高和建筑規模的不斷擴大,人們的日常生產生活環境在越發的依賴于建筑工程的同時,對建筑物本身的使用功能的要求也越來越高,能夠體現一個國家高新技術水平的智能化建筑在這種歷史背景下應運而生了。目前,我國智能化建筑的發展相當的迅速,建筑電氣已由電氣化、自動化階段邁入了智能化的階段。據有關調查數據表明,我國的智能建筑到二十一世紀以后將達到世界全部智能建筑的一半以上。
一、智能化建筑的概述
1、 智能化建筑的含義
智能建筑即IntelligentBuilding,是在20世紀70年代末為了適應經濟的國際化和社會的信息化的發展要求被提出并發展起來的,它最早產生于美國。計算機技術的發展進步為智能化建筑的實現提供了基礎,信息通訊行業的不斷更新發展為智能建筑行業提供了變革發展的原動力。
智能化建筑是信息通訊行業同傳統建筑行業相結合的產物,近幾年來,隨著信息通訊行業的迅猛發展,信息通訊技術的快速革新,智能化建筑當中的很多與計算機通訊技術密切相關的智能技術也隨之迅速的進步和發展起來,新概念和新技術不斷的被運用到智能化建筑的設計施工當中,也使得智能化建筑本身一直處于不斷的革新發展的工程中。因此在目前,國內和國際的房產建筑業對智能建筑的內容都沒有一個統一準確的定義。
日本的相關建筑刊物中對智能化建筑的解釋是:智能建筑即采用自動化樓宇技術,能夠有效充分的運用現代化通信和信息設備的高功能的綜合管理大樓。美國的智能建筑學會也對智能化建筑做出了定義和解釋:智能建筑就是能夠滿足用戶高舒適度、高效率、高經濟性的,通過對建筑物的系統、結構、管理和服務四個方面的最優化組合,達到一個新的標準和高度的建筑物。1997年6月,在廈門首屆智能建筑的研討會上,我國的清華大學教授、智能建筑專家張瑞武教授對智能建筑的定義進行了較為全面完整的概況:智能建筑是指通過優化重組相關的信息資源和自動監管控制建筑設備,利用系統集成的方法,將智能型信息技術、計算機技術、建筑藝術與通信技術有機的結合起來,能夠適應社會信息需求、投資合理的高效、便利、靈活、安全、舒適的建筑物。
2、 智能化建筑的發展概況
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
引言
隨著我國的節能環保觀念的深化與發展,在實踐生活中有很多的行業都采取和應用了節能技術來促進我國的環保節能事業的發展。在建筑行業中建筑業對于能量的消耗是較高的,因此在建筑業采取節能措施,有利于建筑行業的健康發展,也促進我國的節約型社會的建設與發展。但在其發展過程中,還存在一些問題,尤其在施工過程中,仍存在不少弊端。建筑節能技術作為建筑行業中的一項重要技術,常常被建筑企業所忽視,造成了巨大的能源浪費。所以,在我國建筑行業中,節能減排與可持續發展理念是一致的,而節能減排對建筑電氣節能設計提出了更高的要求。
一、建筑節能以及優化設計
建筑能耗是能源消耗的一個重要組成部分,調查研究表明建筑業在我國還是一個蓬勃發展的行業,社會需求量巨大。現有的建筑量不能滿足人們的需求,對于住宅建筑的要求也是越來越高。建筑能耗包括建筑全生命周期內發生的建造能耗和使用能耗,占能源消耗的很大份額,而在建筑中建筑圍護結構的能量損耗又是最大的。我國建筑圍護結構的熱工性能相比較與發達國家有很大的距離。因此節能措施的研究還是有很大意義。
我國是建筑業大國,建筑業也是我國國民經濟重要組成之一。我國每年完成的建筑工程總量約為 20 億平方米,約占全世界建筑總量的 50%,每年的新增建筑中只有很少的一部分工程能夠達到國家制定的節能目標能夠成為節能建筑。我國已建成的建筑面積總量約430億平方米,累計已建成節能建筑總面積約有28.5億平方米,僅占城鎮既有建筑總量的 6%,今后建筑節能任務十分艱巨。
有關資料統計表明,建筑用鋼量約占全國鋼總用量的 25%;水泥用量占全國水泥總用量的 70%,木材用量占全國總用量的 40%,建筑用水占全國總用量的 32%。以上總計約高出發達國家耗能 2~3 倍,加劇了給環境帶來的壓力。在建筑能耗方面,我國已建工程的外墻、外窗、屋面等采暖耗能量比氣候相近的發達國家約高出 3~4倍。建筑能耗隨國家建筑工程量增長而增加,大大超過了我國能源生產增長速度。
所謂的建筑節能主要是指在建筑在發揮其基本功能的同時降低對于能量的消耗以及在建筑的中設置一些隔熱或者保溫的設置來提高建筑的能量的使用效率進而降低能耗。在建筑中達到節能的目的需要從這兩個方面進行才可以獲得較好的節能效果。建筑節能對于國家發展會產生較大的影響,需要重視節能問題,配合國家的節能環保戰略,促進經濟發展的同時,建筑行業也可以通過建筑節能來降低建設成本,獲得較好的經濟效益以及社會效益。
對于建筑節能的設計進行優化主要是指在建筑節能的設計過程中,將各種節能方案進行對比與分析,從這些方案中找出最為節能的優化方案,這樣可以最大程度上實現節能的目標。但是什么樣的節能方案是最好的,怎樣做到節能方案的最優化,這并沒有一個規范的標準,每一種方案都有其利弊,在節能設計中對方案進行優化需要綜合各種方案的突出優勢,結合具體的建筑設計,整合出一種比較理想的節能方案。
二、智能建筑節能評估方法
(一) 照明監控系統的節能評估
根據照明系統能耗分項計量的能耗監控點,可以得出照明系統節能評估表,如表 1 所示。
表1 照明系統節能統計表
沒有使用智能化技術的能耗,須運用各分項燈具功率和使用時間進行計算,照明監控設備由 DDC 控制器、紅外線控制開關、紅外控制器、多功能傳感器、模擬量輸出和各種繼電器組合而成。在照明系統中分項之間的節能評估可以按照未使用節能技術的能耗和監控的設備能耗進行計算,將各項能耗進行累加所得結果就是對照明系統的節能評估。
(二)空調監控系統的節能評估
空調監控系統主要由冷站監控系統、熱源監控系統和風量空調系統組成。在測量的過程中,要依據各系統中的能耗監控點,繪制空調節能評估表。
空調系統設備的能耗要依據冷站系統增加的監控點進行計算,未使用節能技術的設備耗能的計算要依據設備的功率和運轉時間來,計算其能耗 ;對熱源系統能量的計算,要依據供熱熱量對設備監控系統能耗的計量來實現。投入的監控設備有 DDC 控制器,流量、壓力、溫度傳感器和變頻器等,電磁閥也可根據功率計算出其能耗。空調監控系統各分項的節能量可根據“節能量 = 未使用智能化技術的能耗-實際能耗-投入監控設備的能耗”計算出來,最后累加就可得出空調監控系統總體的節能效果。其中熱源系統可以以熱量和電能混合的形式表現出來,也可根據相關國家標準將熱量轉換成電耗量來統計。
(三)給排水監控系統的節能評估
給排水系統分為給水系統和排水系統。根據給排水系統增加的監測點,繪制排水系統節能評估表。給排水系統中,給、排水泵實際能耗可由增加的監測點計量出來,未使用智能化技術的能耗可根據其功率與工作時間計算出來 ;給、排水泵系統監控設備有 DDC 控制器,變頻器,壓力傳感器等設備,其能耗也可根據功率計算出來。各分項節能量可根據“節能量=未使用智能化技術的能耗-實際能耗-投入監控設備的能耗”計算出來。給排水系統的節能效果根據各分項能耗節能量累計相加計算出來。
三、智能化建筑電氣節能的優化設計
(一) 供配電系統的節能優化設計
智能建筑電氣節能優化設計的目的在于減少能耗,這需要從電氣的多個方面進行考慮,包括建筑用電設備的特點、用電負荷容量和設備具體布置。要對這些問題進行仔細的分析,從而科學、合理地建設供配電節能設施,確保設備的正常運行。供配電系統的節能設計可以從以下兩個角度著手:①用電電壓。應盡量保持用電電壓的穩定性。②供配電布線。應盡量使供配電布線短且直,從而簡化電氣系統,減少能源的損失。
(二)電梯、通風和供水系統的節能優化
選擇合適的電梯型號,并減少小機房的電梯數量,以減少電梯的電能消耗。在設計通風系統時,應當以電力需求作為設計標準,同時考慮設備的配置,進而選擇高效益的產品。在選擇空調系統時,應首選水源熱泵空調,因為其有節能性能優、零排放和無污染等優勢,且其機組效能遠比傳統空調高。在設計供水系統時,可以優先選擇無負壓供水設備,這樣不僅能夠做到節能環保,同時還能對水質進行凈化。
(三)利用再生資源
在系統設計中積極利用可再生能源,例如太陽能、風能等,這既能有效減少高耗能設備的使用,又能減少非節能設備的使用。此外,在智能建筑電氣施工時,還可以使用光電幕墻,并采用新型的節能保溫材料建造,以達到節能的目的。
(四)照明系統的節能優化
由于我國各地區經濟條件差別較大,建筑風格不同,因此在選用照度標準時應在規范推薦的高、中、低值中確定合理的標準。在民用建筑中實施的照度標準值,可以根據照明要求的檔次高低來選擇照度標準值。
表2 居住建筑每戶每戶照明功率密度值
1. 在建筑電氣照明設計過程中,應嚴格按照國家規定的有關建筑電氣照明設計標準執行,對建筑電氣照明設計進行深入研究分析,進而確定合理的設計方案;具體來講,建筑電氣照明節能設計時應根據建筑房屋的實際情況進行分區設置照明類型;比如,建筑空調房內采用照明空調組合系統,在控制好照明用電指標的基礎上采用多光源方式滿足特殊高照度要求;對色光要求高的場所可選用混合照明的方式滿足照明需求;建筑房屋的墻面、地面等部位應采用淺色的建筑材料,可以有效利用太陽光等天然光源提高建筑室內的照度;對于生產車間、教室可選用一般的照明系統;如果同一個建筑空間內要求同時具有不同的照度和色光,可根據具體的照明要求進行分區設置照明裝置。
2.推廣使用高光效光源,采用高效率節能燈具。建筑電氣照明節能設計時應根據建筑功能性、照明燈具的數量和用戶對光源質量等要求科學選擇光源,尤其是在照明燈具的發光效率、顯色性、價格等方面嚴格控制,為高效節能的建筑電氣照明系統的構成奠定基礎;建筑物室內燈具選擇時,應選擇控光效果好的燈具,可有效節約電能;另外在燈具選擇時還應注意其它的一些因素,如燈具的配光曲線,根據配光曲線確定來降低建筑單位面積內的耗電量,可有效控制照明燈具安裝時的成本投入費用;根據建筑室內的空間面積確定照明燈具的光束所照射的區域范圍,根據有關光學只是計算地面反射系數,進而確定所選的照明燈具安裝數量及節能燈具類型;通常情況下,建筑房屋內一般采用直管的熒光燈作為首選照明燈具,直管熒光照明燈具通常造價低廉,顯色性能好,使用壽命長的特點;可將直管熒光燈具在建筑房屋照明方面廣泛的推廣及應用;對于酒店大廳內可選用高頻無極熒光燈,這種燈具顯色性能好,安全可靠性強,并且維修維護方便,易于操作。
結束語
隨著我國的城鎮化建設與發展,建筑物的數量越來越多,對于建筑物的節能設計進行優化變得更加迫切,對于節能設計的優化的策略的探析可以更好地提高節能技術的應用性,提高建筑的節能效果,促進我國資源節約型社會的建設與發展。
參考文獻:
隨著我國經濟發展水平的不斷提高,人民的生活水平也在逐漸的提高,在這樣的背景下,人們對于建筑的要求也從傳統的居住要求,變成了要求人居環境的要求。這就使得人們對于建筑電氣工程施工的要求不斷提高。在科學技術不斷發展的今天,新技術在建筑電氣工程施工中的應用也越來越普遍。在建筑電氣施工項目中,所涉及到的主要部分就是電氣設備的安裝,電氣控制設備的安裝以及電氣保護設備的安裝等部分。這些部分涉及到了電氣工程中的供電裝置、用電設備、電氣控制設備、電源設備、電氣保護裝置以及變電設備等的各個部分,工程的系統相對比較龐雜。在施工的過程中就必然的會引起施工的交叉現象嚴重,這就就為當前的電氣工程施工帶來了一定的困難。
1.2智能化電氣施工技術
隨著科學技術的不斷進步,尤其是電子計算機技術的普及及其應用,在建筑中應用智能化電氣設備已經成為了當前建筑的主流趨勢。在這樣的背景下,我國的建筑電氣施工也隨著新技術的出現和應用,逐漸的出現了智能化的趨勢。我們所說的智能化又可以稱之為人工智能技術。其是電子計算機技術、遙感技術以及現代傳感技術相互結合之后,在建筑中的應用。其屬于電子計算機技術的智能化技術部分。而建筑電氣的智能化指的是將電工技術、電子技術、控制理論及其相關成果、電子計算機技術、建筑電氣設備自動化技術、電氣照明技術、建筑消防與安防技術等綜合的應用在建筑電氣工程設計和施工過程中的綜合化技術。建筑的智能化也是當前建筑的主要發展方向,其能夠綜合應用各種技術,通過在建筑體上的綜合體現,將現階段最先進的科學技術應用到建筑當中,豐富建筑功能的同時,為人們的生活提供各種便利。這是傳統建筑不可想象的一個新的技術上的跨越。其主要綜合了仿生學、電子自動化技術、語言學以及電氣技術等的各個學科的信息技術。這些技術隨著科學的不斷發展和研究的不斷深入,也在逐漸的成熟當中。可以想象的是,隨著技術的不斷進步,今后的建筑智能化的程度勢必要不斷的提高,在這樣的趨勢下,人們的生活必然會更加的便利。
2智能化技術在建筑電氣工程中的應用
隨著智能化技術逐漸的發展,現階段已經逐漸的在建筑項目中有了一定程度上的應用,尤其是自動化控制技術及其部分的電氣技術,在現階段的智能化建筑本身的能源供應及其故障檢測等方面都有了不同程度的應用。這些技術不僅提高了電氣工程的智能化程度,也在很大程度上為人們的生活提供了一定便利。
2.1建筑電氣工程智能化技術的應用
在建筑電氣的設備中,智能化技術得到了一定程度的應用。由于電氣的操作本身就是一項比較復雜的工程,但是卻又在很大程度上對電氣工程的精細度要求比較高。所以,這部分在傳統的建筑項目中是出現故障比較多的部分。隨著智能技術的應用,我們可以有效的通過電子計算機來控制建筑的電氣系統。這樣的話就能夠有效的對電氣系統實現精細化控制。同時,也能夠加快施工的過程,提高工程的施工質量,也能夠降低故障的發生率。在電氣工程施工的過程中,使用傳感技術以及要干技術,可以有效的對電氣控制線路進行控制,這樣的話,一旦系統出現了一定的故障,我們就能夠及時的發展故障出現的部分,也能夠有效的對故障的出現的部分進行分析,為以后的施工保存下珍貴的數據。
2.2智能化技術對建筑電氣工程施工的故障檢測分析
在智能化建筑的電氣施工過程中,我們可以發現,智能化的技術可以通過其遙感技術和傳感技術,及時的發展電氣設備的故障所在。在很大程度上加快故障的檢測時間,也能夠及時有效的對故障進行初步判斷。比較常用的技術有神經網絡技術以及模糊網絡技術等。這些技術的應用,可以有效的發現諸如電氣變壓器、發電機等部分的故障。這部分電器配置出現了問題的時候,我們往往需要及時的進行診斷,然后通過檢修保證工程等的順利進行,如果處理不及時不得當,就會嚴重的影響工程的質量,甚至產生比較嚴重的事故和后果。通過智能化技術,可以有效的縮短檢修的時間,同時,我們通過智能技術的檢測,所判斷出來的故障情況可靠度往往都是比較高的。這樣的話我們就能夠提高施工的效率和準確度。
2節能需優先考慮環境保護
隨著能耗帶來的環境污染問題,公眾對環境的重視程度也在加深。節能的優化需以環保理念為主。在進行節能設計時,需以提高能源的利用效率及實現綜合性效益為目的,充分利用現代先進技術,選擇經濟適用、節能環保且安全可靠的優化方案。同時應嚴格控制節能成本,適當選擇節能設備,保證在預算范圍內實現節能效果。
3智能化建筑電氣節能技術面臨的主要問題
雖然我國在智能化建筑電氣節能上做了很多努力,然而其實際使用仍未得到預期效果,仍存在多個問題亟待解決。其主要表現為:首先是在質量安全監督上存在漏洞,因電氣工程師在進行節能優化時,對其技術的應用仍缺乏實踐性,造成節能技術在建筑電氣上的實用性不強;其次是在設備使用上,智能化建筑電氣缺乏自動化、智能化電氣設備及其附加設施的使用,再加上我國在這方面的研究應用仍不夠成熟,因而優化方案在實施過程中受使用設備的限制而無法充分發揮節能效果;另外,目前我國在智能化建筑電氣節能總體規劃設計上缺少綜合性的協調工作,采用的優化方案缺乏科學性,進而在真正執行時效果不理想,沒有達到降低能耗的目的。
4智能化建筑電氣節能技術的優化策略
1)供配電系統的節能優化策略研究。在進行智能化建筑的節能優化方案制定時,需總體把握建筑中用電設施的功率大小、負荷容量及其布局分配等信息,在此基礎上,選擇合適的供配電節能設備,在確保用電設備在正常工作前提下最大化地降低能耗損失。由于變壓器的電能損耗是供配電系統中的主要損耗形式,故可先從變壓器入手實現節能優化。首先應依據變壓器所帶負載情況,在成本可控的范圍內,將負載加以合理分配,并選擇與驅動負載能力相符合的變壓器,從而充分利用變壓器,減少能耗損失;此外,應將處于同一個變電站的變壓器實行并聯工作的方式,并根據所帶負載隨時調整其投放使用的數量。另外,還可從減少電路線路上的電能損耗方式實現智能化建筑電氣節能優化。根據相關數據統計,線路上的電能損耗約占輸入電能的4%,其中造成其電能損耗的原因主要是建筑物中所選用的供電方式以及線路本身的導線截面。在進行節能優化時,可選擇電阻率值相對較低的導線,如銅、鋁材料的導線,在符合經濟節約的前提下,在負載用電量較多的一、二類建筑物中以銅導線為主,而在負載量相對小的三類建筑物中則使用鋁導線;另外,在布局線路時,盡量縮短導線的長度,并避免彎路線路。
2)對建筑物內照明系統的節能優化策略。建筑用電中照明占據絕大多數用電量,因而可從照明系統優化方面實現電氣節能。在建筑照明中,照明設施所消耗的電量與其所使用的照明方式、照明時間、設備功耗、建筑總面積、照明設施使用數量以及發光效率等直接相關,因而對照明系統的優化可從如下幾個方面加以考慮:首先是照明設備的選擇,應優先考慮高效節能型光源設備,尤其是發光效率高、功耗低、耐用時間長的光源;其次在光源所需配件上,如鎮流器、觸發器等元器件上,應首選功耗低、性能好的設備;另外,應合理分配照明時間,利用光線、聲音等感應控制方式控制照明回路的開關,避免不必要的照明浪費;最后在建筑物的設計上,應充分使用自然光,并選擇透光性強的玻璃或門窗,在照明系統的電路設計上也應以三相四線方式為主,從而實現最大化地節能供電。
2建筑電氣工程中智能化技術的具體應用
隨著人們對建筑電氣工程智能化技術應用方面的日益了解,其在當前建筑電氣中的控制系統,故障預測、判斷分析以及電氣工程設備優化等等方面都有了較為廣泛的應用,這直接提升了建筑電氣工程技術層次,具體如下:
2.1在建筑電氣工程控制系統中的應用
眾所周知,建筑行業電氣工程項目施工操作技術性、專業性和復雜性都較高,尤其是電氣工程的精細度方面,而且以往傳統施工過程中這部分項目就很容易出現故障,這對工程項目施工效率和質量影響極為不利。為了有效控制避免這些意料外的故障和電氣問題,進行電氣工程施工時就必須要構建相應的自我控制防御和保護體系,從而更好地進行事故后的檢測排除。在這些自我控制保護系統中就充分運用到了智能化技術,通過智能化技術中的定位系統就能夠有效幫助管理人員確認掌握工程設備、裝置和線路位置,并借助良好的傳感技術將其運行狀態信息傳輸到計算機,然后轉化為相應數據分析總結,將其與原本儲存信息進行比對,這樣就能夠動態掌握電氣工程運行狀況,一旦有異常也能夠及時發覺并確認異常原因,而相關管理人員也能夠及時快速應對解決,通過該步驟流程來實現電氣工程施工的自動化控制和動態管理。
2.2在建筑電氣工程故障預測分析中的應用
在電氣工程施工中利用智能化技術不僅能夠實現有效控制,還能夠快速檢測、反饋出電氣工程問題所在,系統通過故障警報來傳遞告知工程異常,然后對發生故障的部位進行智能數據傳遞,從而方便專業人員進行更深層次的智能監控和分析,通過常用神經網絡、模糊網絡或者專家系統等等來幫助預測分析工程故障,最后提出有效的解決方案。比如電氣設備變壓器、發動機、發電機等等發生故障就需要維修人員及時有效處理。然而電氣設備故障發生率不低,且其故障診斷不及時、不準確都會導致事態更為嚴重,傳統變壓器故障檢測方法就是通過檢查變壓箱里面的氣體并對該氣體成分進行分析來判斷故障與否,由此可見傳統人為檢測不僅耗時耗力,還需要將故障部分拆除開來,其準確率還不高,還容易導致電氣線路的二次破壞,而智能化技術的應用就完全克服了這些問題,直接簡化了其氣體提取步驟,系統會直接顯示變壓器氣體成分等相關信息,大大提高了其檢測效率和質量,準確性更高,可以說智能化技術在建筑電氣工程故障分析判斷方面應用效果顯著。
2.3在建筑電氣工程設備改建優化方面的應用
在建筑電氣工程設備的改建和設計優化領域,智能化技術的應用優勢也極為明顯,通過智能化領域中的關鍵性技術,遺傳算法和專家系統的科學使用能夠快速提升設備運算處理數據效率速度,對設備系統的優化升級也有重大促進作用。前者是一種高科技的計算機模型,通過大自然生化過程反應總結出的達爾文生物凈化原理和遺傳機理科學歸納生物進化規律,然后在實際運算使用過程中利用該規律進行搜索,并對該系統的弊端進行改進優化。而后者則主要是專業地對設備隱患缺陷進行科學論證分析,盡量確保該電氣線路能夠穩定正常運行。一般建筑電氣工程管理人員會綜合運用這兩種方法來優化升級相關設備,此外還可以運用模糊理論的物理學方法和神經網絡中將計算機中間算法進行升級來提高運算速率的方法,這也能夠大大優化其設備升級質量和過程,從而提高建筑電氣工程設計和施工質量。
中圖分類號: F407 文獻標識碼: A
智能建筑是將先進的計算機技術、信息技術、網絡技術、自動化技術等融入到建筑工程當中,為使用者創建一個具有舒適性、安全性、節能高效的空間環境,對建筑資源進行合理的配置、優化。建筑電氣工程主要是由動力配電系統、樓宇自動化控制系統、高低壓變配電系統和防雷接地系統等組成,在智能建筑中占有非常重要的地位,智能建筑的各項功能都是基于電氣工程的基礎上來實現的。因此,加強對電氣工程自動化技術的研究并充分應用到智能建筑當中,就可以在滿足用戶需求的基礎之上實現智能建筑電氣工程的高效運營,提高資源的利用效率。
1智能建筑電氣自動化概述
隨著我國建筑市場的不斷完善,建筑市場正在向著集成化、智能化以及高效化的方向發展著,建筑電氣自動化也開始引起人們的注意,在提高建筑智能化的過程中發揮著重要的作用。而所謂的建筑電氣自動化就是一種自動化的控制系統,通過這種自動化的控制系統能夠實現建筑物內部動力配電工程、樓宇控制系統以及防雷系統的自動化運行,使其能夠根據建筑物的實際環境對電氣設備作出實時調節,進而提高建筑工程的智能化程度,保證建筑電氣系統的高效運行。
2電氣自動化技術對智能建筑的重要性
智能建筑各種功能的實現離不開電源技術、屏蔽技術、抗干擾技術、防諧波技術、防靜電技術以及防雷與接地技術等多項電氣技術的支持,因此電氣自動化技術是實現建筑智能化的基礎,它能夠幫助智能建筑實現智能化監控,進一步加強智能建筑的安全防范能力,從而有效實現智能建筑間的信息傳輸。所以說,電氣自動化技術是實現建筑智能化的關鍵,因此在智能建筑電氣設計中,設計人員必須要進一步加強各種電氣自動化技術的應用,只有這樣才能真正實現建筑的智能化,實現資源的優化配置。
3電氣自動化技術在智能建筑中的應用
3.1電氣自動化技術在智能建筑配電系統中的應用
配電系統是智能建筑中的核心系統之一,加強自動化技術在智能建筑配電系統中的應用能夠有效保證配電系統的安全可靠運行,同時還可以在很大程度上提高各種資源的利用效率,節約各種資源。
3.1.1自動化技術在變電站中的應用
變電站自動化技術就是時刻監控變電站的運行狀態,在保證變電站安全運行的基礎之上提高變電站的運行效率,因此在智能建筑變電站的設計中應該進一步考慮以全微機化的設備替代常規電磁式設備,盡可能的用光纖通信電纜代替傳統的電力信號電纜,然后利用計算機系統實現對變電站的實時監控,這樣可以有效實現變電站監督與管理的自動化。
3.1.2自動化技術在供電系統中的應用
自動化、智能化的建筑供電系統能夠提高配電效率,提高資源的利用效率,因此在智能建筑供電系統設計中,設計人員應該根據智能建筑的實際需求狀況建立供電調度自動化系統,點能量計費系統、調度生產管理系統以及配電管理系統等系統,這樣可以在很大程度上保證智能建筑供電的科學性與合理性,進而提高智能建筑配電效率。
3.1.3自動化技術在電氣安全系統中的應用
隨著各種家用電器的不斷普及,智能建筑的用電需求也在不斷增加,電氣安全問題也漸漸成為了人們所關心的問題,而自動化技術的應用能夠實現電氣安全的實時監測,能夠有效監測智能建筑電氣的絕緣性能,同時模擬電子技術、數字電子技術能夠準確計算出地面與帶電體之間、身體與帶電體之間的安全距離,而直流調速,晶閘管技術能夠有效監測供電線路的安全載流量,進而保證智能建筑的電氣安全。
3.2電氣自動化技術在智能建筑樓宇控制系統中的應用
智能建筑樓宇控制系統主要包括排水系統、照明系統、通風系統以及消防監測等系統,這些都是與用戶生活密切相關的系統,實現智能建筑樓宇控制系統自動化能夠提高各項系統的運行效率。例如在智能建筑照明系統中利用智能開關能夠可靠、準確的控制開關燈,使建筑照明既能達到實際需要,又能在很大程度上節約能源,同時在建筑照明系統中運用照明實時監控系統能夠實現智能建筑照明狀態的自動監測、自動報告,從而不必進行夜間巡燈值班。例如在智能建筑消防監測中應用在線監測系統,盡可能使用各種傳感器技術,這樣能夠實現自動監測、自動傳輸數據、報警數據自動發送,進而掌握智能建筑的實際動態,從而有效提升消防監測的精確性,將火災隱患消除在萌芽狀態,從而防止火災的發生。
3.3自動化技術在智能建筑通信系統中的應用
智能化建筑的核心就是智能化,而通信系統卻是建筑智能化的核心,因此在建筑電氣設計中必須要盡可能實現通信系統的自動化。首先智能建筑應該完善數據通信系統,這樣可以使智能建筑用戶建立局域網,以聯接辦公區內計算機及其他外部設備完成電子數據交換業務,這樣就能夠在很大程度上滿足用戶對這個方面的需求。其次,在智能建筑通信系統設計中應該進一步利用衛星通信技術、IP通信技術、個人通信技術和移動通信、數字微波通信技術、數據通信技術等自動化技術,這樣可以有效形成比較完善的智能建筑通信網絡,進而能夠在最大程度上滿足不同用戶的需求,例如在智能建筑通信系統中應用衛星通信系統能夠突破地域的限制,實現全球信息零距離、零時差的交流,實現資源的實時共享。
4智能建筑電氣自動化技術的發展趨勢
電氣自動化逐漸朝分布式、信息化及開放化的方向發展。分布式結構能夠對網絡中的各個職能模塊進行保證,使其能夠擁有自身單獨的工作網絡進行使用,進一步將系統危險分散的效果得以實現。開放化作為系統結構及外界的借口,能夠使系統與外界網絡得到合理連接。信息化在系統信息中發揮著綜合處理的作用,運用于網絡技術相結合的方式,從而使網絡自動化及管控一體化得以實現。在對電氣自動化進行開展時,應嚴格把握“中國制造”轉化為“中國創造”。在對產品價格競爭力進行保證的同時,我國企業還應對電氣自動化的健康發展道路進行探索,通過對高新技術引言的不斷吸收,從而對電氣自動化的新局面得到開創。嚴格按照科學發展觀的基本內涵及精神實質出發,與本地區的實際狀況相結合,通過對差距的尋找,促使相關經驗及教訓得到總結,發展觀念的轉變,進一步對大展思路進行調整,實現我國電氣自動化逐漸朝國際化、現代化及全球化的方向發展。
5結束語
隨著我國科學技術的不斷發展,智能建筑已經成為了建筑行業發展的趨勢,而智能建筑各種功能的實現離不開電氣工程的自動化技術,因此設計人員在智能建筑電氣工程的設計中必須要加強自動化技術的應用,只有這樣才能真正實現建筑的智能化,提高智能建筑電氣工程的運行效率。
參考文獻
[1]董祥.智能建筑中的電氣工程及其自動化技術探討[J].科技創新與應用,2013(22).
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中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A 文章編號
引 言
建筑是供人們居住、生活和工作的場所,建筑的一切都是用來為人們服務的,因此,完整的建筑在方方面面、處處都體現著人性,人類與建筑和諧共生。建筑電氣最大的特點就是這個人性,建筑電氣設計就是要體現這個人性,要做到靈活、安全、可靠。現就建筑電氣人性化設計簡要分析。
一、建筑電氣設計的基本要求
建筑電氣一般分為兩個部分,一是建筑電氣系統(強電部分),二是建筑電子系統(弱電部分)。傳統建筑電氣包括配電系統、照明系統、防雷裝置、火災自動報警系統、電話和計算機網絡系統。智能建筑電氣在傳統建筑電氣基礎上還要具備通信自動化系統(CAS)、辦公自動化系統(OAS)、建筑設備自動化系統(BAS)、安全自動化系統(SAS)和綜合布線系統(GCS)等智能化系統。建筑電氣設計要求技術先進、安全可靠、經濟合理。
二、建筑電氣智能化演進
隨著科學技術的發展和人們生活水平的提高,人們對建筑的要求也不斷地提高。智能建筑正是為了滿足人們的需求,由傳統建筑基于現代通信技術、控制技術、計算機網絡技術、電視技術、光纖技術、傳感器技術及數據庫技術等高新技術而不斷地演進、發展起來的。現代智能建筑功能齊全,是傳統建筑在人性化方面的進一步深化。建筑通信自動化系統(CAS)、辦公自動化系統(OAS)、建筑設備自動化系統(BAS)和綜合布線系統(GCS)等智能化系統是建筑電氣在人性化方面的進一步體現。目前,各智能化系統是由不同的企業和生產廠家提供的,采用的技術各不相同,這就涉及到一個問題,即各智能化子系統之間、智能化系統與其它控制系統之間的適配問題。如何將這些智能化子系統集成、優化,靈活、高效率地發揮建筑功能 ,是擺在技術人員面前的一道難題。建筑電氣施工圖設計應為這些系統的集成準備好條件,使它們在安裝使用和運行管理上有機地結合在一起。
三、智能建筑綜合布線
綜合布線系統是智能建筑的神經系統,它采用光纖通信電纜、銅芯通信電纜及同軸電纜將網絡信息傳輸到每一個用戶終端。然而,并不是所有系統的配線都要納入綜合布線系統。建筑設備自動化系統(BAS)所要監控的設備有柴油發動機、變壓器、電氣開關、水泵、冷水機組、空調機、風機、電梯、防火卷簾等建筑設備,還有火災自動報警系統的火災探測器、報警按鈕、消防對講電話、消防水泵、防煙和排煙風機、防火卷簾門等消防設備,溫度、濕度、壓力、流量、電壓、電流、電量傳感器等測量元件,各類風門、執行器、閥門及其執行機構等控制元件。這些設備安裝于現場,位置固定,一經選定,很難再改變。因此,建筑設備自動化系統、火災自動報警系統、保安監視系統、廣播系統、電纜電視系統等弱電系統仍采用傳統配線方式為宜。傳統配線方式因其固有的保護措施不易受到破壞和拆除,比較安全。而對于可能需要更新換代的、可能需要重新布線的電話和計算機網絡系統(包括CAS和OAS)采用綜合布線系統配線是科學的。
建筑電氣施工圖設計配合土建施工預埋管線很關鍵。土建預埋管線中的線纜和終端盒與綜合布線系統中的線纜和終端盒要標準化,這樣不僅使終端設備搬遷容易,更為智能化子系統的集成創造了條件,是非常可取的。線纜采用屏蔽線纜,防止電磁干擾和輻射,以免語音、數據、圖像信息在傳輸過程中缺失。
四、住宅建筑綜合布線
住宅建筑電子系統從綜合布線方面考慮,每套住宅均設置信息配線箱,電話、有線電視、寬帶數據、安全防范等網絡系統管線通過信息配線箱引出。通常,引入信息配線箱的有一路市內固定電話網、寬帶數據網、有線電視網和住宅小區安全防范監視網各一路線。信息配線箱內可安裝接線端子(配線架)、路由器、分支(分配)器、電涌保護器(SPD)和交流220V電源插座。電話線經接線端子、寬帶數據網線經路由器和有線電視電纜經分支(分配)器,采用放射式配線方式,引至臥室、起居室和餐廳等處終端插座。此布線方式好處在于固定電話網與寬帶數據網之間跳線連接十分方便;同時播放的電視機之間互不干擾,電視畫面清晰、穩定;室內裝修期間方便改動線路,甚至不改動線路。
五、防雷擊電磁脈沖措施
防雷擊電磁脈沖措施:有計算機網絡系統的A類建筑采用2級或3級信號電涌保護器;B類建筑采用2級信號電涌保護器;C、D類建筑采用1級或2級信號電涌保護器。為防雷電波侵入,在入戶處應將電纜的金屬外皮、鋼管等接到等電位連接帶或防閃電感應的接地裝置上。電子信息系統的各種箱體、殼體、機架等金屬組件與建筑物的共用接地網作等電位連接。建筑物應裝設等電位連接環,通常每隔3層設一等電位連接環,所有引下線、建筑物的金屬結構和金屬設備均應連到環上。外部防雷裝置與建筑物金屬體、金屬裝置、電氣和電子系統之間應滿足間隔距離的要求。由于有些金屬裝置、電子系統等設備往往不固定,為便于后期這些設備的等電位連接,應在每層引下線(引下線通常采用暗敷設方式)處預埋等電位連接板。接地及安全措施:防直擊雷、防閃電感應、防閃電電涌及防雷擊電磁脈沖等的接地共用一綜合接地裝置,接地裝置宜圍繞建筑物敷設成環形接地體。當基礎采用硅酸鹽水泥和周圍土壤的含水量不低于4%及基礎的外表面無防腐層或有瀝青質防腐層時,宜利用基礎內的鋼筋作為接地裝置。當基礎的外表面有其他類的防腐層且無樁基可利用時,宜在基礎防腐層下面的混凝土墊層內敷設人工環形基礎接地體。要求接地電阻不大于1歐姆,實測不滿足要求時,增設人工接地極。
中圖分類號:F470.6 文獻標識碼:A 文章編號:
1 電氣智能化控制的特點與技術優勢
現代智能建筑電氣智能化利用綜合布線技術、建筑自控技術、通信技術、網絡互聯技術、多媒體應用技術、安全防范技術等將相關設備、軟件進行集成設計、安裝調試、界面定制開發和應用支持。實現對現場控制器以及樓層配電系統、中央空調系統、排水系統、以及照明通風系統和電梯系統、網絡通信系統等設備全方位集中控制,實現設備合理利用,從而達到節約資源、節省人力,確保設備安全可靠運行。。
1.1 24 小時智能化系統全方位監控
在大型建筑中,由于樓層建筑的復雜,電氣系統組件的繁多,常常導致故障發生,無法及時有效的找出問題,給樓層管理工作帶來了不少問題。現代智能建筑的智能化系統采用“采集———處理———反饋”的模式,對樓層的所有系統進行數字化信息化監控,能夠及時將信息反饋到控制中心,并有效將指令下達到各個子系統,從而達到對整個建筑系統 24 小時不間斷實時監控和有效的管理。另一方面,電氣智能化系統將樓層配電、中央空調、排水、照明通風、通信等設備個統一起來,形成一個整體,提高了樓層管理的聯動性,在火災水管爆裂等緊急情況發生的時候,電氣智能化自動判斷,并能夠進行自主調節,實現樓層的緊急預備系統。
1.2 及時有效的輸出控制
電氣智能化系統根據控制指令,能夠及時對執行系統發出控制信號,達到完成控制任務的目的,在智能建筑設計中,要充分考慮到智能建筑電氣智能化系統的功能,在設計之初,首先應該設立一套完整的信息技術的控制系統。同時通過 KVM、CATS 等模式,完成設備與控制機房的有效鏈接,充分利用數控體系的調節性,建立樓層遠程管理系統與本地控制臺,實現雙重管理運行模式。其次,要建立科學規范的配電系統,采用多級配電系統,優化資源配置。運用電子感應自動系統,遠距離感應器現實觸電,通過電磁換向閥控制電氣設備的開關等操作,運用系統內置的地址編碼,可以精確指令到各個地區的各個部件。
1.3樓宇智能化中電氣自動化大大加強了聯動性能。自動化技術不僅將樓宇中的安防消防、通風照明等系統整合為一個大的體系,從而充分加強了其聯動性能,并且實現了各個子系統之間的優化配置和聯合互動。
1.4樓宇智能化中電氣自動化的安全性能非常強大。由于樓宇智能化中電氣自動化系統本身就具有一定的危險,無論是設備問題還是操作不當甚至是周邊環境的不利變化都有可能會對整個系統的安全性造成極大的風險。而該自動化控制技術就可以大大提高整個系統對于這些不利的異常因素作出迅速而有效的反饋,并且能夠采取遙控模式來極大減輕各種突況對于系統控制和維護人員帶來的傷害風險。
1.5建筑內部電氣設備智能化智能管理步驟。1)實時的數據采集。即對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。2)實時的控制決策。對采集到的被控量與給定量進行加法運算,其運算結果即作為控制器需要調整的方向和量值的輸入。3)實時的控制輸出。根據控制決策,適時地對執行機構發出控制信號,完成控制任務。
2 電氣智能化技術在智能建筑中的主要應用
2.1 TN-S 系統的使用
TN-S 系統主要是把保護接地線 PE 和中性線 N 嚴格進行分開的低壓配電系統,它是一個三相四線的另外加 PE 線的接地系統。保護職能建筑系統所有的電子設備路線,防靜電、機房交換機、報警器等接地線的工作需求。
2.2 TN-C-S 系統的使用
TN-C-S 系統主要是由兩個接地系統組合而成,第一個部分主要是 TN-C 系統,而第二個部分主要是 TN-S 系統,這兩個系統的分界面主要是在 PE 線與 N 線的連接點上。TN-C-S 系統是智能建筑的一個接地系統,能夠提高住宅用戶的安全性。
2.3 交流工作接地
交流工作接地是指采用變壓器的中性點或中性線(N 線)接地。這個系統不僅能消除單相電弧的過壓問題,而且能控制零序電壓的位移問題,對低壓系統有重要作用。
2.4 安全保護接地
在建筑大樓內部安裝了不少金屬設備,而一些金屬具有導電線,如果這些金屬設備的絕緣體發生破裂的現象,容易發生漏電的現象,一旦人體接觸這些破壞的設備,就有可能造成電擊和生命危險,因此,所有的金屬設備都必須安裝安全的接地裝置,從而降低電阻,防止電流外泄。
2.5 屏蔽接地與防靜電接地
在陰雨或者干燥的天氣中,電子設備容易產生靜電,如果長時間的累積,這些帶有靜電的電子設備會對電子芯片造成嚴重破壞,可能造成電子設備不能正常使用,因此在智能建筑中,在防靜電和電磁干擾是十分重要的工作,將設備的外殼和 PE 線進行連接;導線的屏蔽接地是需要屏蔽管路的兩端和 PE 線的可靠連接的;室內的屏蔽也應當多點與 PE 線進行可靠連接。這樣就可以避免接地和靜電。
2.6 直流接地
在大型的智能建筑中,大量的電子通信設備、計算機等電腦操作系統在輸出信息、轉換信息或者傳輸信息等過程都需要微電流和微電位來執行。隨著城市的快速發展,電子產品的大量普及和應用,傳輸過程的耗電量也非常巨大,為了保證這些電子設備能夠正常使用,而需要提供一個穩定的電源和電壓,還有基準電位。
2.7 防雷接地
隨著科技的進步,雷電災害也能為一種新的特點,對建筑和電力行業更是影響深遠,如通信設備、計算機、智能系統、航空等廣泛應用的領域。雷擊危害程度大大增強,因此我們必須深刻的認識防雷工程的重要性,雷電的防御要從單一轉為系統防護。所有的智能建筑接地功能都必須以防雷接地系統為基礎,建議一套完整而又嚴密的防雷機制,來保證電子系統的正常運轉。
3.智能化建筑電氣技術的注意事項
3.1經濟方面
在智能化建筑設計當中建筑電氣技術需要注重經濟實用,保障經濟節約而且技術可靠。在實際工作中,建筑電氣設計方案選擇應該符合智能化建筑發展的趨勢,要合理應用新技術,保障技術安全可靠性,選取經檢驗合格了的產品,用新型技術簡化系統設計,進而降低工程造價,保障經濟合理,減小投資成本。
3.2設計方面
在對智能化建筑開展建筑電氣的設計時,要腳踏實地且實事求是,不要盲目地追求不實際的目標。智能化建筑功能很全面,設施相對復雜,對于設計和管理要求都較高,在不同設備間都存在自身缺點以及局限性,功能以及性能上還有一定程度上的差別,盲目追求新和全是不現實的。如果對設備的先進性和功能的齊全性進行強行追求,這不僅是在設計上建立了脫離現狀的難題,而且會加大工程實施難度,抬高投資的成本,加大運行費用,進而形成資源的浪費,然而很難達到預想效果。合理進行建筑電氣設計應從項目的根本出發,選用適當的設備和系統,利用恰當的技術,保障設備、系統功能得到充分的發揮,這樣可以滿足智能化建筑設計的要求,減小運行和管理的難度。
4 電氣智能化控制系統的發展趨勢
電子商務和因特網技術在智能化領域的應用,大量節省勞動力和資源,減少企業管理成本,也進一步促進智能建筑電氣智能化的發展。隨著國民收入的增長,房地產產業的發展,,商業樓、住宅區、辦公樓、博物館等建筑對智能化的要求更多更高,近幾年國家大力發展節能建筑、智能建筑以及綠色建筑,在經濟市場的調節下和政府政策的引導下,我們國家的智能建筑電氣智能化技術應用發展情景十分樂觀。
結語
在工程的每個過程中都要認真地審閱、校對設計稿,要確保每個工程的細節都是準確無誤的。再有,操作過程要嚴格地遵循電氣施工的規范,應用合格的材料以及設備,堅決拒絕偽劣產品,保障工程安全可靠性。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.106
智能建筑是指,通過現代科學技術,結合住戶的實際需求,為住戶打造一個舒適的、智能化的生活環境。智能建筑可以有效的提升住戶的居住滿意度,可以實現建筑資源的優化配置。在智能建筑的建設中,電氣工程以及自動化技術是其建設的重要部分。電氣工程及其自動化技術在智能建筑中的應用,對打造舒適的智能化建筑具有重要的作用。
1 電氣自動化的概述及其重要性
1.1 電氣自動化概述
隨著我國建筑行業的不斷發展,建筑工程逐漸向智能化、規模化的方向發展。建筑物的高效化、智能化水平也在不斷提高。人們在關注建筑智能化的同時,也重視對電氣工程及其自動化技術的發展。在智能建筑的建設過程中,電氣自動化工程基本上成為了職能建筑的一部分,電氣制動化對智能建筑的重要性不言而喻。智能建筑的電氣自動化,主要是通過電氣自動化的控制系統,實現對建筑內部各系統的智能化、自動化控制,并且電氣設備可以根據周圍環境的變化對自身做出相應的調節[1]。
1.2 電氣自動化對智能建筑的重要性
智能建筑在實現其智能控制的過程中,需要依靠電氣工程及其自動化技術的支持才能得以實現。例如:智能建筑要實現對室內環境溫度的調節,需要通過傳感器對室內的溫度進行檢測,在通過電氣技術,實現指令的傳輸;并且,智能建筑自身就是依靠電力才能得以運行,因此,電氣工程是智能建筑自身運行的基礎[2]。因此,可以說電氣工程及其自動化技術是智能建筑的基礎部分,在電氣工程以及自動化技術的應用中,需要根據實際情況,實現其的合理應用,以此促進智能建筑作用的最大化發揮。
2 電氣工程及其自動化技術分析
2.1 電氣自動化技術
電氣自動化技術應用在智能建筑中,可以實現對建筑內部的全天不間斷監控。在許多大型建筑物當中,建筑的結構較為復雜,電氣工程的設計也較為復雜,有建筑內部的電氣組件較多,容易受到各種因素的影響,造成建筑故障。而一旦電氣組件發生的故障無法及時消除,就會直接影響到建筑內部電氣系統的正常運行,給建筑的戶主帶來較大的不便。而智能建筑可自身具有自動化檢測故障的功能,通過智能系統可以對建筑內部的運行狀態進行實時監控,在大樓某一電氣組件出現問題時,智能系統通過網絡可以實現數據的收集、分析與處理,并通過網絡將故障信息反饋給管理人員,從而實現對故障問題的快速解決。智能建筑的智能系統可以降低維護建筑電氣系統正常運行所需的人力成本,同時還能實現對建筑的全面O控[3]。
2.2 電氣自動化系統
在智能建筑中,電氣工程自動化系統將多個系統以及建筑的基礎設施整合在一起,可以實現對建筑設備的自動化控制。這種整體性的結構,可以實現對建筑整體的有效管理,提升建筑管理的效率。例如:在建筑內部出現水管爆裂的情況時,電氣工程自動化系統可以實現對實際情況危險程度的判斷,并對建筑的管理人員做出警報[4]。在智能建筑中,還配備了緊急預備系統,在發生緊急事件時,該系統可以給建筑內部的人員提供逃離路線,向室內人員播報災情的實際情況。
2.3 電氣自動化技術的特點
電氣自動化技術融合了信息技術、通信技術以及智能操作系統,具有通信、故障檢測、實時監控、危險預報以及自動化控制等功能。電氣自動化技術可以實現對建筑內部的遠程監控以及遠程管理,通過對現場信息的掌握,可以對建筑內部的遠程管理。在智能建筑中,通過電氣自動化技術的應用,可以減少電氣設備的維護成本,同時還可以實現對建筑的全面以及全天不間斷監控,可以保證建筑的安全性。
3 電氣工程及其自動化技術在智能建筑中的應用
3.1 電氣自動化系統的應用
當前較為常見的電氣自動化系統主要有:TN-S系統與TN-C-S系統。TN-S系統可以有效的區分保護接地線以及中性線,同時,還能識別其它線路。TN-S系統通過對線路的識別,可以有效的了解設備線路的運行情況。在設備線路出現問題時,通過TN-S系統,可以對設備的線路故障進行排查,在找到設備的故障原因之后,系統可以給維修人員做相應的提示,從而實現對故障的預警與排查。此外,TN-S系統還具有防靜電的功能,設備線路出現電子聚積的情況時,系統會對該情況進行分析,并作出預警,從而實現該問題的解決。TN-S系統在智能建筑中的應用,可以明顯提升建筑的安全性[5]。在電氣自動化系統中,系統的所有運行動作都是依據用戶的指令進行。自動化系統在接收到用戶的指令之后,會迅速進行指令操作,完成用戶下達的任務。在智能建筑的設計過程中,對電氣工程及其自動化技術需要有系統性的考慮,例如:采用KVM模式,可以實現的控制中心與每一臺智能設備的有效連接,進而可以通過系統的自我調試功能,實現對建筑的自動化管理,與此同時,系統還能接收用戶的指令并執行。在智能建筑配電系統的設計中,為了提升建筑資源的利用效率,可以采用多級配電系統來實現。
3.2 在應用過程中的注意事項
3.2.1 重視安全接地裝置的設置
在智能建筑建設的過程中,電氣自動化技術的選擇有多種。在接地技術的選擇中,可以選擇安全保護接地技術、靜電接地技術以及直流接地技術,這些技術的選用,可以有效的提升建筑的安全性,達到保護建筑電氣系統正常運行的目的。在大型建筑中,會使用到大量的金屬設備,這些金屬設備如果使用不當,會造成的設備漏電現象,給建筑帶來極大的安全隱患。同時,金屬設備配備了大量的金屬導線,一旦導線出現絕緣層老化,導線金屬層外露的情況,也會出現漏電現象,會給住戶帶來極大的安全風險。因此,電氣工程及其自動化技術在智能建筑中的應用,需要重視安全保護接地技術的選擇與應用。在建筑內部的所有金屬設備中,需要安裝金屬保護接地裝置,在金屬設備出現漏電現象時,可以起到保護作用。
3.2.2 直流接地
在現代社會中,大型建筑內部中運行著大量的電子設備,這些電子設備在運行的過程中,需要有微電或微電位的技術支持,以實現信息的交流與數據的傳輸。因此,要保證電子設備的正常運行,就需要保證供電的穩定,通過直流接地裝置,可以在很大程度上提升建筑電力系統運行的穩定性,保證供電的正常。
3.2.3 防雷技術的應用
隨著大型建筑高度的不斷提高,防雷技術在智能建筑中應用顯得越來越重要,防雷成為了高層建筑必須具備的功能。隨著社會信息化程度的不斷提高,電子設備以及網絡通信設備在智能建筑中應用的越來越廣泛,單個智能建筑應用的電子設備的數量也在不斷增多,智能建筑的防雷功能顯得越來越必要。因此,電氣工程及其自動化技術在智能建筑中的應用,還需要重視建筑防雷工程的建設,配備最先進的防雷技術,從而實現對智能建筑的高效防護。
4 結語
在智能建筑的建設過程中,電氣工程及其自動化技術的應用,可以有效的提升建筑資源的使用效率,降低設備維護的人力成本。并且,隨著技術的不斷完善,智能建筑將會朝著越來越智能化、集成化、高效化的方向發展。
參考文獻:
[1]展宗波,趙健.電氣工程及其自動化技術下的電力系統自動化發展分析[J].山東工業技術,2016(11):177-178.
[2]段鵬.試論電氣工程及其自動化智能化技術在建筑電氣中的應用[J].門窗,2016(09):202-36.