智能建筑中設備節能控制分析

王 忻

(南京師范大學基建處，江蘇 南京 210046)

智能建筑中設備節能控制分析

王 忻

(南京師范大學基建處，江蘇 南京 210046)

簡要介紹了智能建筑設備節能的意義，著重分析了空調設備、給排水設備、照明設備節能控制。

智能建筑；設備；節能；控制

0 引言

經濟的不斷發展在推動現代化建筑行業發展的同時，也改善了人們的生活。隨著現代電子信息技術和智能控制技術的進步，現代建筑在形式和要求方面面臨著新的挑戰，現代化的智能建筑越來越多地受到人們的青睞。為了滿足人們日益增長的智能化和人性化居住的要求，實現建筑設備的智能控制和建筑節能的智能管理尤為重要。

1 智能建筑設備節能的意義

人口的不斷增長和地球資源的相對匱乏之間存在相當大的矛盾，特別是對于中國這樣的人口大國，人們不斷提高的生活水平和生活質量，勢必造成更大的能源消耗。這樣一來，對現代建筑的形式和功能就有了新的要求，相關部門在規劃和建設現代化城市時，要監督建筑施工企業在建筑設計時充分考慮到建筑設備和節能技術的智能化。只有建筑設備智能化了，管理智能化了，人們的居住才能實現智能化，這就在提高人們生活水平和生活質量的同時，提高了人們居住的滿意度。

設備系統是建筑運行和控制的中心系統，是智能建筑實現舒適、方便、快捷、節能目標的基礎，設備系統能耗占整個智能建筑能耗的2/3，因此，降低建筑能耗關鍵在于降低設備運行能耗。設備系統由若干功能不同的子系統組成，設備系統的控制過程相當復雜，再加上設備種類和數量繁多，所以設備集成控制管理具有多樣性與復雜性的特征。因為智能建筑的形態也具有多樣性，所以設備節能研究必須以設備運行控制為基礎，運用數據分析處理方法分析能耗數據，并將研究成果作用于設備運行控制。

本文旨在通過討論智能建筑中設備的控制技術來探討智能建筑節能方式[1]。

2 智能建筑設備節能控制分析

智能建筑的能耗主要集中為各類設備系統能耗，而設備集成控制系統作為建筑物節能的檢測工具和實施手段，與整個智能建筑的節能關系密切。研究顯示，智能建筑的能耗主要集中在空調設備系統、給排水系統、照明系統以及電梯運行系統，其中空調設備系統能耗占整個系統能耗總和的2/3左右，因此研究空調設備的控制技術尤為重要。

2.1 空調設備節能控制分析

供給空調系統的能量由熱源和冷源系統產生，經水系統傳遞給風系統，再由風系統將能量傳遞給被調節的房間，以達到所要求的室內溫度與濕度。能量傳送過程中，水系統輸送能源所耗的能量為泵的電能，風系統輸送能源所耗的能量為風機的電能；冷熱源系統工作所消耗的電能與泵和風機所消耗的電能之和即空調系統總耗能量?？照{設備的節能控制主要就是對上述三部分能量消耗的有效控制[2]。

空調系統供給房間的冷量主要有7方面的熱量消耗，包括照明散熱量、人體散熱量、透過外窗的日射得熱量、人體/物料以及設備的濕負荷、滲透空氣散熱量、物料與設備散熱量、通過圍護結構傳入室內的熱量。其中，透過外窗的日射得熱量、通過圍護結構傳入室內的熱量以及滲透空氣散熱量的大小由室外溫度決定；照明、人體、物料以及設備散熱量共同組成了房間的熱負荷，空調的制冷負荷就由這幾部分決定。

空調耗能系數(CEC)是分別從建筑物的節能性能以及設備的能源利用效率兩方面來進行綜合評價的，它是通過在全年假想負荷的前提下計算設備系統的全年能源消耗量，來評價設備能量利用效率的指標[3]。

CEC=P/(Qc+Qh+Ql)

式中，P為空調系統全年能耗；Qc為冷負荷；Qh為熱負荷；Ql為新風負荷。

根據CEC的計算公式以及相關研究表明，基準型空調系統的CEC大約在1.6左右，節能型空調系統的CEC大約在1.1左右。CEC的值可用于判斷空調系統的節能性，根據這個值對節能措施適當調節，從而降低智能建筑的總體能耗。

PAL是一個評價公共建筑外圍護結構保溫、遮陽等其他設施保溫性能的指標，可以作為評價公共建筑中央空調系統的輔助指標。建筑物圍護結構的保溫性能直接決定了空調房間的冷、熱負荷，若要節約空調系統的能耗，就必須改善圍護結構的保溫性能。

2.2 給排水設備節能控制分析

智能建筑給排水能耗主要來自設備用水損耗和用電損耗。

用水損耗包括生活給水能耗與消防給水能耗。生活給水系統供給烹飪、洗滌、沐浴以及日常飲用水，消防給水系統供給消防栓以及自動噴水滅火給水系統用水。影響智能建筑用水損耗的因素有2點：

(1) 給水管網的滲漏損耗。給排水管網在建筑物內以暗埋方式進行鋪設，給水壓力、給水管材的質量、水管鋪設方式及其受腐蝕程度等都是造成積水管破損的原因所在，滲水問題也是目前給排水系統的主要能耗所在，因此加強對上述幾點因素的控制，是有效降低用水損耗的關鍵措施。

(2) 用水終端設備損耗。用水終端設備包括所有房間用水設備，如馬桶、洗碗龍頭、洗漱龍頭等，這些終端設備的損壞往往也給整個給水系統帶來大量的用水損耗，而影響用水終端設備的因素又包括設計、制造質量及受腐蝕程度等，因此加強對這幾方面因素的控制也能有效降低用水損耗。

用電損耗包括水泵用電損耗以及消防系統自動噴淋系統用電損耗。水泵運轉損耗的影響因素有2個，即建筑物高度以及用水量。當建筑物高度超過30 m時，要采用二次水泵供水，二次水泵本身已經增加了電能的消耗，且二次水泵與一次水泵的轉接也免不了有電能的耗損。同時用水量越大，水泵電機消耗的電能就越多。自動噴淋系統用電損耗主要來自于長期供電的損耗，由于消防供水系統必須保持一直有水可供，所以噴淋系統必須長期保持備用狀態，這里的電能損耗取決于噴淋系統的設計功率。

2.3 照明設備節能控制分析

隨著建筑業的迅速發展，電力的需求量也在不斷攀升，電力供應緊張的局面將在相當長的一段時期內一直存在，所以節能減排刻不容緩。智能建筑照明設備能耗包括大樓照明系統耗電與用電設備耗電。

在大樓這種人員比較多的地方，我們設計的照明系統需要做到能源的合理利用，在有人的地方必須設計有足夠的照明；在人員活動較少的區域可以采用間斷性照明，比如現在比較流行的聲控、溫控、紅外傳感器控制等；在沒有人的區域，嚴格熄燈滅光，以節約能源[3]。

3 結語

總體而言，緩解能源危機已經成為一個全球性的戰略問題，特別是對于我國這樣一個人口大國，如何實現能源的合理利用，不僅關系著人們能否擁有良好的生活環境，也影響著社會的和諧，甚至影響著國家經濟的發展。因此，在現代化的建筑建設和管理中，在為人們提供人性功能與服務的同時，要在建筑設備智能化上下功夫，確保機電設備的智能化管理和能耗的智能化控制，有效地防止建筑主體內部的能量消耗過大。現代智能建筑就應該是那種機電設備能夠合理自動開停、通風系統可以優化變頻調控和配備合理的低溫送風系統的建筑，唯有如此，才能真正談得上智能建筑的節能。

[1]臧大進，劉增良.優化控制技術在智能建筑節能中的應用[J].巢湖學院學報，2009(6):54～60

[2]洪其祿.淺議智能建筑控制技術與電氣節能設計[J].科技創新與應用，2013(11):209

[3]李芳.智能建筑節能管理系統的實現及應用研究[J].安徽建筑，2013(5):46～47

2014-10-24

王忻(1978—)，男，江蘇南京人，工程師，施工科科長，研究方向：建筑設備現場管理。