對智能建筑的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)研究分析

北京東方華太建筑設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司 王 波

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對智能建筑的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)研究分析

北京東方華太建筑設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司 王 波

【摘要】近年來，智能化建筑成為城市建設(shè)中的熱點(diǎn)話題，國家越來越重視環(huán)境保護(hù)。隨著大力提倡建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)以及綠色建筑，我囯的智能建筑也快速發(fā)展起來，帶動(dòng)了城市化的發(fā)展進(jìn)程。在大力倡導(dǎo)環(huán)保理念的今天，房屋已不僅僅是單純滿足人們的居住要求，還要滿足居民對經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的要求，這也包括電氣節(jié)能的要求。因此對智能化建筑電氣節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究是十分有意義的。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；電氣節(jié)能；建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

1 智能建筑電氣節(jié)能概述

智能建筑是以建筑物為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應(yīng)用，集架構(gòu)、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境的建筑。

節(jié)能是國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。選擇節(jié)能電氣設(shè)備、選擇節(jié)能光源和附件、采用節(jié)能控制技術(shù)。暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占現(xiàn)代建筑物總能耗的密度很大，而冷熱源設(shè)備及其水系統(tǒng)的能耗又是暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的最主要部分。

根據(jù)智能建筑的規(guī)模相應(yīng)設(shè)置大、中、小型的分布式（集中監(jiān)視操作和分散采集控制）和多層次（管理、控制、現(xiàn)場設(shè)備）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，并利用建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）對冷凍水及冷卻水系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、給水與排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、公共照明系統(tǒng)、電梯和自動(dòng)扶梯系統(tǒng)等進(jìn)行節(jié)能監(jiān)測和控制。

2 對智能建筑設(shè)備各子系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

2.1 對冷凍水及冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

（1）壓縮式制冷系統(tǒng)

一般空調(diào)冷凍水采用恒流量系統(tǒng)，用旁通閥控制供水和回水壓力差。在空調(diào)冷凍水變流量系統(tǒng)中，空調(diào)冷凍水的流量隨空調(diào)負(fù)荷而變化。用變頻器可調(diào)節(jié)水泵電機(jī)速度，從而調(diào)節(jié)空調(diào)冷凍水的流量。這種系統(tǒng)，空調(diào)冷凍水一次泵、二次泵控制方式有所不同。一次泵可以用制冷機(jī)的流量來控制。二次泵采用冷卻器的進(jìn)出口壓力差來控制。

冷卻水流量隨空調(diào)負(fù)荷而變化。水泵電機(jī)調(diào)節(jié)速度使用變頻器。

冷卻塔風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速器控制其轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制了冷卻水的溫度。由于冷卻塔風(fēng)機(jī)的能耗隨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低而降低，因而能夠節(jié)能。

一般變頻器具有PID調(diào)節(jié)功能，可以獨(dú)立起控制作用。如果要求采用對制冷機(jī)和冷卻塔綜合控制的冷卻塔節(jié)能監(jiān)控，可以通過變頻器的通信接口把它們連接起來。

（2）冰蓄冷系統(tǒng)

利用峰谷電價(jià)差，在夜間用來制冰蓄冷，在白天利用儲存的冷量及制冷機(jī)組的制冷量共同提供給控制系統(tǒng)。

2.2 對熱交換系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

通常有兩種方式：熱水回水溫度法和熱量控制法。熱水回水溫度法是用回水溫度來調(diào)節(jié)熱交換器的運(yùn)行臺數(shù)和熱水泵運(yùn)行臺數(shù)，熱量控制法是按熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整熱交換器及熱水泵的運(yùn)行臺數(shù)。根據(jù)二次回水管道上的壓力差來調(diào)節(jié)熱水泵變頻器的頻率以改變水泵的轉(zhuǎn)速。

2.3 對空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

在不影響舒適度的情況下，溫度設(shè)定值能根據(jù)晝夜、作息時(shí)間（或節(jié)假日）、室外溫度等條件自動(dòng)進(jìn)行再設(shè)定。

雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)（設(shè)有回風(fēng)機(jī)）采用可變新風(fēng)比焓值控制方式。具體根據(jù)室內(nèi)、外焓值的比較，通過調(diào)節(jié)新風(fēng)閥、回風(fēng)閥和排風(fēng)閥的開度，最大限度地利用室外新風(fēng)來進(jìn)行空調(diào)節(jié)能。

全年變新風(fēng)比及焓值控制可依據(jù)如下方法：冬季運(yùn)行狀態(tài)（系統(tǒng)供熱水）時(shí)，利用室溫控制熱水閥，采用最小新風(fēng)比控制；冬季過渡季節(jié)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，利用室外控制新風(fēng)比，通過新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、排風(fēng)閥的開度控制；夏季運(yùn)行狀態(tài)（系統(tǒng)供冷水）時(shí)，利用室溫控制冷水閥，采用最小新風(fēng)比控制；夏季過渡季節(jié)運(yùn)行狀態(tài)利用室溫控制新風(fēng)比，通過控制高于送風(fēng)溫度的回風(fēng)與低于送風(fēng)溫度的新風(fēng)的混合比。

為空調(diào)機(jī)組設(shè)置自動(dòng)啟停控制裝置，采用間歇運(yùn)行方式，考慮空調(diào)系統(tǒng)的熱慣性，提前停止和延后啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。

在預(yù)熱和預(yù)冷期間，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)和打開水閥，關(guān)閉新風(fēng)閥，開啟回風(fēng)閥，以縮短預(yù)熱和預(yù)冷時(shí)間。在利用室外空氣預(yù)冷的場合，則啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，關(guān)閉水閥和回風(fēng)閥。

定風(fēng)量系統(tǒng)根據(jù)回風(fēng)（或室內(nèi)）溫度傳感器測量值與給定值比的偏差，按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)律（一般為PID）輸出控制信號調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組冷/熱水閥門的開度宜控制冷/熱水量。

變風(fēng)量系統(tǒng)通常采用變頻調(diào)速調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方式實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量的控制。送風(fēng)量的控制有三種方法：定靜壓法、變靜壓法、總風(fēng)量法。

風(fēng)機(jī)盤管溫控器提供四管制的熱水閥、冷凍水閥連續(xù)調(diào)節(jié)和風(fēng)機(jī)三速控制，冬夏季自動(dòng)切換兩管制系統(tǒng)。

2.4 對照明系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

對建筑物室內(nèi)外照明系統(tǒng)主要采用分區(qū)、分時(shí)段的程序控制。

時(shí)控是根據(jù)既定的時(shí)間段自動(dòng)開啟、熄滅或調(diào)整一定區(qū)域中的照明燈具。非時(shí)控是單獨(dú)或組合使用一些感應(yīng)器，如紅外接收器和紅外感應(yīng)器、晝光感應(yīng)器、光電感應(yīng)器、動(dòng)靜探測器、聲音接收器等。紅外接收器是通過接收遙控器發(fā)出的紅外線來控制光源電的開關(guān)，其不適用于層板架的儲存空間。超聲波感應(yīng)器是通過接收反射波將信號傳給控制系統(tǒng)來開啟或關(guān)閉照明光源，其不適用與空氣流速高及多震動(dòng)的空間。光電傳感器包括照度傳感器和亮度傳感器。

還可采用獨(dú)立的智能照明控制系統(tǒng)，并與建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

2.5 對給排水系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

按程序在用電低谷、用水低谷時(shí)灌滿水箱，在用電低谷時(shí)排空污水池。給水泵可利用變頻器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來控制供水量。

2.6 對供配電系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

按用電負(fù)荷的大小控制變壓器運(yùn)行的臺數(shù)，還可進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償控制及停電、復(fù)電的節(jié)能控制。

根據(jù)國家電力部門的要求，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對這一部分宜系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行檢測為主，并輔以相應(yīng)的事故、故障報(bào)警和開/關(guān)控制。

2.7 對電梯系統(tǒng)的節(jié)能控制措施

對多臺電梯采用電梯群控系統(tǒng)，并對運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行分組、分時(shí)段自動(dòng)控制。建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)信號設(shè)有連鎖控制，火災(zāi)情況時(shí)，普通客梯迫降首層并切斷電源，兼作消防電梯時(shí)，改由應(yīng)急電源供電，停在首層待命。

3 結(jié)束語

當(dāng)今社會(huì)、科技不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國建筑電氣節(jié)能技術(shù)也在不斷提高，逐漸接近于國際主流水平。一方面，建筑電氣節(jié)能逐步成為集約型社會(huì)的重要組成部分，另一方面，建筑電氣節(jié)能也成為考量智能化建筑綜合質(zhì)量水平的重要指標(biāo)。在可持續(xù)發(fā)展的大背景下，優(yōu)化智能化建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的研究具有深刻意義。

參考文獻(xiàn)

［1］中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院等.JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京﹕中國計(jì)劃出版社，2008.

［2］中國建筑科學(xué)研究院等.GB 50189-2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京﹕中國計(jì)劃出版社，2015.

［3］上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司等.GB 50314-2015智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］. 北京﹕中國計(jì)劃出版社，2015.

［4］建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與發(fā)行發(fā)展司.全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專篇-電氣［S］.北京﹕中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，2007.