智能建筑設備電氣控制系統研究

李偉

（阜陽市興華機械裝備有限公司，安徽 阜陽 236000）

1 智能建筑設備及其電氣自動化系統

圖1所示為智能建筑系統結構，智能建筑主要是由三個基本要素構成，包括建筑自動化系統、通信自動化系統和辦公自動化系統。智能建筑設備的電氣自動化系統實際運行時，傳感器檢測被控參數，對測量到的信息進行初步處理后，發送至控制處理器，控制處理器通過對比分析，按照一定的策略發出控制指令給執行器，執行器接收到控制命令后，對被控參數進行控制與調整，使其滿足系統運行要求。

圖1 智能建筑系統結構圖

智能建筑設備的電氣自動化系統分支如圖2所示，主要分為設備運行管理與監控系統和消防與安全防范系統，主要包括樓宇內的設備供配電、照明、暖通空調、給排水、電梯、安全防范、消防等子系統。

智能建筑電氣自動化系統的主要功能包括自動控制、監視、顯示各種電氣設備的運行狀態、運行參數以及歷史數據，自動檢測并及時處理各種突發事故與意外事件，根據外界環境的變化自動調整各種設備的運行參數使建筑內環境處于最佳狀態，實現對智能建筑內各種電氣設備的統一管理與協調控制。

圖2 智能建筑設備電氣自動化系統的子系統分支

2 智能建筑設備各子系統的電氣控制

2.1 暖通空調系統的電氣控制

暖通空調系統主要是由制冷源、發熱源和前端設備三部分組成。應用最廣泛的制冷源是壓縮式制冷機組，壓縮機將制冷劑蒸汽壓縮為高壓蒸汽后將其送入冷凝器，制冷劑和冷卻水在冷凝器中進行熱交換，制冷劑放熱后變為高壓液體，通過熱力膨脹閥后，變為低壓液態制冷劑后進入蒸發器。在蒸發器中，低壓液態制冷劑通過與冷凍水的熱交換而發生汽化，吸收冷凍水的熱量而成為低壓蒸汽，再重新吸入壓縮機，開始新一輪的制冷循環。智能建筑設備制冷控制系統的主要功能是監測制冷系統的運行狀態，控制設備的啟停和機組運行臺數，檢測水流與壓差，控制冷卻水溫度和水箱補水等。應用最廣泛的發熱源是城市熱網/鍋爐提供的熱蒸汽/熱水，熱蒸汽/熱水進入到熱交換器后，與二次熱水進行熱交換，二次熱水升溫后通過管道進入加熱器，與空氣進行熱交換后再返回熱交換器，開始新一輪的發熱循環。智能建筑設備發熱控制系統的主要功能是監測發熱系統的運行狀態，控制熱交換器二次熱水出口溫度，故障處理等。智能建筑設備通風控制系統的主要作用是保證空氣流通，對室內空氣進行凈化處理，主要功能是控制回風溫濕度、焓值、設備啟停、故障報警等。空氣溫度、濕度、熱量通過傳感器傳送至控制系統后，控制系統控制加熱器、加濕器、風閥的閥門開度，將參數控制在設定范圍內。記錄機組的運行時間，當滿足機組維修條件時，控制機組關閉，對其進行定期維修。當風機兩側壓差明顯高/低于設定值時，發出故障報警信號，控制設備停機。

2.2 給排水系統的電氣控制

智能建筑常用的給水方式包括水泵直接給水方式、高位水箱給水方式和氣壓罐給水方式，不同的給水方式適用條件有所不同。智能建筑常用的排水方式包括重力流直接排放方式和潛污泵排放方式，潛污泵排放方式要求智能建筑建設有地下室和泵房。以水泵直接給水方式為例，給水控制系統內安裝有多個傳感器，主要用于檢測溢流水位、最低報警水位、允許啟泵水位和管道水壓。傳感器實時檢測管道供水壓力并通過控制器實施控制作用，將其控制在合理范圍內。當水壓過低時，調節變頻泵，當變頻泵調節無法滿足智能建筑用水需求時，再啟動工頻泵，當水壓過高時，也是先調節變頻泵，再關閉部分運行中的工頻泵。當水位傳感器檢測到運行水位高于溢流水位或者低于最低水位時，智能建筑給水控制系統會自動報警，當水位傳感器檢測到運行水位高于啟泵水位時，智能建筑給水控制系統會啟動水泵。以潛污泵排水方式為例，排水控制系統內也安裝有多個傳感器，主要用于檢測溢流水位、允許啟泵水位和允許停泵水位。當水位傳感器檢測到運行水位高于溢流水位時，智能建筑排水控制系統會自動報警，當水位傳感器檢測到運行水位高于啟泵水位時，智能建筑排水控制系統會啟動潛污泵，當水位傳感器檢測到運行水位低于停泵水位時，智能建筑排水控制系統會關閉潛污泵。

2.3 變配電系統的電氣控制

智能建筑對變配電的可靠性要求較高，因此通常采用兩路電源進線的供電方式，兩路電源相互獨立且互為備用。智能建筑變配電控制系統的主要功能是監測設備運行參數與運行狀態、報警系統故障和電量計量。傳感器、變送器等將監測到的參數信息傳送至控制器，控制器對比監測值與設定值，并通過控制手段將監測值控制在設定范圍內。當系統發生故障時，監測值明顯高/低于設定值，則控制器控制系統發出報警信號，控制各故障設備脫離系統并開啟保護設備。智能建筑變配電控制系統可以根據監測到的電壓、電流、功率因數等信息計算智能建筑設備的用電量，為電費計算、負荷預估提供參考。

2.4 照明與電梯系統的電氣控制

智能建筑照明控制系統的主要功能是控制照明設備的啟動與關閉，依照工作時間、休息時間、下班時間等時間段的劃分，合理調整照明設備的運行狀態，保證智能建筑航空障礙燈的正常運行。工作時間和休息時間內，智能建筑照明控制系統根據自然光照度傳感器的監測數據對照明設備進行照明時間控制與照明照度控制，為工作人員提供更為舒適的工作和休息環境。下班時間后，只保留部分值班用照明設備，智能建筑照明控制系統控制其他照明設備關閉，節約能源。建筑物航空障礙燈屬于一級負荷，必須保證設備的正常運行，可以將其接入到應急照明回路中。智能建筑電梯控制系統的主要功能是監視電梯系統的運行狀態，保證電梯的正常運行。電梯正常運行時，電梯監控系統監視電梯的運行狀態，電梯發生故障時，電梯控制系統控制電梯制動，發出報警信號。

3 智能建筑設備的電氣控制系統應用策略

3.1 加強技術研發與技術引進

智能建筑是建筑行業未來的發展目標與發展趨勢，它能夠為人們提供更加舒適、便捷、高效的人性化工作與生活環境。近年來，智能建筑在發展的過程中，有的忽略了系統的技術含量。設計階段采用存在缺陷的控制技術將造成使用階段的安全隱患。為了解決上述問題，國家相關部門應當加強技術引進，吸收先進的電氣自動化控制技術；技術研發人員應當提升自主創新意識，加強技術研發，以控制系統的功能性和實用性作為主要研發目標；管理方應當選擇合適的電氣自動化控制設備，確保設備質量和技術水平，為智能建筑用戶提供更為安全可靠的工作和生活環境。

3.2 完善智能建筑設備電氣自動化控制系統設計標準

現階段，我國智能建筑的發展仍處于研發與推廣階段，尚未形成有關智能建筑設備電氣自動化控制系統設計的統一標準與規范，已建成的智能建筑多是遵循已有的關于普通建筑設備電氣自動化控制系統設計的標準與規范，建成的智能建筑設備電氣控制系統質量參差不齊。為了推動智能建筑的應用與發展，也為了提升智能建筑的電氣自動化控制系統的技術水平，應當不斷完善智能建筑設備電氣自動化控制系統的設計標準，形成統一規范。

4 結語

智能建筑能夠為現代化的生產與生活提供更加便捷、舒適的環境，而電氣自動化控制技術能夠為這樣的建設目標提供技術支撐。本文主要探究智能建筑設備的電氣控制系統，主要包括暖通空調系統的電氣控制、給排水系統的電氣控制、變配電系統的電氣控制和照明與電梯系統的電氣控制。應在不斷發展的過程中根據自身實際情況，加強技術研發與技術引進，完善行業標準，形成更為完善的設計建設體系。

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