智能建筑電氣設計中節能理念的融入與實現

張亞洲

摘要：隨著時代不斷發展，我國城市化進程加快，促使當前的建筑行業崛起。由于自身性質的影響，建筑行業在發展過程中，會對環境造成一定的負面影響，導致我國環境問題加重。由此，人們逐漸重視建筑與環境之間的關系，靈活利用有效的措施，促使二者和諧發展。

關鍵詞：智能化；建筑電氣節能；優化設計

1智能建筑中電氣設計的主要內容

1.1強電部分

強電是智能建筑電氣設計中的基礎部分，包括低壓配電系統、動力設備、照明系統等。

1.1.1低壓配電系統

依據現行規范標準的規定要求，智能建筑中的低壓配電室應設置在用電負荷中心附近，如果選用落地式配電箱，那么箱底應適當抬高，并對底座進行封閉處理。在同一個低壓配電室內，以并列方式布設的線路，若是其中一條母線存在負荷，則應在分段位置處設置防火隔斷；當高、低壓配電設備同時布設在一個房間內時，二者之間的距離應當不小于2.0 m。

1.1.2動力設備

在智能建筑中，對動力設備進行設計的過程中，電路保護是關鍵環節。通常情況下，中性線不需要設置過負載保護，但若是回路中存在增容等情況時，則應當設置過載保護。

1.1.3照明系統

智能建筑電氣設計中的照明系統是重要內容，需要結合建筑照明的使用情況，設計相應的控制網絡，具體的控制范圍應涵蓋建筑各個區域內的常規和應急照明系統。

1.2弱電部分

智能建筑電氣設計中的弱電部分包括：樓宇自動化管理系統、消防自動報警系統、安保視頻監控系統、地下車庫管理系統、有線電視信號接收系統、綜合布線系統等。

2工程概況

某建筑工程位于該市繁華地段，工程所在地的交通條件極為便利。該建筑為綜合樓，地上19層，總體高度為73.4 m，附屬樓4層。建筑安全等級為二級，耐火等級為一級，電梯機房設置在屋頂；地下一層高4.95 m，非戰時為車庫，戰時可作為掩蔽體。本工程中，電梯、消防設備以及地下室照明系統按照一級負荷進行設計，其余均為三級負荷。該建筑的電氣系統中，照明用電量所占的比例相對較高，由于照明控制系統的方式具有靈活性和多樣性的特點，從而為節能設計提供了有利條件。因此，本工程在進行電氣設計的過程中，通過開發智能照明控制系統，實現照明節能的目標。

3智能建筑電氣設計中節能理念的融入與實現

3.1智能照明控制系統的優勢

智能照明控制系統是集成通信技術、數據庫技術、自動化技術、計算機技術、微電子技術等先進科學技術于一體的智能化、自動化、集成化照明控制系統。將其運用在智能建筑電氣設計中，具備以下優勢：（1）降低供電過程能耗。智能照明控制系統可自動采集用戶要求、光環境等相關信息，利用系統軟件對信息進行智能化分析判斷，根據分析判斷結果控制供電模塊運行。在供電模塊運行的全過程中，智能照明控制系統可進行跟蹤監控，根據監控所獲取的電路電流和電壓信息實施智能調節，進而避免電路因不平衡負荷出現額外功耗，大幅度提升功率因素，平緩線路和燈具發熱狀態，降低供電過程的能源消耗。（2）靈活調節照明控制。在通信技術和計算機技術的支持下，智能照明控制系統可實現大范圍照明控制，加快控制信息的傳遞速度，并且可通過直觀圖形顯示控制信息，便于實時掌握照明系統的能耗情況。智能照明控制系統支持編程控制，可根據建筑電氣節能需要和照明效果要求重新編輯照明控制系統程序，調節照明供電的相關參數，實現對照明光度的靈活調控。（3）支持多樣化調光控制方式。智能照明控制系統支持無線網絡或控制總線，可將智能照明控制系統作為智能建筑電氣自動化管理系統的子系統，既可接受總系統的調控，也可進行獨立調控，豐富照明系統控制方式，使照明控制人性化和便捷化。

3.2系統的框架結構及控制策略

3.2.1框架結構智能照明控制系統采用當前較為流行的模塊化結構體系，整個系統由以下4個部分組成：（1）輸入單元。該單元在整個控制系統中的作用是對輸入信號進行轉換，使這部分信號變為系統可讀的信號，以此作為照明控制的主要依據。該單元由以下設備組成：遙控器、顯示屏、控制面板、傳感器等。（2）系統單元。該單元可在軟件支撐下，對控制系統的運行情況進行實時監控，包括：計算機、網絡配件、控制單元等。（3）輸出單元。該單元能夠通過對負載回路的控制達到照明系統控制的目標，它是系統的執行單元，根據接收到的信號完成相關動作，主要由2個部分組成，開關控制模塊和調光模塊。（4）系統軟件。這是整個系統的核心部分，本系統開發時，采用功能強大的圖形化軟件，其能夠以圖形的方式，對建筑照明系統的回路狀態進行實時監控，該軟件具有如下功能：數據統計分析、異常狀態報警提示、場景切換控制、調光以及定時開關等。系統軟件由2個部分組成，即人機交互界面和數據庫。

3.2.2控制策略

本次開發的控制系統主要是對建筑照明進行控制，最終目的是降低照明系統的整體能耗，以此來實現節能的目標。太陽能是一種可再生清潔能源，作為自然光源，太陽能在建筑照明節能設計中是非常有效的途徑之一。因此，可通過對室內自然光照強弱程度的測定，對燈具的亮度進行調節，從而使自然光與人工照明的合成照度達到規范標準的規定要求。由此不但能夠給使用者創造良好的視覺環境，而且還能利用自然光降低能源的消耗，從而達到節能降耗的目標。具體的節能控制策略如下：利用傳感器對自然光的照度值進行采集，然后與照明系統工作面預設的照度值進行比較，據此得出實際照度，隨后將該信息傳給智能控制系統，通過對燈具的亮度分析，輸出控制指令，對照明燈具的亮度進行調節，進而達到節能的效果。

3.3系統硬件設計

3.3.1 DALI協議

DALI即數字可尋址照明接口，它能夠實現不同廠家照明燈具的無縫連接，確保了控制系統連接的可靠性。DALI協議是開放式標準，基于該協議，可構建智能照明調光系統，利用雙絞線，單個DALI控制系統可連接64個電子鎮流器，而鎮流器及燈具的工作狀態，可通過協議反饋給智能照明控制系統，一個DALI系統的最大控制范圍在300 m以內。

3.3.2調光方式的選擇

目前，常用的調光方式有3種，即脈沖調制、模擬及數字調光。在實際應用中發現，脈沖調制和模擬調光均有一定的缺陷，而數字調光的效果較好。同時，現有的驅動器基本上都支持數字調光，并且可調光電子鎮流器的節能效果非常明顯。據此，本系統在開發時，基于DALI協議設計數字調光鎮流器，并在該鎮流器上添加主控器，對數字信息進行收發和存儲，并且還能實現較為復雜的控制功能，如場景切換、分組控制等。

3.4系統的節能效果

對房間內的照明系統采用手動方式進行控制時，總功率為300 W（燈具全開），這種控制方式不但浪費大量的能源，而且還會造成視覺疲勞；采用DALI智能照明控制系統進行調光后，在燈具全開的情況下，總功率約為92～112 W，與手動控制方式相比，可以節能55%～70%左右，并且這種控制方式的照明較為均勻，對視力可以起到一定的保護作用。假設該建筑工程中有50 W燈具1 000套，每天的工作時間為8 h，除去節假日，1年可以節約電費12萬元左右，節能效果顯著。

結束語

智能化建筑電氣節能工程設計是我國社會發展的必然趨勢，因此相關部門應該引起重視，首先要對當前智能化建筑電氣節能工程設計中存在的問題進行探討，然后采取優化電氣節能自動化設計、加強電氣節能設計的統籌協調、提高設計人員的綜合素質等措施來提高建筑電氣節能工程的設計水平，進而為我國智能化建筑電氣節能工程的發展奠定良好的基礎。

（作者單位：杭州欣美建設有限公司）