智能化建筑電氣施工技術(shù)應(yīng)用研究

李世方

（北京建工集團(tuán)山西建設(shè)有限公司，山西太原 030000）

1 智能化建筑電氣施工技術(shù)概述

1.1 我國智能化建筑發(fā)展現(xiàn)狀

能化建筑是指根據(jù)用戶的需要，將樓宇的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，作出最佳的組合，從而創(chuàng)造舒適、有效且用戶友好的空間[2]。根據(jù)《2013—2017 年中國智能建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展和投資前景戰(zhàn)略分析》，2005 年，我國智力建設(shè)市場首次突破2000 億元人民幣，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的水平。報(bào)告還表明，隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈的伴隨效應(yīng)日益增強(qiáng)，數(shù)據(jù)顯示，認(rèn)為隨著智能化建設(shè)的發(fā)展，智能化電氣化行業(yè)的市場細(xì)分也得到了前所未有的發(fā)展[3]。

1.2 智能化建筑電氣相關(guān)施工技術(shù)

1.2.1 建筑電氣工程

隨著社會勞動生產(chǎn)率和人類住區(qū)生活水平的提高，電力需求增加，有利于電力工程的發(fā)展。建筑和電氣工程包含許多類型的技術(shù)，如電子、電氣、控制IT。不管如何，其目的和結(jié)果是提高工程質(zhì)量和效率。建筑電工過程可分為4 部分：①安裝相應(yīng)的建筑電氣柜、控制設(shè)備和電路；②一體化前端操作，嚴(yán)格控制整體光纖光束的施工，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的電纜線路的規(guī)劃安裝；③安裝變壓器、其他電力設(shè)備等。并對該設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，保證其正常運(yùn)行，建成后可正常投入使用，可以解決施工過程中產(chǎn)生的問題；④鋪設(shè)照明、接地等其他設(shè)備線路。因此，員工必須仔細(xì)分析工作過程中出現(xiàn)的問題，并找到相應(yīng)的解決方案。

1.2.2 智能化技術(shù)

智能技術(shù)是一門新興的科學(xué)技術(shù)，也是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支。智能技術(shù)可以模仿大腦的工作方式，并將這種模式應(yīng)用于機(jī)器設(shè)計(jì)中，使人類擺脫復(fù)雜的工作，用機(jī)器代替手工工作。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，以及許多新的高科技開始得到充分利用，目前在建設(shè)領(lǐng)域，包括智能技術(shù)在內(nèi)，總體上提高了電氣工程施工強(qiáng)度以及工作質(zhì)量和效率。智能手機(jī)在日常工作中的應(yīng)用意味著一套計(jì)算機(jī)和精密傳感器以及GPS 定位技術(shù)。考慮到目前市場競爭激烈，智能技術(shù)在實(shí)際工作中的更廣泛應(yīng)用可以從兩個(gè)主要領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)：一是智能科技可有效改善建筑及電氣工程的運(yùn)作環(huán)境，減低工程強(qiáng)度，并整體提高工程的質(zhì)素和效率，同時(shí)，它們可以靈活應(yīng)對某些活動所帶來的安全威脅或危險(xiǎn)；其次，智能技術(shù)的應(yīng)用可以提高環(huán)境保護(hù)和節(jié)能，提高機(jī)器的自動化水平，提高設(shè)備的可靠性，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障診斷。

1.3 建筑電氣智能化設(shè)計(jì)的必要性

由于能源消耗不斷增加，能源越來越少，節(jié)能已成為當(dāng)前社會發(fā)展的首要任務(wù)。建筑能耗占能源消耗的很大比例，建筑電氣節(jié)能是當(dāng)前節(jié)能的重點(diǎn)內(nèi)容。雖然電氣節(jié)能貫穿于整個(gè)電氣生命周期，但它是每個(gè)階段設(shè)計(jì)中的節(jié)能重點(diǎn)，對整體節(jié)能起著決定性的作用。因此，在建筑電氣節(jié)能方面，必須以設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，確保資源的科學(xué)利用，最大限度地應(yīng)用當(dāng)前先進(jìn)的節(jié)能產(chǎn)品，確保良好的節(jié)能效果。經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源是相互促進(jìn)、相互制約的關(guān)系。經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要以能源消耗為基礎(chǔ)。只有科學(xué)利用和節(jié)約能源，才能保證能源的可持續(xù)發(fā)展，加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。如果對能源的浪費(fèi)和消耗沒有限制，很有可能導(dǎo)致能源枯竭，阻礙應(yīng)急發(fā)展。因此，智能能源已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心問題，加快建筑電氣的智能化設(shè)計(jì)具有重要意義。通過智能技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)現(xiàn)場控制設(shè)備的動態(tài)監(jiān)控，包括電力、中央空調(diào)、電梯等，從而實(shí)現(xiàn)資源的科學(xué)配置和設(shè)備的科學(xué)應(yīng)用。通過電氣智能設(shè)備的設(shè)計(jì)，可以降低能源消耗，緩解目前的電力短缺，不僅可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且可以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。電氣智能必須完全貫穿于電氣工程建設(shè)的全過程，在施工過程中必須采用有效、科學(xué)的設(shè)備，以達(dá)到節(jié)能的目的。它還具有理想的生態(tài)效果，不僅可以保護(hù)環(huán)境，還可以加快科技的發(fā)展，可以說是一舉兩得。

2 智能化建筑電氣施工技術(shù)應(yīng)用存在的問題

2.1 智能化程度不高

工程智能技術(shù)有了很大的進(jìn)步.但中國電工的整體智能化水平仍低于發(fā)達(dá)國家，很多都處于理論水平，在具體應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)并不十分豐富，如何統(tǒng)一電工智能化理論與實(shí)踐，也需要深入研究。

2.2 智力的應(yīng)用領(lǐng)域并不廣泛

由于我國電氣工程建設(shè)目前采用的是智能技術(shù)，尚未得到全面發(fā)展，只有部分應(yīng)用范圍。例如，在電子和推進(jìn)設(shè)備等領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)智能化。在生活的其他領(lǐng)域中，可用性很低，因此我們對智能建筑技術(shù)的應(yīng)用處于早期階段，引用的領(lǐng)域不夠廣泛，未來的發(fā)展需要完善。

2.3 智力創(chuàng)新不足

任何新技術(shù)的發(fā)展都需要創(chuàng)新，只有進(jìn)行創(chuàng)新才能確保發(fā)展。我國電工知識分子在這一領(lǐng)域的理論比研究和實(shí)踐更為完善。然而，智能技術(shù)創(chuàng)新的不足可能會導(dǎo)致實(shí)踐過程中出現(xiàn)一系列問題，在應(yīng)用智能技術(shù)之后，必須注意創(chuàng)新發(fā)展。

3 智能化建筑電氣施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在建筑綜合體中的應(yīng)用

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建筑綜合體逐漸出現(xiàn)在一線和二線城市，其復(fù)合功能特征十分顯著。如今，北京、上海、廣州和深圳等一線城市中央商務(wù)區(qū)的大規(guī)模崛起就是最有力的證明。再比如，隨著青島、重慶、沈陽、武漢等二線城市的快速崛起，大量休閑商務(wù)區(qū)已經(jīng)成為人們休閑、購物、娛樂的主要場所。此外，一些城市行政中心區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和工業(yè)園區(qū)高端住宅區(qū)的建筑數(shù)量不斷增加，也是智能建筑快速發(fā)展的一個(gè)表現(xiàn)。美國9·11 恐怖事件發(fā)生后，全世界都在呼吁加強(qiáng)建筑的反恐和防爆安全。未來，智能化、先進(jìn)的電氣技術(shù)將成為大型建筑和綜合體不可或缺的支撐技術(shù)之一。

3.2 智能建筑在節(jié)能中的應(yīng)用

目前，建筑電氣技術(shù)的節(jié)能應(yīng)用處于研究前沿，這方面的研究仍在發(fā)展和壯大[4]。它是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代信息技術(shù)融合的產(chǎn)物。中國緊跟時(shí)代潮流，節(jié)能建筑電氣技術(shù)重大課題不斷攻關(guān)。目前，電氣技術(shù)在建筑行業(yè)的節(jié)能應(yīng)用已逐漸顯示出其價(jià)值。所謂節(jié)能建筑電氣技術(shù)，是指以現(xiàn)代普通住宅和辦公建筑為平臺，充分考慮自然環(huán)保和建筑的雙重價(jià)值，在注重社會價(jià)值的前提下，再考慮建筑的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于智能建筑中建筑公共和輔助公共的完美結(jié)合為人類提供了更舒適、更安全的空間環(huán)境，電氣技術(shù)在智能建筑中的節(jié)能應(yīng)用是未來電氣技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要分支。

3.3 在協(xié)調(diào)各種弱電設(shè)備運(yùn)行中的應(yīng)用

在智能建筑興起之前，電氣技術(shù)在建筑中起著非常重要的作用，因?yàn)榻ㄖ碾姎庠O(shè)備必須具備安全可靠的電氣技術(shù)才能有效運(yùn)行。相對而言，傳統(tǒng)建筑電氣技術(shù)的應(yīng)用相對獨(dú)立，系統(tǒng)之間缺乏協(xié)調(diào)，很多時(shí)候都需要大量人工到場操作維修，如圖1 所示。當(dāng)智能建筑不斷出現(xiàn)時(shí)，大量弱電設(shè)備需要協(xié)同工作。為了有效解決大量弱電設(shè)備同時(shí)使用的問題，智能建筑的電氣技術(shù)也應(yīng)該同步發(fā)展。因此，當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能建筑的比例越來越高，建筑中弱電設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能趨于復(fù)雜。此外，傳統(tǒng)的建筑電氣技術(shù)在智能建筑中存在著效率低、安全性差等缺點(diǎn)。為了更好地服務(wù)于智能建筑，協(xié)調(diào)各種弱電設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)行，智能電氣技術(shù)的發(fā)展需要進(jìn)一步深入。

3.4 壓力變換科學(xué)選擇設(shè)備

選擇頂樓變電壓設(shè)備類型實(shí)現(xiàn)電節(jié)能，變電壓設(shè)備在正常運(yùn)行模式下，因?yàn)榇艤u流磁芯板現(xiàn)場變電磁力的內(nèi)線，導(dǎo)致空載損耗，即鐵損耗。由于材料物理的飛速發(fā)展，非晶磁性節(jié)能材料是一種全新的節(jié)能材料，大量材料在變壓設(shè)備的機(jī)芯上，從而可以產(chǎn)生特殊的節(jié)能變壓器。S11、S13 型變壓器設(shè)備施工中使用較多，是變壓設(shè)備設(shè)計(jì)改進(jìn)后生產(chǎn)的產(chǎn)品，并且在調(diào)整板材芯結(jié)構(gòu)之前，可以降低設(shè)備芯內(nèi)的磁阻，大大降低空載電流，提高變壓器設(shè)備的功率因數(shù)，減少了工區(qū)配電系統(tǒng)的總電線損耗，提高了系統(tǒng)供電質(zhì)量，大大減少了損耗這就消除了能源消耗過多的根源。為了使變壓設(shè)備在正常運(yùn)行模式下，負(fù)載量能處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，在變壓器設(shè)備負(fù)荷率設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮其銅消耗量，變壓器設(shè)備的銅消耗量和負(fù)荷系數(shù)平方成正比. 例如，在變壓器設(shè)備負(fù)荷溫度約為0.49 時(shí)，其綜合效率最優(yōu)，線性損耗最低，但并不能降低內(nèi)部鐵的損耗，實(shí)際上只是由于負(fù)載速度的變化導(dǎo)致變壓器設(shè)備線路的損耗，不能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo).在負(fù)載系數(shù)為0.49 的情況下不僅會提高通用系統(tǒng)的變壓器設(shè)備和各種開關(guān)的容量，這會增加投入成本，但設(shè)備的操作和維修及保養(yǎng)費(fèi)用亦會較高，即是說，如果要增加投入，便要增加成本。在設(shè)計(jì)過程中對上述所有因素進(jìn)行了總體考慮后，對配電系統(tǒng)最終容量的擴(kuò)展要求進(jìn)行了思考，需要提前預(yù)留合適的容量，要求還將設(shè)備的裝載率保持在可接受的水平。在設(shè)計(jì)時(shí)，通常適宜選擇80%左右的負(fù)載系數(shù)。

4 智能化建筑電氣施工技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 加快發(fā)展步伐和擴(kuò)大研究

近年來，城市建設(shè)的重大課題一直是研究領(lǐng)域的核心，包括電氣工程領(lǐng)域。現(xiàn)代智能建筑電工技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出快速的發(fā)展和廣泛的研究范圍[5]。智能辦公生活設(shè)施不斷滲透到我們的生活中，功能性和應(yīng)用性的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)逐步提高。從某種意義上說，智能化建設(shè)的發(fā)展水平更依賴于信息技術(shù)的發(fā)展，而有效的IT 建設(shè)。取決于建筑電器的發(fā)展程度，因此，我國現(xiàn)代建筑電氣技術(shù)的發(fā)展應(yīng)朝著提高技術(shù)水平、更新和加速的方向發(fā)展。

4.2 設(shè)備更先進(jìn)、更可靠

24h 連續(xù)運(yùn)行是智能建筑電氣設(shè)備運(yùn)行的特點(diǎn)之一，因此，即便沒有現(xiàn)代電氣工程的支持，智能建筑的電氣設(shè)備也能可靠、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、高效地工作。智能電氣設(shè)備研發(fā)的擴(kuò)大已成為必要的發(fā)展趨勢。我國正處于由城市化向城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速轉(zhuǎn)變時(shí)期。近年來，政府積極轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長模式，重塑經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，鼓勵發(fā)展新型節(jié)能住宅和高新技術(shù)智能建筑，并建立節(jié)能節(jié)水的新標(biāo)準(zhǔn)，土地和生產(chǎn)的劃分，強(qiáng)調(diào)綠色建筑的概念，推進(jìn)城市建設(shè)質(zhì)量效益的提高，這是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基石。

4.3 環(huán)境趨勢

綠色生態(tài)建筑不同于傳統(tǒng)建筑，其設(shè)計(jì)超越了建筑的物理追求，是對人類生存目標(biāo)的優(yōu)化，這是一項(xiàng)大型系統(tǒng)工程，是典型代表的多目標(biāo)優(yōu)化。同時(shí)，環(huán)保樓宇必須采用大量智能系統(tǒng)，以確保有效地落實(shí)建筑目標(biāo)。它匯集了信息、管理、管理和決策等多種技術(shù)。通過智能電氣技術(shù)推廣綠色建筑，既節(jié)約能源，又有效減少污染，是建筑智能化發(fā)展的趨勢和目標(biāo)，也是綠色建筑發(fā)展的必要途徑。由于我國剛剛開始建設(shè)綠色建筑，許多與現(xiàn)代電氣技術(shù)有關(guān)的問題，需要研究和解決。根據(jù)國家可持續(xù)發(fā)展政策，智能建筑電氣技術(shù)在開發(fā)實(shí)施過程中不斷推進(jìn)節(jié)能環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

總的來說，在現(xiàn)代電工工作中，進(jìn)一步加快了電控自動化與智能化的全面融合，對提高全方位自動化水平具有重要作用.電氣自動化項(xiàng)目在建筑現(xiàn)代化中的中心作用的出現(xiàn)，施工質(zhì)量將直接影響后續(xù)施工的質(zhì)量控制[6]。因此，在電氣工程自動化中引入和實(shí)現(xiàn)智能控制較為合理。智能技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工作質(zhì)量，而且大大提高了工作效率，總體上有利于工作的進(jìn)步和發(fā)展。