樓宇智能化技術(shù)在電氣設(shè)計中的問題與建議

曾志權(quán)

瓏圖設(shè)計（集團）有限公司 廣東 佛山 528000

引言

目前，智能建筑的建設(shè)正在逐步改變?nèi)藗兊纳睢Ｒ粋€重要的部分是電氣設(shè)計，電氣設(shè)計是建筑智能化的重要組成部分。從目前情況來看，所有可控電氣設(shè)備都已有效地應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)中。

1 樓宇智能化及其發(fā)展

進入21世紀以來，我國以網(wǎng)絡(luò)信息為基礎(chǔ)的通信技術(shù)和電子信息技術(shù)得到了長足的發(fā)展，極大地提高了現(xiàn)代社會對各種信息的需求。因此，在許多建筑的內(nèi)部，傳統(tǒng)的建筑技術(shù)與現(xiàn)代高科技和信息技術(shù)有效地結(jié)合起來，形成了更全面的建筑智能技術(shù)。所謂“智能建筑”，主要是利用計算機控制建筑內(nèi)的各種設(shè)施和設(shè)備，合理管理大量的信息資源，為用戶提供良好的信息服務(wù)。這種技術(shù)在不斷適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的過程中，從傳統(tǒng)建筑技術(shù)中衍生出來的[1]。

2 智能建筑設(shè)備電氣自動化設(shè)計的意義及優(yōu)勢

從根本上來說，建筑智能技術(shù)是一種計算機技術(shù)。其細分為計算機下的智能方向分支，具有系統(tǒng)性和綜合性的性能。現(xiàn)階段，上述技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑電氣工程領(lǐng)域的工程建設(shè)中。在工程施工的過程中，智能技術(shù)的應(yīng)用主要有以下四個優(yōu)點：第一，能夠有效地保證施工過程的施工質(zhì)量和施工效率；第二，當(dāng)施工設(shè)備出現(xiàn)問題時，及時進行智能化處理，防止二次故障；第三，在節(jié)約建設(shè)成本的前提下，有效地提高了設(shè)備的運行穩(wěn)定性；第四，是在實際施工過程中降低了施工作業(yè)的強度，從而減輕了工人的工作壓力。

智能技術(shù)在建筑電氣規(guī)劃中也具有明顯的控制功能和使用價值。因為電氣工程控制對象的多樣性和復(fù)雜性，以及線性控制系統(tǒng)的特點，給實際的電氣自動化控制設(shè)計帶來了困難。另外，隨著智能技術(shù)的深入應(yīng)用，智能技術(shù)可以對電氣工程設(shè)計進行綜合評價，從而保證控制對象的精確控制。然而，隨著智能家居需求的日益多樣化，智能電氣技術(shù)無法有效地同時控制所有控制對象。因此，在實際設(shè)計的過程中，應(yīng)根據(jù)智能家居的需求和智能建筑的設(shè)計基礎(chǔ)，對不同的控制對象進行科學(xué)分析，充分利用它們的控制功能捕捉和控制目標(biāo)[2]。

3 樓宇智能化技術(shù)電氣設(shè)計原則

3.1 實用性

要提高建筑智能技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的有效性，關(guān)鍵是要從建筑電氣設(shè)計的實際需求出發(fā)，注重實用設(shè)計方法的應(yīng)用，在充分研究建筑電氣系統(tǒng)使用要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)國家建筑電氣設(shè)計標(biāo)準，使用有針對性的電氣系統(tǒng)設(shè)計方法。

3.2 經(jīng)濟性

建筑電氣技術(shù)的設(shè)計也應(yīng)考慮成本問題。智能技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)充分考慮成本效益比，控制新的智能技術(shù)的成本，以更好地滿足建筑電氣工程的需要。智能技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用，不但要考慮設(shè)備成本，還要考慮未來的維護成本，從而形成一套綜合的造價計算機制，達到有效控制工程造價的目的。只有提高電氣工程智能化成本核算水平，才能選擇和應(yīng)用有效的智能技術(shù)，充分發(fā)揮智能技術(shù)的價值。為了達到節(jié)能的目的，智能化技術(shù)首先應(yīng)體現(xiàn)節(jié)能的價值，降低能耗。注重耐久性、易更換、易維護的特點，適應(yīng)未來擴建的需要，以尖端技術(shù)為基礎(chǔ)優(yōu)化電力資源配置[3]。

3.3 先進性

建筑智能化技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用還應(yīng)考慮到先進性，在高度集成的基礎(chǔ)上強調(diào)智能設(shè)計的價值。首先，采用模塊化設(shè)計實現(xiàn)了基于智能裝置的電氣系統(tǒng)綜合監(jiān)控，有效地集中了電氣系統(tǒng)，分析電氣系統(tǒng)運行情況，采取預(yù)防和控制措施。其次，保證設(shè)備和設(shè)施的性能，對電氣系統(tǒng)進行全面分析，了解實施中存在的問題，推廣優(yōu)質(zhì)工程技術(shù)，以達到節(jié)能降耗的目的。最后，推廣先進的智能電氣設(shè)施，滿足未來建設(shè)項目的需求，確保電氣項目發(fā)揮有效、穩(wěn)定的作用。

4 樓宇自動化在電氣設(shè)計存在的問題

4.1 設(shè)計合理性有待提升

在建筑智能電氣設(shè)計過程中，主要問題是各種設(shè)計工作的合理性有待提高。在智能建筑技術(shù)的具體建設(shè)中，未能充分重視相應(yīng)的電氣設(shè)計細節(jié)，導(dǎo)致各類電氣設(shè)計在開發(fā)過程中的適用性相對較低，無法結(jié)合實際情況對各類電氣系統(tǒng)進行優(yōu)化。例如，在各種智能建筑技術(shù)的應(yīng)用過程中，其潛在布線和接地系統(tǒng)的施工模式在施工過程中的穩(wěn)定性相對較低，而在各種智能系統(tǒng)的使用過程中，無法充分協(xié)調(diào)電力和熱力配置，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的安全性相對較低。在電氣設(shè)計過程中，其主要內(nèi)容已不能滿足當(dāng)前智能應(yīng)用的需要。因此，在利用智能建筑技術(shù)進行各種電氣設(shè)計的過程中，不可能合理選擇變壓器設(shè)備，同時也不可能結(jié)合當(dāng)前智能建筑的需要，對其額定容量做出更科學(xué)的規(guī)定。雖然一些建筑在設(shè)計過程中可以從建筑的實際需求角度考慮，但仍然無法分析它們的具體荷載。因此，在智能建筑技術(shù)的應(yīng)用過程中，每臺設(shè)備的功率都會受到季節(jié)的影響，不會有很高的穩(wěn)定性，會對其工作效率產(chǎn)生顯著的負面影響[4]。

4.2 安全防護工作問題

智能技術(shù)在電氣設(shè)計中的應(yīng)用可以顯著提高電能的利用率，為了滿足特定環(huán)境下電源管理的要求，智能技術(shù)在電氣設(shè)計中的應(yīng)用，不僅要考慮其安全性，如一些工程的電氣接地設(shè)計缺乏合理性，以及不科學(xué)、安全的接地方式，在一定程度上影響建筑系統(tǒng)的安全性能。此外，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還沒有充分考慮到現(xiàn)場安全的要求，現(xiàn)階段許多電氣設(shè)備正在迅速老化。由于電氣設(shè)計不采用模塊化的方法，電路受潮嚴重，損壞嚴重，增加了更新和維護的成本，使得安全隱患更加嚴重。另外，在電氣設(shè)計中應(yīng)用的一些智能技術(shù)還沒有充分考慮到雷擊因素，難以保證正負電荷的平穩(wěn)運行，在一定的程度上影響了供電系統(tǒng)的安全[5]。

4.3 能源消耗較高

在電氣設(shè)計過程中，應(yīng)用了信息化程度較高的智能建筑技術(shù)，建筑智能技術(shù)的信息化水平較高，自動化智能管理系統(tǒng)有時會降低節(jié)能效果。目前，我國智能建筑技術(shù)在能耗和節(jié)能設(shè)計方面存在不足，未能按照國家相關(guān)標(biāo)準優(yōu)化節(jié)能設(shè)計。許多智能建筑技術(shù)都存在高功耗的問題，這樣，不僅增加了建筑智能技術(shù)的應(yīng)用成本，也不利于提高電力安全。一定的程度上也影響了用戶的使用體驗感，無法提高用戶的動力舒適性，不利于滿足科學(xué)用電的需求。在電氣設(shè)計中應(yīng)用智能技術(shù)時，還應(yīng)考慮能量的回收利用，強調(diào)在資源與環(huán)境協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，提高電力系統(tǒng)的智能化水平。

5 電氣設(shè)計中樓宇智能化應(yīng)用的有效策略

5.1 集中監(jiān)控設(shè)計

①集中監(jiān)控系統(tǒng)不受其他外部條件的限制，能夠充分發(fā)揮作用。將該系統(tǒng)應(yīng)用于操作維護中，可以簡化操作流程，減少工作量，提高工作效率；②集中監(jiān)控的設(shè)計相對簡單。它不僅可以實現(xiàn)各種集中管理，它還可以實現(xiàn)系統(tǒng)改革的一些功能。但是，隨著集中監(jiān)控設(shè)計中監(jiān)控對象設(shè)備的增加，主機的運行速度會降低，設(shè)備所需電纜的增加會增加投資成本[6]。

5.2 遠程監(jiān)控式設(shè)計

遠程監(jiān)控設(shè)計它不僅可以提高安裝的效率和質(zhì)量，而且可以降低安裝成本，確保施工的效率和安全。總體而言，遠程監(jiān)控設(shè)計比集中監(jiān)控設(shè)計提高了可靠性和安全性。因為設(shè)計容易受到外部因素的影響，設(shè)計理念主要適用于小型電氣工程，而不適用于大型復(fù)雜電氣工程。

5.3 現(xiàn)場總線式設(shè)計

該設(shè)計理念實際上是電氣工程中智能控制系統(tǒng)設(shè)計的一個設(shè)計應(yīng)用，具有很強的針對性。在實際的電氣工程中，它可以與實際的工程間隔和功能設(shè)計相結(jié)合。現(xiàn)場總線設(shè)計的優(yōu)點是使用智能控制系統(tǒng)來減少設(shè)備的隔離、模擬和終端機柜的使用，減少電纜的使用。因此，可以有效地降低工程設(shè)計的投資成本。

5.4 科學(xué)節(jié)能設(shè)計

根據(jù)研究，電氣設(shè)計能耗是建筑設(shè)計能耗的主要部分，因此有必要對電氣節(jié)能設(shè)計進行全面研究，了解可能的線損。線路是電氣設(shè)計階段必須注意的重點，應(yīng)根據(jù)相關(guān)設(shè)計標(biāo)準和要求，對線路進行優(yōu)化和完善，盡可能縮短線路長度，科學(xué)降低電力系統(tǒng)運行周期造成的線損。此外，還應(yīng)注意電氣設(shè)施變頻技術(shù)的使用，必須避免建筑物中的電能損耗問題。此外，對供配電系統(tǒng)進行改進和優(yōu)化，避免電力系統(tǒng)運行中的無用線路傳輸，在達到實際供電標(biāo)準時取得良好的節(jié)能效果[7]。

6 電氣防護對策

6.1 電氣接地

在電路設(shè)計過程中，有必要實施與電氣接地有關(guān)的預(yù)防策略，更好地保證整個建筑的可靠性和實用性。隨著智能建筑的發(fā)展，電氣系統(tǒng)的性能得到了優(yōu)化，特別是接地系統(tǒng)。目前，電氣接地廣泛采用的有TN-C-S系統(tǒng)、TN-C中性線保護系統(tǒng)和五線制TN-S系統(tǒng)。在整個電氣接地系統(tǒng)中，TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)在工作原理上有一些相似之處，它們是對三根帶電導(dǎo)線和中心線的有效保護，但會有一些細微的差別。TN-C系統(tǒng)采用三相四線制，TN-S系統(tǒng)采用三相五線制。TN-C-S系統(tǒng)是前兩種形式的集成。它由兩部分組成，可以合理地將總發(fā)電量分配給每個用戶，使每個用戶都能保持良好的用電體驗。該系統(tǒng)可以徹底解決前兩個問題，有效減少能源和資金的損失。

6.2 電氣保護

在智能建筑科學(xué)發(fā)展的過程中，有必要制定有效的電路安全防護措施，尤其是電氣接地，包括靜電防護、安全防護、防雷、交直流保護等。采用直流電源連接時，必須選擇電阻值大的材料，由此一來，就可以很好地降低接地電阻值。當(dāng)采用交流接地時，應(yīng)采用中性點接地；防雷時，可用避雷針保護電氣設(shè)備，避免雷電干擾；在安全防護方面，不帶電的金屬材料可以與金屬線和接地體連接，屏蔽靜電現(xiàn)象可以在很大程度上減少電磁波的干擾[8]。

7 加強各種系統(tǒng)的智能化設(shè)計

首先，在照明系統(tǒng)方面，主要在樓層公共區(qū)域、建筑大廳區(qū)域和建筑大堂照明區(qū)域。在具體設(shè)計中，結(jié)合建筑內(nèi)部的具體使用功能進行詳細分區(qū)，并采用照明控制系統(tǒng)優(yōu)化照明設(shè)備的運行，以降低其能耗，促進其自動化運行水平的提高。

其次，在供電系統(tǒng)方面，主要是結(jié)合負荷性質(zhì)確定供電方式。但是，在主電源設(shè)計的基礎(chǔ)上，也要做好UPS電源的設(shè)計，并根據(jù)電壓等級，特別是母線回路和單線電流，對其配電系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。當(dāng)線路正常運行時，總線電路斷開，多個電路同時運行。如果操作失敗，則電路系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時需要設(shè)置一個能夠自動恢復(fù)電路操作的裝置。在中壓系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)方面，由于智能系統(tǒng)種類較多，需要對這些系統(tǒng)進行分區(qū)設(shè)置，并靈活設(shè)計電源預(yù)留方式。還需要投入立體安防，以滿足視頻監(jiān)控、入侵報警、出入口控制、電子巡更等方面的需要，從而確保整個建筑的電氣自動化系統(tǒng)滿足實際運行的需要，有效提高其安全性能[9]。

8 結(jié)束語

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和人們生活質(zhì)量的逐步提高，城市的許多建筑物都安裝了自動化設(shè)施和系統(tǒng)。重視建筑電氣設(shè)計的實際應(yīng)用，可以促進建筑自動化和智能化的實際實現(xiàn)，為人們提供更理想的未來智能生活。