对智能建筑的电气节能设计研究分析

北京东方华太建筑设计工程有限责任公司 王 波



对智能建筑的电气节能设计研究分析

北京东方华太建筑设计工程有限责任公司 王 波

【摘要】近年来，智能化建筑成为城市建设中的热点话题，国家越来越重视环境保护。随着大力提倡建设资源节约型社会以及绿色建筑，我囯的智能建筑也快速发展起来，带动了城市化的发展进程。在大力倡导环保理念的今天，房屋已不仅仅是单纯满足人们的居住要求，还要满足居民对经济实惠的要求，这也包括电气节能的要求。因此对智能化建筑电气节能优化设计的研究是十分有意义的。

【关键词】智能建筑；电气节能；建筑设备监控系统

1 智能建筑电气节能概述

智能建筑是以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。

节能是国家发展经济的一项长远战略方针。选择节能电气设备、选择节能光源和附件、采用节能控制技术。暖通空调系统能耗占现代建筑物总能耗的密度很大，而冷热源设备及其水系统的能耗又是暖通空调系统能耗的最主要部分。

根据智能建筑的规模相应设置大、中、小型的分布式（集中监视操作和分散采集控制）和多层次（管理、控制、现场设备）网络结构的建筑设备监控系统，并利用建筑设备监控系统（BAS）对冷冻水及冷却水系统、热交换系统、采暖通风及空气调节系统、给水与排水系统、供配电系统、公共照明系统、电梯和自动扶梯系统等进行节能监测和控制。

2 对智能建筑设备各子系统的节能控制措施

2.1 对冷冻水及冷却水系统的节能控制措施

（1）压缩式制冷系统

一般空调冷冻水采用恒流量系统，用旁通阀控制供水和回水压力差。在空调冷冻水变流量系统中，空调冷冻水的流量随空调负荷而变化。用变频器可调节水泵电机速度，从而调节空调冷冻水的流量。这种系统，空调冷冻水一次泵、二次泵控制方式有所不同。一次泵可以用制冷机的流量来控制。二次泵采用冷却器的进出口压力差来控制。

冷却水流量随空调负荷而变化。水泵电机调节速度使用变频器。

冷却塔风机采用变频调速器控制其转速，进而控制了冷却水的温度。由于冷却塔风机的能耗随风机转速的降低而降低，因而能够节能。

一般变频器具有PID调节功能，可以独立起控制作用。如果要求采用对制冷机和冷却塔综合控制的冷却塔节能监控，可以通过变频器的通信接口把它们连接起来。

（2）冰蓄冷系统

利用峰谷电价差，在夜间用来制冰蓄冷，在白天利用储存的冷量及制冷机组的制冷量共同提供给控制系统。

2.2 对热交换系统的节能控制措施

通常有两种方式：热水回水温度法和热量控制法。热水回水温度法是用回水温度来调节热交换器的运行台数和热水泵运行台数，热量控制法是按热负荷自动调整热交换器及热水泵的运行台数。根据二次回水管道上的压力差来调节热水泵变频器的频率以改变水泵的转速。

2.3 对空调系统的节能控制措施

在不影响舒适度的情况下，温度设定值能根据昼夜、作息时间（或节假日）、室外温度等条件自动进行再设定。

双风机系统（设有回风机）采用可变新风比焓值控制方式。具体根据室内、外焓值的比较，通过调节新风阀、回风阀和排风阀的开度，最大限度地利用室外新风来进行空调节能。

全年变新风比及焓值控制可依据如下方法：冬季运行状态（系统供热水）时，利用室温控制热水阀，采用最小新风比控制；冬季过渡季节运行状态时，利用室外控制新风比，通过新风阀、回风阀、排风阀的开度控制；夏季运行状态（系统供冷水）时，利用室温控制冷水阀，采用最小新风比控制；夏季过渡季节运行状态利用室温控制新风比，通过控制高于送风温度的回风与低于送风温度的新风的混合比。

为空调机组设置自动启停控制装置，采用间歇运行方式，考虑空调系统的热惯性，提前停止和延后启动空调系统的运行。

在预热和预冷期间，启动风机和打开水阀，关闭新风阀，开启回风阀，以缩短预热和预冷时间。在利用室外空气预冷的场合，则启动风机，关闭水阀和回风阀。

定风量系统根据回风（或室内）温度传感器测量值与给定值比的偏差，按预定的调节规律（一般为PID）输出控制信号调节空调机组冷/热水阀门的开度宜控制冷/热水量。

变风量系统通常采用变频调速调节送风机电机转速的方式实现送风量的控制。送风量的控制有三种方法：定静压法、变静压法、总风量法。

风机盘管温控器提供四管制的热水阀、冷冻水阀连续调节和风机三速控制，冬夏季自动切换两管制系统。

2.4 对照明系统的节能控制措施

对建筑物室内外照明系统主要采用分区、分时段的程序控制。

时控是根据既定的时间段自动开启、熄灭或调整一定区域中的照明灯具。非时控是单独或组合使用一些感应器，如红外接收器和红外感应器、昼光感应器、光电感应器、动静探测器、声音接收器等。红外接收器是通过接收遥控器发出的红外线来控制光源电的开关，其不适用于层板架的储存空间。超声波感应器是通过接收反射波将信号传给控制系统来开启或关闭照明光源，其不适用与空气流速高及多震动的空间。光电传感器包括照度传感器和亮度传感器。

还可采用独立的智能照明控制系统，并与建筑设备监控系统联网。

2.5 对给排水系统的节能控制措施

按程序在用电低谷、用水低谷时灌满水箱，在用电低谷时排空污水池。给水泵可利用变频器调节水泵转速来控制供水量。

2.6 对供配电系统的节能控制措施

按用电负荷的大小控制变压器运行的台数，还可进行功率因数补偿控制及停电、复电的节能控制。

根据国家电力部门的要求，建筑设备监控系统对这一部分宜系统和设备的运行检测为主，并辅以相应的事故、故障报警和开/关控制。

2.7 对电梯系统的节能控制措施

对多台电梯采用电梯群控系统，并对运行区域进行分组、分时段自动控制。建筑设备监控系统与火灾信号设有连锁控制，火灾情况时，普通客梯迫降首层并切断电源，兼作消防电梯时，改由应急电源供电，停在首层待命。

3 结束语

当今社会、科技不断发展和进步，我国建筑电气节能技术也在不断提高，逐渐接近于国际主流水平。一方面，建筑电气节能逐步成为集约型社会的重要组成部分，另一方面，建筑电气节能也成为考量智能化建筑综合质量水平的重要指标。在可持续发展的大背景下，优化智能化建筑电气节能设计的研究具有深刻意义。

参考文献

［1］中国建筑东北设计研究院等.JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范［S］.北京﹕中国计划出版社，2008.

［2］中国建筑科学研究院等.GB 50189-2015公共建筑节能设计标准［S］.北京﹕中国计划出版社，2015.

［3］上海现代建筑设计（集团）有限公司等.GB 50314-2015智能建筑设计标准［S］. 北京﹕中国计划出版社，2015.

［4］建设部工程质量安全监督与发行发展司.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-电气［S］.北京﹕中国建筑标准设计研究院，2007.