弱电智能化控制与建筑节能分析

刘彬栋

摘要节能降耗是我国目前实行的一项重要政策，旨在降低单产能耗、资源消耗，通过技术手段，提升生产过程中对资源能源的利用率，实现可持续发展。建筑行业作为三大传统高耗能行业之一，通过运用智能化手段实现其节能效果，将成为未来建筑行业发展趋势。本文分析了智能化控制的特点，分析了将其运用于建筑节能的可行性，以期与同行交流。

关键词弱电；智能化控制；建筑节能

随着我国城镇化步伐的加快，我国的房地产业得到了快速发展。随着国家经济的快速发展，对能源的需求也越来越大。然而，建筑行业作为传统的高耗能产业，其单产能耗达到了发达国家的3倍以上，因此，降低能耗，成为当前各行业尤其是高能耗产业的当务之急。节能建筑虽然成本较高，但从长远来看，其全寿命成本远低于普通建筑，且符合绿色发展、可持续发展的理念，拥有巨大的社会效益。智能化控制系统与节能建筑相结合，不但使建筑的能量利用率更加科学合理高效，而且使人们的生活更加方便，服务更加周到，给未来的建筑行业的发展指明了方向。

1“客观”节能建筑技术

1.1建筑物传热处理

由热力学相关知识可知，建筑物传热的方式主要有热辐射、热传导、热对流3种方式。其中热传导主要是指固体中的传热，而热对流多发生在液体和气体中。不同的物质具有不同的热传递性能。例如，金属一般都是热的良导体，木材、羽毛、棉麻、玻璃都属于热的不良导体，而石棉常用于绝热材料。在建筑物中，钢筋混凝土、沥青等材料的热辐射较大，符合材料的热辐射则较小。因此，在修建建筑时，在不影响建筑物设计质量的前提下，合理使用不同的材料，有利于减少建筑物本身的热传导，实现节能。

1.2合理选址。科学布局

建筑物在选址时，要综合当地的地理环境、日照时间，应尽量选择日照时间充足的地方，解决建筑物采光取暖的问题，避开风口，减少季风对建筑物的影响。尤其是冬天，可有效降低建筑物墙体的热传导，从而降低取暖造成的能源消耗。

1.3精心设计

结合当地地理环境、气候等因素，采用适当的外墙形式，合理控制建筑物外墙的面积和比例，做好建筑避风遮阳的设计。

1.4科学选材

随着科技的发展，大量新型建筑材料在现代建筑中得到了广泛的应用。例如，新型墙体材料、复合墙板、新型节能玻璃墙面材料等，有利于实现建筑物节能。

1.5建筑技术

采用新型的外墙技术，例如欧文斯科宁保温隔热技术、电热采暖节能技术、GKP型外墙保温技术等，从而实现建筑物节能。

2智能化控制在节能建筑中的具体应用

2.1建筑遮阳节能的智能化应用

目前我国的建筑物遮阳方式主要有内部遮阳和外部遮阳两种。其中内部遮阳主要是利用百叶窗和窗帘进行遮阳，减少太阳光对室内的直接照射，但缺点是长时间的阳光照射仍然会导致室内闷热。外部遮阳主要有屋顶遮阳和墙面遮阳，这些都属于固定挡板式遮阳方式，不能根据太阳的照射角度进行调整，遮阳效果不太理想。为消除传统遮阳方式的弊端，设计出了智能光伏遮阳调节系统，充分利用太阳，实现节能。

2.2建筑物通风系统节能的智能化应用

与传统建筑相比，现代化建筑占地面积更大，内部结构更加复杂，因此对通风系统的要求也就更高。在现代智能建筑中，通风设备主要分为风机和空调两类。其中空调，尤其是大型建筑安装的中央空调，更成为能耗主要的设备。中央空调系统往往结构复杂，风口众多，其系统设计的优劣不仅将影响到设备的使用，而且会造成大量的能源浪费。

基于此，笔者通过对中央空调工作原理进行梳理，提出以下中央空调智能系统方案，从而最大限度实现节能要求。该系统中，冷冻机房以西门子PLC300控制器为自控系统核心，基于西门子WINCC6.0组态平台，灵活高效地实现了对整个机房的监控与管理，从而达到节能目的。其中，工控机放置于机房旁的管理室内。具体结构如图1。

其具体作用是实现对冷冻机房内的设备进行实时监管，根据建筑内部环境，合理控制相关设备的运行状态，达到节能目的。其监控功能主要包括：设备运行装填监控和启停控制、冷冻水泵及冷却水泵控制、冷却水塔控制、热水泵控制、补水控制和环路电动阀控制等。当系统出现故障时，该监控系统还能实现状态异常报警和设备故障报警，并将数据记录备案，方便专业人员进行维护处理工作。

在实际运用中，以沈阳某机关办公大楼为例：盖楼高44.85m，建筑面积34 785.02㎡，其中北侧高11层，南侧高10层。该建筑物安装有中央空调系统，其冷源由地下室2台水冷螺杆式冷水机组提供，温度为7℃～12℃。空调系统热源由市政管网提供，初始水温为90℃～110℃，经板式换热器换热后，水温为50℃～60℃。空调夏季总冷负荷为3 000kW，冷指标为85w/㎡；冬季空调总热负荷为2 000kW，热指标为57W/㎡。

该系统通过3个完整周期的运行过后，统计数据表明其实现了设计的节能目的要求：1）年均节约电能超过20%；2）优化了设备运行，消除了启动和停止时的水锤效应；3）实现闭环全自动控制，提升了自动化水平，大幅降低操作难度和运行成本；4）实现了软启动，大幅度降低了电机启动电流，有效减少了电动机启动时对电网的冲击。

2.3智能照明系统的应用

在传统的建筑物照明系统中，往往需要人工进行管理，致使经常出现忘记关灯的现象，造成了大量电能的浪费。而智能照明系统，可以很好地解决这一问题，必满不必要的浪费。例如，笔者对RH 2000型智能照明系统进行试验，发现该系统在移动感测、光纤感知、光线调节、定时控制、红外人体感应、消防联动等方面均可实现完全自控，同时还能实现对单个照明单元的精确控制。经过对比发现，与传统照明相比，该系统在相同条件下，节能达到25%以上。

3结论

能源是人类社会发展的发动机，节能降耗是未来社会发展的必经之路。随着智能化技术的日益成熟，其在节能建筑的应用，必将大大改善建筑行业高能耗的现状，实现节能建筑、绿色建筑的健康发展。