建筑电气自动化在现代建筑中的运用

张泽瑞

（太原智博热电工程设计有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

随着现代人生活水平的提高，其对居住环境以及工作环境的要求也越来越高，这也导致我国建筑工程中的附加设备，例如，安全、影视等设备的数量以及其功能越来越丰富。附加于建筑物上的设备、系统多了那么整个建筑物的运行能耗以及维护费用也会相对提升，这显然是不符合当前全球节能环保建筑理念的，因此建筑电气自动化系统应运而生。自动化智能化是目前我国建筑行业的最新经济增长点。随着各类建筑智能化工程的不断投入，我国大部分建筑工程都已经实现了智能化建设。建筑电气设备主要空气调节、变配电、给排水等设施，其在整个建筑工程的施工中有着不可替代的作用。但我国对建筑设备电气自动化系统的研究起步时间较晚，因此无论是安装还是设计都存在一定问题。为此本文就电气自动化在建筑工程的应用进行全面分析讨论，希望可以为我国建筑行业发展贡献一分力量。

1 建筑电气自动化系统的重要性及特点分析

1.1 电气自动化的重要性

随着现代科技的不断进步，各类电气设备所拥有的功能也逐渐丰富，不仅可以对各类电气系统进行有效监督，还可以实现系统之间的联动，其在建筑工程中的作用主要为以下3 点。

（1）可以实现对建筑内所有电气系统的监督和管理。我国现代建筑发展规模越来越大，且很多建筑物本身的布局十分复杂，如果还是延续既往的设备管理方法很难保证所有电气设备都能够都得有效监管。另外采用电气自动化系统还能够弥补目前设备监控技术所存在的缺陷问题，保证所有设备都不存在监控死角[1]。

（2）可以将建筑内的所有电气系统充分联通在一起，利用现代计算机技术和网络技术可以将建筑物内的所有电气设备连接在一起，以此来解决这些电气设备在运行过程所出现的紧急问题。另外通过联通的方式还可以将其他电气设备的功能关闭，通过开通自动喷淋系统、消防通道来保障建筑物内所有人员的安全。

（3）能够提高整个建筑物电气系统的安全性。过去很多建筑电气设备在实际的使用过程中会受到各种外部因素的影响，因此发生故障的频率较高[2]。通过应用电气自动化系统可以降低设备的损坏率，同时还可以帮助工作人员解决各种突发状况。且由于自动化系统工作人员可以在事故发生的第一时间通过远程控制来解决问题，以此显著提升整个建筑物内的所有电气设备的安全性。

1.2 电气自动化系统的特点

建筑电气自动化其主要具有3 个特点：①具有低碳、节能以及环保性，应用电气自动化系统之后工作人员可以在控制平台中完成时间编制操作，并可以根据时间来对各电力、空调等设备进行节能调节。②能够降低系统管理费用，在现代建筑中应用电气自动化技术之后，可以节省大部分的人工管理工作内容，同时其还可以根据设备所处环境的变化来进行调节，从而节省了系统管理费用。③可以有效延长电气设备的使用寿命，由于电气自动化系统是完全按照所有电气设备的性能对其实施控制与监管的，因此不会出现错误操作导致设备损坏的问题，大大延长了设备的使用寿命[3]。

2 建筑电气自动化系统中各个子系统应用分析

由于建筑物中需要使用到的各种电气设备种类较多，且不同电气设备的控制、监管原理也有所不同，因此需要利用集散系统根据不同设备的类型来进行监控与管理。

2.1 给排水监控系统应用分析

从目前建筑的给排水系统安装情况来看，主要采取的以下3 种给排水方式。

（1）水泵直接给水。需要在系统内的缓冲池中安装3 个的液位传感器，主要作用是对溢流、最低水位以及允许启泵液位进行有效检测，随后需要设置2 组变频泵以及1 组工频泵，建设时需要在系统管理最不利点设置一个压力传感器。通过压力、液位传感器可以实现对给水系统的恒压供水、工频泵启动/停、检测、报警、运行管理等操作[4]。

（2）高位水箱给水系统。该系统一般需要在高位水箱中设置4 个水位，分别为溢流、生活泵停泵、生活泵启泵以及最低报警水位。电气自动化系统可以根据检测水位状态来控制生活泵的启动与停止操作，当工作泵出现故障问题后，备用泵可以直接启动运行，同时系统会发出信号显示水泵的实际运行状态。当高位水箱中的水位超出溢流水位后系统会自动发出报警信号，另外为了保证整个建筑物的消防用水，一般会在高位水箱中预留一定的消防用水。一旦建筑内发生火灾，消火栓泵就会自动启动，而平日如果高位水箱中的水位未达到消火栓停泵水位就会自动发出报警信号[5]。

（3）气压罐给水系统。该系统运行过程中，整个气压罐的水量也会随之减少，当管网的压力下降到一定值之后，系统就会直接启动生活泵，并自动向气压罐内注水，之后管网压力也会逐渐增加，当其增加到一定值后生活泵就会停止运行。当生活泵在运行期间发生故障问题后，该控制系统就会自动发出报警信号。

2.2 变配电监控系统

现代建筑由于功能上的需求不断丰富，因此其对供电电源可靠性的要求也会更高，大部分现代建筑工程一般都会采用两根独立的电源进线以及两路电源，通过互相为备用电源的方式来为整个建筑物进行供电。在建筑物的日常使用期间，两路电源会同时进行工作，一旦其中一路电源出现了故障，那么两路电源之间的联络开关就会自动关闭，另一路电源就会开始持续为故障电路进行供电，保证建筑的供电正常。通过现场控制器（DDC）、变压变送器、电流变送器等设备及时发现电气自动化系统在运行过程中所存在的故障问题，并及时向其发送报警信号。同时工作人员还可以通过数字量输入通道来对变配电监控系统中的各个开关、断路器的分合状态进行有效监控。利用DDC 还能够帮助管理人员及时检测、统计建筑内用户的设计用电量，为后期绘制对应的负荷曲线以及电费计算提供现实数据支撑。

2.3 照明与动力监控系统

建筑物的照明系统主要依托于整个建筑物的实际造型以及美化环境，因此照明系统的会直接影响到住户的使用效率。在现代建筑工程中，由于大部分建筑的规模都比较大，因此日均耗电量也较大，除了特殊天气之外照明系统的耗电量仅次于建筑物内的空调用电量。因此在设计照明系统的时候不仅需要保证照明的质量，还需要考虑到节约能源问题。根据现代建筑内照明系统的用途以及控制方式，主要可以将照明系统划分为楼梯照明、室内照明以及景观照明3 种。首先是楼梯照明，除了需要保留部分值班室的照明之外，其余安装照明设备的地方需要在无人使用时及时关闭，以此来有效节省电源。例如，可以对楼道照明设施添加一个定时关闭装置，以此来定时关闭照明设备。针对采光本身就叫好的走廊和楼梯，在白天则可以关闭装置，只在清晨和傍晚开启这样可以充分节约电能。为了能够给室内住户创造一个良好的视觉环境[6]，室内可以采用时间加照度控制的人工照明方式，通过安装天然光照度传感器，并利用编制控制程序来对室内的照明灯光进行调节。而景观照明则只需要在傍晚时开启，白天和夜间关闭，以此来节省电源。

现代建筑的动力系统主要是保障高层建筑中的垂直交通工具正常运行，大部分现代建筑的电梯主要可以分为观光电梯、客梯、货梯以及自动扶梯。由于建筑内的垂直交通工具直接关系到住户的人身安全，因此对动力系统的稳定性要求极高。建筑企业在购买电梯的时候必须要求其具备完善的计算机控制系统，一般需要由电梯的生产厂家提供对应的监视接口，然后根据生产商所提供的接口以及相关数据对建筑内的整个电梯系统进行集成监视与管理，确保建筑内住户的生命安全。

2.4 通风与空调监控系统

建筑工程中的空调工程主要作用是对建筑内的空气质量进行过滤、净化、冷却以及加热处理，并对建筑内的空气气流、速度、温度以及洁净程度进行全面调节，以此来满足住户生产、工作、生活过程中对空气质量的要求。在现代建筑中所使用到的空气调节系统一般可以根据其对空气的处理设置将其划分为3 个类型，分别集中式、半集中式以及局部空调系统。

集中式空调系统的所有处理设备主要都安装在空调机房之内，对建筑内的所有空气进行充分处理后再经过风道送入建筑内各个房间之中。目前大部分空调处理器主要由加热器、过滤器、加湿器、表冷气以及风机所组成。采用这一类型的空调系统能保障送入建筑内各个房间的风量不会随着室内的热湿符合变化而变化。且后期投入的维护管理费用较低，但由于其在建设初期需要投入较多费用，且需要占据较大的建筑空间，因此仅适用于大规模的建筑物以及写字楼使用[7]。

半集中式空调系统主要是先对部分空气进行集中处理，然后再送入建筑内的各个房间，由各个房间对空气做出进一步的处理。最常见的就是风机盘系统，其主要是由空调机房集中处理新风，然后由安装在建筑内的各个房间空调来对空气进行再处理。这种空调系统经济性更高，因此被广泛应用。局部空调系统是将空调器安装在房间内容，然后由房间内的空调器对空气进行处理。

在建筑内安装通风系统的主要目的是净化建筑内的空气，通过处理后将室内被污染的空气排放到室外，同时还可以将室外新鲜空气补充到室内，从而满足室内空气质量要求。根据其作用范围主要可以分为局部通风和全面通风两种自动化系统，局部主要是作用于局部气流，保证对应地点的空气不受污染。目前我国大部分办公楼所使用的就是局部通风系统，而全面通风系统在净化室内空气的同时会将室内的有害物浓度降到最低后排除到室外，这类系统更适合人流量较大的场所，如电影院、剧院等。

3 电气自动化系统在现代建筑的应用条件

3.1 温湿度传感器安装要求

无论是安装室外湿度传感器还是室内湿度传感器，施工人员都需要尽可能避免热源、辐射源、风控以及日照等地点，提前对安装场地进行检测。除此之外还需要尽可能避免吸顶安装，因为这种安装方式如果遇到顶部有隔离层的情况，那么室内的顶层的温差就会出现凝水情况，从而导致传感器受到损害。在室外安装湿度传感器的时候还需要在其顶部设置一个雨棚，或者是提前制作一个观测箱进行存放。

3.2 压力传感器安装要求

一般来说，施工人员在安装压力传感器的时候尽量需要安装在直管段的中部，因为安装在这一部位后期开展维修和调试工作都会相对便捷。在安装时尽量不要选择安装在管道内的通风四角以及蒸汽放空口处，且需要尽量避开一些水流流速死角以及振动较大的部位[8]。在安装之前可以提前安装一个缓冲环，以此来避免其受到开机压力的冲击而受到损坏，同时也可以方便后期开展维修工作。

3.3 流量传感器安装要求

在现代建筑电气自动化系统的安装过程中，对流量传感器的安装要求最为关键，必须安装直管上，且需要保留15 管径的直管。如果安装部位设置有阀门、弯管等会对流量稳定性产生影响的设备，那么则需要另外增加直管段的长度。需要注意的是，流量传感器本身是具有方向性的，因此需要保证其安装方向与流体流动方向一致。

3.4 压差开关安装要求

压差开关与流量传感器一样具有方向性，其中含有两个测压管，分别为高压和低压管。因此施工人员在安装时需要注意其压力方向，高压管需要安装在过滤器的进风部位，而低压管则需要安装在出风部位。

3.5 水流开关安装要求

水流开关同样具有方向性，在安装时不仅需要保证其与水流方向相同，且不得使其后叶片与管道相接处，也不可与管道内的任何一个节流装置接触。

4 结语

随着我国建筑行业的发展水平不断提高，人们对现代建筑的功能要求也越来越多。传统的建筑设备运行效果不够理想，不仅经常出现水压低、照明不合理等问题，且还会浪费大量的能源。这也使得建筑行业需要不断朝着自动化、智能化的方向所发展，建筑电气自动化系统无疑是当前建筑行业发展的趋势，通过应用该系统可以提高整个建筑物内的环境状态，为住户提供更好的居住体验。