時間:2023-05-30 09:59:04
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑節能智能化,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:智能化技術;節能設施;集成設計;綠色建筑
中圖分類號:TU85 文獻標識碼:B DOI編碼:10.14016/j.cnki.1001-9227.2016.04.161
引言
以計算機技術、自動控制技術為基礎的智能化技術的迅速發展,使得未來建筑得以智能化,智能化建筑通過將節能技術和設備的優化組合,為用戶提供高效、舒適、便利的人性化的建筑環境,同時,綠色建筑是建筑可持續發展的必然趨勢,建筑設施的智能化設計發展必然與節能、低碳緊密關聯,而采暖、制冷和用電是建筑耗能的主要部分,降低這部分能耗對綠色智能建筑的發展具有重要意義。基于此,本文以綠色建筑理念為指導,以智能化技術為手段,從太陽能應用系統、地源熱泵系統、智能電網系統等三個層面對建筑設施進行了節能設計,實現了太陽能、地熱能、電能等的高效、可靠和優化運行,并將其集成至智能化建筑控制管理系統,進行實時監控和管理,在創造舒適的建筑環境的同時,提升了建筑設施的節能和智能化效果。
“智能化技術融合電子技術、自動控制技術和計算機技術”[1],為綠色智能建筑發展提供了新的思路和空間,建筑節能設施的設計和應用更是成為大勢所趨,本文融合智能化技術和綠色建筑理念,對其設計需求進行如下分析:(1)采用主流技術:以綠色智能化建筑在管理和監控等方面的應用需求為導向,充分利用電子技術、物聯網技術和云計算技術等操作簡單、安全可靠的主流技術,讓建筑設施聯動起來,統一規劃、建設地源熱泵系統、太陽能應用系統、智能用電網系統,并借助于智能建筑控制系統促進各類設備和系統資源共享、信息互通”[2]。(2)節能環保:建筑節能設施應以低成本獲取高性能和多方面的效益為出發點,最大限度地開發利用太陽能、地熱能等可再生能源,并將其與智能化技術結合起來進行設計,實現性能、成本和節能等多重效果。(3)智能用電:運用現代傳感器技術、通訊技術及自動控制技術等構建安全、高效的智能用電網,將可再生能源進行多元化的電能開發與利用,并通過智能電網基礎平臺實現電能的傳輸、調動、監控和管理,為用戶實施節能用電管理提供便利。
2地源熱泵系統節能的智能化設計
地源熱泵系統是利用淺層地熱能,實現高效節能環保的中央空調系統,可以集成采暖、空調制冷和生活熱水于一身,是未來智能化建筑中的標配,為此,為推進地源熱泵系統在現代建筑的應用,增強對地源熱泵系統的智能化控制和操作,本文以“熱泵系統集成”為主導,采用基于傳感器技術和計算機技術進行地源熱泵系統設計,系統控制中心采用性能最佳、簡單易用的光數字傳感器ISL29020,具備低光照條件下的靈敏度(<0.015lux)、寬動態范圍、最佳的光譜響應,以及最佳的紅外和紫外抑制,由其采集建筑采暖、制冷需求信息,并將所采集的數據傳遞給計算機,并借助于計算機通過模擬量輸入通道(AI)和開關量輸入通道(DI)采集實時數據,然后按照一定的規律進行計算,最后發出控制信號,對相應功能模塊進行控制,以實現制冷、采暖的操作。本文所設計的地源熱泵空調系統由U型地下埋管熱換器、熱泵機組冷熱分配系統及用戶終端等構成的封閉環路的集成系統;其中U型地下埋管熱換器通過埋在地下的封閉管道采集地熱能并與水源熱泵機組進行熱交換;水源熱泵機組則利用熱泵循環工質環路和地能采集系統水環路、冷熱分配系統水環路的耦合,通過熱泵機組的制冷和制熱循環實現熱量交換,促進熱量在空間上的轉移,冬季,通過換熱器將地下水或土壤中的熱量提出用于室內采暖,而夏季則利用地下土壤或地下水帶走熱量,達到制冷效果;冷熱分配系統則是將水源熱泵機組制取的冷凍水或者采暖熱水輸送至用戶終端空氣處理系統用于空氣的冷熱處理;用戶終端空氣處理系統涉及新風機組、風機盤管、空調系統三種形式,可對空氣進行凈化和熱濕處理,調節空氣質量和壓力,提升建筑的舒適度。
3太陽能應用系統節能的智能化設計
太陽能的可再生性、清潔性,推動了其在綠色智能建筑中的應用和推廣,而目前公認能源效率最高、經濟性和可操作性最高的為太陽能熱水系統,本文就將以此為重點,充分利用智能化技術來對其進行優化設計,“以Ateml公司生產的高性能、低功耗的8位嵌入式AVRmega32微處理器為控制核心”[4],構建主要由太陽能集熱器、熱傳傳熱工質、貯熱水箱、補給水箱和連接管路等部分構成的智能化太陽能熱水系統,如圖1所示,首先集熱器通過吸收太陽輻射能后溫度升高并形成循環流動,從而實現熱能轉化并將其傳遞給集熱器內的傳熱工質,傳熱工質受熱后通過自然循環方式將貯水箱中的水加熱,或是以強迫循環方式將集熱器內的熱能傳送給貯水箱中的水,而系統中的控制裝置根據貯水箱與蓄水箱底部水溫的差值是否超過限定值,來自動啟動補給水箱及時補充冷水;同時,為了保證系統在陰雨天或是陽光強度較弱的冬季也能夠正常運行,還可設置輔助加熱裝置,如電熱器。
4電網節能的智能優化設計
綠色智能建筑在電網節能設計主要表現在智能電網的發展,其實一個“能源計算網絡”,本文選用TI嵌入式處理及模擬技術作為其初級測量單元(PMU),可為電力系統監控提供穩定可靠的高精度、節能型智能用電支撐,應用TITMS320C2000微處理器與高性能模擬技術可實現完整的監控解決方案,使管理者和用戶能夠實時監控基本電壓線路,保證用電安全,且經配置的PMU可實現初級儀表測量、配電自動化、中斷恢復、高效節能以及高質量電源等優異特性,同時應用Optisense光學傳感器結合PMU可使用電設備具備更高的電網安全性與可靠性以及更高的可視度,實現更快的電力中斷響應,并及時將信息反饋給用戶。基于此智能化技術,所設計的智能用電網自上而下是智能微電網、電能管理主站、傳輸網絡通信、智能用電信息交互終端(電能信息傳感器、觸摸顯示屏)、智能插座、用電設備等[5],由此形成的智能用電網系統中,智能微電網通過可再生能源時空互補性、直流電網技術、超導與新材料技術的應用、信息技術的運用與智能微網技術,將廣域范圍的各類電力資源轉變成滿足用戶多元化電力需求所需要的資源;同時,智能電表設置是為了對電網系統覆蓋區域內用電情況進行實時監測,且因其“具有電能計量、信息存儲及處理、實施監測、自動控制、信息交互等功能”[5],支持雙向計量、階梯電價、分時電價、峰谷電價等需要,為實現分布式電源計量、雙向互動服務提供基礎支撐;用電設備與智能插座的鏈接,能夠將用電信息通過電能信息傳感器顯示在觸摸顯示屏,并將信息及時反饋給電能管理主站。
5結束語
本文給出的建筑節能設施設計方案經濟性、可操作性強,為智能化技術在建筑領域的應用提供了一種重要的參考方案,有效彌補了我國綠色智能建筑發展的短板。但同時也存在一定的局限性,目前的研究還僅停留在對取暖、制冷和用電等建筑節能設施的智能化設計上,而對節能電梯、水資源處理等的智能化設計則相對欠缺,需要結合用戶需求、節能環保要求進行完善,以進一步提升綠色智能建筑的性能。
參考文獻
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關鍵詞:辦公建筑;節能;智能化設計;研究;可持續
隨著近些年城市化發展建設速度的提升以及建筑行業的不斷發展,使得人們對于城市建筑的相關要求也隨之不斷的增多,因此,通過智能化設計來對辦公建筑進行節能化的設計,加大對節能減排建設材料的相關研究,減少在建設過程中對于建設資源的浪費情況,對于保護環境、節約資源具有十分重要的作用。此外,在建設辦公建筑的過程中大量的使用節能材料還可以提升建筑施工的作業效率,提高工程建筑的經濟和社會效益。
1節能建筑智能化的設計原則
1.1可持續設計原則
在對辦公建筑進行節能的智能化設計過程中,相關人員應該要堅持可持續的發展設計原則,并以此來作為推動建筑節能理念全面發展重要基礎。所謂的可持續發展,就是以發展為前提,即一些辦公建筑作業都需要以促進節能環保理念的發展為依據;以人為本是核心點,即在進行智能化設計的過程中,應該以人的感受作為首要考慮的因素,在設計過程中全面的體現出人本思想和環境倫理的相關概念;統籌兼顧屬于根本方法,即在推動建筑節能設計時,不僅要推動建筑行業的發展,還需要兼顧到環境保護的相關理念。此外,進行智能化設計,不僅可以有效的降低辦公建筑物在建設過程中對于資源的浪費,提升資源的利用率,還可以提升辦公建筑過程中對于不可再生資源的使用頻率。
1.2節約資源設計原則
對于智能化設計技術來講,其在設計過程中還需要全面的堅持節約資源的相關理論。對此,在建設過程中,相關人員應該要堅持保護環境、節約可再生資源、開發新能源等建筑理念和原則,只有這樣,才能夠降低其對于不可再生資源的使用和消耗總量,達到節約資源的目標。與此同時,為了不影響辦公建筑的正常使用功能,相關人員還需要加大對可再生資源的探尋和研發力度,將節能減排作為建設辦公建筑的核心點,不斷的開發并利用新能源,以便從根本上緩解當前世界范圍內出現的能源緊缺的問題,促進節能建筑技術的發展。
1.3環境舒適設計原則
隨著國民經濟水平的提升,使得人們對于生活和工作環境的質量要求也隨之不斷的提升,所以,在建設辦公建筑的過程中,相關人員應該以保證環境的舒適度作為設計原則之一,盡可能的為人們提供一個舒適的工作環境,只有這樣,才可以提高人們在工作過程中心情的愉悅度,從而提升其工作效率。為了能夠讓人們可以在舒適的環境中辦公,設計者進行節能的過程中一定要堅持環境舒適的設計原則,通過使用智能化設計技術來讓辦公建筑可以擁有良好的通風和采光設計,為辦公者的身心健康提供一定的保障。
2辦公建筑節能的智能化設計
2.1光伏幕墻系統百葉式的遮陽節能設計
從設計原理的角度來看,此種智能化的設計方式,其在設計過程中使用的是當前比較流行的一種玻璃幕墻的獨特設計,使用這種方法設計出的幕墻系統,其不僅擁有傳統玻璃幕墻具有的遮陽功能,還對其調整了其原有遮陽功能存在的弊端,實現了建筑節能的相關設計目標和要求[1]。與此同時,在進行此部分的設計過程中。因為此種光伏幕墻系統上使用的玻璃采用的是將非晶瓦的光伏組件直接放入到傳統玻璃幕墻結構之后,通過翻頁的設計方式將其放置在了雙層玻璃的夾層之中,所以,設計人員可以利用智能化技術對放置的角度進行調整,使得其可以達到最佳采光效果。此外,對于幕墻采集到的太陽能資源,設計人員可以將其應該到控制室內溫度、維持辦公建筑夜間各系統的基本運營和產生熱水方面,從而達到節能的設計要求。
2.2屋頂采光的太陽能遮陽智能化設計
當代城市辦公建筑在進行智能化節能的設計過程中除了應用上一點降解的百葉式的光伏幕墻系統完成辦公建筑遮陽節能工作的智能化設計之外,還利用了屋頂采光設計可以收集太陽能的功能達到了遮陽節能設計的智能化設計目標[2]。從設計理念上來看,此種遮陽節能工程的智能化設計方案其主要是通過使用建筑物中的節能裝置和一些能夠收集太陽能的組件,并將這些裝置和組件結合到一起,通過智能化的控制手段來調節其對于太陽能以及其他能源的利用率來完成遮陽節能設計的相關目標的。
2.3呼吸式玻璃幕墻的自然通風節能設計
就辦公建筑本身來講,其幕墻結構與外界環境之間并不是處于完全隔離的狀態,所以,辦公建筑在設計的過程中就會對二者的透氣性提出一定的要求。然而,由于外界環境的氣壓值同建筑物結構內部的氣壓值之間存在著一定的氣壓差,受該氣壓差的影響,辦公建筑的使用過程中會有一定的空氣進入到建筑物目前的內部,所以,利用呼吸式的玻璃幕墻來進行辦公建筑的智能化設計,就可以達到自然通風節能的設計目標;并且,使用此種設計方法還可以促進建筑物內部空氣的流動性[3]。此外,由于此種設計方式主要是通過利用呼吸式的幕墻來交換內外空氣的方式來達到自然通風的目的,所以,在對辦公建筑內部的幕墻進行設計時,一定要采用智能化的方式來控制其內部的氣壓值,保證氣壓差可以被控制在一個合理的范圍內,防止由于氣壓值過大或者是過小對自然通風設計產生的影響,為建筑節能的智能化設計提供一定的保障。
2.4辦公建筑用電系統的節能設計
對于辦公建筑節能系統的智能化設計工作來講,除了可以采用自然通風節能的設計方案之外,還可以對辦公建筑內部的電力系統進行節能設計,通過利用智能化的設計方法來達到良好的辦公建筑節能效果[4]。對于辦公建筑來講,白天用電量相對較大是一個極大的特點,對此,可以在建筑物內部進行冰蓄冷設計,使用智能化的控制技術和手段,盡可能的降低辦公建筑在白天的用電量,并將其顳部太陽能設備在夜間儲備的電能轉移到白天,從而降低其實際用電量。此外I,還可以通過智能化技術控制電網峰谷之間存在的價格差,降低辦公建筑內部電力系統的用電量,從而減少建筑運營的成本[5]。
3結束語
總而言之,隨著社會發展速度的提升、辦公建筑工程數量的不斷增加、以及人們節能環保意識的不斷增強,使得當前我國人民群眾對于建筑工程節能程度和智能性的要求也隨之不斷的增加。因此,要想推動辦公建筑節能的智能化設計理念和方式在我國建筑行業的不斷推廣與發展,相關人員不僅需要加大對建筑節能材料的調查和研究,還需要增強智能化設計技術的宣傳力度,盡可能提升在工程建筑過程中節能材料的使用程度,推動智能化設計技術和節能理念在辦公建筑建設過程中的應用。
參考文獻
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傳統建筑中我們一般很注重外墻、門窗和屋頂這三部分的節能,主要是利用高效、經濟的保溫隔熱材料以及切實可行的構造技術來提高圍護結構的保溫、隔熱和密閉性能。如外墻采用復合墻體,降低傳熱系數;門窗采取增加窗玻璃層數、窗上加貼透明聚酯膜、加裝門窗密封條、使用低輻射玻璃和絕熱性能好的塑料窗等措施,改善門窗絕熱性能,有效阻擋室內外空氣的熱傳導;屋頂隔熱降溫的方法有架空通風、屋頂蓄水和屋頂綠化等。
智能化建筑IB(Intelligent Building)是信息時代的產物,它的基本要素是通信系統的網絡化、辦公業務自動化和智能化、建筑柔性化和建筑物管理服務的自動化。我國智能化建筑多集中在大城市,像瑞安這樣的小城市還沒有真正意義上的智能建筑,所謂的智能化建筑也只是些自動化功能的簡單羅列。事實上智能建筑是建筑、裝備、服務和經營四要素相互聯系、全面綜合并達到最佳組合以獲得高效率、高功能和高舒適的建筑物。目前,智能化建筑較傳統建筑耗能主要體現在以下幾個方面:一是技術方面。我國智能化建筑基礎性研究工作缺乏, 硬件產品、設備過于依賴進口, 業主從其自身的時間、精力、財力等方面綜合考慮, 很可能會放棄智能系統,智能建筑被大量閑置, 造成浪費。二是管理方面。智能建筑除傳統物業管理的內容之外, 建筑智能化系統的正常運行對物業管理人員的技術素質要求較高。由于缺乏高素質的物業管理人員, 對已有的智能化建筑管理不善, 也造成了智能化建筑的巨大能耗。三是業主對建筑舒適度要求的不斷提高加劇了建筑能耗。所以,發展智能化建筑更應該高度重視節能。
(一)減少智能建筑的建設能耗
一、加強相關法律法規,制定、完善節能政策,使建筑節能工作走上法制化軌道。注重建筑節能立法,建立完善的建筑節能管理體制,采取經濟政策鼓勵建筑節能,加強節能與開發并重的科學研究,加大建筑節能技術革新,完善建筑節能技術標準體系,加強建筑節能技術應用轉化與工程開發,培育建筑節能科技創新與服務企業,逐步形成“政府主導、市場主體、全社會參與”的良好格局。二、加強規劃設計,提高項目管理水平。建筑的規劃設計是建筑節能設計的重要內容之一。要對建筑的總平面布置、建筑平、立、剖面形式、日照、自然通風等氣候參數對建筑能耗的影響進行分析,使得建筑物在冬季最大限度地利用太陽輻射的能量,降低采暖負荷;夏季最大限度地減少太陽輻射的熱并利用自然通風降溫冷卻,降低空調制冷負荷。加強容積率控制,努力提高綠化率,美化環境,緩解熱島效應等。智能化建筑還要求項目管理采用一種具有統一協調界面、責任明確的責任管理體系,防止因為項目管理不善而造成巨大的浪費。三、系統要形成有機統一整體,避免簡單累加。智能化建筑所涵的樓宇設備監控系統、消防自動化系統、安防自動化系統、通信自動化系統以及辦公自動化系統要統一集成為建筑智能化系統,避免重復投資,重復建設,多重管理。四、需要高素質的物業管理團隊。智能建筑如果沒有高素質的物業來管理維護,那就是一個擺設,不但浪費巨大的投資,而且無序、無管理的運行也將導致巨大的能耗。
(二)降低智能建筑的運行能耗
除了以上所涉,智能化建筑還需要加強以下方面來提高節能效率。主要就是如何利用現代技術來降低各種建筑設施的運行能耗。采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,降低這部分能耗將對節能起著重要的作用。
先說采暖和制冷,在南方比如瑞安這樣的縣城,空調采暖制冷占相當大比例。據有關數據統計,空調使用已經占建筑耗能50%左右。空調的能耗主要是由建筑物冷熱負荷來決定,因此在智能建筑建設時不但要設計好建筑物的圍護結構,還要從中央空調設計選型開始就應注重節能。要強制淘汰低效能比空調,推廣使用高效節能空調。建好后還要加強中央空調的運行管理,因為一個設計再好的節能系統,如果管理不善一樣達不到節能的目的。空調系統包含了三大部分:冷源、空調機和空調末端設備。在實際應用中,比較重視對前兩部分的控制和管理,但對于空調末端的控制一直沒有引起足夠的重視。實現空調節能的根本途徑,就是巧妙利用室外條件、圍護結構、室內條件和空調設備相互作用關系,既創造出舒適高效的室內環境,而同時又實現大幅度節能目的。空調節能的工作原理重點在冷源系統與空調設備的運行效率方面想辦法,通過智能化管理優化其控制來達到節能目的。其節能措施包括:1、提高冷凍水溫度,可以達到節能效果。在保證舒適的前提下,系統能源管理程序根據每個季節及每天室外溫度的變化情況,自動調節冷凍水的出水溫度。2、根據末端設備所需的冷量負荷,運用模糊算法,對空調冷源設備進行群控,優化運行,保證冷量供求平衡,讓冷源設備運行在最高效率特性上。3、提高室內溫濕度控制精度。根據有關測算如果在夏季將設定值溫度下調1℃,將增加9%的能耗;如果在冬季將設定值溫度上調1℃,將增加12%的能耗。因此將大廈內溫濕度控制在設定值精度范圍內是大廈空調節能的有效措施。以瑞安來說夏天不要溫度太低,以25℃為宜,冬天溫度不要太高以22℃為宜。4、對于大堂、走廊等公共區域在能保證舒適的前提下合理設定溫濕度。相對于室內來說適當放寬控制要求,提高設定溫度。如進門的大堂在夏季將溫度設定值設在28℃ ~30℃,主要比室外低4~5℃,人們已感覺舒適;走廊設定值定在27℃ ~28℃也可滿足要求。5、根據季節變化,進行合理的新風量有效調節是節能的另一個措施。在過度季節要盡量采用自然通風等。6、要定期對設備進行維護,防止帶病、超負荷運行;7、監測運行參數,改造系統不合理之處;8、運行要能實現智能化管理功能,能集中實現分層、分區、分時控制。
建筑照明是一個系統工程,要想節能除了在設計之初要注意照明燈具及附件的選擇,還涉及到建成之后的智能控制等多個方面。照明燈具有很多種如白熾燈、熒光燈、HID燈,光纖燈、LED等,每種都有各自的優缺點,都有自己的適用范圍,設計時可根據建筑物的使用性質,人員的視覺要求,靈活選擇配套的節能光源。在優化照明設計的同時還要充分利用天然光,使窗戶射的天然光和室內的人工照明合理協調,形成良好的照明環境,可大大地節約能源。節能光源作為一種簡便、有效的節能措施,主要在小型的建筑物或者家庭照明中發揮重要作用。在大型公共建筑物的運行和管理中,為了達到節能的效果,還需要把照明系統智能化并納入建筑設備自動化系統BAS之中,通過計算機集成系統,在主控室的計算機操作平臺上完成日常的運轉與管理工作。通過軟件的可編程任意實現單點、多點、區域、群組的分區控制、分時控制、通斷控制、調光控制等多種控制方案。可以預先設定若干基本狀態并可以根據環境設定自動切換。例如,當一個工作日結束后,系統將自動進入晚上的工作狀態,自動調暗各區域的燈光,同時系統的探測功能也將自動生效,將無人區域的燈自動關閉,并將有人區域的燈光調至最合適的亮度。此外,還可以通過編程器隨意改變各區域的光照度,以適應各種場合的不同場景要求。照明系統智能化的目的就是使整個照明系統可以按照經濟有效的最佳方案來準確運行,降低運行管理費用,最大限度地節約能源。
另外就是節約用水,我們可以利用水再生技術,水循環技術,雨水收集利用技術,使用節水器具等來達到節能的目的。
(三)提高智能建筑新能源利用
【關鍵詞】智能建筑;電氣系統;控制管理;質量監控
引言
二十世紀以來,由于世界經濟的發展和人民生活水平的提高,用戶對建筑服務水平提出了更高要求,人們的居住觀念己從低水平的簡單要求逐步向舒適性、環保型及智能性等高層次需求轉變,直接導致了建筑能耗越來越快的增長。作為建筑節能的重要組成部分一一建筑電氣節能己經成為關乎我國建筑業可持續發展的重要組成部分。相關數據表明,我國智能化建筑數量在二十一世紀后期將占據世界總量的一半以上。當前我國建筑電氣己經經歷了電氣化階段、自動化階段,正在朝著智能化階段邁進,為我國建筑節能的發展帶來了機遇。可見,為保證所有電子設備在互不干擾的情況下高效、智能運行,建筑電氣的技術在智能化建筑領域將會有更為廣闊的發展空間。
1智能建筑與智能化建筑電氣
1.1智能建筑
智能建筑是指利用現代建筑、計算機、通訊和控制的先進技術手段,將信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統進行優化整合,通過樓宇自動化系統(BAS)、辦公自動化系統(OAS)和通信自動化系統(CAS)為人們實現一種安全、高效、舒適、節能、環保、健康的建筑環境。作為一種新型的現代化樓宇,智能建筑通過智能化控制系統對建筑的通訊設備、硬件設施、水電設備等方面進行系統而高效的操作與管理。
目前,由于我國智能化建筑的智能化控制系統的理論基礎較為薄弱,實踐操作不夠完善,導致我國不少智能樓宇的控制系統未能正常運轉,其優勢并未得到充分發揮。
1.2智能化建筑電氣及其作用
建筑電氣系統是現代建筑智能化運行的核心,其在智能建筑中的重要作用是在建筑平臺上實現的。作為一個核心系統,它對整個建筑物功能的發揮、建筑布局和結構的選擇、建筑藝術的體現、建筑的靈活性以及建筑安全的保證等方面,都起著十分重要的作用。
智能化建筑需要數量龐大的電氣電子設備才能夠實現全部的建筑功能。如果想要使這些電子設備都維持正常運轉狀態,就不能離開多種電氣技術支持。可以說多種電子技術的根本來源就是建筑電氣技術,智能建筑中弱電系統的設備、纜線安全必須依靠電氣技術如:電源技術、防雷與接地技術、布線技術、等電位技術等眾多的電氣技術來支持方可奏效。顯然智能建筑對智能控制提出了較高要求,而智能控制的根本取決于智能化建筑電氣。即電氣節能技術的革新決定了是否能降低智能化建筑的電氣耗能,智能化建筑電氣節能技術的全面發展與進步直接關乎了智能樓宇的智能化控制體系和技術。
在智能化建筑中,建筑電氣技術起到的作用不會僅限于解決弱電設備間(弱電設備間存在干擾現象)的沖突,它也能夠被應用于其他領域,例如幫助智能化建筑進行智能化監控、對智能化建筑安全防范措施的加強和促進智能化建筑之間的信息傳輸。對于電子監控技術,建筑電氣設計是通過新技術的研發不斷推動了智能化建筑的監控水平的提升。此外,安全防范技術通過建筑電氣技術實現了在子系統間進行聯動協作,提高了安防系統的可靠度、嚴密度和實時度,且子系統相繼進行數字化,整體的安防系統不斷向數字化和綜合化的方向發展。
2我國智能化電氣技術存在的問題
目前,我國尚未形成專門的針對建筑電氣節能有關設計方面的規范標準,同時建筑電氣節能設計的相關技術人員未能對節能優化控制環節進行合理的分析和綜合把握,阻礙了電氣建筑節能的具體設計和安裝環節。可見,目前智能化建筑電氣節能技術還存在許多問題,主要表現在:
(1)缺乏智能化建筑電氣質量安全監控優化,主要在建筑電氣監控安全優化的控制方面,部分建筑電氣工倒幣未能有效地對現有建筑電氣節能技術進行掌握、分析和運用,導致某些設計環節缺乏可實施性,使得某些智能樓宇的電氣節能體系無法正常運行,電氣系統的安全也難以保障。
(2)建筑電氣節能優化設計中缺少自動化、智能化電氣設備及其配套設施,導致智能化建筑電氣節能控制體系不能正常運行,即在設計方面使用了最先進的智能樓宇電氣節能技術,卻無法獲得實際節能效果,耗電量:大。因此,對自動化、智能化技術的工程型研發是電氣節能的關鍵所在。
(3)基于我國當前智能化建筑電氣節能技術現狀可以看出,目前智能化建筑電氣節能體系缺乏全面有效的協調統籌,而且控制制度尚不完善,控制方式也不盡科學,實際運行效率低下。
3智能化建筑電氣節能技術的系統優化
基于以上問題,為符合智能化建筑電氣技術在節能降耗、安全環保的目的,應采取以下優化措施。首先,實現智能控制體系的優化是智能化建筑電氣節能技術體系優化的重要環節,具體包括以下四個方面:①智能控制策略的優化:②智能控制管理方式的優化;③智能數字控制器的優化;④智能控制網絡的優化。其次,建筑電氣質量安全監控技術是確保智能化建筑電氣節能體系正常安全有效地運行的保障,應正視建筑電氣質量安全監控進行優化在智能化建筑節能電氣工程中的重要的地位,一方面,優化智能建筑電氣節能供電系統的保護措施;另一方面,優化智能化建筑電氣節能的安全防范系統。包括對視頻監控系統、入侵報警系統、安全防范系統的集成與技術融合等方面的節能優化等,以此來優化智能化建筑電氣節能設備的質量安全。
另外,對于電氣系統的節能優化設計還應充分考慮以下方面:①供配電系統的節能優化設計:要綜合考慮建筑用電設備的特點、用電負荷容量和設備具體布置等情況,基于多個因素的綜合分析,確定合理的供配電節能設施使設備在保持正常運行狀態的同時最大程度的減少能源消耗;②照明系統的節能優化設計:照明系統是建筑節能的一個重大方面,用節能照明燈具取代普通照明燈具,采用聲光控系統設計照明開關燈措施都可以有效減少能源浪費:③電梯、通風、空調及夠供水系統的電氣節能優化設計:應合理的選擇電梯型號,合理選擇節能環保高效的產品;④充分利用新型資源:利用新型的可再生能源,如太陽能、風能等,減少對高品質能源使用的設備耗能以及對非節能設備的依賴。
4小結
智能化建筑作為建筑工程未來的發展方向,其水平已經成為一個國家、城市、地區現代化水平的一個重要標志。目前我國在相應的自動化、智能化電氣設備研究、開發和生產上還處于比較落后的地位,應重點關注智能化建筑電氣的設計和控制系統的優化與安全,把智能建筑和建筑電氣技術有機結合起來,真正的發揮智能建筑的優勢,更好的滿足人們在生活上的需要,促進我國的社會主義的現代化建設。
參考文獻:
[1]范臻.基于智能化建筑電氣節能優化設計的分析[J],中國高新技術企業,2012, 28: 30-32.
長久以來,我國的建筑節能技術并沒有受到相應的重視。我國的建筑面積的能源消耗遠遠高于發達國家。而且差距越來越大。但是由于現在國家的能源嚴重緊缺,建筑使用的能源極度浪費,因此,工業建筑的能源消耗成為我國現在建設節約型社會的一項薄弱環節。所以,在工業建筑中節能的設計在整個的工程中的作用是不可或缺的。
一、我國工業建筑節能發展
工業建筑節能已經具有相對較長的發展歷史,但是由于發展中的我國受到了文化以及經濟等諸多因素的制約而在工業建筑節能方面尚處于起步階段,這也造成了對工業建筑節能的認知欠缺全面性以及缺乏重視的情況。我國工業建筑在設計階段僅僅會對基本使用需求作出考慮,而隨著時代的發展,工業建筑設計也得到了很大的進展,尤其是以人為本設計、綠色設計、節能設計等已經得到了廣泛的認可。在工業建筑節能的發展中,越來越多的設計者已經認識到進行節能設計不僅需要采用適當的節能技術,同時要通過因地制宜來降低節能設計的成本,從而在使節能建筑設計符合地方條件的基礎上實現節能設計的利益最大化。總之我國在工業建筑節能方面正在進行積極的研究與探索。
二、工業建筑節能特點
工業建筑指的是從事生產服務和工業生產的構筑物以及建筑物,其設計需要滿足工業生產機械設備以及工業流程的需求。與其他類型的建筑相比,工業建筑最明顯的特點就是服務特點存在差異。工業建筑具有較大的能耗、較高的環境控制要求、較多的設備發熱量、較復雜的影響因素,并且隨著工業規模的不斷擴大,這些特點也會更加明顯,而這些特點的存在也決定了對工業建筑進行節能是一項系統的、復雜的工程。在當前的工業建筑節能的認識方面存在一些誤區并且也具有較大的執行難度。北方地區進行工業建筑節能方面的主要目的是降低建筑本身的采暖能耗,而對圍護結構進行保溫是最為普遍的節能措施,但是事實上工業建筑節能不能局限在提高圍護結構保溫性能方面。建筑節能不是單純的使用節能設備與技術,由于一些節能設備和節能技術之間存在“相克”關系,所以當不能合理選用節能設備和技能技術的情況下有可能造成能耗的進一步加大。同時工業建筑具有著明顯的實用性,主要表現為國內外差異,南北方差異、城鄉差異、不同工業類型之間的差異等。所以對工業建筑進行節能設計的過程中,要以國情、當地氣候特點以及建筑內的耗能系統等對工業建筑的設計進行細化,通過開展包括節能分析模擬在內的多方面工作來促進工業建筑的發展。同時,建筑要做到與原有設備的配合,從而防止高耗能、高投入以及低效益的現象發生。在對工業建筑的節能形勢作出探索的過程中要重視實現節能與功能的統一,如在確保工業建
筑體積能夠滿足工業生產需求的基礎上降低圍護結構的面積以降低熱損。在確保工業建筑實用性的基礎上進行多層工業廠房的推廣來達到節能、節地、降低投資的效果,將有恒溫或者恒濕要求的產房設計在一起,從而在降低能源消耗的基礎上解決廠房布置復雜化問題。在進行建筑平面設計、體型設計、朝向設計、層數設計以及層高設計的過程中要對工業建筑的生產要求以及地理位置和氣候條件等進行綜合考慮。
三、工業建筑節能設計面臨的問題分析
由于我國當下經濟發展迅速,國內外資本在國內進行的工業投資項目數量持續增長,工業建筑市場化、國際化也成為發展的必然要求。因此,工業建筑的質量和數量不成正比,是當前工業建筑設計的主要問題。
首先,在工業建筑的設計過程中,設計標準更新的相對滯后,使得很多項目都難以符合最新生產需要,或國際相應標準,很多設計者在設計中面臨諸多問題,卻不能得到及時有效地解決。另外由于技術的原因,我國在很多施工和安裝技術上還難以真正達到完美的預期,細部粗糙以及完成效果與設計愿景相背離的情況十分嚴重。
其次,隨著市場經濟建設的深入和國有企事業單位體制改革的深化,以往大、中型工業企業的項目建設必須依托,甚至指定由某個國有大中型建筑設計院設計的情況已經較為罕見。市場競爭的壓力和可供選擇對象的增多,使許多企業在進行建設時,不再僅僅停留在滿足基本生產流程需要上,他們對企業的發展和形象有了更多的關注。
四、工業建筑節能設計的對策
工業建筑設計需要根據時代的發展而改變,就目前來看,我國的工業建筑節能設計水平還需要進一步的加強、改善,主要表現在以下幾點:
(一)合理地對建筑的外在環境進行考慮、設計
建筑分布以及選址設計在建筑外部環境節能上是需要第一位考慮的。以獲得更多光照以及避開風口進行建造是民用建筑施工的基礎,但是,工藝設備方面的布局和選址卻是影響工業建筑建造的主要因素,工業建筑外部環境以及工業耗能量的多少也由其決定。所以,應充分的了解建設地段的地質外貌、自然環境、氣候類型以及水文特點,一切從實際出發,使建筑施工方案與能耗節能緊密聯系在一起,在工業建筑的科學布局、選址上進行一系列的合理考慮,而這也是工業建筑節能工作的首要步驟。
(二)剖析建筑的外形和空間結構
建筑物外部的大氣和建筑物本身相接觸的外在面積與其包含圍繞的工業建筑所占空間體積的比例值,就是我們所說的建筑體形系數。體形系數越小,建筑空間構造就越合理、科學,規劃布局也就越整齊。所以,使建筑的體形系數值得到降低并使建筑施工各方面要求得到完善,成了建筑節能工作的重要目標。
(三)智能化工業建筑設計
智能建筑節能是世界性的大潮流和大趨勢。從可持續發展理論出發,建筑節能的關鍵又在于提高能量效率,因此無論制訂建筑節能標準還是從事具體工程項目的設計,都應把提高能量效率作為建筑節能的著眼點。智能化工業建筑也不例外,業主建設智能化工業建筑的直接動因就是在達到高度現代化、最高生產效率、高度舒適的生產環境同時能實現能源消耗大幅度降低,以達到減少營運與生產成本的目的。智能化工業建筑能提供一個高效、舒適、節能、便利的人性化工業生產性建筑環境,包括智能化照明控制與管理系統、空調系統檢測和智能化控制系統、給排水消防和工業再生水檢測與智能控制系統、工藝生產與運輸系統智能化控制系統等等。智能化工業建筑在我國處于快速發展期,隨著技術的不斷進步和市場領域的延伸,未來幾年智能化工業建筑市場前景將十分巨大。
(四)“以人為本”創建環保節能的工業建筑
將節能環保與追求自然舒適相結合,建筑設計師在工業建筑設計理念里加入綠色環保因素。以高程度的綠化范圍和自然清新美為設計核心,是一個優秀建筑設計師必須具備的意識。雖然說,在工業建筑領域,科學合理地設計生產的工藝是居于首要地位的,但是,除了妥善的考慮到工藝生產方面外,為工作人員、技術生產者以及管理人員營造一個清新自然、舒適簡約的工作環境以及氛圍,也是一個優秀的建筑設計師需要大力考慮的。這樣,工作人員的勞動積極性以及工作熱情就會被調動起來,緊接著工廠的生產效率也會有所提升,產品的質量也會相應提高。而這樣一種優美舒適的環境也是由工業建筑的節能設計所影響的。
結語
隨著我國經濟的不斷發展,建筑業也隨著不斷發展。因此,工業的能源消耗也迅速增加。所以,要提高建筑行業人員的節能意識,保證工業建筑行業的節能工作。使我國的自然環境得到改善,建筑業得到更好的發展。
參考文獻:
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關鍵詞:智能化建筑;電氣設計;節能
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
引言
隨著我國的節能環保觀念的深化與發展,在實踐生活中有很多的行業都采取和應用了節能技術來促進我國的環保節能事業的發展。在建筑行業中建筑業對于能量的消耗是較高的,因此在建筑業采取節能措施,有利于建筑行業的健康發展,也促進我國的節約型社會的建設與發展。但在其發展過程中,還存在一些問題,尤其在施工過程中,仍存在不少弊端。建筑節能技術作為建筑行業中的一項重要技術,常常被建筑企業所忽視,造成了巨大的能源浪費。所以,在我國建筑行業中,節能減排與可持續發展理念是一致的,而節能減排對建筑電氣節能設計提出了更高的要求。
一、建筑節能以及優化設計
建筑能耗是能源消耗的一個重要組成部分,調查研究表明建筑業在我國還是一個蓬勃發展的行業,社會需求量巨大。現有的建筑量不能滿足人們的需求,對于住宅建筑的要求也是越來越高。建筑能耗包括建筑全生命周期內發生的建造能耗和使用能耗,占能源消耗的很大份額,而在建筑中建筑圍護結構的能量損耗又是最大的。我國建筑圍護結構的熱工性能相比較與發達國家有很大的距離。因此節能措施的研究還是有很大意義。
我國是建筑業大國,建筑業也是我國國民經濟重要組成之一。我國每年完成的建筑工程總量約為 20 億平方米,約占全世界建筑總量的 50%,每年的新增建筑中只有很少的一部分工程能夠達到國家制定的節能目標能夠成為節能建筑。我國已建成的建筑面積總量約430億平方米,累計已建成節能建筑總面積約有28.5億平方米,僅占城鎮既有建筑總量的 6%,今后建筑節能任務十分艱巨。
有關資料統計表明,建筑用鋼量約占全國鋼總用量的 25%;水泥用量占全國水泥總用量的 70%,木材用量占全國總用量的 40%,建筑用水占全國總用量的 32%。以上總計約高出發達國家耗能 2~3 倍,加劇了給環境帶來的壓力。在建筑能耗方面,我國已建工程的外墻、外窗、屋面等采暖耗能量比氣候相近的發達國家約高出 3~4倍。建筑能耗隨國家建筑工程量增長而增加,大大超過了我國能源生產增長速度。
所謂的建筑節能主要是指在建筑在發揮其基本功能的同時降低對于能量的消耗以及在建筑的中設置一些隔熱或者保溫的設置來提高建筑的能量的使用效率進而降低能耗。在建筑中達到節能的目的需要從這兩個方面進行才可以獲得較好的節能效果。建筑節能對于國家發展會產生較大的影響,需要重視節能問題,配合國家的節能環保戰略,促進經濟發展的同時,建筑行業也可以通過建筑節能來降低建設成本,獲得較好的經濟效益以及社會效益。
對于建筑節能的設計進行優化主要是指在建筑節能的設計過程中,將各種節能方案進行對比與分析,從這些方案中找出最為節能的優化方案,這樣可以最大程度上實現節能的目標。但是什么樣的節能方案是最好的,怎樣做到節能方案的最優化,這并沒有一個規范的標準,每一種方案都有其利弊,在節能設計中對方案進行優化需要綜合各種方案的突出優勢,結合具體的建筑設計,整合出一種比較理想的節能方案。
二、智能建筑節能評估方法
(一) 照明監控系統的節能評估
根據照明系統能耗分項計量的能耗監控點,可以得出照明系統節能評估表,如表 1 所示。
表1 照明系統節能統計表
沒有使用智能化技術的能耗,須運用各分項燈具功率和使用時間進行計算,照明監控設備由 DDC 控制器、紅外線控制開關、紅外控制器、多功能傳感器、模擬量輸出和各種繼電器組合而成。在照明系統中分項之間的節能評估可以按照未使用節能技術的能耗和監控的設備能耗進行計算,將各項能耗進行累加所得結果就是對照明系統的節能評估。
(二)空調監控系統的節能評估
空調監控系統主要由冷站監控系統、熱源監控系統和風量空調系統組成。在測量的過程中,要依據各系統中的能耗監控點,繪制空調節能評估表。
空調系統設備的能耗要依據冷站系統增加的監控點進行計算,未使用節能技術的設備耗能的計算要依據設備的功率和運轉時間來,計算其能耗 ;對熱源系統能量的計算,要依據供熱熱量對設備監控系統能耗的計量來實現。投入的監控設備有 DDC 控制器,流量、壓力、溫度傳感器和變頻器等,電磁閥也可根據功率計算出其能耗。空調監控系統各分項的節能量可根據“節能量 = 未使用智能化技術的能耗-實際能耗-投入監控設備的能耗”計算出來,最后累加就可得出空調監控系統總體的節能效果。其中熱源系統可以以熱量和電能混合的形式表現出來,也可根據相關國家標準將熱量轉換成電耗量來統計。
(三)給排水監控系統的節能評估
給排水系統分為給水系統和排水系統。根據給排水系統增加的監測點,繪制排水系統節能評估表。給排水系統中,給、排水泵實際能耗可由增加的監測點計量出來,未使用智能化技術的能耗可根據其功率與工作時間計算出來 ;給、排水泵系統監控設備有 DDC 控制器,變頻器,壓力傳感器等設備,其能耗也可根據功率計算出來。各分項節能量可根據“節能量=未使用智能化技術的能耗-實際能耗-投入監控設備的能耗”計算出來。給排水系統的節能效果根據各分項能耗節能量累計相加計算出來。
三、智能化建筑電氣節能的優化設計
(一) 供配電系統的節能優化設計
智能建筑電氣節能優化設計的目的在于減少能耗,這需要從電氣的多個方面進行考慮,包括建筑用電設備的特點、用電負荷容量和設備具體布置。要對這些問題進行仔細的分析,從而科學、合理地建設供配電節能設施,確保設備的正常運行。供配電系統的節能設計可以從以下兩個角度著手:①用電電壓。應盡量保持用電電壓的穩定性。②供配電布線。應盡量使供配電布線短且直,從而簡化電氣系統,減少能源的損失。
(二)電梯、通風和供水系統的節能優化
選擇合適的電梯型號,并減少小機房的電梯數量,以減少電梯的電能消耗。在設計通風系統時,應當以電力需求作為設計標準,同時考慮設備的配置,進而選擇高效益的產品。在選擇空調系統時,應首選水源熱泵空調,因為其有節能性能優、零排放和無污染等優勢,且其機組效能遠比傳統空調高。在設計供水系統時,可以優先選擇無負壓供水設備,這樣不僅能夠做到節能環保,同時還能對水質進行凈化。
(三)利用再生資源
在系統設計中積極利用可再生能源,例如太陽能、風能等,這既能有效減少高耗能設備的使用,又能減少非節能設備的使用。此外,在智能建筑電氣施工時,還可以使用光電幕墻,并采用新型的節能保溫材料建造,以達到節能的目的。
(四)照明系統的節能優化
由于我國各地區經濟條件差別較大,建筑風格不同,因此在選用照度標準時應在規范推薦的高、中、低值中確定合理的標準。在民用建筑中實施的照度標準值,可以根據照明要求的檔次高低來選擇照度標準值。
表2 居住建筑每戶每戶照明功率密度值
1. 在建筑電氣照明設計過程中,應嚴格按照國家規定的有關建筑電氣照明設計標準執行,對建筑電氣照明設計進行深入研究分析,進而確定合理的設計方案;具體來講,建筑電氣照明節能設計時應根據建筑房屋的實際情況進行分區設置照明類型;比如,建筑空調房內采用照明空調組合系統,在控制好照明用電指標的基礎上采用多光源方式滿足特殊高照度要求;對色光要求高的場所可選用混合照明的方式滿足照明需求;建筑房屋的墻面、地面等部位應采用淺色的建筑材料,可以有效利用太陽光等天然光源提高建筑室內的照度;對于生產車間、教室可選用一般的照明系統;如果同一個建筑空間內要求同時具有不同的照度和色光,可根據具體的照明要求進行分區設置照明裝置。
2.推廣使用高光效光源,采用高效率節能燈具。建筑電氣照明節能設計時應根據建筑功能性、照明燈具的數量和用戶對光源質量等要求科學選擇光源,尤其是在照明燈具的發光效率、顯色性、價格等方面嚴格控制,為高效節能的建筑電氣照明系統的構成奠定基礎;建筑物室內燈具選擇時,應選擇控光效果好的燈具,可有效節約電能;另外在燈具選擇時還應注意其它的一些因素,如燈具的配光曲線,根據配光曲線確定來降低建筑單位面積內的耗電量,可有效控制照明燈具安裝時的成本投入費用;根據建筑室內的空間面積確定照明燈具的光束所照射的區域范圍,根據有關光學只是計算地面反射系數,進而確定所選的照明燈具安裝數量及節能燈具類型;通常情況下,建筑房屋內一般采用直管的熒光燈作為首選照明燈具,直管熒光照明燈具通常造價低廉,顯色性能好,使用壽命長的特點;可將直管熒光燈具在建筑房屋照明方面廣泛的推廣及應用;對于酒店大廳內可選用高頻無極熒光燈,這種燈具顯色性能好,安全可靠性強,并且維修維護方便,易于操作。
結束語
隨著我國的城鎮化建設與發展,建筑物的數量越來越多,對于建筑物的節能設計進行優化變得更加迫切,對于節能設計的優化的策略的探析可以更好地提高節能技術的應用性,提高建筑的節能效果,促進我國資源節約型社會的建設與發展。
參考文獻:
[1]許青青. 智能化建筑電氣的節能優化設計[J]. 山西建筑,2014,11:223-225.
關鍵詞:智能建筑;智能化;建筑電氣;節能優化
中圖分類號:TU855 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2012)28-0030-03
1 智能建筑與智能化建筑電氣節能概述
1.1 智能建筑概要
智能建筑是指利用現代建筑、計算機、通訊和控制的先進技術手段,將信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統集成為整體最優化的組合,通過樓宇自動化系統(BAS)、辦公自動化系統(OAS)和通信自動化系統(CAS)為現代人提供一種安全、高效、舒適、節能、環保、健康的建筑環境。作為一種新型的現代化樓宇,智能建筑通過智能化控制系統對建筑的通訊設備、硬件設施、水電設備等方面進行系統而高效的操作與管理。由于我國當前智能化建筑的智能化控制系統的理論基礎較為薄弱,實踐操作不夠完善,導致我國諸多智能樓宇的控制系統未能正常運轉,智能樓宇的優勢未能得到充分發揮。因此,需要不斷創新改進智能樓宇的智能化控制系統和技術,從而推動我國智能化建筑電氣節能技術的全面發展與進步。
1.2 智能化建筑電氣節能
智能建筑對智能控制提出較高要求,而智能控制的根本取決于智能化建筑電氣如何實現高效智能化節能,也即取決于如何通過電氣節能技術的革新來降低智能化建筑的電氣耗能。建筑電氣智能化節能是智能樓宇發展的重要手段與關鍵性因素。目前,我國建筑電氣工程行業對智能化建筑電氣節能的認識主要是從能源消耗的立場出發。在我國當前各種能源消耗所占的比例中,建筑能耗占主要部分,其中建筑電氣方面的耗能居于首位。因此,創新提高我國智能建筑電氣節能優化技術日益成為我國建筑電氣工程行業技術突破的重中之重。如何實現智能樓宇電氣的智能化節能是眼下全球范圍內建筑電氣工程行業關注的焦點所在。如何對建筑物的供配電系統、安全控制系統的操作運行及管理等進行智能化的、自動化的環保節能處理是智能化建筑電氣節能優化設計的核心環節所在。這是未來建筑電氣節能技術的發展方向。
2 智能化建筑電氣節能技術的現狀及問題
2.1 我國智能化建筑電氣節能技術的發展現狀
從我國當前建筑能耗的組成部分來看,電能消耗是最主要的部分。太陽能、熱能、風能等是我國建筑電氣工程行業主要開發并應用于智能化建筑電氣節能技術中的幾種新型能源。目前,依托于太陽能和風能的新型發電技術日益成熟,這兩種電氣技術已在我國眾多行業和領域中使用,尤其在我國智能樓宇的電氣節能優化設計方面使用較廣,并取得了較好的環保效益和經濟利益。雖然我國智能化建筑電氣工程行業在新型能源應用于建筑物的電氣節能優化技術方面取得了一定的突破,但是我國智能化建筑電氣節能技術的優化設計仍然面臨許多問題。例如,在具體開展針對智能樓宇的電氣節能系統優化控制工作時,某些建筑電氣工程師未能全面有效地對現有建筑電氣節能技術進行合理分析和綜合把握,導致在其具體的設計、安裝環節受阻,使得某些智能樓宇的電氣節能系統無法正常運行。自動化、智能化電氣設備是智能化建筑電氣節能控制系統能否正常運行的決定性因素。如果智能化建筑物缺少基本的自動化、智能化設備,即使擁有最為先進的智能樓宇電氣節能技術,也無法獲得降低能耗的預期效果。而我國在相應的自動化、智能化電氣設備研究、開發和生產上還處于比較落后的地位。
2.2 我國智能化建筑電氣節能技術的主要問題
基于我國當前智能化建筑電氣節能技術發展現狀,可以看出,目前智能化建筑電氣節能技術仍存在諸多現實問題。例如:智能化建筑電氣節能系統缺乏全面有效的協調統籌,節能系統實際運行效率低下;缺乏基礎性的自動化電氣節能配套設施,實際節能效果不明顯;智能化建筑電氣節能系統控制制度存在漏洞,控制方式不合理,消耗大量電能等等。因此,在智能化建筑電氣節能技術的具體設計過程中,應遵循適用性、安全性、節能性、環保性四大基本原則。除此之外,智能化建筑電氣節能技術的設計還應符合我國現行的智能化建筑電氣國家設計規程和標準。比如,電氣工程師對智能建筑的供配電系統進行具體設計時,可以結合建筑物用電總負荷容量和負荷等級的統計分析,對變配電所進行合理選址布局,并選用節能型變壓器,以變壓器的負荷率在80%左右為佳。在設計智能樓宇照明系統時,應選擇合適的光源和燈具,充分利用自然采光,重視照明系統控制,采用自動化的控制管理設備進行節能監控。
3 智能化建筑電氣節能技術的系統優化
3.1 智能控制系統的優化
智能控制系統的優化是智能化建筑電氣節能技術系統優化的主要內容,具體包括智能控制策略的優化、智能控制管理方式的優化、智能數字控制器的優化以及智能控制網絡的優化四個方面。
以如何實現暖通空調系統的節能技術系統優化為例。從智能控制策略優化的角度出發,PID控制是空調的數字控制器(簡稱DDC)普遍采取的一種控制方式。一般而言,PID系數的高低與空調達到設定溫度的過程長短成反比例關系。當PID系數無法及時實現空調機組對溫度變化響應的控制時,可以采用在空調的送風道和室內同時安裝溫度傳感器的雙級的控制方式,加速系統對溫度波動的響應,從而達到節能系統的優化。從智能控制管理方式的優化角度出發,為了給空調使用者提供較大的舒適與便利,工程設計者可以通過在DDC上安裝功能與VRV控制面板的設定器接近的專門部件來實現對暖通空調系統的中央控制。從智能數字控制器的優化角度出發,可以依據不同的場合選擇不同處理能力的DDC,如在冷凍機房等空調通風密集的地方可以選擇安裝大型控制器,而對空調通風機可以選擇安裝中小型的控制器。還可以在空調通風的設備控制器中擴大可編程邏輯控制器(PLC)的使用范圍。從智能控制網絡的優化角度出發,依據工程的類型,基于拓撲結構在控制網絡中的重要作用,可以選擇性地運用基于RS485總線的控制網絡對小型智能化建筑電氣節能工程進行優化或者采用基于樓層的分支、分層的多級化網絡控制模式對大型智能化建筑電氣節能工程進行優化。智能控制策略、智能控制管理方式、智能數字控制器以及智能控制網絡的優化有助于全面實現智能控制系統的優化,從而達到節能降耗、安全環保的智能化建筑節能目的。
3.2 質量安全監控的優化
對建筑電氣質量安全監控進行優化在智能化建筑節能電氣工程中具有極其重要的地位,它可以確保智能化建筑電氣節能系統正常有效地運行,也可以保障智能化建筑電氣節能系統的安全。
質量安全監控的優化可以從以下兩個方面展開:第一,優化智能建筑電氣節能供電系統的保護措施。如借助網絡開啟智能保護措施,通過借助因特網的人工智能識別系統對質量安全進行監控,可以及時發現安全問題。如建筑電氣的某一環節出現了斷電或者短路等問題,借助因特網能夠快速識別出出問題的部位,幫助管理人員及時維修。第二,優化智能化建筑電氣節能的安全防范系統。包括對視頻監控系統、入侵報警系統、門禁控制系統、數字與網絡視頻監控技術、安全防范系統的集成與技術融合等方面的節能優化等。其中信息的采集與處理是智能化建筑電氣安全防范系統的核心,它采用的主要技術有現場總線布控技術、智能元器件探測技術、微機接口及其控制技術、智能化系統調試技術等。智能化建筑電氣節能的質量安全監控優化給監控管理人員的技術素質提出了較高要求。在注重智能化建筑電氣節能系統設計與安裝質量的同時,還應重點對質量監控系統設備安全性能問題進行有效的監控,以此來優化智能化建筑電氣節能設備的質量安全系統的功效。
4 結語
智能化不僅是建筑工程未來的發展方向,也是建筑電氣節能設計的世界性發展趨勢。在智能化建筑的工程設計中對電能的節約降耗是重中之重。基于目前建筑電氣能源消耗較大的現實情況以及在智能化建筑電氣節能技術工程設計中存在的實際運行效率低下、實際節能效果不明顯等現實問題,智能化建筑電氣節能應從系統優化的角度出發,重點關注智能化建筑電氣控制系統和電氣管理系統節能設計的優化與安全。在對智能化建筑的智能控制系統進行優化的同時,加強智能化建筑電氣的質量安全監控的完善和技術革新,從而在整體上實現智能化建筑電氣節能環保效益和經濟效益的最大化。
參考文獻
[1] 莊莉.智能化建筑與建筑電氣[J].中華建設,2012,(4).
[2] 林毅宏.智能樓宇建筑電氣節能現狀及節能設計研究
關鍵詞:建筑;智能化;發展方向;必要性;趨勢
中圖分類號:TS958文獻標識碼: A
一、智能建筑的概念
所謂智能建筑就是采用計算機技術和通訊技術對建筑的設備進行自動監控,對信息資源進行管理和為用戶提供信息服務等。智能建筑必須滿足兩個基本要求:第一,對于建筑管理者來說,智能建筑應當具有一套管理、控制、維護和通信設施,能夠在花費比較少的條件下,有效地進行環境控制、安全檢查、報警監視,能夠實時地與城市管理部門取得聯系。第二,對于建筑使用者來說,智能建筑應當創造一個有利于提高工作效率、有利于激發工作人員的創造性,并可以提供一個舒適和諧的生活環境。
二、建筑智能化的必要性
智能建筑是智能建筑技術和新興信息技術相結合的產物,是科學技術、社會經濟、信息通訊發展的必然;在現代信息社會,建筑物不僅僅是遮風避雨的場所,應是人、信息和工作環境的智慧結合,是建立在建筑設計、行為科學、信息科學、環境科學、社會工程學、系統工程學、人類工程學等各類理論學科之上的交叉應用,智能建筑將成為未來建筑的標志。
我國目前正處于高速城鎮化發展時期,建筑能耗占全社會總能耗的比重快速增長,建筑節能面臨前所未有的機遇和挑戰。建筑節能已經成為我國節能的重點,節能優先已成為我國可持續能源的戰略決策。改革開放30年以來,第三產業就業比例在提高,但與發達國家相比,差距還較大,隨著在辦公室工作的白領人員的增加,辦公能耗將越來越大,同時對辦公環境的安全、高效、舒適、便捷等要求也更加高。要實現建筑物的節能目標,只有把分離的設備、功能、信息有機整合為一體,才能使建筑物智能化,從而提供安全、高效、便捷、節能、環保、健康的建筑環境。
三、建筑智能化的特點
1、實現機電設備的節能調控
在智能化建筑中,對于建筑運行中需要用到的各種機電設備都能夠利用信息技術對其進行全面控制,尤其是對空調系統和照明系統的控制更為明顯。智能建筑能夠自動實現對空調設備的最佳啟停時間控制,極大的滿足了人們的生活舒適度需求,且避免了空調系統的空轉資源浪費,達到節能目的。并對照明進行定時開關設置,且盡可能的多利用自然光線,減少了電能的浪費。
2、通過自動控制系統實現了安全管理
在智能建筑的自動化管理系統中,設計了安全自動化系統、火災自動報警系統等諸多安全系統,通過信息技術的控制與管理,提高了建筑的安全性能。尤其是火災自動報警系統的設置,在高層智能建筑中發揮了巨大的安全保護作用,是現代智能建筑必不可少的一項智能系統。
3、智能集成化、通訊自動化
智能建筑的重要標志是智能化集成系統,也就是通訊自動化,建筑設備自動化和辦公自動化三個系統的集成。是原來建筑物中“弱電”系統水平的極大提升。這種提升使不少人在認識上產生了誤區,許多業主及設計人員對智能建筑的功能,信息化產品了解較少,形成一種盲目的“智能熱”,造成智能建筑的規模和功能超出實際需要。事實上智能建筑屬于高科技,投入也相對高,工程有一定難度,技術含量高風險也大。智能建筑系是利用系統集成方法,將智能型計算機,通信技術,信息技術與建筑藝術有機結合,通過對設備的自動監控,對信息資源的管理和對使用者的信息服務及其與建筑的優化組合,所獲得的投資合理,適合信息社會需要并且安全,高效,舒適,便利和靈活特點的建筑物。對于高智能的建筑物未來發展,必須要有足夠的認識深度,根據不同的需求發展需要的智能建筑。
4、實現高精度的建筑室內溫濕度調節
室內溫濕度的控制的建筑節能的一項重要內容。在傳統的建筑設計中,對室內暖通空調的調節精度往往不夠,使得室內的溫濕度并不能得到有效控制。而智能建筑中則能夠利用樓宇自控系統來實現室內溫濕度的自動調節,提高了暖通空調系統的溫度控制精度,即增強了人們的舒適感,更實現了良好的節能效果。
四、建筑智能化現狀
1、生態節能和環境保護方面遠遠不夠
智能建筑應具有涉及多個行業的特點。它除了涉及自動化、通信、土建諸多行業以外,更重要的是要環保、節能減排,在各資源方面能循環利用,這方面在現階段的智能建筑中有待提高。
2、缺乏統一的行業標準與規范
房地產開發已經進入熱潮,目前智能建筑在各大城市如雨后春筍般地涌現,但工程的施工質量參差不齊,大量智能建筑工程未能達到設計標準,尤其是一些商務大廈打著智能的招牌但距真正的智能化相去甚遠。個別房地產建筑開發商還沒有完全搞清智能化建筑的真正涵義,但卻率先發現這個新概念的商業價值,于是“5A建筑”“7A建筑”“智能建筑”等專業名詞頻繁出現在各類廣告中。我國目前還處在智能化起步階段,各大系統信息集成度不高,缺乏一些標準與要求。今后還需智能系統進一步地研發,使各大系統能有更好地融合。在國家提倡走可持續發展道路的今天,個人認為智能化建筑的標準指標與工程質量的檢測成為當今的迫切需求。
3、智能工程的關鍵在于設計與整體規劃
在建筑智能化系統建設工程中,總體設計方案的規劃是能否在前期做好智能建設的首要條件。由于設計院、系統集成商、地產公司對智能建筑與智能社區的建設缺少對整個系統的認知與工程建設的經驗,所以造成定位不準確,需求方提不出明確需求的現狀。
五、智能建筑未來發展趨勢
1、綠色環保
隨著時展人們的生活與工作的水平不斷提高,而伴隨著時代的發展、科技的進步,一個舒適、便捷、安全的生活與工作環境已成為當今人們的迫切需求;以現代技術特別是以計算機技術為基礎的網絡技術、通信技術和控制技術的快速發展,為智能化建筑的發展提供了技術支撐。人們對生活與工作的環境需求越來越高,而伴隨著科學技術的迅猛發展,它推動了智能技術的發展與進步。可持續的智能化系統在未來必將是行業發展的主要方向。
綠色建筑主要強調資源的節約利用,減少能源消耗與環境污染,從而體現其可持續發展的戰略思想,最終目的是實現節能環保。建筑的能耗一般是在建筑物使用過程中的能源消耗,這包括照明、設備耗電、空調的冷暖系統、保潔設備、電梯等。節約環保需要在綠色建筑中采用智能化技術,通過利用智能化系統的高度自控,最大限度地降低能源損耗,其具體應用是在照明系統、空調冷暖系統、電梯控制系統、給排水系統等方面。
2、智能系統集成
智能系統集成的本質在于優化設計與統籌。智能建筑在建設的過程中,不僅僅是從設備供應需求方向來考慮,還必須從建筑物整體的設計結構、操控系統及服務管理三個方面的集成問題來考慮。
智能建筑必然要求設計與智能系統相互適應,設計必須要從智能化系統的規劃協調方面考慮,建筑平臺必須要足夠支撐建筑智能化的實現。建設智能化建筑必須要以設計、整體規劃、智能化系統集成、精細管理為主。
六、智能住宅建筑的發展趨勢
1、Internet網絡的家庭化
小區寬帶網建設實質上就是把以前的辦公局域網、校園網技術引入到小區內,進而引入住戶家庭。
2、信息家電的普及
隨著技術的發展,家用電器會越來越趨向于信息化、集成化。將來的家用電腦將不在是一個簡單的信息處理和存儲設備,它可能會集數字電視、音響、可視電話等功能于一身,成為名副其實的家庭信息終端設備。
3、家庭網絡和住宅自動化控制系統的技術應用
家庭綜合網絡的出現是住宅智能和信息產品不斷完善和投入實際應用的必然結果。
4、智能化、網絡化的物業管理
未來的智能小區和住宅,借助眾多智能化系統功能的充分應用,將使物業管理的水平和質量得到極大提高,同時大大降低管理和運行成本,讓物業公司和住戶都從中受益。
結束語
智能建筑的出現是信息時代的產物,也是社會發展的必然需求。作為一種具有安全舒適、節能環保的現代建筑,智能建筑的發展是實現社會現代化建設的必經之路。為此,我們必須要認識到建筑智能化的必要性,不斷提高科技水平和智能建筑水平,完善建筑智能化系統,促使智能建筑為社會發展做出更多貢獻。
參考文獻
[1]賈軍尉.試論建筑智能化現狀及發展方向[J].河北企業,2014,04:114-115.
一方面:建筑業的發展使得能源消耗速度不斷加快,工業能耗、交通能耗、建筑能耗已經成為我國能源消耗的三大戶。我國在建筑行業的能源消耗較高且能源的實際利用效率很低。出現這種情況就是缺少完善的建筑節能法律法規,雖然我國出臺了《中華人民共和國節約能源法》等相關法律,但是沒有明確指出在建筑節能這方面的法律條例,所以導致現在建筑節能工作基本處于無法可依的狀態。另一方面:國家提倡節能環保的理念,充分利用可再生資源。在建筑行業,可再生資源的應用情況依然不明顯,國家政府部門開展大規模的建筑節能工作,是采取先城市后農村,先新建后改建,從北向南逐步推進的策略。但是,就目前的情況來看,建筑節能仍然停留在初始階段,并沒有有效地開展各項工作。
二、建筑節能策略的空間設計
在建筑實踐中,建筑技術和科學成果為人們舒適、健康的生活環境提供了豐富的可能。由于現在建筑受氣候環境的影響,建筑整體的能源消耗較大,為了維系生態環境和社會生活可持續發展,建筑節能設計的出現,為實現這一目標提供了有效的保障。
1.建筑表層空間
建筑表層的設計關系到建筑內外環境的互動關系。作為內外環境的界面,需要在設計技術和空間效果上發揮作用,現代建筑中提到的“雙層表皮”是建筑節能設計的典型案例。例如,英國福斯特事務所在建筑空間設計方面有很多涉及建筑節能的作品,而且特別注重建筑表層空間上的設計和想象。在吉巴奧文化中心,結合當地居民對建筑通風設計的手段,同時結合表層技術的手段,使建筑空間設計根據室內氣候條件和室內環境的舒適度來維持,從而實現建筑空間的氣候管理和建筑節能。
2.建筑空間內系統
在建筑內部空間組織上,借鑒嶺南庭院布局改善建筑微氣候,然后根據傳統建筑布局的特點,把尺度不同的庭院帶到建筑組織中來,建筑內部通過各個板塊的相互滲透,營造建筑空間通暢,帶動室內外空氣流動。建筑空間的內部系統大多結合了氣候條件來分析的,在室內空間設計方面沒有太多的涉及,如何設計一個良好的居住空間,改善生活環境,實現建筑節能是每個人都要關注的問題。
三、建筑空間的節能措施
1.能源的利用
要將建筑空間設計建立在節能的基礎上,就必須充分加強可再生資源在建筑空間設計中的使用力度。例如太陽能、地熱能、風能等環保型能源,在我們生活的空間里,接觸最多的就是太陽能,相關的技術研究和開發利用也在不斷地深入,這也表明建筑空間與太陽能的有機結合。現代建筑中對空間設計人員在造價、安全舒適、健康環保、可適應性、可持續性等方面要求很高,實現可再生能源的利用,是滿足人們需求的基本條件。
2.智能化技術的應用
在建筑空間設計中,充分采用智能化技術,智能技術可以通過各種電器設備進行最優化的節能控制模式,從而降低建筑電能消耗,調節室內空間的溫度和濕度,大大提高了室內環境的舒適度。從這些情況可以看出,智能化技術是綠色節能建筑不可缺少的一部分。
四、建筑空間設計的意義
其一,人對空間的認識有一個過程,在這個過程中,人對空間的感知能力也不斷增加,要充分認識和理解空間的意義,需要借助建筑空間的認識才能夠實現。建筑空間設計反映了不同時期的社會事態和精神面貌,反映了不同的人在生活、工作、學習上的行為與思想。其二,建筑設計不只是藝術,它反映生活、啟發生活、改變生活,創造節能的空間設計是現時代所追求的生活態度,也是促進節能環保事業成功的關鍵因素。其實,建筑空間設計的真正意義是把它作為展現我們生活的舞臺。
五、結語
一、領銜智能建筑技術
在西塔智能化設計中,耿望陽突破了常規樓層智能化設計的思路,在其基礎上增加了建筑的安全、通訊等問題的考慮。當然最重要的是在國際上首次使用了能源管理系統,這是超高層建筑智能化和普通建筑的區別。因為建筑節能是永恒的追求,超高層建筑的外墻結構不是普通的磚混建筑形式,而是采用玻璃幕墻的形式,因此,保溫效果不如傳統的普通建筑好。所以,超高層建筑不能單純從圍護結構上講節能,從智能化的角度看,還要考慮怎樣從管理的手段上實現節能。而所謂的能源管理系統,就是對設備能耗數據進行后期管理和服務,對數據進行分析,掌握建筑設備的運行狀態。如果建筑設備的運行不正常,就要分析其原因,然后根據這些原因,找出解決的辦法。可以說,耿望陽設計的能源管理系統不僅僅是數據收集,還擁有判斷、評估這樣的能耗智能識別的功能。超高層建筑是一個國家綜合實力的體現,但是樓層越高,管理起來就越麻煩,如機房的設置、管理人員的配備等;另一方面就是功能區的劃分,樓層增高后,建筑的功能或業態就不再是單一的。如西塔劃分了辦公、商業、套間式公寓、酒店等功能區;由于業態不同、功能不同,管理模式也不同。針對這些問題,耿望陽創新性地給出了自己的完美答案。管理方面,耿望陽首先做的是分類管理,他將所有的樓層分為酒店、寫字樓、套間式公寓、裙樓和地下室等4個管理區域,相對應地設計了3個管理中心,分別管理酒店、公寓、辦公(含裙樓、地下室)區域,同時為了在發生火警、恐怖事件或其他突發事件時,做好人員的疏散和誘導等工作,耿望陽還設置一個中央控制中心(辦公)和兩個分控中心機房(酒店、公寓)和應急指揮中心;通訊方面,耿望陽將統一通訊的概念和無線城市的概念引入到智能系統設計中,實現建筑物里的客人在不同時間、不同區域的語音、數據和視頻通訊的統一協調問題;節能方面,以往的智能系統設計中,水、電、氣、熱量是分別計量的,綜合計量并沒有成熟的系統來做支持,對此,耿望陽創新性地增加了能源管理系統,對能耗實現分類分項計量和統計。另外,在西塔智能系統設計中,耿望陽還結合其他專業的特點進行考慮,例如,根據不同的暖通系統形式設計不同的計量方法,分別采用電量計量和能量計量。在不同區域的智能化系統分開設置后,需要實現數據共享和報警聯動時,則重點考慮了數據傳輸的互通性、可靠性和安全性。除了超高層智能建筑外,建筑群智能建筑方面耿望陽的造詣也比較深厚,地鐵廣州二號線就是其中最經典的。地鐵廣州二號線屬于建筑群,其智能化設計和一般建筑是有很大區別的,首先它需要遠程監控,而且其開放性和可靠性相對比一般的建筑要求都要高,針對這個特點,耿望陽在建筑智能化要求的基礎上又加入了工業智能化技術;其次是集成和通訊方面,必須保證不中斷,而如何來保障一旦出現故障時的備份,就需要集成商具備一定的開發能力,對硬件和軟件新的開發達到一定的需求;最后是節能方面,耿望陽在地鐵廣州二號線全國首次采用集中供冷的技術方式,當然這也從無形之中滿足了地鐵無需在每個地方都要建站的低成本要求。在博覽建筑方面,典型的建筑為上海世博會中國館。中國館包含了國家館和地區館兩部分,該建筑的功能在國內沒有同類建筑可以參照。其特點是以城市發展中的中華智慧為主題,可用16個字表達中國館的主題內涵“自強不息、厚德載物、和而不同、師法自然”。展覽內容包含了國寶《清明上河圖》和城市發展的科學技術,涵蓋了中國城市發展的當代、過去和未來,日接待游客量突破了6萬人次。因此,智能化專業設計貫徹安全至上、以人為本、節能環保、運行高效、技術領先的設計理念,將人員、展品安全以及防災、減災放在首位,設計了建筑設備集成管理等六類20多個子系統,達到了整合系統資源、優化系統結構、重塑系統功能、引入領先技術的目標,使設計理念得到了充分展現。首先,采用智能化集成技術,實現資源共享、報警聯動和集中管理的功能,有效提高了設備運行效率、降低了運營管理成本。其次,智能化機房的設計引入了“集約化”設計的理念,以有效地降低機房的占用面積、提高機房的使用效率,降低機房能耗和運營成本、提高管理效率為宗旨,融合了多種使用功能。包括了消防、安全、智能化、計算機網絡和應急指揮中心等控制、管理、指揮功能的建設。再者,通過能耗分類分區的計量統計和能源利用效率的實時監測,建立科學的能源管理和能耗評估體系,及時掌握能耗水平,實現能源使用合理、杜絕能源浪費。同時,建立可靠的安全預警機制和技術防范體系,運用全局安保的理念,采用智能的人流統計、虛擬周界、物體跟隨和行為分析技術,實現對周界、出入口和重要區域的安全監控管理。系統高度集成的視頻安全監控、全局安保、智能卡出入管理和入侵報警等系統功能確保中國館區域內外的安全監控。并引入極早期預警的安全理念,采用智能型火災自動報警控制器和聯動控制裝置,根據不同區域(高大空間、人流集中)的特點配合采用不同的探測報警手段,配合大空間智能型主動噴水滅火系統,采用普通煙、溫感,結合極早期空氣采樣預警系統和自動掃描消防報警系統,實現智能型的火災自動報警功能。語音、數據和信息通訊系統采用了新一代呼叫中心技術,允許客戶以各種聯絡方式請求呼叫中心,并且呼叫中心能夠像管理電話一樣管理這些聯絡方式,實現統一協同辦公。
二、創新建筑智能化理念
如今,智能建筑的概念雖然已經被人們接受,但由于智能建筑興起的時間比較短,其觀念還沒有深入人心。例如空調控制方面,現今人們對節能的意識不強,最明顯的例子就是夏天上班時,為了讓室內溫度盡快達到舒適的環境溫度,會將溫度調到很低,希望會很快冷下來。調完后,很少有人會去重新設定溫度,一直都維持在那個溫度,甚至加多衣服也在所不惜。智能化系統對室內溫度的控制策略是通過對冷源的群控,以及對空調設備末端的控制策略適當配置來實現。例如:對溫度的控制,華南地區每個智能系統集成商在工程中一般都采用了空調節能控制,但是節能的效果好不好卻是有天壤之別。因為,在運行過程中發現的問題能不能得到及時和妥善的處理是關鍵,那是要靠集成商來完成的。不過,由于需要為這種服務支付一定的費用,在國內,人們不太認可這種服務的價值,從而使得用戶方與集成商之間的結合找不到平衡點。當然這也是有原因的,主要是人們不能直接感受到智能建筑帶來的好處。智能樓宇管理師是勞動和社會保障部2005年正式向社會的第五批新職業,但是目前大家都認為這個行業工薪不高,崗位留不住人,人員流動性強,使用方也沒有體會到智能樓宇管理師的重要性,導致許多智能化大樓的物業中心都缺少這方面的人員。正因為沒有這樣的專業智能樓宇管理,才導致今天出現許多智能樓宇運行水平不高的局面,智能功能形同虛設。為了研究建筑智能化技術,耿望陽申請搭建了廣州市智能建筑研究中心這么一個平臺,希望通過地方上的力量,把智能建筑行業規范起來。拿節能來說,中心有專門這方面的研究,節能措施比較側重于監測手段,可以對一棟建筑進行評估,看是否可以在節能狀態下正常運行,如果不行,又需要通過什么方法來改進、改進的效果是否明顯等等。在超高層建筑中首次應用的“能源管理系統”就是在智能建筑研究中心誕生的,作為一個新生事物,行業還沒有相關的標準。盡管國家在節能設計標準里有對應的概念和要求,但是那個主要側重在建筑的圍護結構上要選用什么樣的節能產品、節能材料,真正涉及到管理方面則是一片空白。對于建筑節能,各地都有相關的提法,比如暖通、建筑、電力,它們都有各自的節能措施。但這些措施的最終效果如何,卻很難知道,只有通過數據的采集、分析才能知道節能的效果。而能源管理系統則能為我們提供比較權威的數據,盡管還處于摸索階段,但至少是一個比較好的趨勢,現在要做的就是向業主傳遞這種信息。因為超高層建筑目前大多采用玻璃幕墻,因此,就目前的技術而言,在圍護結構上和非玻璃幕墻建筑相比實現節能并不容易,但建立起能源管理系統以后能在管理上實現節能。有研究機構證明,通過管理可以實現8%的節能。在耿望陽的帶領下,他的設計團隊在設計理念和技術儲備上都有一定的前瞻性,因此對行業的發展看得比較遠,考慮的技術在兩三年后會在工程項目上得到應用。耿望陽認為:“智能化做得好與不好,首先取決于發展商的投資理念以及設計單位的設計能力。如果設計單位沒有這個專業,完全委托給工程商或產品供應商去做,由于工程商或產品供應商的趨利性,其功能的完整性、建設的經濟性、系統的實用性,以及整體技術含量就被弱化了。設計也是一種生產力,可以通過這種勞動去解決以上的一系列的問題。特別是,可以通過對設計的投資去解決建設的投資需要解決的問題。”通過20年的技術吸收和消化,我國智能化設計的水平比國外進步得快,而耿望陽能在這強手如林的智能化建筑領域脫穎而出,憑借的不僅僅是技術方面的領先,更重要的是他的理念,他時刻更新著人們對智能建筑的認知、對建筑節能的認知。先認識再發展,這是亙古不變的道理。
作者:孟珍
關鍵詞:建筑智能化 設計 節能
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
我國是世界上第二位能源生產國和消費國。盡管我國能源儲備相對較多,但人均能源量相對并不高,處于能源相對缺乏狀態。節能問題一直是我國發展國民經濟的一項長遠戰略方針,節能需要從每個人做起,同時,也需要從根本做起。采用智能化設計建筑就是從根本上做到節約能源。作為二次能源的電能供需矛盾近年來越來越突出, 能源的缺乏已嚴重制約著國民經濟的發展。減少建筑的用電,就很大程度的做到了節能的效果。我們可以從建筑的空調系統、電動機及風機的節能設計、照明節能設計及控制等方面節約電能,做到建筑智能化。
1建筑智能化與節能設計的發展歷程與目的
智能化建筑通過對建筑的結構,系統,服務,管理以及她們之間內在的關聯的最優化考慮,來提供一個投資合理的但又擁有高效率的舒適、溫馨、便利的環境。
1.1建筑智能化的歷史
智能建筑起源于20世紀80年代初期的美國,美國康涅狄格州的哈特福特市的一棟智能大樓實現自動化綜合管理,大樓內的空調、電梯、供水、防盜、防火及供配電系統等都通過計算機系統進行有效的控制,這棟大樓開啟了智能建筑的大門。之后西歐與日本都對智能建筑產生了濃厚的興趣,對其作進一步的研究。法、德等國相繼在20世紀80年代末和20世紀90年代初建成各有特色的智能建筑。我國臺北和香港在20世紀80年代到20世紀90年代也建立起了高標準的智能化大樓。
1.2智能化目的
智能建筑將智能型計算機技術、通信技術、控制技術、多媒體技術和現代建筑藝術有機結合,通過對設備的自動監控,對信息資源的管理,對使用者的信息服務及其建筑環境的優化組合,所獲得的投資合理,適合信息技術需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點。
2建筑智能化與節能設計手段
2.1通過建筑空調系統節能設計
大型建筑包括商場、寫字樓、行政樓等都是人群相對較多的地方,為了舒適、高效的辦公,這些建筑幾乎都安裝空調系統。空調系統的耗能量極高,至少占建筑總能耗的50% 以上,系統節能潛力是巨大的。采用智能設計方式改善空調系統的耗能量,則必將會有很大程度上節省能源。節約空調系統的耗能,對建筑節能設計可以起到事半功倍的效果。
減少空調系統的耗能量,從空調系統智能化入手,有效提升空調機組的工作效率,減少共條機組臺數。確保智能設備能夠對室內二氧化碳濃度、溫度進行檢測,得到處數據并進行相關處理,將數據反饋促進空調自我調節,進行智能化處理。另外,對空調水系統流量的進行良好的控制也可降低空調的耗能量。空調水系統耗水量增加一方面對于水資源是一種浪費,另一方面對于空調冷水機組、水泵及氣體系統設施的耗電量也會大幅增加。減少空調水資源用量對于節能設計具有重要的作用。減少水資源消耗主要手段就是通過水泵改善。通過采用變頻技術自動獲取水泵運行的環境參數,分析處理數據得到控制參數,進而控制改變水泵運行狀態,達到減少水資源應用的目的,減少空調系統的耗能量。
2.2通過照明系統節能設計
任何建筑都不能少了照明系統,從大廳內的裝飾燈具到小室內簡單大方的燈管照明,都是必不可少的。減少照明系統的耗能量對于節能設計的意義重大。對于照明系統的節能設計,我們既要考慮其實際作用,滿足工作、生活的要求,又要滿足節約能源的目的,這對于設計者來說是一項高標準的要求。
對于節能的照明設計,首先應考慮照明應做到適地選擇照明器械,要考慮實際環境所要達到的光效、色溫等要求,其次對考慮光源自身的要求壽命、價格的合理性等。例如,在民用建筑中,主要應用的光源有白熾燈、熒光燈、HID 燈,根據技術的發展,還有一些新的光源也逐漸得到應用,例如光纖照明、LED等。為了視覺美,在公共場所的光源很少單獨使用,通常配備具有美感、給人留下深刻印象的燈具。在燈具的選擇過程中,一方面要保證光源燈效好、照明效率高,另一方面注意燈具的配光曲線。要滿足這兩點要求,就需要設計者對光源應用地做好充足的調查,例如計算室內空間比,進而確定用寬、中、窄光束的照明燈具,再根據房間中天花板、墻面以及地面的反射系數,求出所選用燈具在該房間的利用系數。這樣做的目的是避免光源浪費,做到合理應用資源,避免資源浪費。要做到智能照明,就要借助不同的控制方式和控制元件,對不同時間、不同環境的光照度進行精確設置和合理管理,實現節能。智能照明采用自動調節照度方式,充分利用自然光,最大限度的節省照明系統耗能量,達到智能建筑節能設計的要求。
2.3通過建筑設備電動機及風機的節能設計
風機、泵類等設備在建筑中是必不可少的,經過調查得出結論,這些設備的耗能量以及維護費用也是一筆不小的開支。智能建筑從其方向上入手能夠得到很好的節能效果。做到節能,一方面,從基礎入手,采用設計效果好的產品,低耗能、高效率的產品,從一開始就減少耗能多的設備的應用。另一方面,在不影響現實要求的情況下,調機等的電動機轉速,從而實現節能的效果。通常可采用變頻調速、調壓調速、電磁調速、變極對數調速、串級調速(或轉子串電阻)、無換向器電動機調速等方式進行智能調節。
2.4充分利用自然資源優化節能
隨著科學技術的不斷發展,如何將可利用的自然資源,太陽能、風能、地熱能、以及人流量能量,合理的利用到建筑設計中是建筑設計師一直追求的目標。利用自然資源,將其轉化為可利用的電能、熱能等對于建筑智能化與節能設計具有極其重要的作用。目前,某地鐵站采用新技術可將地鐵密集的人流量所帶來的動能轉化電能。通過設備將人們踩在地板上的沖擊力所帶來的動能收集,并將其采用相應手段轉化為電能,可用來提供相應照明等系統的電能供應。建筑入口照明燈開關采用聲控或是明度控制等都是對自然資源充分利用的手段,這樣減少了照明燈不必要的浪費電能的機會,同時也對光源的壽命有一定的延長作用。
3智能化與節能意義
建筑智能化與節能設計可減少控制環節,提高整體建筑的可靠性與穩定性。智能建筑的投資是一種重投資長收益的模式,相對輕投資多維護的模式來說,對于開發商和業主根據有商業吸引力。智能建筑采用先進的科技來更準確的調整和控制, 即“主動節能”,運用高技術實現建筑設備系統的優化集成,實現了節能調控,確保了高效運行。
4結語
建筑智能化是建筑業競相追求的目標,是推進建筑業發展的必經之路。節能設計對于能源的可持續發展,合理利用具有重要作用。在經濟高速發展同時追求低碳、低維護的21世紀來說,智能建筑與節能設計的發展是順應時代潮流的。智能化與節能化要求設計者以實際為中心,追求經濟性、環保性、安全可靠性以及高回報性。只有做到合理性,才能夠提高資源的有效利用率,減少能源的浪費,維護可持續發展戰略。同時,能夠促進建筑行業的穩定發展,為社會乃至世界帶來巨大的社會效益和經濟效益。
參考文獻:
[1]茅榮. 探討建筑智能化與節能設計[J].科技專論.2012
關鍵詞:建筑智能化,規劃設計,節能
Abstract: this paper briefly analyzes the intelligent building (especially construction equipment monitoring system) the focus of energy saving, energy saving of the idea of intelligent building system is introduced in this paper, put forward the building intelligent design stage should be tightly around energy requirements, in system design embodies in the administration of energy conservation ideas and construction management mode this view.
Key words: the intelligent building, planning and design, energy saving
中圖分類號:TU201.5文獻標識碼:A 文章編號:
1 引言
節能在建筑設備監控系統的設計、安裝、調試和使用管理中,是一個永恒的課題。節能的思想應該貫穿于工作始終。經驗證明,一個好的規劃設計是一項工程成功與否的關鍵,因此,在建筑智能化的規劃設計階段,緊緊圍繞節能要求,在系統設計中集中體現節能思路和建筑運行管理模式,是做好設計的關鍵。應該認識到建筑設備監控系統是為管理服務的,為節能服務的,在此基礎上來確定系統的監控范圍,監控內容、監控要求,才能使系統建成后真正為管理者所用[1,2]。以下是根據筆者的體會,在建筑智能化的規劃設計階段所應注意的一些節能思路,具體以中央空調系統控制功能規劃為例進行分析。
2 中央空調系統控制功能規劃
建設專門用于中央空調系統設備全系統、全過程、全自動化運行的網絡型集成管理系統。該系統運用先進的軟件技術,通過對不斷變化的室外氣溫、室內空氣溫度、濕度、冷凍、冷卻水供、回水溫度和水系統流量、壓力等各種數據的在線檢測,經中央電腦系統處理、運算,按空調區域負荷變化的需要,實時調控冷水機組制冷量的輸出,以及對空調末端設備的全智能化運行控制。可對冷凍機房冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻水塔以及全部空調、新風機組和所有風機盤管,進行全過程、全自動、人性化、高效的動態節能運行控制。
2.1 冷凍機房自控分系統功能
冷凍機房自控分系統采取優化的節能自控系統設計,改變以往空調制冷系統普遍存在冷水機組部分負荷運行時間長、制冷系統綜合能效低、能耗大的問題。能使冷水機組在最佳狀態運行時,提高系統的綜合能效比,達到調節冷量需求、平衡系統冷量、改善冷水機組運行狀態的目的。冷凍機房分系統由系統工作站與中央處理子系統、數據采集子系統、聯動控制子系統、流量調節子系統、變頻控制子系統、自動計量子系統、遠程監控子系統等七個子系統組合而成。冷凍機房分系統是BA系統中智能節電控制技術含量最高、節能效果顯著、監控功能突出的主體部分,是實現智能化節電運行管理的核心,是先進硬件與先進軟件成功合成的關鍵環節。
(1)中央處理子系統。運用智能運算、自動運行和監測控制程序。按一定間隔時間刷新一次,對采集的各種數據進行分析、比較、判斷和處理,并將運算得出的最佳結果,按照系統工作站設置的優化控制程序,轉換為調控中央空調制冷設備在最佳狀態下運行的命令。
(2)數據采集子系統。通過設置在室外、室內各功能區以及冷凍機房、空調,新風機房不同部位的傳感器,隨時感測空氣溫度、濕度,冷凍水溫度、壓力和流量等參數,并將采集的模擬信號轉變成為數字信號,傳送給中央運算處理子系統進行分析和運算。
(3)聯動控制子系統。按照中央處理子系統的指令,控制冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻水塔和空調末端設備的高效運行。隨時以手動/自動切換方式介入或退出對中央空調系統控制。以實現全年、全自動“按需供冷(暖)”的節能運行。
(4)流量調節子系統。根據空調負荷量變化情況,按中央處理器運算結果及命令,自動控制和調節多臺不同冷量冷水機組、不同功率冷凍水泵,冷卻水泵和冷卻水塔的運行啟停,切換。
(5)變頻控制子系統。根據傳感器采集空調系統的溫度、壓力和流量等參數,經中央處理子系統運算發出指令,在系統放冷時段及室外溫度滿足冷卻效果時,分別控制二次冷凍泵和冷卻水泵電機變頻運行。
(6)自動計量子系統。通過具有的設定切換使用時間、自動儲存用電量和統計運算、比較等功能,把使用節能系統前、后中央空調制冷設備的用電量、節電量和節能率及時、精確地反映出來。
(7)遠程監控子系統。通過系統工作站對節能系統進行異地管理、遠程監測、遠程控制執行、故障診斷和程序維護,實現對各子系統控制程序進行測試、修改和升級。同時隨機讀取中央空調運行數據、判斷系統故障,存儲記錄中央空調運行和各子系統數據,計量中央空調耗電量與實際節能率等。
2.2 空調、新風、排風機自控分系統功能
空調、新風、排風機分別用于室內空氣、新風和排氣處理,機組具有過濾、表冷、除濕、混合、送風和排氣等功能。由于空調、新風機組冷量、風量、余壓和功率參數不同,自控系統監控點位、區域管理器(現場控制器)及配套設備的選型需進行設計、計算,以適合實際要求,達到控制準確、運行穩定和節能降耗的目的。
(1)區域管理器(現場控制器)。運用智能化監測控制程序,現場采集空調機、新風機的溫度、濕度、壓力和流量等相關數據,經中央處理單元進行分析、運算,轉換為調控命令對運行設備進行控制。
(2)溫度監測控制。通過設置在空調機、新風機不同部位的溫度傳感器,隨時感測空氣溫度參數,并經區域管理器(現場控制器)進行信號變換、處理、運算后按溫度控制程序,自動對冷凍水或熱水流量進行調節,實時控制空調空間溫度。
(3)濕度監測控制。通過設置在空調機、新風機不同部位的濕度傳感器,隨時感測空氣濕度參數,并經區域管理器(現場控制器)進行信號變換、處理、運算后按濕度控制程序,自動對空調機、新風機運行進行控制調節(加濕或除濕)。
(4)冷/熱水流量調節。根據空調負荷變化情況,通過空調機、新風機溫度傳感器感測的數據,按中央處理器運算結果及冷熱流量控制程序,自動控制和調節冷/熱水流量,確保空調空間溫/濕度需要。
(5)新風閥調節。根據傳感器采集的室外溫度參數,區域管理器(現場控制器)的中央處理器按預設程序,進入節能運行模式調節風閥,實現全新風送風。同時利用轉輪式全熱交換設備,有效固收室內排出氣體的冷(熱)量,達到最大限度節能運行的目的。
(6)風機運行監控。區域管理器(現場控制器)的中央處理器對空調機、新風、排風機風扇電機的運行狀態,實行全過程監控,并對風機電機出現的故障進行隨時報警。
(7)過濾器狀態監測。通過設置在空調機、新風機過濾器前后的壓力傳感器,實時感測過濾器兩側的壓差參數,并經區域管理器(現場控制器)的中央處理器進行信號處理分析,對空調機、新風機因過濾器堵塞出現的空氣流量降低現象報警。
(8)遠程啟停控制。通過區域管理器(現場控制器)傳輸總線,系統工作站可對空調機、新風、排風機運行進行異地管理、遠程啟停控制。同時空調機、新風、排風機運行,還將與消防控制系統聯動,以確保火災狀態時的人員安全。
2.3 風機盤管自控分系統功能
作為空調的主要熱交換設備,風機盤管除按常規要求由房間三檔風速、溫度調節和開關控制外,規劃將風機盤管控制,納入智能化網絡管理系統,實現人性化控制與系統節能運行相結合的目標。
(1)風機盤管智能自控。在滿足室內溫度、三檔風速調節、冷暖開關現場控制的情況下,建立風機盤管網絡管理控制系統,運用智能監測控制程序,分區域采集風機盤管傳感器溫度和風機風速等參數,經網絡回送系統工作站。經計算機處理系統,按設定程序進行管理控制。
(2)數字式遠/近雙控溫控器(網絡型)。數字溫控器除溫度設定、風速調節、冷暖切換、開關常規功能外,還具有定時設定、時鐘顯示,睡眠運行模式等功能。同時配備網絡接口,通過網絡和溫控器管理軟件,實現遠程監控管理。
(3)辦公房間人室前溫度監控。根據辦公作息時間,在辦公人員人室前,由系統工作站自動令溫控器將房間風機處于低檔風速加新風狀態運行,但風機盤管電動二通閥設定為關閉狀態,既確保人室時房間空氣的新鮮,又達到節能的目的。
(4)會議室溫度監控。與會議管理系統的互連,在會議參加人員進入會議室之前,自動提前遠程開啟房間空調,風機盤管以高檔風速制冷(熱),在參會人員進人會議室前達到設定溫度。
(5)辦公房間現場控制。在工作時間,溫控器處于現場調節控制狀態,由辦公人員按需要進行溫度調整、風量控制及其他功能選擇,系統工作站可限定控制溫控器設定溫度范圍及風機的運轉模式。
(6)辦公人員出房間溫度監控。辦公人員外出后,忘記關閉溫控器,在管理人員確認后,系統工作站可遠程控制將溫控器關閉。
(7)冷(熱)水電動閥狀態控制。根據房間空調負荷變化情況,通過風機盤管溫度傳感器感測的數據,人性化程序或用戶自行設定的參數,自動控制冷(熱)水電動二通閥開斷,舒適性需要。
(8)遠程啟停控制。通過系統工作站按人性化、節能要求設定的程序,對房間風機盤管運行,進行遠程啟、停控制管理。
3 結束語
建筑節能是一個非常復雜的問題,由于每棟建筑物的用途不同,采用的建筑材料不同,機電設備不同,管理方式不同,其建筑能耗也有所不同。應該認識到,我國目前的建筑節能水平與發達國家(特別是與德國、日本)相比尚有較大差距,建筑節能方面有大量的課題需要我們去做深入的研究。而在建筑智能化節能領域,同樣也有許多問題有待我們去腳踏實地探索,解決,尤其在設計規劃階段,更需要我們吸取各種先進技術和管理經驗,為建筑節能打好基礎。
參考文獻: