建筑電氣設備自動化的節能技術研究與應用

邢娟+周政

摘 要：在科學和信息技術飛速發展的背景下，電氣自動化得以實現并廣泛應用。在建筑業飛快發展的過程中，對電氣自動化的應用不僅能夠給人們的工作和居住帶來更多的便利，同時還能夠促使建筑各項功能得到最大程度的發揮。然而，電氣始終是建筑當中耗能最高的環節，在實現電氣自動化的過程中，必須注重節能，只有這樣才能夠提升建筑功能，實現建筑業及全社會的長期可持續發展。

關鍵詞：建筑電氣設備；自動化；節能技術

近幾年隨著建筑市場的蓬勃發展，建筑市場競爭日益激烈，各類新型建筑層出不窮，建筑物節能問題越來越受到整個世界的重視。在我國，新型建筑物節能已經成為建筑行業“新型經濟增長點”，通過對建筑物智能化設備的投資，可以大大改善樓宇能源消耗。其中，建筑物設備電氣自動化的研究與通訊自動化、辦公自動化并列成為樓宇自動化的主要技術力量。本文主要研究建筑設備電氣自動化在實施建筑節能方面的應用，通常針對的建筑設備包括配電、空調、采暖、通風等設施。本文針對原有建筑設備中的能源消耗問題作為研究對象，對建筑配電、照明、空調、風機、水泵等耗能大的系統進行改造，利用現代傳感器技術、通訊技術以及控制技術對建筑設備進行集中控制。

1 電氣自動化節能技術原理

根據現階段對節能建筑的研究，電氣自動化節能技術原理在應用和控制過程中，主要包含控制器、執行器和數據傳輸通道三個組成部分，其中兩級網及四級控制裝置的相關原理如下：該網內，初級網絡的構建應用節能建筑中的局域網，二級網絡需要加強控制工業總線，然而，通常狀況下，25kbit/s是該網絡應用過程中的最高值，無法滿足現代人的需求。該體系內，控制裝置的首層以總控制器為主，是該裝置實現正常運行的關鍵。多個信息系統存在于該裝置當中，其中包括I/O接口、不同種類數據線等。而該裝置當中的第二層不僅包含第一層相關設備，同時還擁有一個多功能主控制器，其運行過程中，能夠實現主控計算機與現場設備之間的有效聯系，促使信息得到順利傳遞，構建有效的信息傳遞渠道。在第三層當中，能夠充分分析傳遞的數據，并對大量數據信息進行取舍，從而為現場設備的運行提供正確的指令。這一過程中，智能控制接口在充分發揮自身功能的基礎上，能夠對信息進行有效的采集、處理等，從而實現對建筑的實時控制。第四層系統中，主要分布著傳感器和執行器，在日常運行過程中，能夠有效控制現場設備。

2 電氣自動化節能設計的原則

第一，設計的功能要實用，同時應用的技術要先進。在對系統進行設計的時候，整個系統的控制功能以及管理功能，設計的時候一定要把實用性作為設計的初衷，而不是在設計過程中盲目的想要標新立異。其次站在技術的角度來講，設計過程中所應用的技術一定要足夠先進，能夠滿足建筑工程的需要。

第二，要充分保證系統的整體安全可靠性。在進行設計的時候，要充分保證系統的安全和可靠，必須要采取一定的防范措施，對所有可能出現的問題做好提前的防范，確保系統的長期高效運行。

第三，系統具有很強的開放性和相互兼容性。建筑設備中的電氣自動化系統呈現出逐漸增加的趨勢，在設計的時候要充分考慮到所涉及系統部件要和其他系統部件具有互用性，保證系統后期的擴展和維護。

3 電氣自動化系統節能控制技術探析

1、空調系統中水源和地源熱泵技術

在對水源熱泵以及地源熱泵進行技術控制的時候，是基于夏季和冬季地球不同淺層水源的溫度以及地面建筑物表面溫度來進行的。當夏季時，淺層水的溫度相對建筑物表面溫度較低的時候，熱泵技術就可以通過利用空氣和水作為載體，利用熱量的傳播，將建筑外部的溫度和建筑內部的溫度進行交換，從而起到減低建筑物內部溫度的目的；當冬季時，地表淺層水源的溫度相對比建筑物的溫度要高，通過利用熱泵技術就可以相應的提高建筑物內部的溫度，從而實現建筑物內部的保暖，起到溫度調節的作用。不論是水源保暖還是地源熱泵技術一般來講，它們都是由三大主要組成部分構成，它們分別是用戶終端系統、空調主機以及水源所處的水系統。利用這種技術進行溫度調節不僅能夠節能環保，在運行過程中還比較高效，同時這種技術適用的范圍比較廣泛可以在建筑用地廣泛使用。這項技術的控制系統主要是通過數字控制器等部件來對信號進行采集，然后通過傳感器和控制器判斷熱泵的使用情況，進而判斷用水情況，當水量出現偏大或者是偏小的時候，相應的控制系統就會通過調節水泵的轉速來調節用水量，保證設備的正常運行。

2、控制變風量的控制技術

這項技術也是應用于空調系統，顧名思義它其實就是通過調節空調的風量大小來完成對被控參數的控制工作。這一控制系統它主要包括兩大組成部分，一個是變風量空調機組，另一個組成部分就是終端控制設備。前面的變風量空調機組它主要的作用就是決定空調中風的運轉速度，另外的終端控制設備它利用收集到的信號，完成對空調系統中風門的控制，避免資源的浪費，從而實現節能目的。

3、照明系統中節能控制技術

在整個建筑中所有的電氣設備當中，除了空調系統用電量大之外，另外的耗電多的系統要數照明系統，所以如果能夠對照明系統的用電進行良好的控制能夠節省很大部分的能源。在對照明系統進行節能控制的時候主要的控制環節分為兩個方面：實時控制和智能控制，通常來講智能控制應用的頻率比較大。在對照明系統進行智能控制的時候，利用計算機網絡把整個照明系統分為了輸出單元、輸入單元以及系統單元三個主要的部分，并且這些部分之間進行串聯連接，然后利用具有智能化的繼電器和控制面板實現對多線路電源的開關控制，然后把各個獨立線路的通信信號并入到干線控制器當中，就實現了對照明系統的智能化控制。

4、測控技術的有效應用

現階段，自動空調機組、安全防范及給排水自動等系統是建筑節能中應用最廣泛的電氣自動化系統。其在應用過程中都具有較高的測控功能，能夠促使建筑使用過程中，得到良好的節能效果。例如，安全防范控制系統的有效應用。該系統中的火災探測器、報警器等設備在日常運行過程中，能夠及時發現系統故障，并發出警報；同時，配電實時監控系統、應急照明設備及生活給排水及消防子系統等都是其重要組成成分。在提升建筑節能性質的過程中，還可以增加對高效光源的應用，民用建筑當中，照明用電數額較大，在這種情況下，高效光源的應用，能夠提升光色、顯色性能，具有重要的節能作用。

4 結束語

綜上所述，新時期在社會經濟不斷進步的過程中，我國加快了城市建設的步伐，建筑業迎來廣闊發展空間，現階段，高層及智能建筑幾乎成為我國城市建設及經濟發展的重要標志。高層及智能建筑具有功能龐大、系統復雜的特點，在積極加強建筑節能研究的過程中，必須充分考慮電氣自動化系統的有效應用。該系統不僅能夠提升建筑使用效率，還能夠在聯動效應的基礎上，提升建筑的安全性，同時促使各項建筑功能得以最大程度的發揮。

參考文獻

[1]田雨石.建筑電氣設備自動化的節能技術研究與應用[D].吉林建筑大學2015

[2]王錚.建筑設備電氣自動化系統的節能控制研究與工程設計[D].鄭州大學2011

[3]徐偉.《中國地源熱泵發展研究報告》（摘選）——國際國內地源熱泵技術發展[J].建設科技.2010（18）

[4]陳一凡.N公司辦公中心設備電氣自動化系統節能控制設計[D].吉林大學2014

[5]覃偉.淺析建筑電氣自動化系統安裝需注意的問題[J].企業導報.2011（11）