設計智能建筑電氣自動化系統(tǒng)的思路

郭策 范然

（北方重工電控液壓設備分公司研究所，遼寧 沈陽 110141）

如何做到最大限度地節(jié)電以及充分利用可再生能源，使智能建筑成為節(jié)能環(huán)保的綠色建筑等是當今智能建筑的供配電系統(tǒng)應該完成的重要任務。構(gòu)建符合要求的智能化供配電系統(tǒng)是最好的解決辦法。為此，正確地選擇并確定智能建筑的總體供電方案對于保證日后智能建筑的正常運轉(zhuǎn)和節(jié)省建設投資與運行費用是非常重要的。

1 樓宇智能化系統(tǒng)的概念

樓宇智能化系統(tǒng)是指在計算機控制下能實現(xiàn)信息處理、自動控制功能，并能適應信息傳輸、示、報著、監(jiān)控要求的電子系統(tǒng)。它能滿足使用者，居住、生活、辦公、營業(yè)或生產(chǎn)的智能需要。從工程技術(shù)的含義上來說，就是在建筑物內(nèi).增加樓宇設備自動化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)以及這些系統(tǒng)的集成化管理系統(tǒng)，是集結(jié)構(gòu)、服務、管理于一體并達到優(yōu)化組合的系統(tǒng)工程。

1.1 樓宇智能化技術(shù)是在建筑強電和弱電基礎上發(fā)展起來的，是電氣工程及自動化的一個重要的發(fā)展方向。如現(xiàn)場總線技術(shù)，遙測遙控技術(shù)、輸人輸出模塊技術(shù)等，都借鑒于電氣自動化技術(shù)。國際上許多樓宇智能化產(chǎn)品的大公司，如西門子樓宇科技、霍尼威爾、朗訊等，都是在電器公司的基礎上發(fā)展起來的。

1.2 樓宇智能化是智能建筑的重要設施，是現(xiàn)代建筑的標志·這個系統(tǒng)涵了許多子系統(tǒng)，如樓宇自控、信息網(wǎng)絡、安全技術(shù)防范等，這些子系統(tǒng)及相配套的設備，能為人們創(chuàng)造一個安全、舒適、高效、便捷的工作與生活環(huán)境。

1.3 樓宇智能化機制是大廈、小區(qū)物業(yè)管理的有效手段，是加強管理、節(jié)能增效的有力措施。通過智能化管理，對系統(tǒng)實行有效調(diào)控，合理使用能源，節(jié)電節(jié)水，科學計云，加安全防范，應充分發(fā)揮智能機制的效能，以達到科學管理、優(yōu)化管理的目的。

2 智能建筑電氣自動化系統(tǒng)概述

智能化的供配電系統(tǒng)除了具備常規(guī)的供配電系統(tǒng)應有的所有功能外，還具有以下這些功能:)遠程自動監(jiān)測變、配電設備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)；遠程控制、自動控制變、配電設備的運行；自動存儲并管理變、配電設備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)；供配電系統(tǒng)出現(xiàn)各種故障和參數(shù)超限等告警事件時立即報警并實時存儲和打?。慌c樓宇自控系統(tǒng)或建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)通信聯(lián)網(wǎng)等。這些智能化供配電系統(tǒng)在一些高檔辦公樓、機場、醫(yī)院、體育場館、劇場、大型商業(yè)中心等許多場合得到了廣泛的應用。

3 建筑物自動化供電系統(tǒng)的設計思路

供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應盡可能簡單，同一電壓等級的變配電級數(shù)不宜多于兩級。如果供電系統(tǒng)的接線復雜，配電層次過多，不僅管理不便，操作繁復，而且由于串聯(lián)元件過多，因元件故障和操作錯誤而產(chǎn)生事故的可能性也隨之增加。

供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以有放射式、樹干式和環(huán)式。放射式的供電可靠性高，便于管理，但線路和所需的高壓開關(guān)拒數(shù)量較多，多用于一、二級負荷，三級負荷對供電的可靠性要求較低，可采用樹干式或環(huán)式。有些高層建筑的一、二級負荷也可采用樹十式或環(huán)式。這樣的結(jié)構(gòu)，線路數(shù)量較少，投資也少。在確定供電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)時，應根據(jù)實際情況綜合考慮各種因素進行優(yōu)化配置。

4 建筑物電氣自動化系統(tǒng)設計思路

4.1 中央控制室選址及室內(nèi)設備布置

中央控制室應盡量靠近控制負荷中心，應離變電所、電梯機房、水泵房等會產(chǎn)生強電磁干擾的場所15m以上。上方及毗鄰無用水和潮濕的機房及房間；室內(nèi)控制臺前應有1.5m的操作距離，控制臺離墻布置時，臺后應有大于1m的檢修距離，并注意避免陽光直射；當控制臺橫向排列總長度超過7m時，應在兩端各各留大于1m的通道；中央控制室宜采用抗靜電架空活動地板，高度不小于20m。

4.2 建筑設備自動化系統(tǒng)的電源要求

中央控制室應由變配電所引出專用回路供電，中央控制室內(nèi)設專用配電盤。負荷等級不低于所處建筑中最高負荷等級；通常要求系統(tǒng)的供電電源的電壓不大于±10%，頻率變化不大于±1Hz，波形失真率不大于20%；中央管理計算機應配置UPS不間斷供電設備，其容量應包括建筑設備自動化系統(tǒng)內(nèi)用電設備總和并考慮預計的擴展容量，供電時間不低于30分鐘。

現(xiàn)場控制器的電源應滿足下述要求：

（1）Ⅰ類系統(tǒng)（650點～4999點），當中央控制室設有UPS不間斷供電設備時，現(xiàn)場 的電源由UPS不間斷電源以放射式或樹干式集中供給。

（2）Ⅱ類系統(tǒng)（1點～649點），現(xiàn)場控制器的電源可由就地鄰近動力盤專路供給。

（3）含有CPU的現(xiàn)場控制器，必須設置備用電池組，并能支持現(xiàn)場控制器運行不少于72小時，保證停電時不間斷供電。

4.3 現(xiàn)場控制器設置原則

4.3.1 現(xiàn)場控制器的設置應主要考慮系統(tǒng)管理方式、安裝調(diào)試維護方便和經(jīng)濟性。一般按機電系統(tǒng)平面布置進行劃分。

4.3.2 現(xiàn)場控制器要遠離有輸水管道，以免管道、閥門跑水，殃及控制盤。在潮濕、蒸汽場所，應采取防潮、防結(jié)露等措施。

4.3.3 現(xiàn)場控制器要離電機、大電流母線、電纜1.5m以上，以避免電磁干擾。在無法滿足要求時，應采取可靠屏蔽和接地措施。

4.3.4 現(xiàn)場控制器位置選擇宜相對集中，一般設在機房或弱電小間內(nèi)，以達到末端元件距離較短為原則（一般不超過50m）。

4.3.5 現(xiàn)場控制器一般可選用壁掛式結(jié)構(gòu)，在設備集中的機房控制模塊較多時，可選落地柜式結(jié)構(gòu)，柜前操作凈距不小于1.5m。

4.3.6 每臺現(xiàn)場控制器輸入輸出接口數(shù)量與種類應與所控制的設備要求相適應，并留有10%～20%的余量。

4.4 建筑設備自動化系統(tǒng)的布線方式

建筑設備自動化系統(tǒng)線路包括：電源線、網(wǎng)絡通訊線和信號線。

（1）電源線一般 BV－（500V）2.5mm2銅芯聚氯乙烯絕緣線。

（2）網(wǎng)絡通訊線需由采用何種計算機局域網(wǎng)及建筑設備自動化系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸率、未來可兼容性和硬件成本等多方面綜合考慮確定。一般有同軸電纜（不同廠商的產(chǎn)品不盡相同）；有的系統(tǒng)采用屏蔽雙絞線或非屏蔽雙絞線（分 3、4、5三個級別）；在強干擾環(huán)境中和遠距離傳輸時，宜選用光纜。

（3）信號線一般采用線芯截面1.0mm2或1.5mm2的普通銅芯導線或控制電纜，對信號線是否需要采用軟線及屏蔽線應根據(jù)具體控制系統(tǒng)與控制要求確定。

建筑設備自動化系統(tǒng)線路均采用金屬管或金屬線槽保護，網(wǎng)絡通訊線和信號線不得與電源線共管敷設，當其必須作無屏蔽平等敷設時，間距不小于0.3m，如敷于同一金屬線槽，需設金屬分隔。

結(jié)束語

對于以大型建筑和高層建筑為主的智能建筑、根據(jù)建筑物內(nèi)負荷分布的具體情況，按照變電站、配電站應靠近負荷中心的原則，確定供電系統(tǒng)的總變電站與分散配置的變電站、配電站的布置方案，從而節(jié)省線材、降低電能損耗，提高電壓質(zhì)量。

[1]謝秉正.新世紀電氣自動化類規(guī)劃系列教材[J].樓宇智能化原理及工程應用.2007.

[2]建設部科技委智能建筑技術(shù)開發(fā)推廣中心[J].智能化供配電工程2007.

[3]孫景芝.樓宇智能化技術(shù).2009.