智能建筑電氣設(shè)計中節(jié)能理念的融入與實現(xiàn)

張亞洲

摘要：隨著時代不斷發(fā)展，我國城市化進程加快，促使當前的建筑行業(yè)崛起。由于自身性質(zhì)的影響，建筑行業(yè)在發(fā)展過程中，會對環(huán)境造成一定的負面影響，導(dǎo)致我國環(huán)境問題加重。由此，人們逐漸重視建筑與環(huán)境之間的關(guān)系，靈活利用有效的措施，促使二者和諧發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能化；建筑電氣節(jié)能；優(yōu)化設(shè)計

1智能建筑中電氣設(shè)計的主要內(nèi)容

1.1強電部分

強電是智能建筑電氣設(shè)計中的基礎(chǔ)部分，包括低壓配電系統(tǒng)、動力設(shè)備、照明系統(tǒng)等。

1.1.1低壓配電系統(tǒng)

依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求，智能建筑中的低壓配電室應(yīng)設(shè)置在用電負荷中心附近，如果選用落地式配電箱，那么箱底應(yīng)適當抬高，并對底座進行封閉處理。在同一個低壓配電室內(nèi)，以并列方式布設(shè)的線路，若是其中一條母線存在負荷，則應(yīng)在分段位置處設(shè)置防火隔斷；當高、低壓配電設(shè)備同時布設(shè)在一個房間內(nèi)時，二者之間的距離應(yīng)當不小于2.0 m。

1.1.2動力設(shè)備

在智能建筑中，對動力設(shè)備進行設(shè)計的過程中，電路保護是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常情況下，中性線不需要設(shè)置過負載保護，但若是回路中存在增容等情況時，則應(yīng)當設(shè)置過載保護。

1.1.3照明系統(tǒng)

智能建筑電氣設(shè)計中的照明系統(tǒng)是重要內(nèi)容，需要結(jié)合建筑照明的使用情況，設(shè)計相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)，具體的控制范圍應(yīng)涵蓋建筑各個區(qū)域內(nèi)的常規(guī)和應(yīng)急照明系統(tǒng)。

1.2弱電部分

智能建筑電氣設(shè)計中的弱電部分包括：樓宇自動化管理系統(tǒng)、消防自動報警系統(tǒng)、安保視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地下車庫管理系統(tǒng)、有線電視信號接收系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)等。

2工程概況

某建筑工程位于該市繁華地段，工程所在地的交通條件極為便利。該建筑為綜合樓，地上19層，總體高度為73.4 m，附屬樓4層。建筑安全等級為二級，耐火等級為一級，電梯機房設(shè)置在屋頂；地下一層高4.95 m，非戰(zhàn)時為車庫，戰(zhàn)時可作為掩蔽體。本工程中，電梯、消防設(shè)備以及地下室照明系統(tǒng)按照一級負荷進行設(shè)計，其余均為三級負荷。該建筑的電氣系統(tǒng)中，照明用電量所占的比例相對較高，由于照明控制系統(tǒng)的方式具有靈活性和多樣性的特點，從而為節(jié)能設(shè)計提供了有利條件。因此，本工程在進行電氣設(shè)計的過程中，通過開發(fā)智能照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)照明節(jié)能的目標。

3智能建筑電氣設(shè)計中節(jié)能理念的融入與實現(xiàn)

3.1智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

智能照明控制系統(tǒng)是集成通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)等先進科學技術(shù)于一體的智能化、自動化、集成化照明控制系統(tǒng)。將其運用在智能建筑電氣設(shè)計中，具備以下優(yōu)勢：（1）降低供電過程能耗。智能照明控制系統(tǒng)可自動采集用戶要求、光環(huán)境等相關(guān)信息，利用系統(tǒng)軟件對信息進行智能化分析判斷，根據(jù)分析判斷結(jié)果控制供電模塊運行。在供電模塊運行的全過程中，智能照明控制系統(tǒng)可進行跟蹤監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控所獲取的電路電流和電壓信息實施智能調(diào)節(jié)，進而避免電路因不平衡負荷出現(xiàn)額外功耗，大幅度提升功率因素，平緩線路和燈具發(fā)熱狀態(tài)，降低供電過程的能源消耗。（2）靈活調(diào)節(jié)照明控制。在通信技術(shù)和計算機技術(shù)的支持下，智能照明控制系統(tǒng)可實現(xiàn)大范圍照明控制，加快控制信息的傳遞速度，并且可通過直觀圖形顯示控制信息，便于實時掌握照明系統(tǒng)的能耗情況。智能照明控制系統(tǒng)支持編程控制，可根據(jù)建筑電氣節(jié)能需要和照明效果要求重新編輯照明控制系統(tǒng)程序，調(diào)節(jié)照明供電的相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對照明光度的靈活調(diào)控。（3）支持多樣化調(diào)光控制方式。智能照明控制系統(tǒng)支持無線網(wǎng)絡(luò)或控制總線，可將智能照明控制系統(tǒng)作為智能建筑電氣自動化管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)，既可接受總系統(tǒng)的調(diào)控，也可進行獨立調(diào)控，豐富照明系統(tǒng)控制方式，使照明控制人性化和便捷化。

3.2系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)及控制策略

3.2.1框架結(jié)構(gòu)智能照明控制系統(tǒng)采用當前較為流行的模塊化結(jié)構(gòu)體系，整個系統(tǒng)由以下4個部分組成：（1）輸入單元。該單元在整個控制系統(tǒng)中的作用是對輸入信號進行轉(zhuǎn)換，使這部分信號變?yōu)橄到y(tǒng)可讀的信號，以此作為照明控制的主要依據(jù)。該單元由以下設(shè)備組成：遙控器、顯示屏、控制面板、傳感器等。（2）系統(tǒng)單元。該單元可在軟件支撐下，對控制系統(tǒng)的運行情況進行實時監(jiān)控，包括：計算機、網(wǎng)絡(luò)配件、控制單元等。（3）輸出單元。該單元能夠通過對負載回路的控制達到照明系統(tǒng)控制的目標，它是系統(tǒng)的執(zhí)行單元，根據(jù)接收到的信號完成相關(guān)動作，主要由2個部分組成，開關(guān)控制模塊和調(diào)光模塊。（4）系統(tǒng)軟件。這是整個系統(tǒng)的核心部分，本系統(tǒng)開發(fā)時，采用功能強大的圖形化軟件，其能夠以圖形的方式，對建筑照明系統(tǒng)的回路狀態(tài)進行實時監(jiān)控，該軟件具有如下功能：數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、異常狀態(tài)報警提示、場景切換控制、調(diào)光以及定時開關(guān)等。系統(tǒng)軟件由2個部分組成，即人機交互界面和數(shù)據(jù)庫。

3.2.2控制策略

本次開發(fā)的控制系統(tǒng)主要是對建筑照明進行控制，最終目的是降低照明系統(tǒng)的整體能耗，以此來實現(xiàn)節(jié)能的目標。太陽能是一種可再生清潔能源，作為自然光源，太陽能在建筑照明節(jié)能設(shè)計中是非常有效的途徑之一。因此，可通過對室內(nèi)自然光照強弱程度的測定，對燈具的亮度進行調(diào)節(jié)，從而使自然光與人工照明的合成照度達到規(guī)范標準的規(guī)定要求。由此不但能夠給使用者創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境，而且還能利用自然光降低能源的消耗，從而達到節(jié)能降耗的目標。具體的節(jié)能控制策略如下：利用傳感器對自然光的照度值進行采集，然后與照明系統(tǒng)工作面預(yù)設(shè)的照度值進行比較，據(jù)此得出實際照度，隨后將該信息傳給智能控制系統(tǒng)，通過對燈具的亮度分析，輸出控制指令，對照明燈具的亮度進行調(diào)節(jié)，進而達到節(jié)能的效果。

3.3系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.3.1 DALI協(xié)議

DALI即數(shù)字可尋址照明接口，它能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠家照明燈具的無縫連接，確保了控制系統(tǒng)連接的可靠性。DALI協(xié)議是開放式標準，基于該協(xié)議，可構(gòu)建智能照明調(diào)光系統(tǒng)，利用雙絞線，單個DALI控制系統(tǒng)可連接64個電子鎮(zhèn)流器，而鎮(zhèn)流器及燈具的工作狀態(tài)，可通過協(xié)議反饋給智能照明控制系統(tǒng)，一個DALI系統(tǒng)的最大控制范圍在300 m以內(nèi)。

3.3.2調(diào)光方式的選擇

目前，常用的調(diào)光方式有3種，即脈沖調(diào)制、模擬及數(shù)字調(diào)光。在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，脈沖調(diào)制和模擬調(diào)光均有一定的缺陷，而數(shù)字調(diào)光的效果較好。同時，現(xiàn)有的驅(qū)動器基本上都支持數(shù)字調(diào)光，并且可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器的節(jié)能效果非常明顯。據(jù)此，本系統(tǒng)在開發(fā)時，基于DALI協(xié)議設(shè)計數(shù)字調(diào)光鎮(zhèn)流器，并在該鎮(zhèn)流器上添加主控器，對數(shù)字信息進行收發(fā)和存儲，并且還能實現(xiàn)較為復(fù)雜的控制功能，如場景切換、分組控制等。

3.4系統(tǒng)的節(jié)能效果

對房間內(nèi)的照明系統(tǒng)采用手動方式進行控制時，總功率為300 W（燈具全開），這種控制方式不但浪費大量的能源，而且還會造成視覺疲勞；采用DALI智能照明控制系統(tǒng)進行調(diào)光后，在燈具全開的情況下，總功率約為92～112 W，與手動控制方式相比，可以節(jié)能55%～70%左右，并且這種控制方式的照明較為均勻，對視力可以起到一定的保護作用。假設(shè)該建筑工程中有50 W燈具1 000套，每天的工作時間為8 h，除去節(jié)假日，1年可以節(jié)約電費12萬元左右，節(jié)能效果顯著。

結(jié)束語

智能化建筑電氣節(jié)能工程設(shè)計是我國社會發(fā)展的必然趨勢，因此相關(guān)部門應(yīng)該引起重視，首先要對當前智能化建筑電氣節(jié)能工程設(shè)計中存在的問題進行探討，然后采取優(yōu)化電氣節(jié)能自動化設(shè)計、加強電氣節(jié)能設(shè)計的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、提高設(shè)計人員的綜合素質(zhì)等措施來提高建筑電氣節(jié)能工程的設(shè)計水平，進而為我國智能化建筑電氣節(jié)能工程的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

（作者單位：杭州欣美建設(shè)有限公司）