弱電智能化控制與建筑節(jié)能研究

李婉霞

[摘 ? ?要 ]本文先分析了弱電智能控制系統(tǒng)，隨后介紹了弱電智能化建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)原則，包括滿足建筑應(yīng)用要求、控制能量消耗，然后介紹了節(jié)能建筑中的智能化控制應(yīng)用，包括電力調(diào)度控制、樓宇自控系統(tǒng)以及智能化照明系統(tǒng)。最后介紹了智能化各子系統(tǒng)之間深度融合后的節(jié)能效果，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

[關(guān)鍵詞]弱電;智能化控制;建筑節(jié)能

[中圖分類號(hào)]TU855 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]The article first analyzes the weak current intelligent control system， and then introduces the energy-saving design principles of weak current intelligent buildings， including meeting building application requirements and controlling energy consumption， and then introducing intelligent control applications in energy-saving buildings， including power dispatch control ， Building automation system and intelligent lighting system. Finally， the energy-saving effect after the deep integration of intelligent subsystems is introduced. Hope to provide effective reference to relevant people.

[Keywords]weak current; intelligent control; building energy saving

當(dāng)前，我國(guó)能源緊缺問(wèn)題越加突出，而節(jié)能降耗也成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)發(fā)展的首要任務(wù)，如此才能促進(jìn)整個(gè)社會(huì)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展目標(biāo)。當(dāng)前建筑行業(yè)也是國(guó)內(nèi)能源消耗的主要產(chǎn)業(yè)，結(jié)合智能技術(shù)應(yīng)用到建筑工程中是建筑節(jié)能發(fā)展的主流方向。從建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度分析，合理融入智能化弱電控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑的智能化控制和建筑節(jié)能，降低能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)降低人工成本、保證運(yùn)行品質(zhì)、降低運(yùn)行能耗、環(huán)境友好的目標(biāo)。

1 弱電智能控制系統(tǒng)分析

智能化系統(tǒng)主要是樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)、消防火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通訊自動(dòng)化系統(tǒng)、安保自動(dòng)化系統(tǒng)等，將設(shè)備設(shè)施集中管理、控制和監(jiān)督作為主要目標(biāo)所形成的綜合性系統(tǒng)。具體如圖1所示。

弱電智能控制系統(tǒng)主要是自身具備多種指標(biāo)優(yōu)化控制功能的系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)能夠不間斷的可靠供電，信號(hào)傳輸線路是具有信息配送功能和運(yùn)輸功能的智能電網(wǎng)。弱電智能控制可與相關(guān)設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)性能進(jìn)行有效衡量，其中涵蓋設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量、安全性能以及能源損耗。其中的安全性主要確保智能控制系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行。設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)控，即確保設(shè)備處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，使其維持良好穩(wěn)定性。

弱電智能控制系統(tǒng)對(duì)于建筑節(jié)能具有積極作用，能夠合理改善資源浪費(fèi)問(wèn)題，同時(shí)還可以順利解決用電低谷以及用電高峰期之間所形成的電力峰谷差問(wèn)題。弱電智能控制系統(tǒng)屬于智能電網(wǎng)的雛形。在建筑中的高低壓開(kāi)關(guān)柜中，將先進(jìn)的信息技術(shù)嵌入其中，使其成為一種具備強(qiáng)大雙向通信功能的智能化開(kāi)關(guān)柜設(shè)備，可以提升控制效果。隨著智能控制的不斷發(fā)展，企業(yè)在智能弱電系統(tǒng)方面的要求不斷提升，全面融入監(jiān)控檢測(cè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)一步提升了設(shè)備控制水平。為此在現(xiàn)代化發(fā)展中，應(yīng)致力于把先進(jìn)信息技術(shù)和控制技術(shù)融入到弱電智能化系統(tǒng)中，如此才能促進(jìn)弱電智能化相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。為此需要熟練掌握控制技術(shù)和電子技術(shù)，促進(jìn)二者的完美融合，如此才能提升系統(tǒng)智能化控制效果。

2 弱電智能化建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原則

2.1 滿足建筑應(yīng)用要求

隨著科技持續(xù)發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)水平的提升，建筑實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行中面臨著較大的能源損耗問(wèn)題，而我國(guó)建筑行業(yè)也致力于對(duì)相關(guān)措施進(jìn)行研究，有效控制建筑實(shí)際應(yīng)用中的能源損耗。建筑中的智能化弱電控制會(huì)合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的節(jié)能措施。弱電智能控制系統(tǒng)隨著科技發(fā)展，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，對(duì)于智能建筑的建設(shè)發(fā)展具有重要影響，比如智能廣播、樓宇自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控系統(tǒng)和智能化消防系統(tǒng)等在建筑工程中的有效應(yīng)用，符合新時(shí)期的建筑設(shè)計(jì)發(fā)展要求，而弱電技術(shù)水平從某種程度上也能夠體現(xiàn)出建筑智能發(fā)展水平。

2.2 控制能量消耗

為了在建筑中發(fā)揮出弱電智能控制系統(tǒng)的節(jié)能效用，通常需要從多種層面入手進(jìn)行調(diào)整或改良，例如針對(duì)變壓器運(yùn)行中的消耗問(wèn)題，借助弱電智能控制系統(tǒng)能夠有效監(jiān)控有效功率的過(guò)度消耗，從最大程度上降低變壓器渦流損耗和漏磁損耗等問(wèn)題。在應(yīng)用氣體防電燈和電動(dòng)機(jī)的過(guò)程中，相關(guān)設(shè)備鎮(zhèn)流器會(huì)形成電感，最終產(chǎn)生無(wú)用功，這種條件下便需要于系統(tǒng)內(nèi)選擇部分功率抵消，增加線路運(yùn)輸損耗，為了預(yù)防出現(xiàn)上述問(wèn)題，可以借助弱電智能控制系統(tǒng)，有效控制線路內(nèi)部無(wú)功傳輸，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

3 節(jié)能建筑中的智能化控制應(yīng)用

3.1 電力調(diào)度控制

電網(wǎng)智能調(diào)度研究需要依靠智能調(diào)度技術(shù)，符合我國(guó)電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃要求。電力智能化調(diào)度控制涵蓋智能監(jiān)督和實(shí)時(shí)監(jiān)控兩部分內(nèi)容，滿足當(dāng)下的故障處理系統(tǒng)條件，可以全面保護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行安全性，預(yù)防出現(xiàn)各種故障問(wèn)題。在實(shí)際運(yùn)行方面，相關(guān)系統(tǒng)還可以開(kāi)展檢測(cè)預(yù)警等工作，在需要的條件下還可以采取有效措施預(yù)防各種事故的發(fā)生。基于信息時(shí)代背景下，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)發(fā)展，弱電智能控制技術(shù)在建筑工程中的有效應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期遠(yuǎn)程控制目標(biāo)，而該技術(shù)也進(jìn)一步為智能弱電系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造全新渠道。智能建筑中應(yīng)用弱電智能控制技術(shù)，為電力調(diào)度的有效控制創(chuàng)造了基礎(chǔ)平臺(tái)。

結(jié)合弱電智能控制技術(shù)可以促進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用空間的有效擴(kuò)展，優(yōu)化監(jiān)控管理技術(shù)水平，是弱電系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。創(chuàng)弱電智能控制系統(tǒng)主要是結(jié)合電力調(diào)動(dòng)系統(tǒng)的不同差異進(jìn)行排列組合創(chuàng)新。而各個(gè)電力調(diào)度系統(tǒng)也擁有其自身特色結(jié)構(gòu)特征，智能調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)結(jié)構(gòu)組成涵蓋PC機(jī)和主機(jī)等部分，其擁有特色網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議構(gòu)成，同時(shí)也受到操作系統(tǒng)控制?；谠摲N特征下，需要形成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)系統(tǒng)信息和軟件資源的全面共享。針對(duì)某些可擴(kuò)展的重復(fù)性利用軟件實(shí)施深入分析、科學(xué)設(shè)計(jì)和改造，如此才能充分保障軟件應(yīng)用價(jià)值。

3.2 樓宇自控系統(tǒng)

和傳統(tǒng)建筑形式相比，新時(shí)期的建筑在整體規(guī)模和占地面積也逐漸擴(kuò)大，整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，所以在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)方面的要求也進(jìn)一步提升。在智能建筑內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是主要的耗能設(shè)備。中央空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能源消耗在整個(gè)能源消耗成本中占比很大。弱電智能控制的好壞會(huì)對(duì)設(shè)備應(yīng)用效果產(chǎn)生直接影響，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)。為此本文通過(guò)深入研究中央空調(diào)運(yùn)行原理，提出有效的智能控制方案，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

在符合需要的前提下，合理平衡樓控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與超前性，以避免片面追求超前性而脫離實(shí)際或片面追求經(jīng)濟(jì)性，而損害建筑的制冷性。系統(tǒng)必須保持每天24h連續(xù)工作子系統(tǒng)故障，不影響其他子系統(tǒng)運(yùn)行，也不影響集成系統(tǒng)除該系統(tǒng)之外的其他功能的運(yùn)行智能控制系統(tǒng)的核心功能便是針對(duì)冷凍機(jī)中相關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)聯(lián)系建筑內(nèi)部空間環(huán)境氛圍，對(duì)其中的設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行有效控制，達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。相關(guān)監(jiān)控功能涵蓋環(huán)路電動(dòng)閥、補(bǔ)水控制、熱水泵、冷卻水塔、冷卻水泵、冷凍水泵以及設(shè)備運(yùn)行中的啟停相關(guān)控制功能。在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)各種故障問(wèn)題后，此監(jiān)控系統(tǒng)還可以自主進(jìn)行異常警報(bào)，系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題后，依然能夠針對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，對(duì)設(shè)備運(yùn)行故障進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，將相關(guān)故障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄下來(lái)，進(jìn)行備案管理，輔助專業(yè)技術(shù)人員合理開(kāi)展各項(xiàng)處理維護(hù)工作。

比如沈陽(yáng)某個(gè)機(jī)關(guān)大樓建筑內(nèi)部設(shè)置有中央空調(diào)，冷源是地下室內(nèi)的兩個(gè)水冷螺桿冷水機(jī)負(fù)責(zé)制冷，整體溫度維持在7～12 ℃。市政管網(wǎng)負(fù)責(zé)提供空調(diào)系統(tǒng)熱源，空調(diào)在夏季的冷負(fù)荷大概是3000 kW，冷指標(biāo)是85W/m?，空調(diào)在冬季的熱負(fù)荷總和是2000 kW，相關(guān)熱指標(biāo)是57W/m?。在設(shè)置弱電智能控制后，此系統(tǒng)在運(yùn)行了三個(gè)周期后，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)達(dá)到預(yù)期的節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)。平均每年電能節(jié)約總量超出20 %。同時(shí)還進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，有效控制了系統(tǒng)啟停操作中的水錘效應(yīng)，能夠進(jìn)行自動(dòng)化閉環(huán)控制，促進(jìn)系統(tǒng)自動(dòng)化水平的有效提升，同時(shí)還減少了運(yùn)行成本和操作難度。成功實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)目標(biāo)，有效削弱了電機(jī)啟動(dòng)電流，降低了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中的沖擊性。

該系統(tǒng)還可針對(duì)建筑根據(jù)不同的功能區(qū)域進(jìn)行不同需求的人工環(huán)境控制，提供最舒適的溫度濕度，滿足用戶的使用需求，提高用戶的勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低因?yàn)榭照{(diào)環(huán)境不適而產(chǎn)生的人體健康問(wèn)題，提高能源使用效率，降低建筑運(yùn)行能耗，提升建筑物盈利能力，樓宇自控系統(tǒng)特有的節(jié)能控制功能以及通過(guò)先進(jìn)的預(yù)防性維護(hù)功能，可減少設(shè)備損耗，延長(zhǎng)使用壽命。

3.3 智能化照明系統(tǒng)

建筑中照明系統(tǒng)在傳統(tǒng)管理模式下，主要是利用人工方式開(kāi)展管理活動(dòng)，不可避免會(huì)因?yàn)椴僮鬟z漏忘記關(guān)燈，從而造成電能的大量浪費(fèi)。至于智能化的照明系統(tǒng)可以有效改善上述問(wèn)題，減少浪費(fèi)問(wèn)題發(fā)生。比如智能化的照明系統(tǒng)可以針對(duì)消防聯(lián)動(dòng)、定時(shí)控制、光纖感知、紅外人體感應(yīng)、光線調(diào)節(jié)、移動(dòng)感測(cè)等方面能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)，同時(shí)還可以針對(duì)某個(gè)單獨(dú)照明單元實(shí)施精確控制，可以進(jìn)行自動(dòng)化控制。除此之外，相關(guān)智能控制系統(tǒng)還可以進(jìn)行集中管理和分散控制，有效降低一部分管理費(fèi)用，同時(shí)減少維護(hù)費(fèi)用支出，通過(guò)對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)和傳統(tǒng)照明方式相比，該系統(tǒng)處于相同條件下時(shí)，整體節(jié)能效率超出25 %。

該照明系統(tǒng)同樣能夠和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，人們利用相關(guān)系統(tǒng)傳輸各種指令，對(duì)于照明時(shí)長(zhǎng)以及場(chǎng)景選擇等操作進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。此外，吳曉雪等人以西安某一建筑工程為基礎(chǔ)，探究分析總線控制優(yōu)勢(shì)該系統(tǒng)內(nèi)涵蓋軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。軟件系統(tǒng)涵蓋變成軟件和監(jiān)控軟件，其中監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)對(duì)照明實(shí)際狀況進(jìn)行全面采集和整理，而編程軟件主要負(fù)責(zé)對(duì)模塊地址進(jìn)行全面整合，進(jìn)一步提升系統(tǒng)處理速度，該種類型的照明系統(tǒng)除了可以提升環(huán)境舒適度以外，同時(shí)還能夠促進(jìn)照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)，和傳統(tǒng)手動(dòng)控制方式相比，能夠節(jié)約大量管理費(fèi)用，降低電能損耗。

4 智能化各子系統(tǒng)之間深度融合的節(jié)能效果

智能化各子系統(tǒng)之間不僅能獨(dú)立運(yùn)行，而且可深度的有機(jī)結(jié)合，能協(xié)調(diào)與聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)生更多的功能與增值應(yīng)用，做到1+1>2的效果。在不增加投資的前提下，卻能獲得更多的增值功能，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的設(shè)備、功能和信息的綜合管理，使其成為一個(gè)互相關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)、資源充分共享的大系統(tǒng)。創(chuàng)造一個(gè)安全、方便、舒適與高效的工作生活環(huán)境。提供完善的大樓各種設(shè)施統(tǒng)一的管理、控制、運(yùn)營(yíng)管理模式，能定期或隨時(shí)提交設(shè)施運(yùn)行狀況、環(huán)境狀況及人員活動(dòng)情況報(bào)告，能夠隨時(shí)了解各樓層人員的身份、進(jìn)出的時(shí)間以及人員的動(dòng)態(tài)情況。確保建筑群內(nèi)所有相關(guān)設(shè)備處于高效、節(jié)能、最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能的最佳效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，立足于整個(gè)社會(huì)角度分析，社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)大量的能源支持，而在當(dāng)下能源短缺問(wèn)題較為突出的背景下，節(jié)能減少成為國(guó)家社會(huì)發(fā)展的必經(jīng)之路。建筑產(chǎn)業(yè)在實(shí)際發(fā)展中同樣會(huì)消耗大量的能源資源，為此建筑行業(yè)應(yīng)該主動(dòng)迎合國(guó)家響應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)變創(chuàng)新。隨著國(guó)內(nèi)智能技術(shù)不斷發(fā)展，將其有效融入到節(jié)能建筑內(nèi)，可以促進(jìn)建筑節(jié)能工作的有序?qū)嵤纳颇茉催^(guò)度消耗問(wèn)題。

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