智能化技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用

劉新新

（山東建筑大學(xué)設(shè)計集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250014）

1 建筑電氣工程中智能化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平得到了極大的提升，并且對建筑的性能和功能提出了更多的要求。電氣系統(tǒng)作為構(gòu)建建筑功能的重要基礎(chǔ)，電氣工程設(shè)計和施工質(zhì)量會直接影響建筑功能的發(fā)揮。目前，我國城市現(xiàn)代化進(jìn)程不斷推動，智能建筑得到了快速的發(fā)展，其具有的典型特征便是應(yīng)用了智能化技術(shù)。智能化技術(shù)在建筑電氣工程中的應(yīng)用，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電氣工程的全過程監(jiān)管，而且也能夠進(jìn)一步提高電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。就智能化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，其在各個行業(yè)及領(lǐng)域中都有著極為廣泛的應(yīng)用。在建筑領(lǐng)域中，智能化技術(shù)主要用于電氣工程，可以實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的統(tǒng)一控制和監(jiān)管。

2 智能化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 提高電氣系統(tǒng)安全性

2.2 增強(qiáng)電氣系統(tǒng)聯(lián)動性

建筑電氣系統(tǒng)中，每個電氣子系統(tǒng)都為獨(dú)立的個體，例如給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等。而在電氣系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù)，可以將各個獨(dú)立的系統(tǒng)整合為一個整體，強(qiáng)化系統(tǒng)之間的聯(lián)系，使其相互配合。例如，建筑室內(nèi)溫度升高時，傳感器設(shè)備會將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇照{(diào)系統(tǒng)中，然后開啟空調(diào)系統(tǒng)降低室內(nèi)溫度；在晚上休息時，照明系統(tǒng)會自動關(guān)閉，而空調(diào)系統(tǒng)則會根據(jù)室內(nèi)外溫度差，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，以保證室內(nèi)溫度的平衡。

2.3 實現(xiàn)電氣系統(tǒng)全方位監(jiān)控

不同電氣設(shè)備造成的安全事故和危害程度不盡相同，而這也為電氣系統(tǒng)的管理和監(jiān)控帶來了一定的難度。智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的全過程監(jiān)管，利用傳感器設(shè)備和攝像頭實時監(jiān)控電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及時掌握電氣設(shè)備故障問題。當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時，傳感器設(shè)備會自動將異常參數(shù)傳輸至智能化系統(tǒng)中進(jìn)行分析，然后智能化系統(tǒng)向管理人員發(fā)出警報，并定位故障位置，使管理人員快速對故障問題進(jìn)行維修。

3 智能化技術(shù)在建筑電氣工程照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 照明控制系統(tǒng)

照明控制系統(tǒng)是建筑電氣工程中的重要部分，其主要起到營造氛圍、美化環(huán)境、襯托建筑造型等作用。通常情況下，建筑照明系統(tǒng)用電較大，僅次于空調(diào)系統(tǒng)。因此，在照明系統(tǒng)中應(yīng)用智能化技術(shù)，實現(xiàn)智能化控制，可以進(jìn)一步降低照明系統(tǒng)能耗，達(dá)到節(jié)能減耗的目的。

另外，智能化技術(shù)在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高照明系統(tǒng)運(yùn)行效率，通過多點(diǎn)、單點(diǎn)、區(qū)域、場景設(shè)置、手動調(diào)節(jié)、群組控制、集中控制等方式，可以更好地改善照明環(huán)境，減少電能損耗；通過智能化系統(tǒng)的交互機(jī)界面，可以使管理人員通過中控系統(tǒng)和管理軟件實時監(jiān)測照明器件的運(yùn)行狀態(tài)，同時也能夠修改和設(shè)置照明器件參數(shù)，以此來對整個照明系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化管理。

3.2 工程概況

某建筑面積為20.56 萬m2，地上建筑面積為15.26萬m2，地下建筑面積為4.25萬m2。其中住宅小區(qū)包括10棟和1棟物業(yè)住宅。住宅小區(qū)地下設(shè)有停車場和儲物間，建筑面積為1萬m2。該住宅小區(qū)為一類建筑，一級耐火等級。建筑以剪刀墻結(jié)構(gòu)為主，地下車庫和商業(yè)門面為框架結(jié)構(gòu)；二級建筑安全等級。

該住宅小區(qū)搭載380/220 V 電源，主要由發(fā)電機(jī)和變壓器供電，照明系統(tǒng)電壓為220 V，配電器電壓為380 V。該小區(qū)主要采用放射式和樹干式結(jié)合輸電方式，消防設(shè)備和大型用電設(shè)備主要采用放射式輸電方式。

3.3 導(dǎo)線敷設(shè)及設(shè)備選擇

該小區(qū)照明系統(tǒng)分支較多、容量較大的線路主要采用封閉母線槽，并沿著豎井和頂板進(jìn)行鋪設(shè)；針對分支較少、容量較小的線路采用阻燃電纜，并沿著管道進(jìn)行敷設(shè)；建筑消防設(shè)備主要采用耐火電纜，并沿著管道或橋架進(jìn)行敷設(shè)；照明直線采用阻燃絕緣線路，并沿著掉頂或鋼管進(jìn)行敷設(shè)。

照明系統(tǒng)配電箱主要采用落地式，高度為0.8 m，并設(shè)置200 cm 底座；照明配電箱采用嵌入式安裝方式，距離地面1.4～1.8 m；其余系統(tǒng)配電箱均采用懸掛式安裝方式，配電箱距離地面1.2～1.6 m。

多年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與生態(tài)林業(yè)工程的逐步實施，在三北防護(hù)林體系建設(shè)工程、退耕還林工程、首都周圍綠化工程等生態(tài)建設(shè)工程的引領(lǐng)與帶動下，平泉市生態(tài)環(huán)境建設(shè)積累了大量的經(jīng)驗，鍛煉了大批的專業(yè)技術(shù)人員，生態(tài)建設(shè)具有了良好的基礎(chǔ)，生態(tài)環(huán)境得到顯著改變，環(huán)境質(zhì)量得以大幅提升，為城市綠地景觀建設(shè)提供了較好的基礎(chǔ)與經(jīng)驗。

照明開關(guān)采用暗裝式，距離地面高度1.3 m，均為安全插座；特殊照明開關(guān)距離地面0.3m。

3.4 照明系統(tǒng)設(shè)計

該小區(qū)照明設(shè)施主要分為應(yīng)急照明實施和一般照明實施。其中應(yīng)急照明設(shè)施屬于正常照明系統(tǒng)的一部分，供電方式主要采用10 kV 市電和10 kV 備用電源。在正常情況下采用市電供電，在停電的情況下采用后備電源供電，以保證應(yīng)急照明設(shè)備正常運(yùn)行。

樓梯間、疏散通道、前室、地下車庫等均設(shè)置應(yīng)急照明設(shè)施，并且照度不得低于5lx。部分應(yīng)急照明設(shè)施可以用于日常照明使用。高層住宅、設(shè)備用房、地下車庫等場所均設(shè)置應(yīng)急照明設(shè)備，并且應(yīng)急照明設(shè)備EPS 不得低于30 min。

應(yīng)急照明設(shè)施主要安裝于建筑吊頂和墻面上，安全指示燈需要設(shè)置在門框上方0.1 m 位置；安全疏散燈安裝于電梯間和前室，與地面保持1 m 距離，照明設(shè)備之間間距小于20 m，轉(zhuǎn)角和走廊盡頭不得超過10 m；由于廳室空間廣闊，照明設(shè)備需要安裝于頂棚位置，與地面之間的距離不得超過2.5 m。

3.5 負(fù)荷計算

利用需要系數(shù)法對建筑照明系統(tǒng)用電負(fù)荷計算，然后根據(jù)計算結(jié)果，設(shè)計照明設(shè)備開關(guān)元件和線纜截面。負(fù)荷計算公式如下：

式中：Pc為照明系統(tǒng)負(fù)荷；Kd為需要系數(shù)；Pe為照明設(shè)施容量（kW）。由于本系統(tǒng)照明設(shè)備均配備了鎮(zhèn)流器，因此設(shè)備功率損耗以百分?jǐn)?shù)表示。該住宅小區(qū)照明設(shè)備大部分為熒光燈，通過查閱《電氣照明設(shè)計指南》可以得知熒光燈設(shè)備功率損耗。然后以《建筑照明系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則》可以得出表1所示設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

表1 建筑各場所照度要求

3.6 燈具和光源選擇

根據(jù)建筑室內(nèi)照明要求，室內(nèi)照明設(shè)備采用三基色熒光燈、節(jié)能熒光燈、鹵化物燈等，并且熒光燈設(shè)備均配備鎮(zhèn)流器。燈光設(shè)備采用嵌吊頂、吸頂、吊桿等安裝方式。

道路和園林照明設(shè)備，采用LED 燈或節(jié)能燈。照明設(shè)備主要通過傳感器感知日光照，計算當(dāng)前的時間實現(xiàn)智能化控制，同時也可以通過中控系統(tǒng)進(jìn)行手動控制。建筑立面照明設(shè)備主要采用LED 燈光，并由智能控制設(shè)備對其進(jìn)行控制。

該住宅小區(qū)室內(nèi)照明設(shè)備線路主要采用阻燃線纜進(jìn)行暗敷；建筑室外照明設(shè)備電路采用阻燃電纜進(jìn)行埋地敷設(shè)，同時設(shè)置漏電保護(hù)裝置，并進(jìn)行接地。

設(shè)備房、車庫等場所采用節(jié)能熒光燈；辦公區(qū)域采用節(jié)能燈；住宅小區(qū)公共區(qū)域照明設(shè)備采用高效燈具，并采取節(jié)能措施。上述所有熒光燈設(shè)備均配置電流鎮(zhèn)流器，并且功率因數(shù)不小于0.9。設(shè)備房、走廊、樓梯間設(shè)置安全疏散燈和應(yīng)急燈。該照明設(shè)備在停電的情況下，均有備用電源進(jìn)行供電，并且應(yīng)急工作時間必須高于60 min。建筑立面和屋頂位置設(shè)置夜景照明設(shè)備，并采用投光燈，同時根據(jù)要求，在建筑物屋頂設(shè)置航空障礙等。

3.7 智能疏散指示和應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計

應(yīng)急照明設(shè)備設(shè)置的主要目的是指引逃生人員快速疏散和撤離，以保證居民的人身安全。因此，該照明系統(tǒng)主要采用智能疏散指示和應(yīng)急照明系統(tǒng)，以保證電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時，仍可以保證應(yīng)急照明設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

該照明系統(tǒng)設(shè)計符合國家疏散指示和應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并且照明系統(tǒng)主要由集中電源、控制器、分配電裝置和智能燈具組成。智能照明系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 智能照明系統(tǒng)圖

（1）該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對分配電裝置、集中電源、控制器和應(yīng)急照明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)測。

（2）建筑發(fā)生火災(zāi)時，智能中控系統(tǒng)會通過監(jiān)控設(shè)備定位火災(zāi)位置，并發(fā)出警報，然后智能照明系統(tǒng)會自動執(zhí)行以下指令：應(yīng)急照明設(shè)備啟動，并進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)；啟動頻閃燈具；點(diǎn)亮自控?zé)艟?；啟動?dǎo)向燈具，以保證居民順利撤離到安全區(qū)域，進(jìn)而達(dá)到快速逃離、躲避煙霧的目的。

（3）消防應(yīng)急燈設(shè)備，主要包括應(yīng)急照明設(shè)備和指示燈裝置，該燈光設(shè)備主要采用獨(dú)立回路，由四根總線接入終端配電系統(tǒng)中，其中電源線纜主要采用2 mm×2.5 mm 線纜；信號線主要采用2mm×1.5 mm；應(yīng)急標(biāo)志采用嵌地式安裝方法，線纜為橡膠電纜，并利用SC20管進(jìn)行保護(hù)。

（4）終端分配電系統(tǒng)主要采用四總線線纜接入主裝置中，其中四線纜采用2×4 mm 電源線；2×1.5 mm 信號線，并利用SC20管進(jìn)行保護(hù)。

（5）集中電源和配電裝置通常安裝于強(qiáng)電間或豎井中，落地安裝時，需要與地面保持50 mm；采用懸掛安裝時需要與地面保持1.3～1.5 m 的距離；在靠近門軸位置安裝時，應(yīng)當(dāng)與側(cè)面墻保持0.5 m 的距離。

3.8 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

（1）電氣控制。①噴淋泵、消火栓泵、消防排風(fēng)機(jī)可以采用自動控制、就地控制和手動控制三種方式，其余水泵設(shè)備、排風(fēng)機(jī)均采用就地控制方式。②生活給排水系統(tǒng)必須采用變頻裝置。③排水泵需要配備電控箱，同時采用水位開關(guān)進(jìn)行控制，排水泵的啟?？梢圆扇∈謩涌刂品绞?。④住宅小區(qū)公共區(qū)域人工照明設(shè)備，出應(yīng)急燈和電梯廳燈光設(shè)備外，必須采用節(jié)能開關(guān)進(jìn)行控制。

（2）根據(jù)住宅小區(qū)防火規(guī)范，智能照明系統(tǒng)必須設(shè)置火災(zāi)、漏電報警系統(tǒng)，電氣火災(zāi)系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 電氣火災(zāi)系統(tǒng)圖

該系統(tǒng)主要具備探測照明設(shè)備漏電信號、啟動報警設(shè)備、定位故障位置等功能，可以幫助管理人員快速掌握故障問題。同時該系統(tǒng)還可以儲存故障記錄，以為管理人員的決策和分析提供參考。為保證該系統(tǒng)供電穩(wěn)定性，該系統(tǒng)至用于火災(zāi)、漏電等故障報警，不具有切斷電路的功能。

4 結(jié)束語

綜上所述，社會的進(jìn)步，也推動著智能化技術(shù)的發(fā)展，其憑借強(qiáng)大的功能，在各個行業(yè)及領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在建筑電氣工程中，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)管，而且也能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。文章主要對建筑電氣工程照明系統(tǒng)中智能化技術(shù)的應(yīng)用展開分析，通過對照明燈具選擇、安裝、線路設(shè)計、控制方式等進(jìn)行分析，同時提出了智能化應(yīng)急照明系統(tǒng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠有效解決電能損耗，而且也能夠提高照明運(yùn)行穩(wěn)定性。