建筑電氣自動化在現(xiàn)代建筑中的運用

張澤瑞

（太原智博熱電工程設(shè)計有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

隨著現(xiàn)代人生活水平的提高，其對居住環(huán)境以及工作環(huán)境的要求也越來越高，這也導(dǎo)致我國建筑工程中的附加設(shè)備，例如，安全、影視等設(shè)備的數(shù)量以及其功能越來越豐富。附加于建筑物上的設(shè)備、系統(tǒng)多了那么整個建筑物的運行能耗以及維護費用也會相對提升，這顯然是不符合當(dāng)前全球節(jié)能環(huán)保建筑理念的，因此建筑電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)運而生。自動化智能化是目前我國建筑行業(yè)的最新經(jīng)濟增長點。隨著各類建筑智能化工程的不斷投入，我國大部分建筑工程都已經(jīng)實現(xiàn)了智能化建設(shè)。建筑電氣設(shè)備主要空氣調(diào)節(jié)、變配電、給排水等設(shè)施，其在整個建筑工程的施工中有著不可替代的作用。但我國對建筑設(shè)備電氣自動化系統(tǒng)的研究起步時間較晚，因此無論是安裝還是設(shè)計都存在一定問題。為此本文就電氣自動化在建筑工程的應(yīng)用進(jìn)行全面分析討論，希望可以為我國建筑行業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)一分力量。

1 建筑電氣自動化系統(tǒng)的重要性及特點分析

1.1 電氣自動化的重要性

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，各類電氣設(shè)備所擁有的功能也逐漸豐富，不僅可以對各類電氣系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)督，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)之間的聯(lián)動，其在建筑工程中的作用主要為以下3 點。

（1）可以實現(xiàn)對建筑內(nèi)所有電氣系統(tǒng)的監(jiān)督和管理。我國現(xiàn)代建筑發(fā)展規(guī)模越來越大，且很多建筑物本身的布局十分復(fù)雜，如果還是延續(xù)既往的設(shè)備管理方法很難保證所有電氣設(shè)備都能夠都得有效監(jiān)管。另外采用電氣自動化系統(tǒng)還能夠彌補目前設(shè)備監(jiān)控技術(shù)所存在的缺陷問題，保證所有設(shè)備都不存在監(jiān)控死角[1]。

（2）可以將建筑內(nèi)的所有電氣系統(tǒng)充分聯(lián)通在一起，利用現(xiàn)代計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以將建筑物內(nèi)的所有電氣設(shè)備連接在一起，以此來解決這些電氣設(shè)備在運行過程所出現(xiàn)的緊急問題。另外通過聯(lián)通的方式還可以將其他電氣設(shè)備的功能關(guān)閉，通過開通自動噴淋系統(tǒng)、消防通道來保障建筑物內(nèi)所有人員的安全。

（3）能夠提高整個建筑物電氣系統(tǒng)的安全性。過去很多建筑電氣設(shè)備在實際的使用過程中會受到各種外部因素的影響，因此發(fā)生故障的頻率較高[2]。通過應(yīng)用電氣自動化系統(tǒng)可以降低設(shè)備的損壞率，同時還可以幫助工作人員解決各種突發(fā)狀況。且由于自動化系統(tǒng)工作人員可以在事故發(fā)生的第一時間通過遠(yuǎn)程控制來解決問題，以此顯著提升整個建筑物內(nèi)的所有電氣設(shè)備的安全性。

1.2 電氣自動化系統(tǒng)的特點

建筑電氣自動化其主要具有3 個特點：①具有低碳、節(jié)能以及環(huán)保性，應(yīng)用電氣自動化系統(tǒng)之后工作人員可以在控制平臺中完成時間編制操作，并可以根據(jù)時間來對各電力、空調(diào)等設(shè)備進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)。②能夠降低系統(tǒng)管理費用，在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用電氣自動化技術(shù)之后，可以節(jié)省大部分的人工管理工作內(nèi)容，同時其還可以根據(jù)設(shè)備所處環(huán)境的變化來進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而節(jié)省了系統(tǒng)管理費用。③可以有效延長電氣設(shè)備的使用壽命，由于電氣自動化系統(tǒng)是完全按照所有電氣設(shè)備的性能對其實施控制與監(jiān)管的，因此不會出現(xiàn)錯誤操作導(dǎo)致設(shè)備損壞的問題，大大延長了設(shè)備的使用壽命[3]。

2 建筑電氣自動化系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)應(yīng)用分析

由于建筑物中需要使用到的各種電氣設(shè)備種類較多，且不同電氣設(shè)備的控制、監(jiān)管原理也有所不同，因此需要利用集散系統(tǒng)根據(jù)不同設(shè)備的類型來進(jìn)行監(jiān)控與管理。

2.1 給排水監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用分析

從目前建筑的給排水系統(tǒng)安裝情況來看，主要采取的以下3 種給排水方式。

（1）水泵直接給水。需要在系統(tǒng)內(nèi)的緩沖池中安裝3 個的液位傳感器，主要作用是對溢流、最低水位以及允許啟泵液位進(jìn)行有效檢測，隨后需要設(shè)置2 組變頻泵以及1 組工頻泵，建設(shè)時需要在系統(tǒng)管理最不利點設(shè)置一個壓力傳感器。通過壓力、液位傳感器可以實現(xiàn)對給水系統(tǒng)的恒壓供水、工頻泵啟動/停、檢測、報警、運行管理等操作[4]。

（2）高位水箱給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般需要在高位水箱中設(shè)置4 個水位，分別為溢流、生活泵停泵、生活泵啟泵以及最低報警水位。電氣自動化系統(tǒng)可以根據(jù)檢測水位狀態(tài)來控制生活泵的啟動與停止操作，當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障問題后，備用泵可以直接啟動運行，同時系統(tǒng)會發(fā)出信號顯示水泵的實際運行狀態(tài)。當(dāng)高位水箱中的水位超出溢流水位后系統(tǒng)會自動發(fā)出報警信號，另外為了保證整個建筑物的消防用水，一般會在高位水箱中預(yù)留一定的消防用水。一旦建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，消火栓泵就會自動啟動，而平日如果高位水箱中的水位未達(dá)到消火栓停泵水位就會自動發(fā)出報警信號[5]。

（3）氣壓罐給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)運行過程中，整個氣壓罐的水量也會隨之減少，當(dāng)管網(wǎng)的壓力下降到一定值之后，系統(tǒng)就會直接啟動生活泵，并自動向氣壓罐內(nèi)注水，之后管網(wǎng)壓力也會逐漸增加，當(dāng)其增加到一定值后生活泵就會停止運行。當(dāng)生活泵在運行期間發(fā)生故障問題后，該控制系統(tǒng)就會自動發(fā)出報警信號。

2.2 變配電監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)代建筑由于功能上的需求不斷豐富，因此其對供電電源可靠性的要求也會更高，大部分現(xiàn)代建筑工程一般都會采用兩根獨立的電源進(jìn)線以及兩路電源，通過互相為備用電源的方式來為整個建筑物進(jìn)行供電。在建筑物的日常使用期間，兩路電源會同時進(jìn)行工作，一旦其中一路電源出現(xiàn)了故障，那么兩路電源之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)就會自動關(guān)閉，另一路電源就會開始持續(xù)為故障電路進(jìn)行供電，保證建筑的供電正常。通過現(xiàn)場控制器（DDC）、變壓變送器、電流變送器等設(shè)備及時發(fā)現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)在運行過程中所存在的故障問題，并及時向其發(fā)送報警信號。同時工作人員還可以通過數(shù)字量輸入通道來對變配電監(jiān)控系統(tǒng)中的各個開關(guān)、斷路器的分合狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控。利用DDC 還能夠幫助管理人員及時檢測、統(tǒng)計建筑內(nèi)用戶的設(shè)計用電量，為后期繪制對應(yīng)的負(fù)荷曲線以及電費計算提供現(xiàn)實數(shù)據(jù)支撐。

2.3 照明與動力監(jiān)控系統(tǒng)

建筑物的照明系統(tǒng)主要依托于整個建筑物的實際造型以及美化環(huán)境，因此照明系統(tǒng)的會直接影響到住戶的使用效率。在現(xiàn)代建筑工程中，由于大部分建筑的規(guī)模都比較大，因此日均耗電量也較大，除了特殊天氣之外照明系統(tǒng)的耗電量僅次于建筑物內(nèi)的空調(diào)用電量。因此在設(shè)計照明系統(tǒng)的時候不僅需要保證照明的質(zhì)量，還需要考慮到節(jié)約能源問題。根據(jù)現(xiàn)代建筑內(nèi)照明系統(tǒng)的用途以及控制方式，主要可以將照明系統(tǒng)劃分為樓梯照明、室內(nèi)照明以及景觀照明3 種。首先是樓梯照明，除了需要保留部分值班室的照明之外，其余安裝照明設(shè)備的地方需要在無人使用時及時關(guān)閉，以此來有效節(jié)省電源。例如，可以對樓道照明設(shè)施添加一個定時關(guān)閉裝置，以此來定時關(guān)閉照明設(shè)備。針對采光本身就叫好的走廊和樓梯，在白天則可以關(guān)閉裝置，只在清晨和傍晚開啟這樣可以充分節(jié)約電能。為了能夠給室內(nèi)住戶創(chuàng)造一個良好的視覺環(huán)境[6]，室內(nèi)可以采用時間加照度控制的人工照明方式，通過安裝天然光照度傳感器，并利用編制控制程序來對室內(nèi)的照明燈光進(jìn)行調(diào)節(jié)。而景觀照明則只需要在傍晚時開啟，白天和夜間關(guān)閉，以此來節(jié)省電源。

現(xiàn)代建筑的動力系統(tǒng)主要是保障高層建筑中的垂直交通工具正常運行，大部分現(xiàn)代建筑的電梯主要可以分為觀光電梯、客梯、貨梯以及自動扶梯。由于建筑內(nèi)的垂直交通工具直接關(guān)系到住戶的人身安全，因此對動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求極高。建筑企業(yè)在購買電梯的時候必須要求其具備完善的計算機控制系統(tǒng)，一般需要由電梯的生產(chǎn)廠家提供對應(yīng)的監(jiān)視接口，然后根據(jù)生產(chǎn)商所提供的接口以及相關(guān)數(shù)據(jù)對建筑內(nèi)的整個電梯系統(tǒng)進(jìn)行集成監(jiān)視與管理，確保建筑內(nèi)住戶的生命安全。

2.4 通風(fēng)與空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)

建筑工程中的空調(diào)工程主要作用是對建筑內(nèi)的空氣質(zhì)量進(jìn)行過濾、凈化、冷卻以及加熱處理，并對建筑內(nèi)的空氣氣流、速度、溫度以及潔凈程度進(jìn)行全面調(diào)節(jié)，以此來滿足住戶生產(chǎn)、工作、生活過程中對空氣質(zhì)量的要求。在現(xiàn)代建筑中所使用到的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般可以根據(jù)其對空氣的處理設(shè)置將其劃分為3 個類型，分別集中式、半集中式以及局部空調(diào)系統(tǒng)。

集中式空調(diào)系統(tǒng)的所有處理設(shè)備主要都安裝在空調(diào)機房之內(nèi)，對建筑內(nèi)的所有空氣進(jìn)行充分處理后再經(jīng)過風(fēng)道送入建筑內(nèi)各個房間之中。目前大部分空調(diào)處理器主要由加熱器、過濾器、加濕器、表冷氣以及風(fēng)機所組成。采用這一類型的空調(diào)系統(tǒng)能保障送入建筑內(nèi)各個房間的風(fēng)量不會隨著室內(nèi)的熱濕符合變化而變化。且后期投入的維護管理費用較低，但由于其在建設(shè)初期需要投入較多費用，且需要占據(jù)較大的建筑空間，因此僅適用于大規(guī)模的建筑物以及寫字樓使用[7]。

半集中式空調(diào)系統(tǒng)主要是先對部分空氣進(jìn)行集中處理，然后再送入建筑內(nèi)的各個房間，由各個房間對空氣做出進(jìn)一步的處理。最常見的就是風(fēng)機盤系統(tǒng)，其主要是由空調(diào)機房集中處理新風(fēng)，然后由安裝在建筑內(nèi)的各個房間空調(diào)來對空氣進(jìn)行再處理。這種空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟性更高，因此被廣泛應(yīng)用。局部空調(diào)系統(tǒng)是將空調(diào)器安裝在房間內(nèi)容，然后由房間內(nèi)的空調(diào)器對空氣進(jìn)行處理。

在建筑內(nèi)安裝通風(fēng)系統(tǒng)的主要目的是凈化建筑內(nèi)的空氣，通過處理后將室內(nèi)被污染的空氣排放到室外，同時還可以將室外新鮮空氣補充到室內(nèi)，從而滿足室內(nèi)空氣質(zhì)量要求。根據(jù)其作用范圍主要可以分為局部通風(fēng)和全面通風(fēng)兩種自動化系統(tǒng)，局部主要是作用于局部氣流，保證對應(yīng)地點的空氣不受污染。目前我國大部分辦公樓所使用的就是局部通風(fēng)系統(tǒng)，而全面通風(fēng)系統(tǒng)在凈化室內(nèi)空氣的同時會將室內(nèi)的有害物濃度降到最低后排除到室外，這類系統(tǒng)更適合人流量較大的場所，如電影院、劇院等。

3 電氣自動化系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑的應(yīng)用條件

3.1 溫濕度傳感器安裝要求

無論是安裝室外濕度傳感器還是室內(nèi)濕度傳感器，施工人員都需要盡可能避免熱源、輻射源、風(fēng)控以及日照等地點，提前對安裝場地進(jìn)行檢測。除此之外還需要盡可能避免吸頂安裝，因為這種安裝方式如果遇到頂部有隔離層的情況，那么室內(nèi)的頂層的溫差就會出現(xiàn)凝水情況，從而導(dǎo)致傳感器受到損害。在室外安裝濕度傳感器的時候還需要在其頂部設(shè)置一個雨棚，或者是提前制作一個觀測箱進(jìn)行存放。

3.2 壓力傳感器安裝要求

一般來說，施工人員在安裝壓力傳感器的時候盡量需要安裝在直管段的中部，因為安裝在這一部位后期開展維修和調(diào)試工作都會相對便捷。在安裝時盡量不要選擇安裝在管道內(nèi)的通風(fēng)四角以及蒸汽放空口處，且需要盡量避開一些水流流速死角以及振動較大的部位[8]。在安裝之前可以提前安裝一個緩沖環(huán)，以此來避免其受到開機壓力的沖擊而受到損壞，同時也可以方便后期開展維修工作。

3.3 流量傳感器安裝要求

在現(xiàn)代建筑電氣自動化系統(tǒng)的安裝過程中，對流量傳感器的安裝要求最為關(guān)鍵，必須安裝直管上，且需要保留15 管徑的直管。如果安裝部位設(shè)置有閥門、彎管等會對流量穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的設(shè)備，那么則需要另外增加直管段的長度。需要注意的是，流量傳感器本身是具有方向性的，因此需要保證其安裝方向與流體流動方向一致。

3.4 壓差開關(guān)安裝要求

壓差開關(guān)與流量傳感器一樣具有方向性，其中含有兩個測壓管，分別為高壓和低壓管。因此施工人員在安裝時需要注意其壓力方向，高壓管需要安裝在過濾器的進(jìn)風(fēng)部位，而低壓管則需要安裝在出風(fēng)部位。

3.5 水流開關(guān)安裝要求

水流開關(guān)同樣具有方向性，在安裝時不僅需要保證其與水流方向相同，且不得使其后葉片與管道相接處，也不可與管道內(nèi)的任何一個節(jié)流裝置接觸。

4 結(jié)語

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展水平不斷提高，人們對現(xiàn)代建筑的功能要求也越來越多。傳統(tǒng)的建筑設(shè)備運行效果不夠理想，不僅經(jīng)常出現(xiàn)水壓低、照明不合理等問題，且還會浪費大量的能源。這也使得建筑行業(yè)需要不斷朝著自動化、智能化的方向所發(fā)展，建筑電氣自動化系統(tǒng)無疑是當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢，通過應(yīng)用該系統(tǒng)可以提高整個建筑物內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)，為住戶提供更好的居住體驗。