时间:2023-05-30 09:59:04
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇建筑节能智能化,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:智能化技术;节能设施;集成设计;绿色建筑
中图分类号:TU85 文献标识码:B DOI编码:10.14016/j.cnki.1001-9227.2016.04.161
引言
以计算机技术、自动控制技术为基础的智能化技术的迅速发展,使得未来建筑得以智能化,智能化建筑通过将节能技术和设备的优化组合,为用户提供高效、舒适、便利的人性化的建筑环境,同时,绿色建筑是建筑可持续发展的必然趋势,建筑设施的智能化设计发展必然与节能、低碳紧密关联,而采暖、制冷和用电是建筑耗能的主要部分,降低这部分能耗对绿色智能建筑的发展具有重要意义。基于此,本文以绿色建筑理念为指导,以智能化技术为手段,从太阳能应用系统、地源热泵系统、智能电网系统等三个层面对建筑设施进行了节能设计,实现了太阳能、地热能、电能等的高效、可靠和优化运行,并将其集成至智能化建筑控制管理系统,进行实时监控和管理,在创造舒适的建筑环境的同时,提升了建筑设施的节能和智能化效果。
“智能化技术融合电子技术、自动控制技术和计算机技术”[1],为绿色智能建筑发展提供了新的思路和空间,建筑节能设施的设计和应用更是成为大势所趋,本文融合智能化技术和绿色建筑理念,对其设计需求进行如下分析:(1)采用主流技术:以绿色智能化建筑在管理和监控等方面的应用需求为导向,充分利用电子技术、物联网技术和云计算技术等操作简单、安全可靠的主流技术,让建筑设施联动起来,统一规划、建设地源热泵系统、太阳能应用系统、智能用电网系统,并借助于智能建筑控制系统促进各类设备和系统资源共享、信息互通”[2]。(2)节能环保:建筑节能设施应以低成本获取高性能和多方面的效益为出发点,最大限度地开发利用太阳能、地热能等可再生能源,并将其与智能化技术结合起来进行设计,实现性能、成本和节能等多重效果。(3)智能用电:运用现代传感器技术、通讯技术及自动控制技术等构建安全、高效的智能用电网,将可再生能源进行多元化的电能开发与利用,并通过智能电网基础平台实现电能的传输、调动、监控和管理,为用户实施节能用电管理提供便利。
2地源热泵系统节能的智能化设计
地源热泵系统是利用浅层地热能,实现高效节能环保的中央空调系统,可以集成采暖、空调制冷和生活热水于一身,是未来智能化建筑中的标配,为此,为推进地源热泵系统在现代建筑的应用,增强对地源热泵系统的智能化控制和操作,本文以“热泵系统集成”为主导,采用基于传感器技术和计算机技术进行地源热泵系统设计,系统控制中心采用性能最佳、简单易用的光数字传感器ISL29020,具备低光照条件下的灵敏度(<0.015lux)、宽动态范围、最佳的光谱响应,以及最佳的红外和紫外抑制,由其采集建筑采暖、制冷需求信息,并将所采集的数据传递给计算机,并借助于计算机通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通道(DI)采集实时数据,然后按照一定的规律进行计算,最后发出控制信号,对相应功能模块进行控制,以实现制冷、采暖的操作。本文所设计的地源热泵空调系统由U型地下埋管热换器、热泵机组冷热分配系统及用户终端等构成的封闭环路的集成系统;其中U型地下埋管热换器通过埋在地下的封闭管道采集地热能并与水源热泵机组进行热交换;水源热泵机组则利用热泵循环工质环路和地能采集系统水环路、冷热分配系统水环路的耦合,通过热泵机组的制冷和制热循环实现热量交换,促进热量在空间上的转移,冬季,通过换热器将地下水或土壤中的热量提出用于室内采暖,而夏季则利用地下土壤或地下水带走热量,达到制冷效果;冷热分配系统则是将水源热泵机组制取的冷冻水或者采暖热水输送至用户终端空气处理系统用于空气的冷热处理;用户终端空气处理系统涉及新风机组、风机盘管、空调系统三种形式,可对空气进行净化和热湿处理,调节空气质量和压力,提升建筑的舒适度。
3太阳能应用系统节能的智能化设计
太阳能的可再生性、清洁性,推动了其在绿色智能建筑中的应用和推广,而目前公认能源效率最高、经济性和可操作性最高的为太阳能热水系统,本文就将以此为重点,充分利用智能化技术来对其进行优化设计,“以Ateml公司生产的高性能、低功耗的8位嵌入式AVRmega32微处理器为控制核心”[4],构建主要由太阳能集热器、热传传热工质、贮热水箱、补给水箱和连接管路等部分构成的智能化太阳能热水系统,如图1所示,首先集热器通过吸收太阳辐射能后温度升高并形成循环流动,从而实现热能转化并将其传递给集热器内的传热工质,传热工质受热后通过自然循环方式将贮水箱中的水加热,或是以强迫循环方式将集热器内的热能传送给贮水箱中的水,而系统中的控制装置根据贮水箱与蓄水箱底部水温的差值是否超过限定值,来自动启动补给水箱及时补充冷水;同时,为了保证系统在阴雨天或是阳光强度较弱的冬季也能够正常运行,还可设置辅助加热装置,如电热器。
4电网节能的智能优化设计
绿色智能建筑在电网节能设计主要表现在智能电网的发展,其实一个“能源计算网络”,本文选用TI嵌入式处理及模拟技术作为其初级测量单元(PMU),可为电力系统监控提供稳定可靠的高精度、节能型智能用电支撑,应用TITMS320C2000微处理器与高性能模拟技术可实现完整的监控解决方案,使管理者和用户能够实时监控基本电压线路,保证用电安全,且经配置的PMU可实现初级仪表测量、配电自动化、中断恢复、高效节能以及高质量电源等优异特性,同时应用Optisense光学传感器结合PMU可使用电设备具备更高的电网安全性与可靠性以及更高的可视度,实现更快的电力中断响应,并及时将信息反馈给用户。基于此智能化技术,所设计的智能用电网自上而下是智能微电网、电能管理主站、传输网络通信、智能用电信息交互终端(电能信息传感器、触摸显示屏)、智能插座、用电设备等[5],由此形成的智能用电网系统中,智能微电网通过可再生能源时空互补性、直流电网技术、超导与新材料技术的应用、信息技术的运用与智能微网技术,将广域范围的各类电力资源转变成满足用户多元化电力需求所需要的资源;同时,智能电表设置是为了对电网系统覆盖区域内用电情况进行实时监测,且因其“具有电能计量、信息存储及处理、实施监测、自动控制、信息交互等功能”[5],支持双向计量、阶梯电价、分时电价、峰谷电价等需要,为实现分布式电源计量、双向互动服务提供基础支撑;用电设备与智能插座的链接,能够将用电信息通过电能信息传感器显示在触摸显示屏,并将信息及时反馈给电能管理主站。
5结束语
本文给出的建筑节能设施设计方案经济性、可操作性强,为智能化技术在建筑领域的应用提供了一种重要的参考方案,有效弥补了我国绿色智能建筑发展的短板。但同时也存在一定的局限性,目前的研究还仅停留在对取暖、制冷和用电等建筑节能设施的智能化设计上,而对节能电梯、水资源处理等的智能化设计则相对欠缺,需要结合用户需求、节能环保要求进行完善,以进一步提升绿色智能建筑的性能。
参考文献
[1]唐洋平.办公建筑节能的智能化设计研究[D].中南大学,2014.
[2]王少伟.智能建筑与物联网结合的研究[D].长安大学,2012.
[3]邓光勇.智能建筑地源热泵系统的实际运用探讨[J].江西建材,2015,20:109+114.
[4]鄂青,於雨庭.太阳能在智能建筑中的应用[J].武汉工程大学学报,2013,07:70-75.
关键词:办公建筑;节能;智能化设计;研究;可持续
随着近些年城市化发展建设速度的提升以及建筑行业的不断发展,使得人们对于城市建筑的相关要求也随之不断的增多,因此,通过智能化设计来对办公建筑进行节能化的设计,加大对节能减排建设材料的相关研究,减少在建设过程中对于建设资源的浪费情况,对于保护环境、节约资源具有十分重要的作用。此外,在建设办公建筑的过程中大量的使用节能材料还可以提升建筑施工的作业效率,提高工程建筑的经济和社会效益。
1节能建筑智能化的设计原则
1.1可持续设计原则
在对办公建筑进行节能的智能化设计过程中,相关人员应该要坚持可持续的发展设计原则,并以此来作为推动建筑节能理念全面发展重要基础。所谓的可持续发展,就是以发展为前提,即一些办公建筑作业都需要以促进节能环保理念的发展为依据;以人为本是核心点,即在进行智能化设计的过程中,应该以人的感受作为首要考虑的因素,在设计过程中全面的体现出人本思想和环境伦理的相关概念;统筹兼顾属于根本方法,即在推动建筑节能设计时,不仅要推动建筑行业的发展,还需要兼顾到环境保护的相关理念。此外,进行智能化设计,不仅可以有效的降低办公建筑物在建设过程中对于资源的浪费,提升资源的利用率,还可以提升办公建筑过程中对于不可再生资源的使用频率。
1.2节约资源设计原则
对于智能化设计技术来讲,其在设计过程中还需要全面的坚持节约资源的相关理论。对此,在建设过程中,相关人员应该要坚持保护环境、节约可再生资源、开发新能源等建筑理念和原则,只有这样,才能够降低其对于不可再生资源的使用和消耗总量,达到节约资源的目标。与此同时,为了不影响办公建筑的正常使用功能,相关人员还需要加大对可再生资源的探寻和研发力度,将节能减排作为建设办公建筑的核心点,不断的开发并利用新能源,以便从根本上缓解当前世界范围内出现的能源紧缺的问题,促进节能建筑技术的发展。
1.3环境舒适设计原则
随着国民经济水平的提升,使得人们对于生活和工作环境的质量要求也随之不断的提升,所以,在建设办公建筑的过程中,相关人员应该以保证环境的舒适度作为设计原则之一,尽可能的为人们提供一个舒适的工作环境,只有这样,才可以提高人们在工作过程中心情的愉悦度,从而提升其工作效率。为了能够让人们可以在舒适的环境中办公,设计者进行节能的过程中一定要坚持环境舒适的设计原则,通过使用智能化设计技术来让办公建筑可以拥有良好的通风和采光设计,为办公者的身心健康提供一定的保障。
2办公建筑节能的智能化设计
2.1光伏幕墙系统百叶式的遮阳节能设计
从设计原理的角度来看,此种智能化的设计方式,其在设计过程中使用的是当前比较流行的一种玻璃幕墙的独特设计,使用这种方法设计出的幕墙系统,其不仅拥有传统玻璃幕墙具有的遮阳功能,还对其调整了其原有遮阳功能存在的弊端,实现了建筑节能的相关设计目标和要求[1]。与此同时,在进行此部分的设计过程中。因为此种光伏幕墙系统上使用的玻璃采用的是将非晶瓦的光伏组件直接放入到传统玻璃幕墙结构之后,通过翻页的设计方式将其放置在了双层玻璃的夹层之中,所以,设计人员可以利用智能化技术对放置的角度进行调整,使得其可以达到最佳采光效果。此外,对于幕墙采集到的太阳能资源,设计人员可以将其应该到控制室内温度、维持办公建筑夜间各系统的基本运营和产生热水方面,从而达到节能的设计要求。
2.2屋顶采光的太阳能遮阳智能化设计
当代城市办公建筑在进行智能化节能的设计过程中除了应用上一点降解的百叶式的光伏幕墙系统完成办公建筑遮阳节能工作的智能化设计之外,还利用了屋顶采光设计可以收集太阳能的功能达到了遮阳节能设计的智能化设计目标[2]。从设计理念上来看,此种遮阳节能工程的智能化设计方案其主要是通过使用建筑物中的节能装置和一些能够收集太阳能的组件,并将这些装置和组件结合到一起,通过智能化的控制手段来调节其对于太阳能以及其他能源的利用率来完成遮阳节能设计的相关目标的。
2.3呼吸式玻璃幕墙的自然通风节能设计
就办公建筑本身来讲,其幕墙结构与外界环境之间并不是处于完全隔离的状态,所以,办公建筑在设计的过程中就会对二者的透气性提出一定的要求。然而,由于外界环境的气压值同建筑物结构内部的气压值之间存在着一定的气压差,受该气压差的影响,办公建筑的使用过程中会有一定的空气进入到建筑物目前的内部,所以,利用呼吸式的玻璃幕墙来进行办公建筑的智能化设计,就可以达到自然通风节能的设计目标;并且,使用此种设计方法还可以促进建筑物内部空气的流动性[3]。此外,由于此种设计方式主要是通过利用呼吸式的幕墙来交换内外空气的方式来达到自然通风的目的,所以,在对办公建筑内部的幕墙进行设计时,一定要采用智能化的方式来控制其内部的气压值,保证气压差可以被控制在一个合理的范围内,防止由于气压值过大或者是过小对自然通风设计产生的影响,为建筑节能的智能化设计提供一定的保障。
2.4办公建筑用电系统的节能设计
对于办公建筑节能系统的智能化设计工作来讲,除了可以采用自然通风节能的设计方案之外,还可以对办公建筑内部的电力系统进行节能设计,通过利用智能化的设计方法来达到良好的办公建筑节能效果[4]。对于办公建筑来讲,白天用电量相对较大是一个极大的特点,对此,可以在建筑物内部进行冰蓄冷设计,使用智能化的控制技术和手段,尽可能的降低办公建筑在白天的用电量,并将其颞部太阳能设备在夜间储备的电能转移到白天,从而降低其实际用电量。此外I,还可以通过智能化技术控制电网峰谷之间存在的价格差,降低办公建筑内部电力系统的用电量,从而减少建筑运营的成本[5]。
3结束语
总而言之,随着社会发展速度的提升、办公建筑工程数量的不断增加、以及人们节能环保意识的不断增强,使得当前我国人民群众对于建筑工程节能程度和智能性的要求也随之不断的增加。因此,要想推动办公建筑节能的智能化设计理念和方式在我国建筑行业的不断推广与发展,相关人员不仅需要加大对建筑节能材料的调查和研究,还需要增强智能化设计技术的宣传力度,尽可能提升在工程建筑过程中节能材料的使用程度,推动智能化设计技术和节能理念在办公建筑建设过程中的应用。
参考文献
[1]朱新荣,刘加平,潘文彦等.高层办公建筑节能设计常见问题及对策[J].建筑科学,2011,04(04):13-18.
[2]张仕永.重庆市建筑节能设计中建筑智能化问题探讨[J].重庆建筑,2013,07(07):37-39.
[3]余森,顾红男.节能条件下高层办公建筑设计理念新趋势[J].山西建筑,2010,12(04):233-234.
[4]范臻.基于智能化建筑电气节能优化设计的分析[J].中国高新技术企业,2012,28(10):30-32.
传统建筑中我们一般很注重外墙、门窗和屋顶这三部分的节能,主要是利用高效、经济的保温隔热材料以及切实可行的构造技术来提高围护结构的保温、隔热和密闭性能。如外墙采用复合墙体,降低传热系数;门窗采取增加窗玻璃层数、窗上加贴透明聚酯膜、加装门窗密封条、使用低辐射玻璃和绝热性能好的塑料窗等措施,改善门窗绝热性能,有效阻挡室内外空气的热传导;屋顶隔热降温的方法有架空通风、屋顶蓄水和屋顶绿化等。
智能化建筑IB(Intelligent Building)是信息时代的产物,它的基本要素是通信系统的网络化、办公业务自动化和智能化、建筑柔性化和建筑物管理服务的自动化。我国智能化建筑多集中在大城市,像瑞安这样的小城市还没有真正意义上的智能建筑,所谓的智能化建筑也只是些自动化功能的简单罗列。事实上智能建筑是建筑、装备、服务和经营四要素相互联系、全面综合并达到最佳组合以获得高效率、高功能和高舒适的建筑物。目前,智能化建筑较传统建筑耗能主要体现在以下几个方面:一是技术方面。我国智能化建筑基础性研究工作缺乏, 硬件产品、设备过于依赖进口, 业主从其自身的时间、精力、财力等方面综合考虑, 很可能会放弃智能系统,智能建筑被大量闲置, 造成浪费。二是管理方面。智能建筑除传统物业管理的内容之外, 建筑智能化系统的正常运行对物业管理人员的技术素质要求较高。由于缺乏高素质的物业管理人员, 对已有的智能化建筑管理不善, 也造成了智能化建筑的巨大能耗。三是业主对建筑舒适度要求的不断提高加剧了建筑能耗。所以,发展智能化建筑更应该高度重视节能。
(一)减少智能建筑的建设能耗
一、加强相关法律法规,制定、完善节能政策,使建筑节能工作走上法制化轨道。注重建筑节能立法,建立完善的建筑节能管理体制,采取经济政策鼓励建筑节能,加强节能与开发并重的科学研究,加大建筑节能技术革新,完善建筑节能技术标准体系,加强建筑节能技术应用转化与工程开发,培育建筑节能科技创新与服务企业,逐步形成“政府主导、市场主体、全社会参与”的良好格局。二、加强规划设计,提高项目管理水平。建筑的规划设计是建筑节能设计的重要内容之一。要对建筑的总平面布置、建筑平、立、剖面形式、日照、自然通风等气候参数对建筑能耗的影响进行分析,使得建筑物在冬季最大限度地利用太阳辐射的能量,降低采暖负荷;夏季最大限度地减少太阳辐射的热并利用自然通风降温冷却,降低空调制冷负荷。加强容积率控制,努力提高绿化率,美化环境,缓解热岛效应等。智能化建筑还要求项目管理采用一种具有统一协调界面、责任明确的责任管理体系,防止因为项目管理不善而造成巨大的浪费。三、系统要形成有机统一整体,避免简单累加。智能化建筑所涵的楼宇设备监控系统、消防自动化系统、安防自动化系统、通信自动化系统以及办公自动化系统要统一集成为建筑智能化系统,避免重复投资,重复建设,多重管理。四、需要高素质的物业管理团队。智能建筑如果没有高素质的物业来管理维护,那就是一个摆设,不但浪费巨大的投资,而且无序、无管理的运行也将导致巨大的能耗。
(二)降低智能建筑的运行能耗
除了以上所涉,智能化建筑还需要加强以下方面来提高节能效率。主要就是如何利用现代技术来降低各种建筑设施的运行能耗。采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,降低这部分能耗将对节能起着重要的作用。
先说采暖和制冷,在南方比如瑞安这样的县城,空调采暖制冷占相当大比例。据有关数据统计,空调使用已经占建筑耗能50%左右。空调的能耗主要是由建筑物冷热负荷来决定,因此在智能建筑建设时不但要设计好建筑物的围护结构,还要从中央空调设计选型开始就应注重节能。要强制淘汰低效能比空调,推广使用高效节能空调。建好后还要加强中央空调的运行管理,因为一个设计再好的节能系统,如果管理不善一样达不到节能的目的。空调系统包含了三大部分:冷源、空调机和空调末端设备。在实际应用中,比较重视对前两部分的控制和管理,但对于空调末端的控制一直没有引起足够的重视。实现空调节能的根本途径,就是巧妙利用室外条件、围护结构、室内条件和空调设备相互作用关系,既创造出舒适高效的室内环境,而同时又实现大幅度节能目的。空调节能的工作原理重点在冷源系统与空调设备的运行效率方面想办法,通过智能化管理优化其控制来达到节能目的。其节能措施包括:1、提高冷冻水温度,可以达到节能效果。在保证舒适的前提下,系统能源管理程序根据每个季节及每天室外温度的变化情况,自动调节冷冻水的出水温度。2、根据末端设备所需的冷量负荷,运用模糊算法,对空调冷源设备进行群控,优化运行,保证冷量供求平衡,让冷源设备运行在最高效率特性上。3、提高室内温湿度控制精度。根据有关测算如果在夏季将设定值温度下调1℃,将增加9%的能耗;如果在冬季将设定值温度上调1℃,将增加12%的能耗。因此将大厦内温湿度控制在设定值精度范围内是大厦空调节能的有效措施。以瑞安来说夏天不要温度太低,以25℃为宜,冬天温度不要太高以22℃为宜。4、对于大堂、走廊等公共区域在能保证舒适的前提下合理设定温湿度。相对于室内来说适当放宽控制要求,提高设定温度。如进门的大堂在夏季将温度设定值设在28℃ ~30℃,主要比室外低4~5℃,人们已感觉舒适;走廊设定值定在27℃ ~28℃也可满足要求。5、根据季节变化,进行合理的新风量有效调节是节能的另一个措施。在过度季节要尽量采用自然通风等。6、要定期对设备进行维护,防止带病、超负荷运行;7、监测运行参数,改造系统不合理之处;8、运行要能实现智能化管理功能,能集中实现分层、分区、分时控制。
建筑照明是一个系统工程,要想节能除了在设计之初要注意照明灯具及附件的选择,还涉及到建成之后的智能控制等多个方面。照明灯具有很多种如白炽灯、荧光灯、HID灯,光纤灯、LED等,每种都有各自的优缺点,都有自己的适用范围,设计时可根据建筑物的使用性质,人员的视觉要求,灵活选择配套的节能光源。在优化照明设计的同时还要充分利用天然光,使窗户射的天然光和室内的人工照明合理协调,形成良好的照明环境,可大大地节约能源。节能光源作为一种简便、有效的节能措施,主要在小型的建筑物或者家庭照明中发挥重要作用。在大型公共建筑物的运行和管理中,为了达到节能的效果,还需要把照明系统智能化并纳入建筑设备自动化系统BAS之中,通过计算机集成系统,在主控室的计算机操作平台上完成日常的运转与管理工作。通过软件的可编程任意实现单点、多点、区域、群组的分区控制、分时控制、通断控制、调光控制等多种控制方案。可以预先设定若干基本状态并可以根据环境设定自动切换。例如,当一个工作日结束后,系统将自动进入晚上的工作状态,自动调暗各区域的灯光,同时系统的探测功能也将自动生效,将无人区域的灯自动关闭,并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。此外,还可以通过编程器随意改变各区域的光照度,以适应各种场合的不同场景要求。照明系统智能化的目的就是使整个照明系统可以按照经济有效的最佳方案来准确运行,降低运行管理费用,最大限度地节约能源。
另外就是节约用水,我们可以利用水再生技术,水循环技术,雨水收集利用技术,使用节水器具等来达到节能的目的。
(三)提高智能建筑新能源利用
【关键词】智能建筑;电气系统;控制管理;质量监控
引言
二十世纪以来,由于世界经济的发展和人民生活水平的提高,用户对建筑服务水平提出了更高要求,人们的居住观念己从低水平的简单要求逐步向舒适性、环保型及智能性等高层次需求转变,直接导致了建筑能耗越来越快的增长。作为建筑节能的重要组成部分一一建筑电气节能己经成为关乎我国建筑业可持续发展的重要组成部分。相关数据表明,我国智能化建筑数量在二十一世纪后期将占据世界总量的一半以上。当前我国建筑电气己经经历了电气化阶段、自动化阶段,正在朝着智能化阶段迈进,为我国建筑节能的发展带来了机遇。可见,为保证所有电子设备在互不干扰的情况下高效、智能运行,建筑电气的技术在智能化建筑领域将会有更为广阔的发展空间。
1智能建筑与智能化建筑电气
1.1智能建筑
智能建筑是指利用现代建筑、计算机、通讯和控制的先进技术手段,将信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统进行优化整合,通过楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)和通信自动化系统(CAS)为人们实现一种安全、高效、舒适、节能、环保、健康的建筑环境。作为一种新型的现代化楼宇,智能建筑通过智能化控制系统对建筑的通讯设备、硬件设施、水电设备等方面进行系统而高效的操作与管理。
目前,由于我国智能化建筑的智能化控制系统的理论基础较为薄弱,实践操作不够完善,导致我国不少智能楼宇的控制系统未能正常运转,其优势并未得到充分发挥。
1.2智能化建筑电气及其作用
建筑电气系统是现代建筑智能化运行的核心,其在智能建筑中的重要作用是在建筑平台上实现的。作为一个核心系统,它对整个建筑物功能的发挥、建筑布局和结构的选择、建筑艺术的体现、建筑的灵活性以及建筑安全的保证等方面,都起着十分重要的作用。
智能化建筑需要数量庞大的电气电子设备才能够实现全部的建筑功能。如果想要使这些电子设备都维持正常运转状态,就不能离开多种电气技术支持。可以说多种电子技术的根本来源就是建筑电气技术,智能建筑中弱电系统的设备、缆线安全必须依靠电气技术如:电源技术、防雷与接地技术、布线技术、等电位技术等众多的电气技术来支持方可奏效。显然智能建筑对智能控制提出了较高要求,而智能控制的根本取决于智能化建筑电气。即电气节能技术的革新决定了是否能降低智能化建筑的电气耗能,智能化建筑电气节能技术的全面发展与进步直接关乎了智能楼宇的智能化控制体系和技术。
在智能化建筑中,建筑电气技术起到的作用不会仅限于解决弱电设备间(弱电设备间存在干扰现象)的冲突,它也能够被应用于其他领域,例如帮助智能化建筑进行智能化监控、对智能化建筑安全防范措施的加强和促进智能化建筑之间的信息传输。对于电子监控技术,建筑电气设计是通过新技术的研发不断推动了智能化建筑的监控水平的提升。此外,安全防范技术通过建筑电气技术实现了在子系统间进行联动协作,提高了安防系统的可靠度、严密度和实时度,且子系统相继进行数字化,整体的安防系统不断向数字化和综合化的方向发展。
2我国智能化电气技术存在的问题
目前,我国尚未形成专门的针对建筑电气节能有关设计方面的规范标准,同时建筑电气节能设计的相关技术人员未能对节能优化控制环节进行合理的分析和综合把握,阻碍了电气建筑节能的具体设计和安装环节。可见,目前智能化建筑电气节能技术还存在许多问题,主要表现在:
(1)缺乏智能化建筑电气质量安全监控优化,主要在建筑电气监控安全优化的控制方面,部分建筑电气工倒币未能有效地对现有建筑电气节能技术进行掌握、分析和运用,导致某些设计环节缺乏可实施性,使得某些智能楼宇的电气节能体系无法正常运行,电气系统的安全也难以保障。
(2)建筑电气节能优化设计中缺少自动化、智能化电气设备及其配套设施,导致智能化建筑电气节能控制体系不能正常运行,即在设计方面使用了最先进的智能楼宇电气节能技术,却无法获得实际节能效果,耗电量:大。因此,对自动化、智能化技术的工程型研发是电气节能的关键所在。
(3)基于我国当前智能化建筑电气节能技术现状可以看出,目前智能化建筑电气节能体系缺乏全面有效的协调统筹,而且控制制度尚不完善,控制方式也不尽科学,实际运行效率低下。
3智能化建筑电气节能技术的系统优化
基于以上问题,为符合智能化建筑电气技术在节能降耗、安全环保的目的,应采取以下优化措施。首先,实现智能控制体系的优化是智能化建筑电气节能技术体系优化的重要环节,具体包括以下四个方面:①智能控制策略的优化:②智能控制管理方式的优化;③智能数字控制器的优化;④智能控制网络的优化。其次,建筑电气质量安全监控技术是确保智能化建筑电气节能体系正常安全有效地运行的保障,应正视建筑电气质量安全监控进行优化在智能化建筑节能电气工程中的重要的地位,一方面,优化智能建筑电气节能供电系统的保护措施;另一方面,优化智能化建筑电气节能的安全防范系统。包括对视频监控系统、入侵报警系统、安全防范系统的集成与技术融合等方面的节能优化等,以此来优化智能化建筑电气节能设备的质量安全。
另外,对于电气系统的节能优化设计还应充分考虑以下方面:①供配电系统的节能优化设计:要综合考虑建筑用电设备的特点、用电负荷容量和设备具体布置等情况,基于多个因素的综合分析,确定合理的供配电节能设施使设备在保持正常运行状态的同时最大程度的减少能源消耗;②照明系统的节能优化设计:照明系统是建筑节能的一个重大方面,用节能照明灯具取代普通照明灯具,采用声光控系统设计照明开关灯措施都可以有效减少能源浪费:③电梯、通风、空调及够供水系统的电气节能优化设计:应合理的选择电梯型号,合理选择节能环保高效的产品;④充分利用新型资源:利用新型的可再生能源,如太阳能、风能等,减少对高品质能源使用的设备耗能以及对非节能设备的依赖。
4小结
智能化建筑作为建筑工程未来的发展方向,其水平已经成为一个国家、城市、地区现代化水平的一个重要标志。目前我国在相应的自动化、智能化电气设备研究、开发和生产上还处于比较落后的地位,应重点关注智能化建筑电气的设计和控制系统的优化与安全,把智能建筑和建筑电气技术有机结合起来,真正的发挥智能建筑的优势,更好的满足人们在生活上的需要,促进我国的社会主义的现代化建设。
参考文献:
[1]范臻.基于智能化建筑电气节能优化设计的分析[J],中国高新技术企业,2012, 28: 30-32.
长久以来,我国的建筑节能技术并没有受到相应的重视。我国的建筑面积的能源消耗远远高于发达国家。而且差距越来越大。但是由于现在国家的能源严重紧缺,建筑使用的能源极度浪费,因此,工业建筑的能源消耗成为我国现在建设节约型社会的一项薄弱环节。所以,在工业建筑中节能的设计在整个的工程中的作用是不可或缺的。
一、我国工业建筑节能发展
工业建筑节能已经具有相对较长的发展历史,但是由于发展中的我国受到了文化以及经济等诸多因素的制约而在工业建筑节能方面尚处于起步阶段,这也造成了对工业建筑节能的认知欠缺全面性以及缺乏重视的情况。我国工业建筑在设计阶段仅仅会对基本使用需求作出考虑,而随着时代的发展,工业建筑设计也得到了很大的进展,尤其是以人为本设计、绿色设计、节能设计等已经得到了广泛的认可。在工业建筑节能的发展中,越来越多的设计者已经认识到进行节能设计不仅需要采用适当的节能技术,同时要通过因地制宜来降低节能设计的成本,从而在使节能建筑设计符合地方条件的基础上实现节能设计的利益最大化。总之我国在工业建筑节能方面正在进行积极的研究与探索。
二、工业建筑节能特点
工业建筑指的是从事生产服务和工业生产的构筑物以及建筑物,其设计需要满足工业生产机械设备以及工业流程的需求。与其他类型的建筑相比,工业建筑最明显的特点就是服务特点存在差异。工业建筑具有较大的能耗、较高的环境控制要求、较多的设备发热量、较复杂的影响因素,并且随着工业规模的不断扩大,这些特点也会更加明显,而这些特点的存在也决定了对工业建筑进行节能是一项系统的、复杂的工程。在当前的工业建筑节能的认识方面存在一些误区并且也具有较大的执行难度。北方地区进行工业建筑节能方面的主要目的是降低建筑本身的采暖能耗,而对围护结构进行保温是最为普遍的节能措施,但是事实上工业建筑节能不能局限在提高围护结构保温性能方面。建筑节能不是单纯的使用节能设备与技术,由于一些节能设备和节能技术之间存在“相克”关系,所以当不能合理选用节能设备和技能技术的情况下有可能造成能耗的进一步加大。同时工业建筑具有着明显的实用性,主要表现为国内外差异,南北方差异、城乡差异、不同工业类型之间的差异等。所以对工业建筑进行节能设计的过程中,要以国情、当地气候特点以及建筑内的耗能系统等对工业建筑的设计进行细化,通过开展包括节能分析模拟在内的多方面工作来促进工业建筑的发展。同时,建筑要做到与原有设备的配合,从而防止高耗能、高投入以及低效益的现象发生。在对工业建筑的节能形势作出探索的过程中要重视实现节能与功能的统一,如在确保工业建
筑体积能够满足工业生产需求的基础上降低围护结构的面积以降低热损。在确保工业建筑实用性的基础上进行多层工业厂房的推广来达到节能、节地、降低投资的效果,将有恒温或者恒湿要求的产房设计在一起,从而在降低能源消耗的基础上解决厂房布置复杂化问题。在进行建筑平面设计、体型设计、朝向设计、层数设计以及层高设计的过程中要对工业建筑的生产要求以及地理位置和气候条件等进行综合考虑。
三、工业建筑节能设计面临的问题分析
由于我国当下经济发展迅速,国内外资本在国内进行的工业投资项目数量持续增长,工业建筑市场化、国际化也成为发展的必然要求。因此,工业建筑的质量和数量不成正比,是当前工业建筑设计的主要问题。
首先,在工业建筑的设计过程中,设计标准更新的相对滞后,使得很多项目都难以符合最新生产需要,或国际相应标准,很多设计者在设计中面临诸多问题,却不能得到及时有效地解决。另外由于技术的原因,我国在很多施工和安装技术上还难以真正达到完美的预期,细部粗糙以及完成效果与设计愿景相背离的情况十分严重。
其次,随着市场经济建设的深入和国有企事业单位体制改革的深化,以往大、中型工业企业的项目建设必须依托,甚至指定由某个国有大中型建筑设计院设计的情况已经较为罕见。市场竞争的压力和可供选择对象的增多,使许多企业在进行建设时,不再仅仅停留在满足基本生产流程需要上,他们对企业的发展和形象有了更多的关注。
四、工业建筑节能设计的对策
工业建筑设计需要根据时代的发展而改变,就目前来看,我国的工业建筑节能设计水平还需要进一步的加强、改善,主要表现在以下几点:
(一)合理地对建筑的外在环境进行考虑、设计
建筑分布以及选址设计在建筑外部环境节能上是需要第一位考虑的。以获得更多光照以及避开风口进行建造是民用建筑施工的基础,但是,工艺设备方面的布局和选址却是影响工业建筑建造的主要因素,工业建筑外部环境以及工业耗能量的多少也由其决定。所以,应充分的了解建设地段的地质外貌、自然环境、气候类型以及水文特点,一切从实际出发,使建筑施工方案与能耗节能紧密联系在一起,在工业建筑的科学布局、选址上进行一系列的合理考虑,而这也是工业建筑节能工作的首要步骤。
(二)剖析建筑的外形和空间结构
建筑物外部的大气和建筑物本身相接触的外在面积与其包含围绕的工业建筑所占空间体积的比例值,就是我们所说的建筑体形系数。体形系数越小,建筑空间构造就越合理、科学,规划布局也就越整齐。所以,使建筑的体形系数值得到降低并使建筑施工各方面要求得到完善,成了建筑节能工作的重要目标。
(三)智能化工业建筑设计
智能建筑节能是世界性的大潮流和大趋势。从可持续发展理论出发,建筑节能的关键又在于提高能量效率,因此无论制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计,都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点。智能化工业建筑也不例外,业主建设智能化工业建筑的直接动因就是在达到高度现代化、最高生产效率、高度舒适的生产环境同时能实现能源消耗大幅度降低,以达到减少营运与生产成本的目的。智能化工业建筑能提供一个高效、舒适、节能、便利的人性化工业生产性建筑环境,包括智能化照明控制与管理系统、空调系统检测和智能化控制系统、给排水消防和工业再生水检测与智能控制系统、工艺生产与运输系统智能化控制系统等等。智能化工业建筑在我国处于快速发展期,随着技术的不断进步和市场领域的延伸,未来几年智能化工业建筑市场前景将十分巨大。
(四)“以人为本”创建环保节能的工业建筑
将节能环保与追求自然舒适相结合,建筑设计师在工业建筑设计理念里加入绿色环保因素。以高程度的绿化范围和自然清新美为设计核心,是一个优秀建筑设计师必须具备的意识。虽然说,在工业建筑领域,科学合理地设计生产的工艺是居于首要地位的,但是,除了妥善的考虑到工艺生产方面外,为工作人员、技术生产者以及管理人员营造一个清新自然、舒适简约的工作环境以及氛围,也是一个优秀的建筑设计师需要大力考虑的。这样,工作人员的劳动积极性以及工作热情就会被调动起来,紧接着工厂的生产效率也会有所提升,产品的质量也会相应提高。而这样一种优美舒适的环境也是由工业建筑的节能设计所影响的。
结语
随着我国经济的不断发展,建筑业也随着不断发展。因此,工业的能源消耗也迅速增加。所以,要提高建筑行业人员的节能意识,保证工业建筑行业的节能工作。使我国的自然环境得到改善,建筑业得到更好的发展。
参考文献:
[1] 许志中. 我国工业建筑节能设计初探[J]. 建筑,2009,(04).
[2] 王宇泽. 工业建筑节能设计实践[J]. 工业建筑,2011,(10).
关键词:智能化建筑;电气设计;节能
中图分类号:F407文献标识码: A
引言
随着我国的节能环保观念的深化与发展,在实践生活中有很多的行业都采取和应用了节能技术来促进我国的环保节能事业的发展。在建筑行业中建筑业对于能量的消耗是较高的,因此在建筑业采取节能措施,有利于建筑行业的健康发展,也促进我国的节约型社会的建设与发展。但在其发展过程中,还存在一些问题,尤其在施工过程中,仍存在不少弊端。建筑节能技术作为建筑行业中的一项重要技术,常常被建筑企业所忽视,造成了巨大的能源浪费。所以,在我国建筑行业中,节能减排与可持续发展理念是一致的,而节能减排对建筑电气节能设计提出了更高的要求。
一、建筑节能以及优化设计
建筑能耗是能源消耗的一个重要组成部分,调查研究表明建筑业在我国还是一个蓬勃发展的行业,社会需求量巨大。现有的建筑量不能满足人们的需求,对于住宅建筑的要求也是越来越高。建筑能耗包括建筑全生命周期内发生的建造能耗和使用能耗,占能源消耗的很大份额,而在建筑中建筑围护结构的能量损耗又是最大的。我国建筑围护结构的热工性能相比较与发达国家有很大的距离。因此节能措施的研究还是有很大意义。
我国是建筑业大国,建筑业也是我国国民经济重要组成之一。我国每年完成的建筑工程总量约为 20 亿平方米,约占全世界建筑总量的 50%,每年的新增建筑中只有很少的一部分工程能够达到国家制定的节能目标能够成为节能建筑。我国已建成的建筑面积总量约430亿平方米,累计已建成节能建筑总面积约有28.5亿平方米,仅占城镇既有建筑总量的 6%,今后建筑节能任务十分艰巨。
有关资料统计表明,建筑用钢量约占全国钢总用量的 25%;水泥用量占全国水泥总用量的 70%,木材用量占全国总用量的 40%,建筑用水占全国总用量的 32%。以上总计约高出发达国家耗能 2~3 倍,加剧了给环境带来的压力。在建筑能耗方面,我国已建工程的外墙、外窗、屋面等采暖耗能量比气候相近的发达国家约高出 3~4倍。建筑能耗随国家建筑工程量增长而增加,大大超过了我国能源生产增长速度。
所谓的建筑节能主要是指在建筑在发挥其基本功能的同时降低对于能量的消耗以及在建筑的中设置一些隔热或者保温的设置来提高建筑的能量的使用效率进而降低能耗。在建筑中达到节能的目的需要从这两个方面进行才可以获得较好的节能效果。建筑节能对于国家发展会产生较大的影响,需要重视节能问题,配合国家的节能环保战略,促进经济发展的同时,建筑行业也可以通过建筑节能来降低建设成本,获得较好的经济效益以及社会效益。
对于建筑节能的设计进行优化主要是指在建筑节能的设计过程中,将各种节能方案进行对比与分析,从这些方案中找出最为节能的优化方案,这样可以最大程度上实现节能的目标。但是什么样的节能方案是最好的,怎样做到节能方案的最优化,这并没有一个规范的标准,每一种方案都有其利弊,在节能设计中对方案进行优化需要综合各种方案的突出优势,结合具体的建筑设计,整合出一种比较理想的节能方案。
二、智能建筑节能评估方法
(一) 照明监控系统的节能评估
根据照明系统能耗分项计量的能耗监控点,可以得出照明系统节能评估表,如表 1 所示。
表1 照明系统节能统计表
没有使用智能化技术的能耗,须运用各分项灯具功率和使用时间进行计算,照明监控设备由 DDC 控制器、红外线控制开关、红外控制器、多功能传感器、模拟量输出和各种继电器组合而成。在照明系统中分项之间的节能评估可以按照未使用节能技术的能耗和监控的设备能耗进行计算,将各项能耗进行累加所得结果就是对照明系统的节能评估。
(二)空调监控系统的节能评估
空调监控系统主要由冷站监控系统、热源监控系统和风量空调系统组成。在测量的过程中,要依据各系统中的能耗监控点,绘制空调节能评估表。
空调系统设备的能耗要依据冷站系统增加的监控点进行计算,未使用节能技术的设备耗能的计算要依据设备的功率和运转时间来,计算其能耗 ;对热源系统能量的计算,要依据供热热量对设备监控系统能耗的计量来实现。投入的监控设备有 DDC 控制器,流量、压力、温度传感器和变频器等,电磁阀也可根据功率计算出其能耗。空调监控系统各分项的节能量可根据“节能量 = 未使用智能化技术的能耗-实际能耗-投入监控设备的能耗”计算出来,最后累加就可得出空调监控系统总体的节能效果。其中热源系统可以以热量和电能混合的形式表现出来,也可根据相关国家标准将热量转换成电耗量来统计。
(三)给排水监控系统的节能评估
给排水系统分为给水系统和排水系统。根据给排水系统增加的监测点,绘制排水系统节能评估表。给排水系统中,给、排水泵实际能耗可由增加的监测点计量出来,未使用智能化技术的能耗可根据其功率与工作时间计算出来 ;给、排水泵系统监控设备有 DDC 控制器,变频器,压力传感器等设备,其能耗也可根据功率计算出来。各分项节能量可根据“节能量=未使用智能化技术的能耗-实际能耗-投入监控设备的能耗”计算出来。给排水系统的节能效果根据各分项能耗节能量累计相加计算出来。
三、智能化建筑电气节能的优化设计
(一) 供配电系统的节能优化设计
智能建筑电气节能优化设计的目的在于减少能耗,这需要从电气的多个方面进行考虑,包括建筑用电设备的特点、用电负荷容量和设备具体布置。要对这些问题进行仔细的分析,从而科学、合理地建设供配电节能设施,确保设备的正常运行。供配电系统的节能设计可以从以下两个角度着手:①用电电压。应尽量保持用电电压的稳定性。②供配电布线。应尽量使供配电布线短且直,从而简化电气系统,减少能源的损失。
(二)电梯、通风和供水系统的节能优化
选择合适的电梯型号,并减少小机房的电梯数量,以减少电梯的电能消耗。在设计通风系统时,应当以电力需求作为设计标准,同时考虑设备的配置,进而选择高效益的产品。在选择空调系统时,应首选水源热泵空调,因为其有节能性能优、零排放和无污染等优势,且其机组效能远比传统空调高。在设计供水系统时,可以优先选择无负压供水设备,这样不仅能够做到节能环保,同时还能对水质进行净化。
(三)利用再生资源
在系统设计中积极利用可再生能源,例如太阳能、风能等,这既能有效减少高耗能设备的使用,又能减少非节能设备的使用。此外,在智能建筑电气施工时,还可以使用光电幕墙,并采用新型的节能保温材料建造,以达到节能的目的。
(四)照明系统的节能优化
由于我国各地区经济条件差别较大,建筑风格不同,因此在选用照度标准时应在规范推荐的高、中、低值中确定合理的标准。在民用建筑中实施的照度标准值,可以根据照明要求的档次高低来选择照度标准值。
表2 居住建筑每户每户照明功率密度值
1. 在建筑电气照明设计过程中,应严格按照国家规定的有关建筑电气照明设计标准执行,对建筑电气照明设计进行深入研究分析,进而确定合理的设计方案;具体来讲,建筑电气照明节能设计时应根据建筑房屋的实际情况进行分区设置照明类型;比如,建筑空调房内采用照明空调组合系统,在控制好照明用电指标的基础上采用多光源方式满足特殊高照度要求;对色光要求高的场所可选用混合照明的方式满足照明需求;建筑房屋的墙面、地面等部位应采用浅色的建筑材料,可以有效利用太阳光等天然光源提高建筑室内的照度;对于生产车间、教室可选用一般的照明系统;如果同一个建筑空间内要求同时具有不同的照度和色光,可根据具体的照明要求进行分区设置照明装置。
2.推广使用高光效光源,采用高效率节能灯具。建筑电气照明节能设计时应根据建筑功能性、照明灯具的数量和用户对光源质量等要求科学选择光源,尤其是在照明灯具的发光效率、显色性、价格等方面严格控制,为高效节能的建筑电气照明系统的构成奠定基础;建筑物室内灯具选择时,应选择控光效果好的灯具,可有效节约电能;另外在灯具选择时还应注意其它的一些因素,如灯具的配光曲线,根据配光曲线确定来降低建筑单位面积内的耗电量,可有效控制照明灯具安装时的成本投入费用;根据建筑室内的空间面积确定照明灯具的光束所照射的区域范围,根据有关光学只是计算地面反射系数,进而确定所选的照明灯具安装数量及节能灯具类型;通常情况下,建筑房屋内一般采用直管的荧光灯作为首选照明灯具,直管荧光照明灯具通常造价低廉,显色性能好,使用寿命长的特点;可将直管荧光灯具在建筑房屋照明方面广泛的推广及应用;对于酒店大厅内可选用高频无极荧光灯,这种灯具显色性能好,安全可靠性强,并且维修维护方便,易于操作。
结束语
随着我国的城镇化建设与发展,建筑物的数量越来越多,对于建筑物的节能设计进行优化变得更加迫切,对于节能设计的优化的策略的探析可以更好地提高节能技术的应用性,提高建筑的节能效果,促进我国资源节约型社会的建设与发展。
参考文献:
[1]许青青. 智能化建筑电气的节能优化设计[J]. 山西建筑,2014,11:223-225.
关键词:智能建筑;智能化;建筑电气;节能优化
中图分类号:TU855 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)28-0030-03
1 智能建筑与智能化建筑电气节能概述
1.1 智能建筑概要
智能建筑是指利用现代建筑、计算机、通讯和控制的先进技术手段,将信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统集成为整体最优化的组合,通过楼宇自动化系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)和通信自动化系统(CAS)为现代人提供一种安全、高效、舒适、节能、环保、健康的建筑环境。作为一种新型的现代化楼宇,智能建筑通过智能化控制系统对建筑的通讯设备、硬件设施、水电设备等方面进行系统而高效的操作与管理。由于我国当前智能化建筑的智能化控制系统的理论基础较为薄弱,实践操作不够完善,导致我国诸多智能楼宇的控制系统未能正常运转,智能楼宇的优势未能得到充分发挥。因此,需要不断创新改进智能楼宇的智能化控制系统和技术,从而推动我国智能化建筑电气节能技术的全面发展与进步。
1.2 智能化建筑电气节能
智能建筑对智能控制提出较高要求,而智能控制的根本取决于智能化建筑电气如何实现高效智能化节能,也即取决于如何通过电气节能技术的革新来降低智能化建筑的电气耗能。建筑电气智能化节能是智能楼宇发展的重要手段与关键性因素。目前,我国建筑电气工程行业对智能化建筑电气节能的认识主要是从能源消耗的立场出发。在我国当前各种能源消耗所占的比例中,建筑能耗占主要部分,其中建筑电气方面的耗能居于首位。因此,创新提高我国智能建筑电气节能优化技术日益成为我国建筑电气工程行业技术突破的重中之重。如何实现智能楼宇电气的智能化节能是眼下全球范围内建筑电气工程行业关注的焦点所在。如何对建筑物的供配电系统、安全控制系统的操作运行及管理等进行智能化的、自动化的环保节能处理是智能化建筑电气节能优化设计的核心环节所在。这是未来建筑电气节能技术的发展方向。
2 智能化建筑电气节能技术的现状及问题
2.1 我国智能化建筑电气节能技术的发展现状
从我国当前建筑能耗的组成部分来看,电能消耗是最主要的部分。太阳能、热能、风能等是我国建筑电气工程行业主要开发并应用于智能化建筑电气节能技术中的几种新型能源。目前,依托于太阳能和风能的新型发电技术日益成熟,这两种电气技术已在我国众多行业和领域中使用,尤其在我国智能楼宇的电气节能优化设计方面使用较广,并取得了较好的环保效益和经济利益。虽然我国智能化建筑电气工程行业在新型能源应用于建筑物的电气节能优化技术方面取得了一定的突破,但是我国智能化建筑电气节能技术的优化设计仍然面临许多问题。例如,在具体开展针对智能楼宇的电气节能系统优化控制工作时,某些建筑电气工程师未能全面有效地对现有建筑电气节能技术进行合理分析和综合把握,导致在其具体的设计、安装环节受阻,使得某些智能楼宇的电气节能系统无法正常运行。自动化、智能化电气设备是智能化建筑电气节能控制系统能否正常运行的决定性因素。如果智能化建筑物缺少基本的自动化、智能化设备,即使拥有最为先进的智能楼宇电气节能技术,也无法获得降低能耗的预期效果。而我国在相应的自动化、智能化电气设备研究、开发和生产上还处于比较落后的地位。
2.2 我国智能化建筑电气节能技术的主要问题
基于我国当前智能化建筑电气节能技术发展现状,可以看出,目前智能化建筑电气节能技术仍存在诸多现实问题。例如:智能化建筑电气节能系统缺乏全面有效的协调统筹,节能系统实际运行效率低下;缺乏基础性的自动化电气节能配套设施,实际节能效果不明显;智能化建筑电气节能系统控制制度存在漏洞,控制方式不合理,消耗大量电能等等。因此,在智能化建筑电气节能技术的具体设计过程中,应遵循适用性、安全性、节能性、环保性四大基本原则。除此之外,智能化建筑电气节能技术的设计还应符合我国现行的智能化建筑电气国家设计规程和标准。比如,电气工程师对智能建筑的供配电系统进行具体设计时,可以结合建筑物用电总负荷容量和负荷等级的统计分析,对变配电所进行合理选址布局,并选用节能型变压器,以变压器的负荷率在80%左右为佳。在设计智能楼宇照明系统时,应选择合适的光源和灯具,充分利用自然采光,重视照明系统控制,采用自动化的控制管理设备进行节能监控。
3 智能化建筑电气节能技术的系统优化
3.1 智能控制系统的优化
智能控制系统的优化是智能化建筑电气节能技术系统优化的主要内容,具体包括智能控制策略的优化、智能控制管理方式的优化、智能数字控制器的优化以及智能控制网络的优化四个方面。
以如何实现暖通空调系统的节能技术系统优化为例。从智能控制策略优化的角度出发,PID控制是空调的数字控制器(简称DDC)普遍采取的一种控制方式。一般而言,PID系数的高低与空调达到设定温度的过程长短成反比例关系。当PID系数无法及时实现空调机组对温度变化响应的控制时,可以采用在空调的送风道和室内同时安装温度传感器的双级的控制方式,加速系统对温度波动的响应,从而达到节能系统的优化。从智能控制管理方式的优化角度出发,为了给空调使用者提供较大的舒适与便利,工程设计者可以通过在DDC上安装功能与VRV控制面板的设定器接近的专门部件来实现对暖通空调系统的中央控制。从智能数字控制器的优化角度出发,可以依据不同的场合选择不同处理能力的DDC,如在冷冻机房等空调通风密集的地方可以选择安装大型控制器,而对空调通风机可以选择安装中小型的控制器。还可以在空调通风的设备控制器中扩大可编程逻辑控制器(PLC)的使用范围。从智能控制网络的优化角度出发,依据工程的类型,基于拓扑结构在控制网络中的重要作用,可以选择性地运用基于RS485总线的控制网络对小型智能化建筑电气节能工程进行优化或者采用基于楼层的分支、分层的多级化网络控制模式对大型智能化建筑电气节能工程进行优化。智能控制策略、智能控制管理方式、智能数字控制器以及智能控制网络的优化有助于全面实现智能控制系统的优化,从而达到节能降耗、安全环保的智能化建筑节能目的。
3.2 质量安全监控的优化
对建筑电气质量安全监控进行优化在智能化建筑节能电气工程中具有极其重要的地位,它可以确保智能化建筑电气节能系统正常有效地运行,也可以保障智能化建筑电气节能系统的安全。
质量安全监控的优化可以从以下两个方面展开:第一,优化智能建筑电气节能供电系统的保护措施。如借助网络开启智能保护措施,通过借助因特网的人工智能识别系统对质量安全进行监控,可以及时发现安全问题。如建筑电气的某一环节出现了断电或者短路等问题,借助因特网能够快速识别出出问题的部位,帮助管理人员及时维修。第二,优化智能化建筑电气节能的安全防范系统。包括对视频监控系统、入侵报警系统、门禁控制系统、数字与网络视频监控技术、安全防范系统的集成与技术融合等方面的节能优化等。其中信息的采集与处理是智能化建筑电气安全防范系统的核心,它采用的主要技术有现场总线布控技术、智能元器件探测技术、微机接口及其控制技术、智能化系统调试技术等。智能化建筑电气节能的质量安全监控优化给监控管理人员的技术素质提出了较高要求。在注重智能化建筑电气节能系统设计与安装质量的同时,还应重点对质量监控系统设备安全性能问题进行有效的监控,以此来优化智能化建筑电气节能设备的质量安全系统的功效。
4 结语
智能化不仅是建筑工程未来的发展方向,也是建筑电气节能设计的世界性发展趋势。在智能化建筑的工程设计中对电能的节约降耗是重中之重。基于目前建筑电气能源消耗较大的现实情况以及在智能化建筑电气节能技术工程设计中存在的实际运行效率低下、实际节能效果不明显等现实问题,智能化建筑电气节能应从系统优化的角度出发,重点关注智能化建筑电气控制系统和电气管理系统节能设计的优化与安全。在对智能化建筑的智能控制系统进行优化的同时,加强智能化建筑电气的质量安全监控的完善和技术革新,从而在整体上实现智能化建筑电气节能环保效益和经济效益的最大化。
参考文献
[1] 庄莉.智能化建筑与建筑电气[J].中华建设,2012,(4).
[2] 林毅宏.智能楼宇建筑电气节能现状及节能设计研究
关键词:建筑;智能化;发展方向;必要性;趋势
中图分类号:TS958文献标识码: A
一、智能建筑的概念
所谓智能建筑就是采用计算机技术和通讯技术对建筑的设备进行自动监控,对信息资源进行管理和为用户提供信息服务等。智能建筑必须满足两个基本要求:第一,对于建筑管理者来说,智能建筑应当具有一套管理、控制、维护和通信设施,能够在花费比较少的条件下,有效地进行环境控制、安全检查、报警监视,能够实时地与城市管理部门取得联系。第二,对于建筑使用者来说,智能建筑应当创造一个有利于提高工作效率、有利于激发工作人员的创造性,并可以提供一个舒适和谐的生活环境。
二、建筑智能化的必要性
智能建筑是智能建筑技术和新兴信息技术相结合的产物,是科学技术、社会经济、信息通讯发展的必然;在现代信息社会,建筑物不仅仅是遮风避雨的场所,应是人、信息和工作环境的智慧结合,是建立在建筑设计、行为科学、信息科学、环境科学、社会工程学、系统工程学、人类工程学等各类理论学科之上的交叉应用,智能建筑将成为未来建筑的标志。
我国目前正处于高速城镇化发展时期,建筑能耗占全社会总能耗的比重快速增长,建筑节能面临前所未有的机遇和挑战。建筑节能已经成为我国节能的重点,节能优先已成为我国可持续能源的战略决策。改革开放30年以来,第三产业就业比例在提高,但与发达国家相比,差距还较大,随着在办公室工作的白领人员的增加,办公能耗将越来越大,同时对办公环境的安全、高效、舒适、便捷等要求也更加高。要实现建筑物的节能目标,只有把分离的设备、功能、信息有机整合为一体,才能使建筑物智能化,从而提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。
三、建筑智能化的特点
1、实现机电设备的节能调控
在智能化建筑中,对于建筑运行中需要用到的各种机电设备都能够利用信息技术对其进行全面控制,尤其是对空调系统和照明系统的控制更为明显。智能建筑能够自动实现对空调设备的最佳启停时间控制,极大的满足了人们的生活舒适度需求,且避免了空调系统的空转资源浪费,达到节能目的。并对照明进行定时开关设置,且尽可能的多利用自然光线,减少了电能的浪费。
2、通过自动控制系统实现了安全管理
在智能建筑的自动化管理系统中,设计了安全自动化系统、火灾自动报警系统等诸多安全系统,通过信息技术的控制与管理,提高了建筑的安全性能。尤其是火灾自动报警系统的设置,在高层智能建筑中发挥了巨大的安全保护作用,是现代智能建筑必不可少的一项智能系统。
3、智能集成化、通讯自动化
智能建筑的重要标志是智能化集成系统,也就是通讯自动化,建筑设备自动化和办公自动化三个系统的集成。是原来建筑物中“弱电”系统水平的极大提升。这种提升使不少人在认识上产生了误区,许多业主及设计人员对智能建筑的功能,信息化产品了解较少,形成一种盲目的“智能热”,造成智能建筑的规模和功能超出实际需要。事实上智能建筑属于高科技,投入也相对高,工程有一定难度,技术含量高风险也大。智能建筑系是利用系统集成方法,将智能型计算机,通信技术,信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合,所获得的投资合理,适合信息社会需要并且安全,高效,舒适,便利和灵活特点的建筑物。对于高智能的建筑物未来发展,必须要有足够的认识深度,根据不同的需求发展需要的智能建筑。
4、实现高精度的建筑室内温湿度调节
室内温湿度的控制的建筑节能的一项重要内容。在传统的建筑设计中,对室内暖通空调的调节精度往往不够,使得室内的温湿度并不能得到有效控制。而智能建筑中则能够利用楼宇自控系统来实现室内温湿度的自动调节,提高了暖通空调系统的温度控制精度,即增强了人们的舒适感,更实现了良好的节能效果。
四、建筑智能化现状
1、生态节能和环境保护方面远远不够
智能建筑应具有涉及多个行业的特点。它除了涉及自动化、通信、土建诸多行业以外,更重要的是要环保、节能减排,在各资源方面能循环利用,这方面在现阶段的智能建筑中有待提高。
2、缺乏统一的行业标准与规范
房地产开发已经进入热潮,目前智能建筑在各大城市如雨后春笋般地涌现,但工程的施工质量参差不齐,大量智能建筑工程未能达到设计标准,尤其是一些商务大厦打着智能的招牌但距真正的智能化相去甚远。个别房地产建筑开发商还没有完全搞清智能化建筑的真正涵义,但却率先发现这个新概念的商业价值,于是“5A建筑”“7A建筑”“智能建筑”等专业名词频繁出现在各类广告中。我国目前还处在智能化起步阶段,各大系统信息集成度不高,缺乏一些标准与要求。今后还需智能系统进一步地研发,使各大系统能有更好地融合。在国家提倡走可持续发展道路的今天,个人认为智能化建筑的标准指标与工程质量的检测成为当今的迫切需求。
3、智能工程的关键在于设计与整体规划
在建筑智能化系统建设工程中,总体设计方案的规划是能否在前期做好智能建设的首要条件。由于设计院、系统集成商、地产公司对智能建筑与智能社区的建设缺少对整个系统的认知与工程建设的经验,所以造成定位不准确,需求方提不出明确需求的现状。
五、智能建筑未来发展趋势
1、绿色环保
随着时展人们的生活与工作的水平不断提高,而伴随着时代的发展、科技的进步,一个舒适、便捷、安全的生活与工作环境已成为当今人们的迫切需求;以现代技术特别是以计算机技术为基础的网络技术、通信技术和控制技术的快速发展,为智能化建筑的发展提供了技术支撑。人们对生活与工作的环境需求越来越高,而伴随着科学技术的迅猛发展,它推动了智能技术的发展与进步。可持续的智能化系统在未来必将是行业发展的主要方向。
绿色建筑主要强调资源的节约利用,减少能源消耗与环境污染,从而体现其可持续发展的战略思想,最终目的是实现节能环保。建筑的能耗一般是在建筑物使用过程中的能源消耗,这包括照明、设备耗电、空调的冷暖系统、保洁设备、电梯等。节约环保需要在绿色建筑中采用智能化技术,通过利用智能化系统的高度自控,最大限度地降低能源损耗,其具体应用是在照明系统、空调冷暖系统、电梯控制系统、给排水系统等方面。
2、智能系统集成
智能系统集成的本质在于优化设计与统筹。智能建筑在建设的过程中,不仅仅是从设备供应需求方向来考虑,还必须从建筑物整体的设计结构、操控系统及服务管理三个方面的集成问题来考虑。
智能建筑必然要求设计与智能系统相互适应,设计必须要从智能化系统的规划协调方面考虑,建筑平台必须要足够支撑建筑智能化的实现。建设智能化建筑必须要以设计、整体规划、智能化系统集成、精细管理为主。
六、智能住宅建筑的发展趋势
1、Internet网络的家庭化
小区宽带网建设实质上就是把以前的办公局域网、校园网技术引入到小区内,进而引入住户家庭。
2、信息家电的普及
随着技术的发展,家用电器会越来越趋向于信息化、集成化。将来的家用电脑将不在是一个简单的信息处理和存储设备,它可能会集数字电视、音响、可视电话等功能于一身,成为名副其实的家庭信息终端设备。
3、家庭网络和住宅自动化控制系统的技术应用
家庭综合网络的出现是住宅智能和信息产品不断完善和投入实际应用的必然结果。
4、智能化、网络化的物业管理
未来的智能小区和住宅,借助众多智能化系统功能的充分应用,将使物业管理的水平和质量得到极大提高,同时大大降低管理和运行成本,让物业公司和住户都从中受益。
结束语
智能建筑的出现是信息时代的产物,也是社会发展的必然需求。作为一种具有安全舒适、节能环保的现代建筑,智能建筑的发展是实现社会现代化建设的必经之路。为此,我们必须要认识到建筑智能化的必要性,不断提高科技水平和智能建筑水平,完善建筑智能化系统,促使智能建筑为社会发展做出更多贡献。
参考文献
[1]贾军尉.试论建筑智能化现状及发展方向[J].河北企业,2014,04:114-115.
一方面:建筑业的发展使得能源消耗速度不断加快,工业能耗、交通能耗、建筑能耗已经成为我国能源消耗的三大户。我国在建筑行业的能源消耗较高且能源的实际利用效率很低。出现这种情况就是缺少完善的建筑节能法律法规,虽然我国出台了《中华人民共和国节约能源法》等相关法律,但是没有明确指出在建筑节能这方面的法律条例,所以导致现在建筑节能工作基本处于无法可依的状态。另一方面:国家提倡节能环保的理念,充分利用可再生资源。在建筑行业,可再生资源的应用情况依然不明显,国家政府部门开展大规模的建筑节能工作,是采取先城市后农村,先新建后改建,从北向南逐步推进的策略。但是,就目前的情况来看,建筑节能仍然停留在初始阶段,并没有有效地开展各项工作。
二、建筑节能策略的空间设计
在建筑实践中,建筑技术和科学成果为人们舒适、健康的生活环境提供了丰富的可能。由于现在建筑受气候环境的影响,建筑整体的能源消耗较大,为了维系生态环境和社会生活可持续发展,建筑节能设计的出现,为实现这一目标提供了有效的保障。
1.建筑表层空间
建筑表层的设计关系到建筑内外环境的互动关系。作为内外环境的界面,需要在设计技术和空间效果上发挥作用,现代建筑中提到的“双层表皮”是建筑节能设计的典型案例。例如,英国福斯特事务所在建筑空间设计方面有很多涉及建筑节能的作品,而且特别注重建筑表层空间上的设计和想象。在吉巴奥文化中心,结合当地居民对建筑通风设计的手段,同时结合表层技术的手段,使建筑空间设计根据室内气候条件和室内环境的舒适度来维持,从而实现建筑空间的气候管理和建筑节能。
2.建筑空间内系统
在建筑内部空间组织上,借鉴岭南庭院布局改善建筑微气候,然后根据传统建筑布局的特点,把尺度不同的庭院带到建筑组织中来,建筑内部通过各个板块的相互渗透,营造建筑空间通畅,带动室内外空气流动。建筑空间的内部系统大多结合了气候条件来分析的,在室内空间设计方面没有太多的涉及,如何设计一个良好的居住空间,改善生活环境,实现建筑节能是每个人都要关注的问题。
三、建筑空间的节能措施
1.能源的利用
要将建筑空间设计建立在节能的基础上,就必须充分加强可再生资源在建筑空间设计中的使用力度。例如太阳能、地热能、风能等环保型能源,在我们生活的空间里,接触最多的就是太阳能,相关的技术研究和开发利用也在不断地深入,这也表明建筑空间与太阳能的有机结合。现代建筑中对空间设计人员在造价、安全舒适、健康环保、可适应性、可持续性等方面要求很高,实现可再生能源的利用,是满足人们需求的基本条件。
2.智能化技术的应用
在建筑空间设计中,充分采用智能化技术,智能技术可以通过各种电器设备进行最优化的节能控制模式,从而降低建筑电能消耗,调节室内空间的温度和湿度,大大提高了室内环境的舒适度。从这些情况可以看出,智能化技术是绿色节能建筑不可缺少的一部分。
四、建筑空间设计的意义
其一,人对空间的认识有一个过程,在这个过程中,人对空间的感知能力也不断增加,要充分认识和理解空间的意义,需要借助建筑空间的认识才能够实现。建筑空间设计反映了不同时期的社会事态和精神面貌,反映了不同的人在生活、工作、学习上的行为与思想。其二,建筑设计不只是艺术,它反映生活、启发生活、改变生活,创造节能的空间设计是现时代所追求的生活态度,也是促进节能环保事业成功的关键因素。其实,建筑空间设计的真正意义是把它作为展现我们生活的舞台。
五、结语
一、领衔智能建筑技术
在西塔智能化设计中,耿望阳突破了常规楼层智能化设计的思路,在其基础上增加了建筑的安全、通讯等问题的考虑。当然最重要的是在国际上首次使用了能源管理系统,这是超高层建筑智能化和普通建筑的区别。因为建筑节能是永恒的追求,超高层建筑的外墙结构不是普通的砖混建筑形式,而是采用玻璃幕墙的形式,因此,保温效果不如传统的普通建筑好。所以,超高层建筑不能单纯从围护结构上讲节能,从智能化的角度看,还要考虑怎样从管理的手段上实现节能。而所谓的能源管理系统,就是对设备能耗数据进行后期管理和服务,对数据进行分析,掌握建筑设备的运行状态。如果建筑设备的运行不正常,就要分析其原因,然后根据这些原因,找出解决的办法。可以说,耿望阳设计的能源管理系统不仅仅是数据收集,还拥有判断、评估这样的能耗智能识别的功能。超高层建筑是一个国家综合实力的体现,但是楼层越高,管理起来就越麻烦,如机房的设置、管理人员的配备等;另一方面就是功能区的划分,楼层增高后,建筑的功能或业态就不再是单一的。如西塔划分了办公、商业、套间式公寓、酒店等功能区;由于业态不同、功能不同,管理模式也不同。针对这些问题,耿望阳创新性地给出了自己的完美答案。管理方面,耿望阳首先做的是分类管理,他将所有的楼层分为酒店、写字楼、套间式公寓、裙楼和地下室等4个管理区域,相对应地设计了3个管理中心,分别管理酒店、公寓、办公(含裙楼、地下室)区域,同时为了在发生火警、恐怖事件或其他突发事件时,做好人员的疏散和诱导等工作,耿望阳还设置一个中央控制中心(办公)和两个分控中心机房(酒店、公寓)和应急指挥中心;通讯方面,耿望阳将统一通讯的概念和无线城市的概念引入到智能系统设计中,实现建筑物里的客人在不同时间、不同区域的语音、数据和视频通讯的统一协调问题;节能方面,以往的智能系统设计中,水、电、气、热量是分别计量的,综合计量并没有成熟的系统来做支持,对此,耿望阳创新性地增加了能源管理系统,对能耗实现分类分项计量和统计。另外,在西塔智能系统设计中,耿望阳还结合其他专业的特点进行考虑,例如,根据不同的暖通系统形式设计不同的计量方法,分别采用电量计量和能量计量。在不同区域的智能化系统分开设置后,需要实现数据共享和报警联动时,则重点考虑了数据传输的互通性、可靠性和安全性。除了超高层智能建筑外,建筑群智能建筑方面耿望阳的造诣也比较深厚,地铁广州二号线就是其中最经典的。地铁广州二号线属于建筑群,其智能化设计和一般建筑是有很大区别的,首先它需要远程监控,而且其开放性和可靠性相对比一般的建筑要求都要高,针对这个特点,耿望阳在建筑智能化要求的基础上又加入了工业智能化技术;其次是集成和通讯方面,必须保证不中断,而如何来保障一旦出现故障时的备份,就需要集成商具备一定的开发能力,对硬件和软件新的开发达到一定的需求;最后是节能方面,耿望阳在地铁广州二号线全国首次采用集中供冷的技术方式,当然这也从无形之中满足了地铁无需在每个地方都要建站的低成本要求。在博览建筑方面,典型的建筑为上海世博会中国馆。中国馆包含了国家馆和地区馆两部分,该建筑的功能在国内没有同类建筑可以参照。其特点是以城市发展中的中华智慧为主题,可用16个字表达中国馆的主题内涵“自强不息、厚德载物、和而不同、师法自然”。展览内容包含了国宝《清明上河图》和城市发展的科学技术,涵盖了中国城市发展的当代、过去和未来,日接待游客量突破了6万人次。因此,智能化专业设计贯彻安全至上、以人为本、节能环保、运行高效、技术领先的设计理念,将人员、展品安全以及防灾、减灾放在首位,设计了建筑设备集成管理等六类20多个子系统,达到了整合系统资源、优化系统结构、重塑系统功能、引入领先技术的目标,使设计理念得到了充分展现。首先,采用智能化集成技术,实现资源共享、报警联动和集中管理的功能,有效提高了设备运行效率、降低了运营管理成本。其次,智能化机房的设计引入了“集约化”设计的理念,以有效地降低机房的占用面积、提高机房的使用效率,降低机房能耗和运营成本、提高管理效率为宗旨,融合了多种使用功能。包括了消防、安全、智能化、计算机网络和应急指挥中心等控制、管理、指挥功能的建设。再者,通过能耗分类分区的计量统计和能源利用效率的实时监测,建立科学的能源管理和能耗评估体系,及时掌握能耗水平,实现能源使用合理、杜绝能源浪费。同时,建立可靠的安全预警机制和技术防范体系,运用全局安保的理念,采用智能的人流统计、虚拟周界、物体跟随和行为分析技术,实现对周界、出入口和重要区域的安全监控管理。系统高度集成的视频安全监控、全局安保、智能卡出入管理和入侵报警等系统功能确保中国馆区域内外的安全监控。并引入极早期预警的安全理念,采用智能型火灾自动报警控制器和联动控制装置,根据不同区域(高大空间、人流集中)的特点配合采用不同的探测报警手段,配合大空间智能型主动喷水灭火系统,采用普通烟、温感,结合极早期空气采样预警系统和自动扫描消防报警系统,实现智能型的火灾自动报警功能。语音、数据和信息通讯系统采用了新一代呼叫中心技术,允许客户以各种联络方式请求呼叫中心,并且呼叫中心能够像管理电话一样管理这些联络方式,实现统一协同办公。
二、创新建筑智能化理念
如今,智能建筑的概念虽然已经被人们接受,但由于智能建筑兴起的时间比较短,其观念还没有深入人心。例如空调控制方面,现今人们对节能的意识不强,最明显的例子就是夏天上班时,为了让室内温度尽快达到舒适的环境温度,会将温度调到很低,希望会很快冷下来。调完后,很少有人会去重新设定温度,一直都维持在那个温度,甚至加多衣服也在所不惜。智能化系统对室内温度的控制策略是通过对冷源的群控,以及对空调设备末端的控制策略适当配置来实现。例如:对温度的控制,华南地区每个智能系统集成商在工程中一般都采用了空调节能控制,但是节能的效果好不好却是有天壤之别。因为,在运行过程中发现的问题能不能得到及时和妥善的处理是关键,那是要靠集成商来完成的。不过,由于需要为这种服务支付一定的费用,在国内,人们不太认可这种服务的价值,从而使得用户方与集成商之间的结合找不到平衡点。当然这也是有原因的,主要是人们不能直接感受到智能建筑带来的好处。智能楼宇管理师是劳动和社会保障部2005年正式向社会的第五批新职业,但是目前大家都认为这个行业工薪不高,岗位留不住人,人员流动性强,使用方也没有体会到智能楼宇管理师的重要性,导致许多智能化大楼的物业中心都缺少这方面的人员。正因为没有这样的专业智能楼宇管理,才导致今天出现许多智能楼宇运行水平不高的局面,智能功能形同虚设。为了研究建筑智能化技术,耿望阳申请搭建了广州市智能建筑研究中心这么一个平台,希望通过地方上的力量,把智能建筑行业规范起来。拿节能来说,中心有专门这方面的研究,节能措施比较侧重于监测手段,可以对一栋建筑进行评估,看是否可以在节能状态下正常运行,如果不行,又需要通过什么方法来改进、改进的效果是否明显等等。在超高层建筑中首次应用的“能源管理系统”就是在智能建筑研究中心诞生的,作为一个新生事物,行业还没有相关的标准。尽管国家在节能设计标准里有对应的概念和要求,但是那个主要侧重在建筑的围护结构上要选用什么样的节能产品、节能材料,真正涉及到管理方面则是一片空白。对于建筑节能,各地都有相关的提法,比如暖通、建筑、电力,它们都有各自的节能措施。但这些措施的最终效果如何,却很难知道,只有通过数据的采集、分析才能知道节能的效果。而能源管理系统则能为我们提供比较权威的数据,尽管还处于摸索阶段,但至少是一个比较好的趋势,现在要做的就是向业主传递这种信息。因为超高层建筑目前大多采用玻璃幕墙,因此,就目前的技术而言,在围护结构上和非玻璃幕墙建筑相比实现节能并不容易,但建立起能源管理系统以后能在管理上实现节能。有研究机构证明,通过管理可以实现8%的节能。在耿望阳的带领下,他的设计团队在设计理念和技术储备上都有一定的前瞻性,因此对行业的发展看得比较远,考虑的技术在两三年后会在工程项目上得到应用。耿望阳认为:“智能化做得好与不好,首先取决于发展商的投资理念以及设计单位的设计能力。如果设计单位没有这个专业,完全委托给工程商或产品供应商去做,由于工程商或产品供应商的趋利性,其功能的完整性、建设的经济性、系统的实用性,以及整体技术含量就被弱化了。设计也是一种生产力,可以通过这种劳动去解决以上的一系列的问题。特别是,可以通过对设计的投资去解决建设的投资需要解决的问题。”通过20年的技术吸收和消化,我国智能化设计的水平比国外进步得快,而耿望阳能在这强手如林的智能化建筑领域脱颖而出,凭借的不仅仅是技术方面的领先,更重要的是他的理念,他时刻更新着人们对智能建筑的认知、对建筑节能的认知。先认识再发展,这是亘古不变的道理。
作者:孟珍
关键词:建筑智能化 设计 节能
中图分类号: TE08 文献标识码: A 文章编号:
我国是世界上第二位能源生产国和消费国。尽管我国能源储备相对较多,但人均能源量相对并不高,处于能源相对缺乏状态。节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针,节能需要从每个人做起,同时,也需要从根本做起。采用智能化设计建筑就是从根本上做到节约能源。作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出, 能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展。减少建筑的用电,就很大程度的做到了节能的效果。我们可以从建筑的空调系统、电动机及风机的节能设计、照明节能设计及控制等方面节约电能,做到建筑智能化。
1建筑智能化与节能设计的发展历程与目的
智能化建筑通过对建筑的结构,系统,服务,管理以及她们之间内在的关联的最优化考虑,来提供一个投资合理的但又拥有高效率的舒适、温馨、便利的环境。
1.1建筑智能化的历史
智能建筑起源于20世纪80年代初期的美国,美国康涅狄格州的哈特福特市的一栋智能大楼实现自动化综合管理,大楼内的空调、电梯、供水、防盗、防火及供配电系统等都通过计算机系统进行有效的控制,这栋大楼开启了智能建筑的大门。之后西欧与日本都对智能建筑产生了浓厚的兴趣,对其作进一步的研究。法、德等国相继在20世纪80年代末和20世纪90年代初建成各有特色的智能建筑。我国台北和香港在20世纪80年代到20世纪90年代也建立起了高标准的智能化大楼。
1.2智能化目的
智能建筑将智能型计算机技术、通信技术、控制技术、多媒体技术和现代建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理,对使用者的信息服务及其建筑环境的优化组合,所获得的投资合理,适合信息技术需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点。
2建筑智能化与节能设计手段
2.1通过建筑空调系统节能设计
大型建筑包括商场、写字楼、行政楼等都是人群相对较多的地方,为了舒适、高效的办公,这些建筑几乎都安装空调系统。空调系统的耗能量极高,至少占建筑总能耗的50% 以上,系统节能潜力是巨大的。采用智能设计方式改善空调系统的耗能量,则必将会有很大程度上节省能源。节约空调系统的耗能,对建筑节能设计可以起到事半功倍的效果。
减少空调系统的耗能量,从空调系统智能化入手,有效提升空调机组的工作效率,减少共条机组台数。确保智能设备能够对室内二氧化碳浓度、温度进行检测,得到处数据并进行相关处理,将数据反馈促进空调自我调节,进行智能化处理。另外,对空调水系统流量的进行良好的控制也可降低空调的耗能量。空调水系统耗水量增加一方面对于水资源是一种浪费,另一方面对于空调冷水机组、水泵及气体系统设施的耗电量也会大幅增加。减少空调水资源用量对于节能设计具有重要的作用。减少水资源消耗主要手段就是通过水泵改善。通过采用变频技术自动获取水泵运行的环境参数,分析处理数据得到控制参数,进而控制改变水泵运行状态,达到减少水资源应用的目的,减少空调系统的耗能量。
2.2通过照明系统节能设计
任何建筑都不能少了照明系统,从大厅内的装饰灯具到小室内简单大方的灯管照明,都是必不可少的。减少照明系统的耗能量对于节能设计的意义重大。对于照明系统的节能设计,我们既要考虑其实际作用,满足工作、生活的要求,又要满足节约能源的目的,这对于设计者来说是一项高标准的要求。
对于节能的照明设计,首先应考虑照明应做到适地选择照明器械,要考虑实际环境所要达到的光效、色温等要求,其次对考虑光源自身的要求寿命、价格的合理性等。例如,在民用建筑中,主要应用的光源有白炽灯、荧光灯、HID 灯,根据技术的发展,还有一些新的光源也逐渐得到应用,例如光纤照明、LED等。为了视觉美,在公共场所的光源很少单独使用,通常配备具有美感、给人留下深刻印象的灯具。在灯具的选择过程中,一方面要保证光源灯效好、照明效率高,另一方面注意灯具的配光曲线。要满足这两点要求,就需要设计者对光源应用地做好充足的调查,例如计算室内空间比,进而确定用宽、中、窄光束的照明灯具,再根据房间中天花板、墙面以及地面的反射系数,求出所选用灯具在该房间的利用系数。这样做的目的是避免光源浪费,做到合理应用资源,避免资源浪费。要做到智能照明,就要借助不同的控制方式和控制元件,对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理,实现节能。智能照明采用自动调节照度方式,充分利用自然光,最大限度的节省照明系统耗能量,达到智能建筑节能设计的要求。
2.3通过建筑设备电动机及风机的节能设计
风机、泵类等设备在建筑中是必不可少的,经过调查得出结论,这些设备的耗能量以及维护费用也是一笔不小的开支。智能建筑从其方向上入手能够得到很好的节能效果。做到节能,一方面,从基础入手,采用设计效果好的产品,低耗能、高效率的产品,从一开始就减少耗能多的设备的应用。另一方面,在不影响现实要求的情况下,调机等的电动机转速,从而实现节能的效果。通常可采用变频调速、调压调速、电磁调速、变极对数调速、串级调速(或转子串电阻)、无换向器电动机调速等方式进行智能调节。
2.4充分利用自然资源优化节能
随着科学技术的不断发展,如何将可利用的自然资源,太阳能、风能、地热能、以及人流量能量,合理的利用到建筑设计中是建筑设计师一直追求的目标。利用自然资源,将其转化为可利用的电能、热能等对于建筑智能化与节能设计具有极其重要的作用。目前,某地铁站采用新技术可将地铁密集的人流量所带来的动能转化电能。通过设备将人们踩在地板上的冲击力所带来的动能收集,并将其采用相应手段转化为电能,可用来提供相应照明等系统的电能供应。建筑入口照明灯开关采用声控或是明度控制等都是对自然资源充分利用的手段,这样减少了照明灯不必要的浪费电能的机会,同时也对光源的寿命有一定的延长作用。
3智能化与节能意义
建筑智能化与节能设计可减少控制环节,提高整体建筑的可靠性与稳定性。智能建筑的投资是一种重投资长收益的模式,相对轻投资多维护的模式来说,对于开发商和业主根据有商业吸引力。智能建筑采用先进的科技来更准确的调整和控制, 即“主动节能”,运用高技术实现建筑设备系统的优化集成,实现了节能调控,确保了高效运行。
4结语
建筑智能化是建筑业竞相追求的目标,是推进建筑业发展的必经之路。节能设计对于能源的可持续发展,合理利用具有重要作用。在经济高速发展同时追求低碳、低维护的21世纪来说,智能建筑与节能设计的发展是顺应时代潮流的。智能化与节能化要求设计者以实际为中心,追求经济性、环保性、安全可靠性以及高回报性。只有做到合理性,才能够提高资源的有效利用率,减少能源的浪费,维护可持续发展战略。同时,能够促进建筑行业的稳定发展,为社会乃至世界带来巨大的社会效益和经济效益。
参考文献:
[1]茅荣. 探讨建筑智能化与节能设计[J].科技专论.2012
关键词:建筑智能化,规划设计,节能
Abstract: this paper briefly analyzes the intelligent building (especially construction equipment monitoring system) the focus of energy saving, energy saving of the idea of intelligent building system is introduced in this paper, put forward the building intelligent design stage should be tightly around energy requirements, in system design embodies in the administration of energy conservation ideas and construction management mode this view.
Key words: the intelligent building, planning and design, energy saving
中图分类号:TU201.5文献标识码:A 文章编号:
1 引言
节能在建筑设备监控系统的设计、安装、调试和使用管理中,是一个永恒的课题。节能的思想应该贯穿于工作始终。经验证明,一个好的规划设计是一项工程成功与否的关键,因此,在建筑智能化的规划设计阶段,紧紧围绕节能要求,在系统设计中集中体现节能思路和建筑运行管理模式,是做好设计的关键。应该认识到建筑设备监控系统是为管理服务的,为节能服务的,在此基础上来确定系统的监控范围,监控内容、监控要求,才能使系统建成后真正为管理者所用[1,2]。以下是根据笔者的体会,在建筑智能化的规划设计阶段所应注意的一些节能思路,具体以中央空调系统控制功能规划为例进行分析。
2 中央空调系统控制功能规划
建设专门用于中央空调系统设备全系统、全过程、全自动化运行的网络型集成管理系统。该系统运用先进的软件技术,通过对不断变化的室外气温、室内空气温度、湿度、冷冻、冷却水供、回水温度和水系统流量、压力等各种数据的在线检测,经中央电脑系统处理、运算,按空调区域负荷变化的需要,实时调控冷水机组制冷量的输出,以及对空调末端设备的全智能化运行控制。可对冷冻机房冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔以及全部空调、新风机组和所有风机盘管,进行全过程、全自动、人性化、高效的动态节能运行控制。
2.1 冷冻机房自控分系统功能
冷冻机房自控分系统采取优化的节能自控系统设计,改变以往空调制冷系统普遍存在冷水机组部分负荷运行时间长、制冷系统综合能效低、能耗大的问题。能使冷水机组在最佳状态运行时,提高系统的综合能效比,达到调节冷量需求、平衡系统冷量、改善冷水机组运行状态的目的。冷冻机房分系统由系统工作站与中央处理子系统、数据采集子系统、联动控制子系统、流量调节子系统、变频控制子系统、自动计量子系统、远程监控子系统等七个子系统组合而成。冷冻机房分系统是BA系统中智能节电控制技术含量最高、节能效果显著、监控功能突出的主体部分,是实现智能化节电运行管理的核心,是先进硬件与先进软件成功合成的关键环节。
(1)中央处理子系统。运用智能运算、自动运行和监测控制程序。按一定间隔时间刷新一次,对采集的各种数据进行分析、比较、判断和处理,并将运算得出的最佳结果,按照系统工作站设置的优化控制程序,转换为调控中央空调制冷设备在最佳状态下运行的命令。
(2)数据采集子系统。通过设置在室外、室内各功能区以及冷冻机房、空调,新风机房不同部位的传感器,随时感测空气温度、湿度,冷冻水温度、压力和流量等参数,并将采集的模拟信号转变成为数字信号,传送给中央运算处理子系统进行分析和运算。
(3)联动控制子系统。按照中央处理子系统的指令,控制冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔和空调末端设备的高效运行。随时以手动/自动切换方式介入或退出对中央空调系统控制。以实现全年、全自动“按需供冷(暖)”的节能运行。
(4)流量调节子系统。根据空调负荷量变化情况,按中央处理器运算结果及命令,自动控制和调节多台不同冷量冷水机组、不同功率冷冻水泵,冷却水泵和冷却水塔的运行启停,切换。
(5)变频控制子系统。根据传感器采集空调系统的温度、压力和流量等参数,经中央处理子系统运算发出指令,在系统放冷时段及室外温度满足冷却效果时,分别控制二次冷冻泵和冷却水泵电机变频运行。
(6)自动计量子系统。通过具有的设定切换使用时间、自动储存用电量和统计运算、比较等功能,把使用节能系统前、后中央空调制冷设备的用电量、节电量和节能率及时、精确地反映出来。
(7)远程监控子系统。通过系统工作站对节能系统进行异地管理、远程监测、远程控制执行、故障诊断和程序维护,实现对各子系统控制程序进行测试、修改和升级。同时随机读取中央空调运行数据、判断系统故障,存储记录中央空调运行和各子系统数据,计量中央空调耗电量与实际节能率等。
2.2 空调、新风、排风机自控分系统功能
空调、新风、排风机分别用于室内空气、新风和排气处理,机组具有过滤、表冷、除湿、混合、送风和排气等功能。由于空调、新风机组冷量、风量、余压和功率参数不同,自控系统监控点位、区域管理器(现场控制器)及配套设备的选型需进行设计、计算,以适合实际要求,达到控制准确、运行稳定和节能降耗的目的。
(1)区域管理器(现场控制器)。运用智能化监测控制程序,现场采集空调机、新风机的温度、湿度、压力和流量等相关数据,经中央处理单元进行分析、运算,转换为调控命令对运行设备进行控制。
(2)温度监测控制。通过设置在空调机、新风机不同部位的温度传感器,随时感测空气温度参数,并经区域管理器(现场控制器)进行信号变换、处理、运算后按温度控制程序,自动对冷冻水或热水流量进行调节,实时控制空调空间温度。
(3)湿度监测控制。通过设置在空调机、新风机不同部位的湿度传感器,随时感测空气湿度参数,并经区域管理器(现场控制器)进行信号变换、处理、运算后按湿度控制程序,自动对空调机、新风机运行进行控制调节(加湿或除湿)。
(4)冷/热水流量调节。根据空调负荷变化情况,通过空调机、新风机温度传感器感测的数据,按中央处理器运算结果及冷热流量控制程序,自动控制和调节冷/热水流量,确保空调空间温/湿度需要。
(5)新风阀调节。根据传感器采集的室外温度参数,区域管理器(现场控制器)的中央处理器按预设程序,进入节能运行模式调节风阀,实现全新风送风。同时利用转轮式全热交换设备,有效固收室内排出气体的冷(热)量,达到最大限度节能运行的目的。
(6)风机运行监控。区域管理器(现场控制器)的中央处理器对空调机、新风、排风机风扇电机的运行状态,实行全过程监控,并对风机电机出现的故障进行随时报警。
(7)过滤器状态监测。通过设置在空调机、新风机过滤器前后的压力传感器,实时感测过滤器两侧的压差参数,并经区域管理器(现场控制器)的中央处理器进行信号处理分析,对空调机、新风机因过滤器堵塞出现的空气流量降低现象报警。
(8)远程启停控制。通过区域管理器(现场控制器)传输总线,系统工作站可对空调机、新风、排风机运行进行异地管理、远程启停控制。同时空调机、新风、排风机运行,还将与消防控制系统联动,以确保火灾状态时的人员安全。
2.3 风机盘管自控分系统功能
作为空调的主要热交换设备,风机盘管除按常规要求由房间三档风速、温度调节和开关控制外,规划将风机盘管控制,纳入智能化网络管理系统,实现人性化控制与系统节能运行相结合的目标。
(1)风机盘管智能自控。在满足室内温度、三档风速调节、冷暖开关现场控制的情况下,建立风机盘管网络管理控制系统,运用智能监测控制程序,分区域采集风机盘管传感器温度和风机风速等参数,经网络回送系统工作站。经计算机处理系统,按设定程序进行管理控制。
(2)数字式远/近双控温控器(网络型)。数字温控器除温度设定、风速调节、冷暖切换、开关常规功能外,还具有定时设定、时钟显示,睡眠运行模式等功能。同时配备网络接口,通过网络和温控器管理软件,实现远程监控管理。
(3)办公房间人室前温度监控。根据办公作息时间,在办公人员人室前,由系统工作站自动令温控器将房间风机处于低档风速加新风状态运行,但风机盘管电动二通阀设定为关闭状态,既确保人室时房间空气的新鲜,又达到节能的目的。
(4)会议室温度监控。与会议管理系统的互连,在会议参加人员进入会议室之前,自动提前远程开启房间空调,风机盘管以高档风速制冷(热),在参会人员进人会议室前达到设定温度。
(5)办公房间现场控制。在工作时间,温控器处于现场调节控制状态,由办公人员按需要进行温度调整、风量控制及其他功能选择,系统工作站可限定控制温控器设定温度范围及风机的运转模式。
(6)办公人员出房间温度监控。办公人员外出后,忘记关闭温控器,在管理人员确认后,系统工作站可远程控制将温控器关闭。
(7)冷(热)水电动阀状态控制。根据房间空调负荷变化情况,通过风机盘管温度传感器感测的数据,人性化程序或用户自行设定的参数,自动控制冷(热)水电动二通阀开断,舒适性需要。
(8)远程启停控制。通过系统工作站按人性化、节能要求设定的程序,对房间风机盘管运行,进行远程启、停控制管理。
3 结束语
建筑节能是一个非常复杂的问题,由于每栋建筑物的用途不同,采用的建筑材料不同,机电设备不同,管理方式不同,其建筑能耗也有所不同。应该认识到,我国目前的建筑节能水平与发达国家(特别是与德国、日本)相比尚有较大差距,建筑节能方面有大量的课题需要我们去做深入的研究。而在建筑智能化节能领域,同样也有许多问题有待我们去脚踏实地探索,解决,尤其在设计规划阶段,更需要我们吸取各种先进技术和管理经验,为建筑节能打好基础。
参考文献: