工程建设标准化2023年9期

建筑电气设备自动化节能技术的应用

梁松梅

河南方泰建设有限公司

摘要：近年来，低能耗的智能建筑备受关注，通过合理化的建筑结构、系统及服务管理，为人们提供了一个舒适的环境。作为现代科学技术的产物，智能建筑更重视电气设备自动化节能技术的应用。为此，本文在全面了解我国建筑节能发展现状的基础上，从建筑电气系统的组成及原理等方面入手，阐述了建筑电气空调等自动化节能措施，希望通过不同的节能方案，能够达到预期节能效果。

关键词：智能建筑；电气设备；自动化节能技术

一、我国建筑节能发展现状

面对不断增长建筑能耗总量，国家采取了大量减排、节能的措施。于2016年2月中共中央国务院颁布了《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，提出要进一步推广建筑节能技术，提高建筑节能标准，加大力度使用绿色建筑和建材。2019年1月住建部发布了《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（征求意见稿），明确提出相比2016年现行公共建筑节能设计标准的基础上，新建公共建筑的供暖、通风、空调和照明平均能耗水平应降低20%左右，对于既有建筑，也提出了相应的节能改造判定条件。此外，针对于建筑节能方面，各个地市也出台了各项管理制度，比如，2020年2月成都市住建局在《成都市建筑节能管理规定》当中，就明确提出了要推广与应用节能技术、设备等。2020年7月北京市市场监督管理局在《居住建筑节能设计标准》当中，也明确要求从2021年1月1日起，居住建筑节能率必须高于80%。

目前来讲，建筑节能已成为未来建筑业发展的重点，而新型建筑自动化则是建筑业转型升级的关键。根据住房和城乡建设部提出了要求，智能建造和新型建筑工业化协同发展将是今后发展的核心，因此，开展建筑电气设备自动化节能技术研究具有重要价值和意义。

二、建筑电气系统基本组成及原理

1、建筑电气系统的基本组成

在现代智能建筑（图1）当中，建筑设备电气自动化系统是最核心的部分，是指建筑内的各类建筑设备通过大量控制网络充分连接成一个具有统一控制平台的综合系统。结合外界环境等因素的不断变化，此控制系统可对设备运行状态进行调节，从而保证设备始终处于良好的运行环境当中。此外，通过该系统，还能实时检测设备的运行情况，并将其运行参数准确显示出来，达到调节和控制各类建筑电气设备的目的。

图1  现代智能建筑结构

在建筑设备控制当中，电气设备是能耗的主体，想要达到节能效果，就必须从建筑照明、空调等方面出发，根据当前建筑电气设备能耗情况，我们可以根据下图2看出不同电气设备的具体能耗情况。

图2  建筑电气设备能耗占比情况

2、建筑电气设备自动化系统的原理

在建筑电气设备自动化系统当中，其功能特点包括以下几点：第一，各种机电设备启动或停止的自动控制、监控、显示；第二，各种设备运行参数及变化情况的自动检测，并能生成变化数据，便于找出变化规律；第三，各种意外或突发事件的检测、处理；第四，自动调节设备的运行状态，保证设备运行安全；第四，统一管理及协调控制建筑物的各类机电设备。基于电气设备自动化系统的功能特点，可以更好地分析电气设备节能的基本机理，其基本原理为通过传感器对各类电气设备的运行情况进行数据收集，并及时向计算机反馈，随后，利用计算机的计算功能进行数据分析，并向控制中心进行反馈，最后通过控制中心调节被控设备的运行参数，经命令调节装置，在相应规定下，达到预期效果。

当前，在研究中可知，基本上采用的控制结构是相同的，主要由总控制器、执行器、网络传输通道三部分构成，其中最常见的为“两级网”和“四级控制装置”，通过这些架构部署，可以充分展现不同层次之间的独立性，结合总线控制作用，保证中央处理器和现场控制器协调运作。

三、建筑电气设备自动化节能控制关键技术要点

1、建筑电气空调设备自动化节能控制

空调系统是建筑物当中能耗最高的电气设备，也是自动化节能控制的关键。目前，在建筑电气空调设备自动化节能控制当中，常常采用水源热泵、地源热泵技术、变风量控制技术、焓值控制技术等。具体应用如下：

（1）水源热泵、地源热泵节能控制

水源热泵的节能原理在于充分利用热泵的作用调节建筑物的温度，以此实现调节空气温度的效果。具体来讲，在炎热的夏天，于地面建筑物温度相比，水源温度偏低；寒冷的冬季，于地面建筑物温度相比，水源温度偏高，通过热泵的运作机理，利用水源进行建筑物温度调节。水源热泵主要有三部分构成，如表1所示。

表1  水源热泵组成

在热泵节能当中，除水源热泵以外，还有一种地源热泵中央空调系统。这种系统主要选择了立埋式埋管法，温度调节的载体为水，即利用埋于地下的换热管道和热泵机组之间的循环作用来达到交换热量的目的。通过上述两种不同的热泵节能技术，可以有效调节建筑物的温度，达到降温增暖的效果。

（2）变风量控制

普通空气调节系统当中，一旦被控参数出现改变，那么，只能利用调节送风空气的温湿度来满足目的。比如，寒冷的冬季，室内温度不高的情况下，想要提高室内温度，就只能通过增强送风空气的温度来实现这一目标。但相比之下，变风量空调系统存在很大区别，在运行过程中，无需改变送风温度，仅利用送风量大小的适当调节，便可控制被控参数，达到改变室内温度的目的。其主要利于了变频调速的原理，通过这种方式，同样可以达到节能的目的。

（2）空调新风机组控制

在建筑电气设备自动化节能控制当中，空调新风机组控制十分关键，通过合理化的控制，可以满足几点作用，具体如下：

第一，通过有效控制空调新风机组运作状态，可以进行回风温度判定，并设定温度差异。即利用PID作热水阀、冷水阀开启面调节，从而有效达到送风温度的调节。

第二，伴随回风温度的不断改变，将随之改变调节水阀开启面的状态。比如，当温度提升之后，调节水阀开启面也会越来越大。反之，温度降低后，调节水阀开启面也会越来越小，两者之间，存在着正比关系。

第三，通过合理控制空调新风机组，还能准确检测空气中二氧化碳的含量，做好空气监测工作。并能根据空气质量，调节对新风阀门开启面的大小。

第四，利用中央站控制系统，能够实时监测设备的温度，并能够随时调节和设定设备的温度。

第五，通过控制空调新风机组，可以自动进行建筑物内外温度、湿度等条件的数据采集，便于自动化控制，从而实现节能效果。

2、建筑给排水系统控制

水泵运行情况、故障情况、水泵开启/停止情况、水坑液面位置情况等都属于建筑给排水系统的控制要点。在自动化控制当中，往往会遇到3个问题，（1）水坑液面位置方面，当液面高度不足的情况下，排水泵将会自动停止；当液面过高的情况下，则会有报警声出现，此时排水泵可自动排出多余的水；（2）生活水箱液面位置方面，当液面高度不足的情况下，排水泵也会自动停止，当液面过高的情况下，将会有警报声发出并进行多余水分排除；（3）消防水池液面位置方面，当液面高度不足的情况下，排水泵将自动停止排水；当液面高度过高的情况下，将会有警报发出并将多余水分排除。以上所有液面高低问题，都可以由中央站进行显示，此时，可准确记录好相关参数。

3、建筑变配电系统控制

建筑物内，一般可利用集中电力监测系统控制变配电系统，通过网络层达到数据共享，通过以太网、TCP/IP协议，利用集成软件，电力监测系统接口读写所需数据。此外，通过建筑电气设备自动化系统，用户可随时获取变配电系统的运行信息及参数，并进行适当调整。为达到良好的节能效果，还要进一步增强用电管控能力，可以加设电量监测、管理等功能。

四、结束语

综上所述，给排水、空调、变配电等都属于建筑设备，在建筑工程建设中不同的设备发挥不同的作用，是贯穿建筑工程的神经与血脉。为了有效减少建筑电气设备的能耗，必须采取一定节能措施。为此，开展建筑电气设备自动化节能技术研究意义重大。

参考文献：

[1] 肖磊.建筑电气设备自动化的节能技术[J]. 建筑技术开发,2019(09)

[2] 金源源.绿色建筑电气节能技术的研究与应用[J]. 中国设备工程,2023(13)

[3] 王天从.建筑电气设备自动化的节能技术研究[J]. 四川水泥,2019(09)

[4] 沈小刚.对建筑电气节能技术要点的几点看法[J]. 中华建设,2022(01)

[5] 陈东明.关于节能技术在建筑电气设计中应用的研究[J]. 绿色环保建材,2020(01)