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關鍵詞:智能建筑;建筑節能;應用
最近幾年,涉及節能減排、生態平衡、環境保護以及可持續發展等問題已經漸漸的成為全社會關注的重點,也日益引起了人類對于越來嚴重的生態環境問題的思考?;诖斯澞芫统蔀橐粋€非常重要的問題,節能已經成為未來國民經濟發展的必由之路,作為建筑物來說,跟隨著新工藝、新技術的不停發展,建筑智能化技術在建筑使用能耗的控制上將出現了很多新方法、新技術。
建筑智能系統對大樓的控制對象包含空氣調節系統、送風系統、供排水系統、電氣照明系統、停車場管理系統、滅火系統、安全防范系統等。確保大樓機電設備運行效果與實際需求達到最佳。
1 對暖通設備的控制
根據春夏秋冬的變換,空調系統的負載在一年中的變化范圍很大。一般情況下來說,每年只有很短時間在設計所得負載工況下運行??照{系統絕大部分時間實在遠小于設計負載值的情況下工作的。從夏天空調負載的時間段上看,有近8成的工作時間在低于一半的負載下工作的,冬季供暖期間,近8成的運行時間工作效率低于4成。水泵在整個空調系統中占有重要地位,負責為空調輸送冷熱源,其能耗也占總的消耗3成左右。
對建筑空調能耗的控制上,可采用可變風量制冷系統,變風量制冷系統降低了溫度及其相對應的制冷量,并且跟著各房間通風量的減少或者降低,空調系統的總通量也相應的減少或者降低,使得大大節省空調工作能耗,例外,根據變風量空調系統工作的特點,在統計制冷系統總工作載荷時,也一并計算各個房間的同時使用時候系數從而減小設備的裝機載荷。根據各個季節不同的工作情況,對回風溫度進行檢測,并比較系統設置的溫度值,根據回風溫度與設置溫度的差額,對冷/熱供水閥進行相應的調節,使室內溫度基本保持在設置的合理范圍內。
在系統設計時候采用新風溫濕度傳感器的共享,在制冷系統調節中,依據室外的新風溫度傳感器以及濕度傳感器、回風溫度傳感器和濕度傳感器進行對比計算,自動調整氣體來源,室外新風、室內回風或者二者按一定比例混合,用以達到節能的目標。比如戶外空氣氣溫比較低,就可以將戶外空氣作為空調冷源,可完全利用戶外空氣作為冷源是空調制冷系統節約能源的重要方法之一。如果取戶外空氣溫度上部為18度,在此有利條件下,控制新風閥、排風閥,回風閥,確?;旌涂諝鉁囟鹊南薅ㄖ担ㄍǔ?3-16度),就能夠達到節約能源的目標。有研究表明,在較冷的地區,夏天空調降低制冷能耗3成左右,冬天空調加熱能耗降低約7成左右。
在對空調的控制中采用最佳啟停蓄能技術,建筑智能系統在空調設備的最佳的工作時間進行軟件開啟,可確保大樓人員進入建筑物時室內溫度剛剛好達到合適的數值。也可確保從工作時間一開始就符合舒適性要求,又可降低很長的啟動時間,并且可同時控制多臺設備的最佳啟動時間。其控制方法由系統軟件進行,并且具備根據環境條件變化自動協調最佳啟動時間的方法。系統最佳停止時間控制程序和最佳啟動時間控制程序的過程相似,也是運用慣性儲能方法,使得供熱/制冷負載使用熱/冷慣性,合理控制時間,使用停止前,提前結束供熱或者制冷,同時確保環境溫度滿足人體舒適,不超過范圍。
2 對照明設備的控制
涉及到高度高和空間大的公共空間基本使用智能照明控制系統,但是由于資金或者具體使用上的問題等原因,許多的房間內部照明依然是采取原地控制的方式。對于照明能源的使用,如何能既保證工作、生活的照度要求,又能夠節約能源,這個是設計節能建筑時候必須考慮的問題。智能照明控制系統以弱電總線通訊的方式控制強電末端設備,主要功能為燈光控制、窗簾控制、安全防范等,可以對照明燈光使用各種方法控制,如:遠端控制、延長時間控制、電氣開關控制、分散和聚集控制、定時控制、光線感應控制、紅外光遙控、自動調光控制、移動感應控制與其他系統的聯和控制等,控制方法簡便、靈動、易于修正、易于控制、易于檢修。智能照明采用各種不同的“預定操作”控制方法和控制技術,對不同地點、不同時間的光源進行精確設定和合理安排,實現節能目標。這種節能自動調整光源照度的方法,合理利用戶外的太陽光,依據照度傳感器的照度顯示,只有不達標時才把光源點亮或者點到合適的照度,使用最少的電能確證所要求的亮度水平。另外智能照明控制系統中還可對熒光燈進行亮度控制,因為熒光燈管采用了有源濾波技術的可控制光電子鎮流器,可降低了諧波的數量,提升了功率因子,減少了低壓無功損耗。運營成本及日常物業管理費用與傳統的電氣安裝相比降低40%。
3 能源管理系統
能源管理系統可為同一建筑中的不同個體分戶計量,考核各個體電力等用量,強化各個體節能行為;從科學角度出發,利用對過程參數分析與監控,即刻就知道所有電器運行效率,發現異常情況,立刻進行處置,最短提高各設備工作效率,降低能源消耗,并且可經過數據挖掘分析,降低待機能耗,獲得管理節能目的。
能源管理可通過能耗個體采集器,獲取個體產生的原始能耗數據,并且將數據上報到管理應用系統,通過能源管理應用系統實現各類原始數據的規范處理、保存和分析。
數據傳輸層將采集層數據通過各種網絡平臺,傳輸到數據中心或者數據中轉站。
系統的軟件架構可采用采用分布式網絡體系結構,以總線和各組件為基礎一起組成系統底部的數據交互接口,組成了一套強大的能耗計量監測管理應用平臺。
能耗設備管理主要是對感知建筑內的所有能耗設備進行分類、監測、以及聯動控制。
系統顯示能耗設備的運行情況、超限報警。通過BMS系統采集的能耗設備參數,進行后臺分析,當發現某設備參數設置不正確,或設備能源消耗值超過了警界線,系統會通過聲光報警方式通知管理人員,并按照事先制定的預案,自動將設備參數調整到合理范圍。
總之,智能化技術作為一種手段,強調低能耗、低污染,高效率在實現以人為本的前提下,達到有效管理,調配和節約能源、保護環境,控制資源、實現可持續發展的目的。
參考文獻
[1]陳偉.民用建筑工程中電氣節能技術的應用[J].安徽科技,2007.
自2005年底教育部正式批準設置建筑電氣與智能化專業以來,已經有40多所大學設置了建筑電氣與智能化專業。由于專業開辦歷史短,缺乏專業沉淀,如何體現建筑電氣及智能專業特色就成為相關學校關注和研究的熱點問題。文章結合建筑節能的大環境和建筑電氣及智能化專業的基礎,對如何提升建筑電氣與智能化專業的核心競爭力進行了探討。
關鍵詞:建筑節能;建筑電氣及智能化專業;專業特色;學科研究
中圖分類號:G420 文獻標志碼:A 文章編號:
10052909(2013)04000504
自2005年底教育部正式批準設置建筑電氣與智能化專業以來,已經有40多所大學設置了建筑電氣與智能化專業,在校生已達3 000人,建筑電氣與智能化已經成為土建一級學科下的五個二級學科之一。盡管建筑電氣與智能化專業知識體系和學科基礎與電氣工程及其自動化、計算機科學與技術、建筑環境與設備工程、通信工程等其他專業學科有交匯重疊之處,但這些傳統的專業
又無法完全涵蓋和體現建筑電氣與智能化的發展與特征;另一方面,在建筑領域,建筑電氣與智能化技術的發展非常迅速,不僅對相關專業技術人才需求快速上升,而且也顯示出區別于傳統專業的技術特征,需要以學科的角度和專業的視野審視建筑電氣與智能化技術的發展。正是這一發展趨勢促使了建筑電氣與智能化成為土建專業的二級學科,可以說該專業的設置,既體現了專業的發展需求,也填補了土建類專業的空缺。然而,由于建筑電氣與智能化專業創辦歷史短,缺乏專業沉淀,而建筑電氣與智能化專業又具有多學科交叉的特征,如何體現該專業不同于其他專業的特色,如何確定專業人才培養模式、專業教學內容和課程體系等,成為專業指導小組和開辦該專業的學校關注和研究的熱點問題。本文結合建筑節能的大環境和該專業的基礎,對如何體現和提升建筑電氣與智能化專業的核心競爭力進行了探討,以期能夠為該專業的發展提供一些有益的思路。
一、建筑節能和建筑電氣與智能化專業的發展
(一) 建筑節能是中國節能減排的重要內容
節能是當今世界經濟發展的主題,是社會可持續發展的基本要求。工業的增長,城鎮化進程的加快,人民生活水平不斷提高,使得對能源、經濟資源的需求更加迫切。目前,建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列,成為中國能源消耗的三大“耗能大戶”。據中國國家統計局2010年8月的統計數據,2009年中國能源消費總量達30.66億t標準煤,建筑用電和其他類型的建筑用能折合為電力,總計約為5500億度/年。圖1是2009年中國能耗構成示意圖,由圖可見,建筑能耗占全國社會終端電耗的比例達28%,而且普遍認為該比例非常保守。根據發達國家經驗,隨著城市化的推進,建筑能耗將超越工業、交通等其他行業而居于社會能源消耗的首位。按目前的能耗趨勢,2020年建筑能耗將達到11億t標準煤,相當于目前建筑能耗的三倍[1]。因此,建筑能耗不容小視,中國國家“十二五”規劃明確要求完成17%的節能減排目標。要完成這一目標,有效降低建筑能耗是節能減排的重要內容,具有十分重要的意義。
(二) 建筑節能和建筑電氣與智能化專業優勢
建筑能耗屬于終端能耗,有效降低終端能耗,不僅可直接降低建筑能耗,而且對能源生產投資、改善環境具有更重要的意義。降低建筑終端能耗一般有幾類基本措施:一是采用新型、高效節能設備,提高設備運行能效;二是改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能,減小能源損耗;三是優化設備運行方式,降低運行能耗;四是通過管理手段,合理使用建筑設備,直接減小能耗。
提高設備運行能效,開發新型高效節能設備,主要涉及設備制造專業領域;改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能是建筑節能的有效措施,主要涉及建筑規劃專業領域。在建筑規劃和設計階段,充分考慮氣候特征,采取相關措施,可獲得較好的效果。由于改善建筑圍護結構的保溫隔熱性能涉及建筑外觀,涉及到既有建筑節能改造,會受到較多因素的制約。通過優化設備運行控制方式和管理技術降低建筑運行能耗,不僅可以應用于新建建筑,而且由于不涉及建筑立面和圍護結構,是既有建筑節能改造最有效的措施,具有更廣泛的實用性。這一類節能措施所涉及的技術領域包括建筑環境與設備、自動控制、電氣自動化、信息等傳統專業領域,跨專業特征明顯。建筑環境與設備專業是建筑節能領域的主力,主要從營造建筑環境的角度研究、設計和配置建筑設備系統,開發與運用新型高效節能設備、新型能源是其關注重點,或者說建筑環境與設備專業側重于建筑設備系統的靜態設計,而在設備運行控制方面的技術基礎則不足,往往無法獨立實現建筑設備系統的運行控制。自動控制、電氣自動化專業關注動態調節,對設備運行調節技術具有深入的研究,但由于對建筑設備運行物理過程的認識不夠深入,通常需要由設備專業提供物理模型后再完成控制模型和實現設備運行控制。計算機、信息類專業關注信息傳輸與處理過程,在系統集成和信息處理領域具有優勢,但同樣由于對設備運行物理過程的認識不夠深入,通常也無法獨立完成建筑設備系統的優化運行與管理。
建筑電氣與智能化專業教學體系強調建筑、電氣、智能、信息、控制、設備等專業知識的教學[2-4],跨專業特征明顯。專業人才培養目標是具有多學科基礎知識的復合型工程技術人才。通過優化設備運行控制和管理技術降低建筑運行能耗的方式都與該專業密切相關。因此把握國家對建筑節能的重視和引導趨勢,充分發揮多學科交叉教學的優勢,凸顯專業技術特征是建筑電氣及智能化專業不容錯過的發展機遇。
二、建筑節能技術是建筑電氣與智能化專業的核心競爭力
(一) 智能化的管理與優化控制是建筑電氣與智能化專業的優勢
在建筑電氣與智能化專業申報過程中,該專業的學科基礎和發展方向一直是關注的重點,論及控制技術,已經有電氣工程、自動化等學科;論及信息處理技術,已經有計算機科學與技術、通信工程等學科;論及建筑設備,已經有環境與設備工程等學科,如果僅考慮單一的學科基礎,建筑電氣與智能化專業都不具備與傳統專業競爭的優勢。但是如果綜合考慮,特別是在建筑節能技術領域,通過優化設備運行控制方式和管理技術降低建筑運行能耗是國家倡導的主要發展方向。要實現建筑設備系統的優化運行與管理,既要以現代信息技術和控制技術為主導,同時還需要對建筑設備運行的物理過程進行深入研究,才能得到優化的節能控制策略和合理的技術管理方案。如前所述,在建筑節能技術領域,傳統專業各自的優勢非常突出,但不足也十分明顯,它們通常無法獨立完成建筑設備系統的節能優化運行與管理,而建筑電氣與智能化專業恰恰能彌補其不足。在總結建筑電氣與智能化專業特色時,對該專業學科的特征概括為“建筑設備是對象,自動控制是手段,信息技術是支柱,建筑環境是目標”[5],這一特征充分體現了該專業的內涵,這也正是智能化管理與優化控制的本質需求。因此,在智能化管理與優化控制上具有優勢的建筑電氣與智能化專業,無論在人才培養,課程體系建設,還是專業研究方向都應圍繞這一專業優勢,兼收并蓄,把握建筑節能發展機遇,才能形成專業特色,提升專業核心競爭力。
(二)建筑設備是建筑電氣與智能化專業的重要基礎
建筑電氣與智能化專業是在原建筑電氣專業和電氣自動化專業的基礎上發展起來的。已設置建筑電氣與智能化專業的學校,大部分也將該專業設置在電氣自動化、自動控制、計算機等專業學科平臺內。在人才培養方案和課程體系中,沿襲傳統專業優勢,但對建筑設備的重要性認識不足。如果單純以培養“能夠從事工業與民用建筑電氣及智能化技術相關的工程設計、工程建設與管理、系統集成、信息處理等工作,并具有建筑電氣與智能化技術應用研究和開發的初步能力”的人才為目的,這種設置無可厚非。但如果要形成建筑電氣與智能化專業的核心競爭力,把握建筑節能給專業帶來的良好機遇,如果缺乏對建筑設備運行物理過程的深入認識,很難真正在建筑設備智能化管理與優化控制領域形成競爭力。
目前,建筑節能技術領域仍然以有建筑環境與設備專業背景的研究團隊為主導。盡管在智能化技術和控制領域,控制與信息類專業具有明顯的技術優勢,但在建筑設備智能化的管理與優化控制領域,控制和信息類專業仍然處于輔助地位。其主要原因還是在于控制和信息類專業背景的團隊,對建筑設備運行的物理過程認識不足,無法獨立開展系統的、整體的優化控制模式研究,或提供合適的基于智能化管理與優化控制的節能改造方案,因而仍然需要依靠建筑環境與設備專業提供物理模型,主導節能改造。例如,在建筑中央空調系統中,末端設備都具有換熱器和送風機,但由于設備類型不同,其功能和運行模式不同,即便相同的設備,也由于空氣處理要求不同,而具有不同的控制策略,因此只有對建筑設備運行的物理過程進行深入研究,才能得到優化的節能控制策略。換句話說,控制技術、信息技術在建筑節能工程應用中,是實現設備優化與節能運行的手段,核心的控制策略必須建立在對建筑設備運行機理的認識之上,亦即建筑設備是建筑電氣與智能化專業的重要基礎。
(三)暖通空調系統優化控制是建筑節能的重要內容
公共建筑能耗構成中,暖通空調系統能耗高達60%以上;其次是照明系統,通常二者所占能耗達80%以上。目前,對建筑照明系統,最有效節能措施是采用高效光源,采用智能控制和管理技術節能投入高,節能改造經濟效益受到制約。暖通空調系統不僅能耗高,而且系統設備多,在不同的環境條件下,運行模式和控制策略也不盡相同,系統設備和參數之間往往具有多干擾、多參數耦合、滯后大的特征。盡管其節能優化一直是研究熱點,但也一直存在較多需要解決和深入研究的問題。如果說建筑設備是建筑電氣與智能化專業的重要基礎,暖通空調系統的節能優化運行則是最具有研究前景的重要內容。
(四)以現代控制技術和信息處理技術研究建筑節能技術是建筑電氣與智能化專業的核心內涵
建筑電氣與智能化專業要求具有寬口徑的知識結構,但如果沒有核心內涵,專業就沒有核心競爭力?,F代技術發展趨勢需要寬口徑知識結構的人才,但只有依托某一專業核心內涵下的寬口徑的知識結構,才能形成核心競爭力。因此,以現代控制技術和信息處理技術的角度研究建筑設備系統,研究建筑節能技術,往往會有不同的視野和思路,并具有廣闊的研究空間,這也是建筑電氣與智能化專業的優勢和核心內涵。
例如將網絡控制技術和信息處理技術應用于建筑中央空調系統,實現對中央空調系統智能化管理、優化運行控制、分戶冷量計費等多種功能。在對中央空調系統設備運行模式深入研究的基礎上,以系統優化運行為目標,在管理平臺與現場控制器中嵌入設備相應的優化控制策略,可以獲得更好的綜合節能效益[6],這種模式已經成為建筑節能領域的發展趨勢。又例如,傳統的暖通空調系統中,冷熱源系統調節基本上采用以用戶當前負荷的集中和滯后效應作為控制依據,不能很好地體現用戶負荷變化的實際情況和保證所有用戶的舒適性??刂颇J降娜毕?,已經成為進一步降低中央空調節能運行能耗的技術瓶頸。在應用網絡控制技術后,獲取中央空調系統末端設備運行和環境參數已沒有技術障礙。如果能夠直接根據這些參數,以更廣闊的視野,以系統的角度研究中央空調系統節能優化控制策略,一定會形成有
別于傳統控制模式的新思路。
三、結語
建筑電氣與智能化專業規范明確指出,該專業以建筑這一特定的對象為核心,以建筑設備為對象,以現代控制技術、信息技術為主要手段,以建筑節能為主題,強電與弱電并重,設備與控制一體,以此為基礎,開展相應的教學和科研。建筑節能是國家的發展戰略,目前還有一系列技術問題需要解決。智能化的管理與優化控制是建筑電氣與智能化專業的優勢,也是建筑節能的重要內容。以現代控制技術和信息處理技術的角度研究建筑節能技術,既存在廣闊的研究空間,更是建筑電氣與智能化專業的優勢和核心內涵,是形成該專業核心競爭力的基礎。
參考文獻:
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Core competitiveness of the building electrical and intelligent specialty: building energy efficiency
XU Xiaoning, DING Yunfei, WU Huijun, YOU Xiuhua, HAO Haiqing
(School of Civil Engineering, Guangzhou University,Guangzhou 510006, P. R. China)
Abstract:
據不完全統計,我國現階段建筑耗能量已占社會總耗能的30%。隨著我國城市化進程的不斷推進、城鎮建設的高速發展以及人民生活水平的日益提高,專家們預言 如不及時地加以改善,這個比例將迅速上升到40%左右。國務院發展研究中心,目前新建建筑中,95%以上仍然是高能耗建筑。建筑耗能已經成為我國最難治的城市病之一,影響著中國城市的可持續發展,進而影響經濟的可持續發展。由此可見,建筑節能刻不容緩,應置于社會發展的重要地位。《公共建筑節能設計標準》由建設部和國家質量技術監督檢驗檢疫總局聯合,已于7月1日起正式實施。這是我國批準的第一部公共建筑節能設計的綜合性國家標準。
建筑節能是指在保證基本的衛生、健康、舒適標準下,提高建筑的能源利用效率。按照國際通行的分類,建筑能耗是指民用建筑使用過程中的能耗,其中包括居住建筑和公共建筑以及服務業,主要包括建筑采暖、空調、熱水供應、炊事、照明、家用電器、電梯、通風等方面的能耗。由此可見,建筑節能是從設計、施工到設備材料各行業全員參與的系統工程。而由于采暖、空調、通風能耗約占建筑總能耗的2/3左右,該部分系統節能措施成功與否是控制建筑能耗的關鍵所在。
北京交通學校簡介
北京交通學校位于北京市大興區,公司承攬新建的現代教育中心及綜合體育館樓機電總包工程,工程規模達4萬平方米,我們將在以下內容中介紹整個智能化系統。
北京交通學校項目中節能技術應用
由于本項目實行機電總包建設方式,強電系統及弱電系統均由我公司實施。在強弱電系統的規劃設計、設備及系統選型、工程實施過程中始終將節資節能的理念作為重要指導方針,從設備選型到各設備的監控有著很好的匹配,實現了設計目標,達到了很好的節能效果。
從設備選型上,我們選擇了帶有負荷可調的泰豪智能型風冷螺桿機組,根據實際負荷自動調整輸出,最大限度地減少能量損耗;在智能化系統配備上,分別配備了綜合電力監控系統、機電設備監控系統、智能照明監控系統等,對建筑設備中能耗大戶進行了很好的監控;當然,對于其他像安全防范、校園網絡等系統也進行了節能考慮,由于篇幅所限以及能耗比重的原因,在此只對上述幾個能耗大戶的節能方案進行介紹。
(一)智能型風冷螺桿機組
如前所述,采暖、空調、通風能耗約占建筑總能耗的2/3左右,而冷凍站設備(冷凍機、冷凍泵、冷卻塔、冷卻泵)占其中的50%,冷水機組占30%左右,冷凍泵占10%。
本項目設計負荷共計1050Kw,在設計中采用的是風冷螺桿機組,置于建筑頂層,省去了冷卻塔和冷卻泵,從設計上即達到了節資節能的效果。
在設備選型中選擇了泰豪的智能型風冷螺桿機組,配置為3臺300Kw的FSH300加1臺150Kw的FSH150,通過樓宇自控系統實現4臺機組的群控,一是根據實際負荷的多少決定機組啟動的臺數及啟動的類型;二是根據每臺機組的累計運行時間來平均機組的使用壽命。泰豪智能型風冷螺桿機組具有如下的特點:
1.每臺智能型風冷螺桿機組均具有自動能量調節功能,可自動實現2 5%、50%、7 5%和1 00%運行,配合機組臺數控制,低成本(同變頻機組相比)、最大限度地實現了輸出功率同需求負荷的匹配,達到了節能的效果。
2.每臺泰豪的智能型風冷螺桿機組均提供了TCP/IP協議的遠程測控接口,并內嵌WEB化的操控界面,在不增加任何成本的情況下可以方便地實現廠家及業主對設備的檢測、控制和管理。
(二)綜合電力監控系統
設備運行能耗是商業運作的主要支出之一。在今天的競爭環境中,在中國這種能源狀況下,合理控制這些費用并不斷設法提高質量,能削減支出。為了有效控制這些費用,首先應該對其進行監測。這就是電力監測和控制系統存在的原因,它可以提供節余設備投資和設備運行潛在消耗所需的信息。事實上,電力節能委員會做的一份研究表明,檢測類儀表的平均回收期限少于6個月,投資的平均回報率為200%。
采用智能化變配電系統,對于系統的操作,可通過編制程序對系統的各種操作進行預先設定,并以圖形或表格的形式進行顯示,非常直觀、有效。對于信號的采集,一方面是信號的種類可根據實際情況的需要進行采集,尤其是一些直接關系到系統變化趨勢的信息,系統能不斷采集和分析,提前給出必要的提示或警告,便于系統安全可靠運行。智能化變配電系統可對每個回路上的斷路器狀態、柜內及母線溫度、操作機構的機械性能、絕緣水平等進行檢測,為系統運行的測量、保護、控制等提供必要的依據,并對發生故障的部分進行錄波、故障記錄,為故障分析提供可靠的數據。智能化變配電系統采用計算機技術、數據處理技術、控制技術、傳感技術、通信網絡技術、電力電子技術等,取代傳統的二次回路,具有接線簡單、性能可靠、易于維護的優點。
北京交通學校項目采用雙路10KV供電方式,通過兩臺1250Kw于式變壓器后進入低壓配電系統。在該變配電系統中,我們使用了愛博精電電力監測系統。
該系統能專業化地滿足電能管理的要求,主要體現在對電能成本、電能質量、供電連續性三方面。對于供電成本,主要方面是在于減少損耗,系統可以識別主要的耗電源,在內部進行成本分配,讓用戶對成本有更直觀的了解,利用多站點集合的優勢,在降低成本方面,可隨時查看能源消耗模式,控制用電高峰。對于電能質量,該系統可以對供配電系統進行諧波分析、電壓波動探測、擾動探測、中性線電流監控。例如配電系統中的諧波,他導致設備運行效率降低,縮短設備的使用壽命,加大了容量,增大了系統的損耗。嚴重時,將會導致一些設備運行不正常。在保證供電系統供電連續性方面,該系統可以幫助用戶分析和控制配電系統,從而提高供電的可靠性。該系統通過一個圖形互動界面,將收集到的測量數據集中起來,并將其格式化,它可以提前發現問題,并加以解決,從而避免設備出現故障以及由此而引起的停電。當出現故障時,要迅速判斷故障點以及故障原因往往是困難的,從而延誤了及時恢復供電的可能性,而系統可以及時診斷出問題所在,給維護人員提供有效的信息,保證了即使出現故障,也比傳統的供電系統能盡快消除故障,恢復供電。
該套電力系統具有如下功能:
1.簡單的功能預設,包括:
數據
儀表和柱狀圖
歷史記錄及趨勢
波形顯示
諧波分析
事件記錄
用戶權限管理
控制
自動任務
動態數據交換(DDE)
2.用戶可定制的高級功能
用戶自定義表格和報告
設置自動任務
定制圖形界面
(三)照明監控管理系統
就照明管理系統而言,它不僅要控制照明光源的發光時間、亮度來配合不同應用場合做出相應的燈光場景,而且還要考慮到管理智能化和操作簡單化以及靈活適應未來照明布局和控制方式變更等要求。一個優秀的智能照明系統可以提升照明環境的品質,確保在建筑物里工作和生活群體的舒適和健康。
北京交通學校項目照明功能除了室內室外照明監控以外,還有多功能廳及報告廳的燈光監控,功能相對復雜,而采用傳統的樓宇自控系統來監控照明,只能實現簡單的區域照明和定時開關功能,無法實現調光,場景控制等功能來靈活自如地管理照明設備。故我公司采用奇勝公司的C-BUS系統來實現校園燈光有效的監控和管理。
該系統具有如下功能及特點
1.照明線路設計簡單,系統安裝方便,操作維護容易,其軟件的可編程性和硬件的靈活結構,大大節省了建筑的投資成本和維修運行費用,縮短了安裝工期,提高了投資回報率。
2.任意實現單點、雙點、多點、區域、群組邏輯控制,定時開關、亮度手/自動調節、紅外線監測、遙控、場景組合等多種照明控制功能,不但可以展現豐富的燈光效果,而且還能節約能源。
3.根據校方需求和外界環境的變化,僅僅是修改軟件設置或少量改造線路,就可以調整照明布局和擴充功能,適合于校方的不同使用要求。
4.系統中每個輸入輸出單元里都存儲有系統狀態和控制指令,停電后不丟失數據。在恢復供電時,系統會根據預設記憶參數,自動恢復停電前的工作狀態,實現無人值守。
5.控制回路與負載回路分離,輸入輸出單元僅用一根UTP5五類線做為總線相連,并且在網絡中可以隨時添加新的控制單元??偩€上開關的工作電壓為安全電壓DC36V,確保人身安全。
在第八屆國際綠色建筑與建筑節能大會上舉辦的“綠色建筑智能化與數字技術”分論壇上,同濟大學教授程大章認為,在綠色建筑建設的中,如何推進綠色建筑智能化,充分體現其價值,是一項重要的任務。
有專家指出,綠色建筑相較普通建筑是一個復雜的系統,不但對于照明、空調等系統的能耗與能效提出了更高的要求,而且還會用到太陽能、熱泵等可再生能源系統。節能設備和產品的疊加未必帶來建筑能耗的降低和能效的提高,關鍵在于各個系統之間能否相互匹配、協調運作。這就需要用現代化的科技手段來代替傳統人工的方法,幫助人們實時掌握和判斷建筑的能耗。
在綠色建筑中使用智能化技術,不但可以利用計算機、網絡等先進的技術設備對建筑中的變配電、照明、冷熱源、空調、給排水、交通等各個系統的運行進行全面監測與控制,使設施處于最佳運行狀態,實現節能降耗,而且還能提高建筑的安全性。
程大章指出:“建筑智能化技術是綠色建筑的技術保障,只有通過實時運行的數據來分析建筑物的節能與環保的效能與缺陷,才能提高建筑性能。智能化系統影響著綠色建筑運營的整體功效?!?/p>
例如,智能技術可以優化可再生能源系統的運行控制與管理;中水與污水處理回用系統通過智能化的自動控制系統,在保證水資源有效利用同時,還可把人類活動對水資源的污染降低到最小。采用智能化的技術手段,可實現物業管理的定量化、精細化,保障建筑物安全、舒適、高效、節能環保地運行。
智能遮陽系統開啟新時代
在我們的日常家居生活中,門和窗是能量流失最多的地方。據統計,在建筑能耗中,46%的能量是通過門窗流失的。針對建筑物能耗居高不下的現狀,推廣應用新的節能技術便成為重中之中,其中建筑隔熱保溫是重要的內容,也是建筑節能技術的重點,它代表著建筑節能技術的發展方向,而遮陽技術就是建筑隔熱保溫通風技術的代表,因為它是實現建筑節能的有效途徑。
智能遮陽系統主要依靠它的智能控制系統來實現節能的目的??勺詣痈鶕鞖馇闆r和室內溫度實現控制。通過良好的遮陽設計在達到節能效果的同時又可以豐富室內的光線分布,還可以豐富建筑造型及立面效果。
在上?!皟蓵鄙?,黃健之、陳麗等5位市政協委員曾聯名提交《關于大力推進建筑遮陽的建議》提案,把“建筑遮陽”一詞第一次帶入公眾視野。委員們認為,建筑遮陽是達到綠色建筑節能的有效途徑。
智能遮陽控制系統能根據精確的陽光跟蹤器、濕度感應器傳輸的數據自動控制所有遮陽百葉升降及角度變化,達到最佳的節能效果。對于注重家居生活的用戶來說,智能遮陽系統在帶來舒適便捷生活的同時,也達到了節能環保的效果,這正是科技和環保的完美結合。通過智能遮陽系統, 不僅遮擋了通過玻璃影響室內過熱的熱輻射和紫外線,杜絕光污染,甚至連陽光都能隨心調度,打造一個貼合用戶生存的綠色大宅居住環境。可以說,智能遮陽系統絕對是家居生活中一份不可抗拒的誘惑。
作為建筑智能化系統不可或缺的智能遮陽系統,伴隨著技術的不斷進步和建筑智能化的不斷普及,建筑遮陽產品將會有更加完備的智能控制系統,相信越來越多的建筑和家庭將采用智能遮陽系統??梢灶A見:一股超強的綠色建筑節能風暴正在緩緩來襲。
“零能耗”住宅成現實
在上海交大閔行校區元培路、南洋南路路口,一座名為“中意綠色能源樓”的建筑正式落成。該樓由意大利環境、國土與海洋部資助,是以“綠色能源”結合建筑應用為特色的綠色低碳建筑。室內面積只有1500平方米的三層小樓,全副“武裝”了20多項世界建筑節能技術。人們所憧憬的“智能家居”、“零能耗”住宅在這幢樓里得到演示。意大利環境、國土與海洋部部長克里尼參觀后評價說,這是一個用于模擬和測試在建筑和住宅領域能源效率化和低碳技術的平臺。預計在不久的將來,實驗室將使用綠色能源樓成為“節能建筑”的示范。該建筑5月份剛剛獲得美國LEED金牌認證。
“中意綠色能源樓”的主體節能技術是由上海交大機械與動力工程學院王如竹教授領銜的創新團隊完成。綠色能源樓里有太陽能空調,地源、水源、空氣源熱泵系統,高效太陽能集熱器,光熱幕墻,生物質發電,風光互補,智能電網,樓宇能源管理系統技術以及零能耗住宅、智能家居等實驗設備和條件,被業界認為是目前國際上功能最全、技術最全面的智能化、綠色建筑能源系統研究平臺。
以可再生能源發電為例,能源樓采用的是風光互補與冷熱電聯產發電技術,可基本實現中意綠色能源樓所有負載供電。不僅如此,在大樓用電量較少情況下,還可通過系統配電柜的輸出端,接入能源樓周邊建筑共用變壓器,將剩余電量供其余建筑日常使用。
團隊負責人之一、機械與動力工程學院代彥軍教授介紹,整個“綠色能源樓”整合光伏發電、風力發電等可再生能源技術,并通過智能化技術,將微型電網、智能電網和物聯網組合,能最大程度實現節能環保。
“出門上班,忘記關窗,手機一按,門窗自動關好;因為有事,不能看精彩的電視連續劇,手機一按,家里彩電會把節目錄制好;晚上要燒的菜,冰箱會自動選好,回家就能直接烹飪……”代彥軍教授告訴記者,智能家居通過一套遠程控制系統滿足用戶的舒適性和節能要求,家里冰箱、彩電、空調,甚至電飯煲等設備的運行,都通過虛擬的物聯網,鏈接到手機或電腦終端,無論你在哪里上網,都可以調節監視運行狀態、能耗狀況,甚至室內的溫度、濕度、光線,都可以遠程調節。
代彥軍教授說:“家里哪個環節耗能最多,哪個環節耗能最少,應該怎么改進,都有一個自動學習的模式,在保證滿足舒適性的同時做到能耗最低。”
智能化需在設計階段綜合考慮
在第八屆國際綠色建筑與建筑節能大會同期舉辦的新技術與產品博覽會,各種智能化的樓宇控制系統成為亮點之一。很多國內外企業不但帶來了節能的設備和產品,而且帶來了各種系統集成的建筑節能解決方案,這些方案無一例外均是采用智能化的手段對建筑物各個系統進行控制,從而實現建筑節能。
綠色建筑的智能化離不開各種新技術、新設備的應用,這些技術和設備是跨學科、跨領域的,如何實現各項系統、設備、技術的協調運行是一大挑戰。為此,有專家指出,綠色建筑的智能化要在設計前期就應由相關單位共同參與,整體設計。
據悉,國外的綠色建筑在方案設計的前期就會引入采暖、通風、照明、智能化等不同領域的參與。目前,在我國,建筑的開發、規劃設計、施工、運營階段劃分明顯,由不同單位負責。因此,如何在設計前期就將建筑的智能化提前考慮,成為當前我國綠色建筑快速發展時期必須深入研究的一個重要課題。
綠色建筑發展的必由之路
有關機構的調查數據顯示,在民用建筑中,電能的消耗情況大致如下:空調用電占到建筑用電40%~50%;水泵電梯等設備用電占10%~15%;照明用電占15%~25%;其他設備用電占10%~15%。而根據住房和城鄉建設部的調查統計,在近400億平方米的既有建筑中,99%屬于高耗能建筑,單位面積采暖所耗能源相當于緯度相近的發達國家的2~3倍,因此,我國亟需對建筑電氣中的照明、采暖、空調、熱水供應、家用電器、電梯等進行升級改造,采用智能化技術實現節能目的。
關鍵詞:智能化建筑、節能、新能源利用
Abstract: through the building itself energy consumption of building energy consumption and normal use of control, to achieve intelligent building in energy conservation in results, and combined with the use of new energy to reach the goal of building energy efficiency.
Keywords: intelligent building, saving energy, new energy use
中圖分類號:TK01+8文獻標識碼:A 文章編號:
引言:智能建筑是當今人類面臨生存環境日益惡化,追求人類社會可持續發展的必然選擇。建筑智能化的發展已不再局限于用智能系統控制建筑,而是更加關注與自然結合的建筑自控,成為節能建筑的一部分。以智能化推動建筑的節能發展,節約能源,促進新能源、新技術的應用,降低資源消耗和浪費,增強能效,減少污染是建筑智能化發展的方向和目的。
(一)減少智能建筑的建設能耗
一、加強相關法律法規,制定、完善節能政策,使建筑節能工作走上法制化軌道。注重建筑節能立法,建立完善的建筑節能管理體制,采取經濟政策鼓勵建筑節能,加強節能與開發并重的科學研究,加大建筑節能技術革新,完善建筑節能技術標準體系,加強建筑節能技術應用轉化與工程開發,培育建筑節能科技創新與服務企業,逐步形成“政府主導、市場主體、全社會參與”的良好格局。二、加強規劃設計,提高項目管理水平。建筑的規劃設計是建筑節能設計的重要內容之一。要對建筑的總平面布置、建筑平、立、剖面形式、日照、自然通風等氣候參數對建筑能耗的影響進行分析,使得建筑物在冬季最大限度地利用太陽輻射的能量,降低采暖負荷;夏季最大限度地減少太陽輻射的熱并利用自然通風降溫冷卻,降低空調制冷負荷。加強容積率控制,努力提高綠化率,美化環境,緩解熱島效應等。智能化建筑還要求項目管理采用一種具有統一協調界面、責任明確的責任管理體系,防止因為項目管理不善而造成巨大的浪費。三、系統要形成有機統一整體,避免簡單累加。智能化建筑所涵的樓宇設備監控系統、消防自動化系統、安防自動化系統、通信自動化系統以及辦公自動化系統要統一集成為建筑智能化系統,避免重復投資,重復建設,多重管理。四、需要高素質的物業管理團隊。智能建筑如果沒有高素質的物業來管理維護,那就是一個擺設,不但浪費巨大的投資,而且無序、無管理的運行也將導致巨大的能耗。
(二)降低智能建筑的運行能耗
除了以上所涉,智能化建筑還需要加強以下方面來提高節能效率。主要就是如何利用現代技術來降低各種建筑設施的運行能耗。采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,降低這部分能耗將對節能起著重要的作用。先說采暖和制冷,在南方比如瑞安這樣的縣城,空調采暖制冷占相當大比例。據有關數據統計,空調使用已經占建筑耗能50%左右。空調的能耗主要是由建筑物冷熱負荷來決定,因此在智能建筑建設時不但要設計好建筑物的圍護結構,還要從中央空調設計選型開始就應注重節能。要強制淘汰低效能空調,推廣使用高效節能空調。建好后還要加強中央空調的運行管理,因為一個設計再好的節能系統,如果管理不善一樣達不到節能的目的。空調系統包含了三大部分:冷源、空調機和空調末端設備。在實際應用中,比較重視對前兩部分的控制和管理,但對于空調末端的控制一直沒有引起足夠的重視。實現空調節能的根本途徑,就是巧妙利用室外條件、圍護結構、室內條件和空調設備相互作用關系,既創造出舒適高效的室內環境,而同時又實現大幅度節能目的。空調節能的工作原理重點在冷源系統與空調設備的運行效率方面想辦法,通過智能化管理優化其控制來達到節能目的。其節能措施包括:1、提高冷凍水溫度,可以達到節能效果。在保證舒適的前提下,系統能源管理程序根據每個季節及每天室外溫度的變化情況,自動調節冷凍水的出水溫度;2、根據末端設備所需的冷量負荷,運用模糊算法,對空調冷源設備進行群控,優化運行,保證冷量供求平衡,讓冷源設備運行在最高效率特性上;3、提高室內溫濕度控制精度。根據有關測算如果在夏季將設定值溫度下調1℃,將增加9%的能耗;如果在冬季將設定值溫度上調1℃,將增加12%的能耗。因此將大廈內溫濕度控制在設定值精度范圍內是大廈空調節能的有效措施。以瑞安來說夏天不要溫度太低,以25℃為宜,冬天溫度不要太高以22℃為宜;4、對于大堂、走廊等公共區域在能保證舒適的前提下合理設定溫濕度。相對于室內來說適當放寬控制要求,提高設定溫度。如進門的大堂在夏季將溫度設定值設在28℃ ~30℃,主要比室外低4~5℃,人們已感覺舒適;走廊設定值定在27℃ ~28℃也可滿足要求;5、根據季節變化,進行合理的新風量有效調節是節能的另一個措施。在過度季節要盡量采用自然通風等;6、要定期對設備進行維護,防止帶病、超負荷運行;7、監測運行參數,改造系統不合理之處;8、運行要能實現智能化管理功能,能集中實現分層、分區、分時控制。建筑照明是一個系統工程,要想節能除了在設計之初要注意照明燈具及附件的選擇,還涉及到建成之后的智能控制等多個方面。照明燈具有很多種如白熾燈、熒光燈、HID燈,光纖燈、LED等,每種都有各自的優缺點,都有自己的適用范圍,設計時可根據建筑物的使用性質,人員的視覺要求,靈活選擇配套的節能光源。在優化照明設計的同時還要充分利用天然光,使窗戶射的天然光和室內的人工照明合理協調,形成良好的照明環境,可大大地節約能源。節能光源作為一種簡便、有效的節能措施,主要在小型的建筑物或者家庭照明中發揮重要作用。在大型公共建筑物的運行和管理中,為了達到節能的效果,還需要把照明系統智能化并納入建筑設備自動化系統BAS之中,通過計算機集成系統,在主控室的計算機操作平臺上完成日常的運轉與管理工作。通過軟件的可編程任意實現單點、多點、區域、群組的分區控制、分時控制、通斷控制、調光控制等多種控制方案。
(三)提高智能建筑新能源利用
在節約能源、保護環境方面,新能源的利用起著至關重要的作用。新能源通常指非常規的直接或間接來自太陽的可再生能源,包括有太陽能、地熱能、風能、生物質能等非化石能源。其與常規能源相輔助, 進行合理的分配和使用, 可有效解決能源緊張和能源損耗問題,逐步達到零排放,實現“綠色建筑”。比如光伏建筑一體化技術,把太陽能光伏電板做成建筑材料,將建筑屋頂、向陽的外墻甚至窗戶材料都用光伏器件來代替,則既能作為建材又能發電,還能吸收太陽輻射,避免屋頂、外墻溫度過高,降低空調能耗,可謂一舉多得;太陽能熱水器為建筑物提供生活熱水和冬季采暖;空調系統采用地源熱泵技術,耗能低,對環境影響小等。在智能建筑中,為實現可再生能源的綜合利用,通??稍O置建筑能源協調控制系統,將可再生能源利用系統與采暖、空調、照明控制系統通過智能化系統集成,使整個建筑成為一個能源體系,以利協調控制,使之在保證性能、各功能要求和運行安全的前提下,實現節能運行。
結束語:
隨著社會工業化的發展,國際社會致力于推進可持續發展,以“綠色”思想為指導,將各種先進技術應用于建筑物,促進資源節約與環境保護。智能技術是現代綠色建筑的重要組成部分,它將人與自然和諧共存。節能綠色建筑的智能技術是具有調節、控制、管理、規范、優化建筑與生態系統關系、人與建筑關系、人的行為與生態系統的集成智能。
參考文獻:
[1] 謝秉正;綠色智能建筑工程技術[M].南京:東南大學出版社,2007.
關鍵字:節能建筑;智能化技術;實踐應用
引言
如今在我國的建筑業當中,高耗能建筑仍然占主體地位,每年的建筑耗能數目驚人,潛在著巨大的能源危機,如果不及時改善將會直接加劇能源危機,因此節能建筑的發展和推廣成為一個必然趨勢。隨著建筑業的快速發展以及生態環境的需求,節能建筑的建設理念以及最新技術已經在社會上廣泛推廣開來,節能建筑已成為現代建筑業的發展趨勢。智能化技術在節能建筑建設中環保節能以及提高建筑環境舒適度方面的應用發揮了非常大的作用。 1建筑智能化技術簡析
建筑整體能量平衡系統的設計是節能建筑的設計過程中非常重要的環節,這就對節能建筑的平面布局、建筑規劃、建筑綠化率以及建筑通風情況等等有很高的要求。節能建筑中智能化技術的應用可以結合建筑的基本結構特征、建筑周圍環境以及建筑所需要的服務性質,提供一種高舒適度、高效率的建筑環境。建筑智能化技術的應用主要體現在計算機網絡技術的應用、控制技術應用以及數據庫技術等比較先進的信息處理技術的實際運用。通過這些先進的高科技信息處理技術的應用可以實現對節能建筑的實時監控,給整個節能建筑提供高效的管理模式。
2節能建筑中智能化技術的實踐應用
2.1智能化技術在建筑變配電系統中的應用
在節能建筑的管理系統建設中,智能化技術對整座建筑發揮著重要的監控作用,主要負責監控節能建筑控制柜的功率、電壓、電流以及各種參數??梢酝ㄟ^建筑的管理系統對建筑控制柜的各項參數進行修改和統計,而且可以可以控制和調整變壓器的溫度,保證節能建筑中變配電系統各個環節的正常運作,實現節能建筑的智能化管理。
2.2智能化技術在建筑給排水系統中的應用
智能化技術在建筑給排水系統中的應用主要體現在建筑給排水系統設備運行狀況的檢測問題,智能化技術在建筑給排水系統中的應用可以在建筑給排水系統發生意外故障的情況下提供報警信號,進而控制建筑給排水系統運行的啟動和停止。給排水系統中智能化技術的應用可以實現對工作狀態的水泵以及備用水泵的自由切換,負責建筑給排水系統的水位監測,在給排水系統發生故障時給出及時的提示。通過智能化技術在建筑給排水系統中的一系列操作控制,實現了建筑給排水系統的節能運作,為建筑的節能和正常運行提供了有利保障。
2.3智能化技術在建筑照明系統中的應用
由于建筑的服務性質和服務需求不同以及建筑用戶對建筑的要求也不一致,因此建筑的照明系統需要依據建筑用戶的實際要求針對性的分類設置,通過對建筑照明系統時間程序進行的相應設定,就可以導致一定的節能目的。而且在建筑的照明系統發生意外故障的情況下,智能化照明系統還能夠通過實現相應的聯動來解決建筑的用電問題,進而保障整個建筑系統的正常運作,提高節能建筑的安全性和可靠性。
智能化照明系統在節能建筑的應用中,可以通過照明系統的自動功能根據建筑的不同照明場景和不同照明時間來控制建筑的照明開關,例如對室內有人或者沒人情況下的開關控制、公共場合下的開關控制以及白天和晚上時間的開關控制,根據環境的外照強度來控制照明開關或者是調節燈光的亮度,當所在環境的外照強度達到一定程度就可以調整對照明燈的亮度,甚至直接控制照明開關。智能化照明系統自動控制的應用使節能建筑的照明效果達到最優,同時也避免了不必要的浪費,導致建筑節能效果。
2.4智能化技術在建筑電梯系統中的應用
對于一般的建筑來講,建筑的電梯系統的監控是通過計算機網絡技術來實現的。智能化技術在建筑電梯系統中的應用實現了對電梯系統的集中形式管理和監控,而且可以把電梯的運行狀態通過圖形的方式形象準確的呈現出來。若是電梯在運行的過程中發生故障,就可以通過智能化系統把故障信號傳輸給建筑的管理中心,以便對電梯故障做出及時的處理,為廣大建筑用戶提供方便,實現了電梯系統的節能使用,同時也達到了建筑節能的目的。
在商場之類的公共場合,一般都設有扶梯,可以在扶梯的入口至扶梯出口的位置安設傳感器,用來感應電梯上是否有人,但傳感器探測到扶梯上有人時扶梯就可以自動運行,如果傳感器探測不到人,那么扶梯就會一直處于停運狀態,通過對扶梯的智能化控制,避免的扶梯的大量空載運行情況,到達節能目的。
2.5智能化技術在建筑消防和噴淋系統中的應用
節能建筑通過對智能化技術的應用可以有效的控制建筑的消防系統和噴淋系統,對消防系統和噴淋系統實施全方面的監控管理,對系統中發生的故障進行跟蹤監控。如果建筑的消防系統和噴淋系統某個環節出現故障,智能化系統可以對系統故障進行跟蹤,并通過分析把系統故障通過圖形的方式呈現出來,并把信息發送給建筑系統的管理中,然后由系統管理中心對系統故障進行排查和處理,從而保障了建筑消防系統和噴淋系統的節能性運行。
2.6智能化技術在建筑門窗系統中的應用
智能化技術在建筑門窗系統中的應用主要體現在對自動門的控制,根據人員進出門的情況對自動門的開和關進行控制。智能化技術在建筑門窗系統中的應用在調節室內空氣質量的問題上發揮了一定作用。可以依據時間對門窗進行控制,早上起來空氣比較清新,這時就可以把門窗都打開,促進室內空氣流通,享受一下早晨的新鮮空氣;另外也可以依據天氣對門窗進行控制,如果遇到下雨的天氣,為了避免雨水進入室內,就可以把所有門窗控制成關閉狀態。除此之外,還可以通過智能化技術度室內的空前進行質量檢測,依據室內空氣質量的檢測結果來實現對門窗的具體控制,因此說智能化技術在改善節能建筑室內空氣質量方面發揮了很大作用,同時也迎合了綠色建筑的生態化理念。
結語
如今是一個能源短缺的緊張局勢,能夠有效解決能源緊缺問題的一個重要的方法就是節能措施的大力發展,這是實現可持續發展的有效途徑,同時也是建筑業發展的必然趨勢。人居環境和自然環境的沖突,建筑與自然、人與自然的關系以及可持續發展觀念引起了人們的重視。如今節能建筑智能化是建筑業的發現方向,節能建筑中智能化技術的應用可以減少排放、降低能耗、提高建筑舒適度,給人們提供良好的人居環境。隨著信息技術的發展更新,將會推動建筑智能化技術更快的發展和推廣,不久的將來將會給人們帶來全新的智能化生活。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑智能化技術;建筑節能技術
中圖分類號:TU7;文獻標識碼:A ;文章編號:
由于現階段科學技術的不斷發展,城市化改造進程的不斷深化,我國的建筑施工技術的水平得到了前所未有的跨越式提升。建筑技術涉及到很多有關建筑方面的內容,如我們常見的有智能技術、防水技術、節能技術、保溫技術等等。本文就其中的智能化技術和節能技術進行簡單的剖析。
一、建筑施工智能化技術的探究
建筑智能化技術的介紹
人類邁入二十一世紀后,隨著科技的日新月異,全球化知識經濟時代已經到來,為了適應社會信息化和經濟全球化的發展需求,建筑技術智能化逐漸孕育而生,它也是人類社會生產力發展的必然產物。建筑技術智能化將建筑施工技術與計算機、電子信息及網絡技術有機的結合起來,在建筑物內或建筑物之間實現進行電子信息化管理和無線網絡對接達到信息的交換、共享、辦公自動化控制等綜合利用的能力。智能化技術把當下最為先進的科學技術,充分的運用在現有的建筑物系統中,有效展示出智能化的作用和魅力。其中建筑技術智能化主要涉及到的內容包括房地產開發單位對建筑技術智能化系統的市場分析和需求報告,智能化設計和材料的選擇和適合智能技術工程監理應具備的能力要求,還有對智能化系統的設計和實施方案以及驗收竣工后的管理等。
(二)建筑智能化技術存在的問題
根據對現階段建筑智能化技術的發展現狀和趨勢分析看,我國在建筑智能化技術領域中存在著一些問題,主要表現在以下幾個方面:
(1)由于建筑技術智能化還處在成長期,政府的政策性引導對智能化技術的發展起到了決定性的關鍵作用。錯誤性的引導會使建筑技術智能化的發展出現失衡、混亂。
(2)國內建筑行業對智能化技術的發展重視程度不足,縱觀目前我國建筑智能化技術市場,大多還是以國外智能化技術為主,國內建筑企業不能形成一套國產智能化體系,使得我國智能化技術的發展十分緩慢。
(3)建筑智能化技術所涉及到的方面十分廣泛,它除了包括建筑本身的技術層面外,還涵蓋了計算機、電子信息、網絡技術及人性化技術等多個學科。因此要實現建筑智能化技術,就需要將這些學科涉及到的相關部門行業有機的統一起來,成為一個整體。而目前在建筑技術智能化發展中由于各學科之間的差異性,存在合作困難,各自為政的局面,嚴重影響了建筑智能化的發展。
(三)建筑智能化技術發展方向
今后建筑智能化技術將成為建筑行業發展的主要推動力,建筑智能化技術的發展方向是在建筑技術的基礎上,不斷對計算機技術、電子信息、網絡工程、可視化技術、家庭智能化技術等領域進行拓展,實現人類社會居住和生產環境自動化,通過運用先進的建筑智能化技術,實現人類工作和生活環境的可持續發展。
二、對建筑施工節能技術的探究
隨著人們對自然界的不斷開采和利用,造成能源的逐漸缺失,能源問題已經成為了當今社會最為關注的問題之一。據有關資料統計,由于建筑損壞的能源占世界總體能源消耗的比例為:20%至30%之間??梢?,建筑能源所占比例之大引人深思。目前,我國大力發展節能建筑,將節能技術引入建筑行業之中,并出臺了多項相關節能政策,對建筑節能技術的發展提出了指導性的要求,為實現可持續性發展提供了有力的保障。本人對建筑節能技術的應用進行了如下探究。
(一)在建筑遮陽中應用節能技術
在建筑中采用遮陽措施可以有效的調控陽光的光線,改善房間內的光線環境,一方面可以阻擋陽光的直射,減少了空調的使用所造成的能源損耗,另一方面可以降低電燈的使用,所造成的電力損耗,最大程度的實現了節能的功效。在建筑設計中,對遮陽的設計應當按照建筑物的所在區域的氣候環境、樓宇位置、室內結構、窗戶朝向以及房屋使用等情況的不同,采用的各種遮陽材料和技術,設計出不同的建筑造型,使其能夠滿足人們對建筑外形的要求的同時,有實現了房間內節能、健康的環境的需求,合理的設計出完美的遮陽效果。
(二)建筑外墻保溫中采用節能技術
在樓宇建筑施工中,采用外墻體保溫技術,將墻體內加入苯板和具有保溫性較強的砂漿,是樓宇墻體具有長時間的保溫效果,從而實現節能的功效。目前,使用較為廣泛的墻體保溫技術是外墻外保溫技術。外墻外保溫技術具有諸多優點:第一,使用范圍廣泛,它既能夠在用于炎熱氣候下的空調建筑,也能夠用于寒冷氣候下的采暖建筑。第二,能夠有效的達到保溫的功能。因為采用保溫的材料在樓宇的外測墻體內,可以大大消除處在外墻和屋面等維護結構中的鋼筋混凝土等部分的造成的“熱橋”的干擾。第三,具有較高的節能功能。外墻外保溫技術與外墻內保溫技術及混合保溫技術相比,它使用了高科技的保溫材料,有效的降低了自然界溫度、濕度、紫外線的直接影響,節能功效要比上兩種效果好很多。第四,外墻外保溫技術除了具有較好的保溫功能,還能有效的阻擋雨水對墻體的損壞,具有較強的抗濕防潮性杜絕了方面內出現的墻體滲水、發霉等現象,為人們的生活提供了良好舒適的環境。
(三)建筑節能技術中的太陽能建筑技術
建筑節能技術使用的廣泛程度能夠體現一個國家先進程度的高低,目前在建筑節能技術中合理利用新能源對實現社會可持續發展起到了關鍵性的作用。太陽能建筑技術在建筑中成為一種新型能源利用技術,逐漸進入到建筑生產領域中,并且受到了廣泛性的關注。一般情況下,可以使用在房屋外部的頂部或者向陽的側面等凡是能夠接受陽光的地方裝置太陽能吸收板,將陽光熱量進行吸收,在房屋內將采暖系統和供熱系統有機的結合起來,通過的熱能控制設備,使太陽能的使用更加高效化。另一種是由于氣候原因,根據房屋布局的不同,在房屋建筑中選擇吸附陽光能力較強的材料,使建筑物由于吸收了太陽的熱量,具有較高的溫度,從而實現冬天人們對采暖供熱的需求。為了解決這一問題,現在相關技術人員也在進行深入的研究,希望將地熱資源與太陽能聯系起來,實現互相之間能量的轉換,解決太陽能技術受到天氣氣候的影響的應用局限性,使建筑太陽能節能技術的能夠得到深遠的發展。
三、結束語
總之,隨著社會的不斷進步,如今人們對現實生活環境和工作環境提出了更高的要求,房子已經不再僅僅是人們遮風避雨的場所,它已經慢慢發展成為人們工作、學習和生活的地方,房子的質量好壞直接體現了人們的生活質量的優越程度。因此,為了滿足人們對房屋建筑環境的要求,不斷發展建筑施工技術,促進其向現代化、智能化、節能化方向發展,使人們的生活變得更加舒適和美好。
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關鍵詞:智能化建筑;節能技術;技術應用
中圖分類號:TU201.5文獻標識碼:A
目前,我國正處于經濟快速發展的關鍵時期,隨著城市化進程的不斷加快,預計未來城市人口將以一千四百萬的速度遞增。這將為城市的建筑行業帶來巨大的壓力。并且,隨著人們節能環保意識的增強,更加注重建筑工程中節能環保技術的應用。在這一發展趨勢的促動下,國內的建筑行業在節能技術應用方面也取得了重大成果。本文對節能技術進行介紹,并探索當前節能技術的應用現狀。
一、現代化智能建筑
現代化智能建筑就是指綜合利用現代化的通信、自動控制以及計算機等現代化的技術手段,將建筑物建設成為現代化的智能建筑。其主要的建筑功能包括:建筑自動化、通信自動化以及辦公自動化。
二、現代智能化建筑節能技術及其應用
(一) 智能照明控制系統
智能照明控制系統的主要功能包括:燈光控制、安全防范以及HVAC設備控制等??梢詫κ覂葻艄膺M行開關控制、亮度控制、延時控制、遠程控制、定時控制以及紅外線遙感控制等。操作簡便,維護方便。
(二) 空調系統、衛生設備等的控制技術
包括實現最佳啟動控制,最小負荷控制; 外氣吸入控制,期間設定切換控制; 節電運轉控制,節水運轉控制等。智能建筑的智能核心一般而言指的是對空調系統的節能控制,通過合理有效的算法所進行的節能控制,可以在有效節能的同時,實現空間環境溫度的自動控制,保證室內環境舒適性。
(三) 熱源設備進行智能控制
包括送水溫度控制,熱源臺數控制; 冷凍機最佳運轉控制,蓄熱運轉控制。目前,包括 GB50019-2003 采暖通風與空氣調節設計規范在內,我國大部分建筑的暖通空調系統在設計中所采取的負荷計算方法均為靜態方法,同時,在計算中還會考慮較大的安全系數,這就導致在實際的設備選型( 包括風機、冷凍水泵、制冷機組) 等的選型方面偏大。而實際上暖通空調系統是一個典型的動態系統,在其運行過程中,即使是一天當中的負荷也不是均勻分布,是隨時間的變化而變化的,而靜態的設計方法所造成的不恰當冗余將會造成極大的能源浪費。智能建筑技術所采用的樓宇自控系統則可以通過節能控制模式和算法,對設備運行過程進行動態調節,從而有效減少靜態設計方法所導致的能源浪費。
三、智能建筑改革建議
盡管當前智能建筑的節能技術發展的非常迅速,但是,在實際的建筑工程當中,卻存在很多的現實問題。并且,同智能建筑相配套的市場管理以及技術管理卻未能實現完全的同步,這也就導致了智能建筑節能產品的質量以及種類無法滿足智能建筑的設計需求。對這些問題,下面提出相應的應多措施。
(一) 強化智能建筑節能設計前期規劃
系統的前期規劃是智能建筑節能技術良好發揮效用的前提和必要條件。在智能化建筑的前期規劃設計階段就需要以效果為導向,根據建筑節能需求來進行節能技術規劃工作,建筑節能運行管理模式需在初期的系統設計中體現出來,這也是智能建筑節能設計的關鍵。以建筑設備監控體系為基礎,管理和節能兩個功能并行,以此來保障系統的監控范圍、監控內容、監控要求實現其應用效能,使系統完成后真正實現管理和節能兩者兼備的功能。
(二) 加強智能建筑運營管理規范性
對智能建筑的最終節能性能而言,其運行階段的管理水平起著至關重要的作用。在建筑實際運行過程中,由于專業技術人員缺乏、技術水平落后、管理效率低下等原因導致的智能建筑能耗過高、設備損耗過大、系統管理水平低等問題層出不窮。這些問題的解決有賴于建筑運行管理單位加強對現有工程技術人員的大力培訓和后續人才的培養。首先,對現有工程技術人員的培訓需要設備制造單位相關專業技術人員的合作和指導,將理論知識灌輸到現場操作人員的實際工作中,培養出技術能力可以勝任的工程技術人員,同時,還需要建立起具有一定專業水平的管理團隊,從上到下對智能建筑的運行管理水平進行整體提升; 其次,需要從長期發展的角度考量,通過與專業院校等單位對接,實現專業技術人員和管理人才的梯
隊培養,提高智能建筑的綜合節能水平
(三) 加強建筑節能參與主體意識
智能建筑節能的參與主體包括多個層面,政府、業主、建筑設計師、設備工程師、物業管理人員、建筑實際使用者等。在立項階段,業主和政府部門作為項目的指導者,其政策的執行和投資決策將會是節能技術在智能建筑中應用的前提; 在設計階段,建筑設計師是對建筑整體性能進行控制和把握的,建筑師對節能性能的控制將會影響建筑未來實際運行中的節能效果; 到了使用階段,物業管理人員和建筑使用者的節能意識和實際的節能效益,將最終決定建筑節能技術應用和節能改造的最終實施。
四、結論
要想真正實現人與自然的和諧以及經濟的可持續發展,就應該將節能環保理念運用到各個發展領域。建筑領域在能源消耗以及環境污染方面的“貢獻”巨大,更是應該注重節能環保。智能建筑的節能環保工作并不是一朝一夕就能完成的,其不僅是一個長期的系統工程,更是需要多行業的共同協作。本文首先對當前智能建筑節能技術及其應用進行介紹,然后,對當前存在的問題進行分析,并提出相應的應對措施,希望能夠為實現智能建筑的節能環保水平提升提供一些幫助。
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關鍵詞:智能化;建筑;電氣節能
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
一、智能化建筑電氣節能概述
智能建筑其技術基礎主要涉及建筑技術、電腦技術、通訊技術和控制技術。作為一種新型的現代化樓宇,智能建筑通過對建筑物的結構、系統、服務和管理這四個基本要素以及它們之間的內在聯系,以最優化的電氣設計,為使用者提供一個投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環境空間。使智能建筑物能夠幫助樓宇業主,在諸如費用開支、生活舒適、商務活動和人身安全等方面得到最大利益的回報。顯然智能建筑對智能控制提出了較高要求,而智能控制的根本取決于智能化建筑電氣如何實現高效智能化節能,也即取決于如何通過電氣節能技術的革新來降低智能化建筑的電氣耗能。
如何實現智能樓宇電氣的智能化節能是當下全球范圍內建筑電氣工程行業關注的焦點所在。如何對樓宇的供配電體系、安全控制體系進行智能化的、自動化的環保節能優化是智能化建筑電氣節能優化設計的核心問題所在。這也是未來建筑電氣節能技術的攻關方向。
二、智能化建筑電氣工程行業在新型能源應用與問題
1、缺乏智能化建筑電氣質量安全監控優化
這表現在建筑電氣監控安全優化控制方面,某些建筑電氣工程師未能全面有效地對現有建筑電氣節能技術進行參考、分析和運用,導致在其具體的設計環節缺乏可實施性,使得某些智能樓宇的電氣節能體系無法有效地正常運行,也不能保障智能化建筑電氣節能體系的安全。
2、建筑電氣節能優化設計中缺少自動化、智能化電氣設備及其配套設施
這導致智能化建筑電氣節能控制體系不能正常運行,即使設計方面有最先進的智能樓宇電氣節能技術,也無法獲得降低能耗的實際節能效果,耗電量大。而恰巧我國在相應的自動化、智能化電氣設備研究、開發和生產上還處于比較落后的地位,因此,突破自動化、智能化技術的桎梏是電氣節能的關鍵所在。
3、缺乏全面有效的協調統籌,導致控制制度存在漏洞電能消耗過大
基于我國當前智能化建筑電氣節能技術發展現狀,可以看出,目前智能化建筑電氣節能體系缺乏全面合理全面的統籌規劃設計,致使節能體系實際運行效率低下,耗電量大。
三、建筑智能化過程中電氣節能的措施
3.1供配電系統的節能
現如今高層建筑的用電量非常的大,如果在能夠確定變電所位置的情況下,能盡量使高壓深入負荷中心,這樣對提高供電質量具有十分重要的意義。下面就供配電系統的節能提出如下建議:(1)提高系統的功率因數。提高功率因數的意義在供配電系統中的用電設備如電動機、變壓器、燈具的鎮流器以及很多家用電器等都具有電感性,會產生滯后的無功電流,它要從系統中經過高低壓線路傳輸到用電設備末端,增加了線路的功率損耗。采用合理的無功補償可以提高功率因數,減低電能損耗,改善電壓質量。(2)變壓器的節能。變壓器的節能是為了減少變壓器的有功損耗,應盡量在變壓器設備的選擇上考慮。(3)在用電負荷的電源配置上,盡量使三相電源的負載平衡,以減少變壓器及其他電所設施的損耗。
2、照明系統的節能
想要提高電氣節能,就必須考慮照明節能。目前,國家大力提倡開展“綠色照明工程”,就是為了讓照明系統即安全又高效,還能達到保護環境的作用。(1)選擇高效節能的光源。在滿足照度和顯色性要求的前提下,盡量選用發光效率高、污染低的電光源,提高照明質量,保護視力,提高勞動生產率和能源的有效利用率,從而達到節約能源的目的。(2)選擇有效的智能照明控制系統。按照每天的供電需求、供電用途、供電范圍來進行自動照明??茖W合理的照明方案,不僅能節能降耗,還能夠提高使用效率。(3)按活動目的不同分區控制。需要的時候就打開,不要的時候就關閉。比如在衛生間、走廊里,可以安裝聲控裝置,需要的時候只需要發出點聲音就可以,不需要的時候就自動關閉了。在活動集中的地方可以局部照明,這樣不僅能滿足照明需求,還可以節約能源。
3、開發新能源,使用新技術
(1)太陽能是最環保、污染最低、可利用性最大的能源,倘若能夠將太陽能充分的利用起來,將會大大提升節能降耗的前進步伐。與此同時,太陽能的污染也非常的小,將會降低對環境的污染,為人們營造一個安全、舒適的環境。(2)大力開發半導體照明技術。半導體照明具有使用時間久、能耗低等特點,LED材料是其的代表之一。如果能將半導體照明技術發展成熟,那對于節能降耗將是十分有意義的。目前,LED已被廣泛的用在各種商業活動當中,比如LED熒屏、藝術照明、交通標志燈等等。由于半導體照明的發光效率不是特別高,所以還沒有被廣泛的普及。但是隨著科學技術的發展,半導體照明的發光效率逐漸提高,相信未來半導體照明技術具有廣闊的發展前景,被廣泛的運用在各個領域。
4、以中央空調的控制系統為例
從智能控制策略優化的角度出發,建立了一套基于LonWorks和智能控制技術的中央空調節能控制系統。全面提升系統的性能,更好地實現高可靠、高性能和高節能的目標,結合傳統的PID控制方法,建立系統模糊控制器。系統模糊控制器的設計分兩部分,上位機是較為復雜的模糊控制程序,實現系統主要環節節能,并以“組態王”對空調系統進行監控。下位機基于芯片智能節點的設計,實現空調末端環節的節能。從智能控制管理方式的優化角度出發,為了給空調使用者提供較大的舒適與便利,工程設計者可以通過在DDC上安裝功能與智能控制面板的設定器接近的專門部件來實現對暖通空調體系的中央控制。從智能數字控制器的優化角度出發,可以依據不同的場合選擇不同處理能力的DDC,即中央空調系統的控制對象,包括控制區域的溫度、濕度、新風量、冷(熱)水溫度、壓力等幾個方面進行調節。通過對空氣處理機組(空氣處理機組是指集中在空調機房的集中式的空氣處理設備,包括送、回風機、過濾器、冷卻器、加熱器、加濕器等,它是整個中央空調系統的重要組成部分和核心)的控制,控制溫度和濕度,以及新風量的大小等。將室內的溫濕度環境保持在適宜的水平,并且盡量使系統的能耗最小,實現控制的最終目標。從智能控制網絡的優化角度出發,通過智能收發器、操作系統、控制器或路由器等,并基于標準的智能化嵌入所有網絡設備―――使每個設備更加獨立、可互操作和可靠。幫助應用程序將不同產品轉變為可提高能源效率,并使人們的生活更加安全、舒適或高效的卓越系統。從而降低能耗,可以對大型智能化建筑電氣節能工程進行優化。智能控制策略、智能控制管理方式、智能數字控制器以及智能控制網絡的優化組合有助于全面實現智能控制體系的全面優化,從而達到節能降耗、安全環保的智能化建筑節能目的。
其次,建筑電氣質量安全監控技術是確保智能化建筑電氣節能體系正常安全有效地運行的保障,應正視建筑電氣質量安全監控進行優化在智能化建筑節能電氣工程中的重要地位。質量安全監控的優化可以從以下兩個方面展開。
第一,從智能化建筑電氣節能供電體系進行優化。如借助網絡開啟智能保護措施,通過借助Intel的人工智能識別體系對質量安全進行監控,及時發現安全問題。第二,從智能化建筑電氣節能安全防范體系進行優化。如:視頻監控體系、入侵報警體系、門禁控制體系、數字與網絡視頻監控技術、安全防范體系的集成與技術融合等。進行多方面的節能優化設計。在注重智能化建筑電氣節能體系設計的同時,還應重點注意對質量監控體系設備安全性的監控,以此達到全面的節能效果。
結束語
如今能源問題已成為各國之間發生戰爭的最大導火索。為了避免更多戰爭的發生,只能在節約節能方面做更多的投入。對于建筑工程,節能減耗是十分有必要的。而在建筑工程的節能減耗領域,存在著許多的問題等著我們去認真地探索和解決,因此我們要吸取各種先進技術,引入科學有效的管理經驗,為建筑節能控制和管理打下堅實的基礎,并且要不斷地優化建筑節能,從而實現經濟效益與建筑電氣節能環保效益的最大化。
參考文獻
[1]譚立剛.建筑智能化過程中的電氣節能研究[J].科技致富向導,2013,15:390.