王 忻

(南京師范大學基建處，江蘇 南京 210046)

智能建筑中設備節(jié)能控制分析

王 忻

(南京師范大學基建處，江蘇 南京 210046)

簡要介紹了智能建筑設備節(jié)能的意義，著重分析了空調(diào)設備、給排水設備、照明設備節(jié)能控制。

智能建筑；設備；節(jié)能；控制

0 引言

經(jīng)濟的不斷發(fā)展在推動現(xiàn)代化建筑行業(yè)發(fā)展的同時，也改善了人們的生活。隨著現(xiàn)代電子信息技術和智能控制技術的進步，現(xiàn)代建筑在形式和要求方面面臨著新的挑戰(zhàn)，現(xiàn)代化的智能建筑越來越多地受到人們的青睞。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的智能化和人性化居住的要求，實現(xiàn)建筑設備的智能控制和建筑節(jié)能的智能管理尤為重要。

1 智能建筑設備節(jié)能的意義

人口的不斷增長和地球資源的相對匱乏之間存在相當大的矛盾，特別是對于中國這樣的人口大國，人們不斷提高的生活水平和生活質(zhì)量，勢必造成更大的能源消耗。這樣一來，對現(xiàn)代建筑的形式和功能就有了新的要求，相關部門在規(guī)劃和建設現(xiàn)代化城市時，要監(jiān)督建筑施工企業(yè)在建筑設計時充分考慮到建筑設備和節(jié)能技術的智能化。只有建筑設備智能化了，管理智能化了，人們的居住才能實現(xiàn)智能化，這就在提高人們生活水平和生活質(zhì)量的同時，提高了人們居住的滿意度。

設備系統(tǒng)是建筑運行和控制的中心系統(tǒng)，是智能建筑實現(xiàn)舒適、方便、快捷、節(jié)能目標的基礎，設備系統(tǒng)能耗占整個智能建筑能耗的2/3，因此，降低建筑能耗關鍵在于降低設備運行能耗。設備系統(tǒng)由若干功能不同的子系統(tǒng)組成，設備系統(tǒng)的控制過程相當復雜，再加上設備種類和數(shù)量繁多，所以設備集成控制管理具有多樣性與復雜性的特征。因為智能建筑的形態(tài)也具有多樣性，所以設備節(jié)能研究必須以設備運行控制為基礎，運用數(shù)據(jù)分析處理方法分析能耗數(shù)據(jù)，并將研究成果作用于設備運行控制。

本文旨在通過討論智能建筑中設備的控制技術來探討智能建筑節(jié)能方式[1]。

2 智能建筑設備節(jié)能控制分析

智能建筑的能耗主要集中為各類設備系統(tǒng)能耗，而設備集成控制系統(tǒng)作為建筑物節(jié)能的檢測工具和實施手段，與整個智能建筑的節(jié)能關系密切。研究顯示，智能建筑的能耗主要集中在空調(diào)設備系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及電梯運行系統(tǒng)，其中空調(diào)設備系統(tǒng)能耗占整個系統(tǒng)能耗總和的2/3左右，因此研究空調(diào)設備的控制技術尤為重要。

2.1 空調(diào)設備節(jié)能控制分析

供給空調(diào)系統(tǒng)的能量由熱源和冷源系統(tǒng)產(chǎn)生，經(jīng)水系統(tǒng)傳遞給風系統(tǒng)，再由風系統(tǒng)將能量傳遞給被調(diào)節(jié)的房間，以達到所要求的室內(nèi)溫度與濕度。能量傳送過程中，水系統(tǒng)輸送能源所耗的能量為泵的電能，風系統(tǒng)輸送能源所耗的能量為風機的電能；冷熱源系統(tǒng)工作所消耗的電能與泵和風機所消耗的電能之和即空調(diào)系統(tǒng)總耗能量?？照{(diào)設備的節(jié)能控制主要就是對上述三部分能量消耗的有效控制[2]。

空調(diào)系統(tǒng)供給房間的冷量主要有7方面的熱量消耗，包括照明散熱量、人體散熱量、透過外窗的日射得熱量、人體/物料以及設備的濕負荷、滲透空氣散熱量、物料與設備散熱量、通過圍護結構傳入室內(nèi)的熱量。其中，透過外窗的日射得熱量、通過圍護結構傳入室內(nèi)的熱量以及滲透空氣散熱量的大小由室外溫度決定；照明、人體、物料以及設備散熱量共同組成了房間的熱負荷，空調(diào)的制冷負荷就由這幾部分決定。

空調(diào)耗能系數(shù)(CEC)是分別從建筑物的節(jié)能性能以及設備的能源利用效率兩方面來進行綜合評價的，它是通過在全年假想負荷的前提下計算設備系統(tǒng)的全年能源消耗量，來評價設備能量利用效率的指標[3]。

CEC=P/(Qc+Qh+Ql)

式中，P為空調(diào)系統(tǒng)全年能耗；Qc為冷負荷；Qh為熱負荷；Ql為新風負荷。

根據(jù)CEC的計算公式以及相關研究表明，基準型空調(diào)系統(tǒng)的CEC大約在1.6左右，節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)的CEC大約在1.1左右。CEC的值可用于判斷空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性，根據(jù)這個值對節(jié)能措施適當調(diào)節(jié)，從而降低智能建筑的總體能耗。

PAL是一個評價公共建筑外圍護結構保溫、遮陽等其他設施保溫性能的指標，可以作為評價公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的輔助指標。建筑物圍護結構的保溫性能直接決定了空調(diào)房間的冷、熱負荷，若要節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的能耗，就必須改善圍護結構的保溫性能。

2.2 給排水設備節(jié)能控制分析

智能建筑給排水能耗主要來自設備用水損耗和用電損耗。

用水損耗包括生活給水能耗與消防給水能耗。生活給水系統(tǒng)供給烹飪、洗滌、沐浴以及日常飲用水，消防給水系統(tǒng)供給消防栓以及自動噴水滅火給水系統(tǒng)用水。影響智能建筑用水損耗的因素有2點：

(1) 給水管網(wǎng)的滲漏損耗。給排水管網(wǎng)在建筑物內(nèi)以暗埋方式進行鋪設，給水壓力、給水管材的質(zhì)量、水管鋪設方式及其受腐蝕程度等都是造成積水管破損的原因所在，滲水問題也是目前給排水系統(tǒng)的主要能耗所在，因此加強對上述幾點因素的控制，是有效降低用水損耗的關鍵措施。

(2) 用水終端設備損耗。用水終端設備包括所有房間用水設備，如馬桶、洗碗龍頭、洗漱龍頭等，這些終端設備的損壞往往也給整個給水系統(tǒng)帶來大量的用水損耗，而影響用水終端設備的因素又包括設計、制造質(zhì)量及受腐蝕程度等，因此加強對這幾方面因素的控制也能有效降低用水損耗。

用電損耗包括水泵用電損耗以及消防系統(tǒng)自動噴淋系統(tǒng)用電損耗。水泵運轉損耗的影響因素有2個，即建筑物高度以及用水量。當建筑物高度超過30 m時，要采用二次水泵供水，二次水泵本身已經(jīng)增加了電能的消耗，且二次水泵與一次水泵的轉接也免不了有電能的耗損。同時用水量越大，水泵電機消耗的電能就越多。自動噴淋系統(tǒng)用電損耗主要來自于長期供電的損耗，由于消防供水系統(tǒng)必須保持一直有水可供，所以噴淋系統(tǒng)必須長期保持備用狀態(tài)，這里的電能損耗取決于噴淋系統(tǒng)的設計功率。

2.3 照明設備節(jié)能控制分析

隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，電力的需求量也在不斷攀升，電力供應緊張的局面將在相當長的一段時期內(nèi)一直存在，所以節(jié)能減排刻不容緩。智能建筑照明設備能耗包括大樓照明系統(tǒng)耗電與用電設備耗電。

在大樓這種人員比較多的地方，我們設計的照明系統(tǒng)需要做到能源的合理利用，在有人的地方必須設計有足夠的照明；在人員活動較少的區(qū)域可以采用間斷性照明，比如現(xiàn)在比較流行的聲控、溫控、紅外傳感器控制等；在沒有人的區(qū)域，嚴格熄燈滅光，以節(jié)約能源[3]。

3 結語

總體而言，緩解能源危機已經(jīng)成為一個全球性的戰(zhàn)略問題，特別是對于我國這樣一個人口大國，如何實現(xiàn)能源的合理利用，不僅關系著人們能否擁有良好的生活環(huán)境，也影響著社會的和諧，甚至影響著國家經(jīng)濟的發(fā)展。因此，在現(xiàn)代化的建筑建設和管理中，在為人們提供人性功能與服務的同時，要在建筑設備智能化上下功夫，確保機電設備的智能化管理和能耗的智能化控制，有效地防止建筑主體內(nèi)部的能量消耗過大?，F(xiàn)代智能建筑就應該是那種機電設備能夠合理自動開停、通風系統(tǒng)可以優(yōu)化變頻調(diào)控和配備合理的低溫送風系統(tǒng)的建筑，唯有如此，才能真正談得上智能建筑的節(jié)能。

[1]臧大進，劉增良.優(yōu)化控制技術在智能建筑節(jié)能中的應用[J].巢湖學院學報，2009(6):54～60

[2]洪其祿.淺議智能建筑控制技術與電氣節(jié)能設計[J].科技創(chuàng)新與應用，2013(11):209

[3]李芳.智能建筑節(jié)能管理系統(tǒng)的實現(xiàn)及應用研究[J].安徽建筑，2013(5):46～47

2014-10-24

王忻(1978—)，男，江蘇南京人，工程師，施工科科長，研究方向：建筑設備現(xiàn)場管理。