弱電智能化控制與建筑節(jié)能分析

劉彬棟

摘要節(jié)能降耗是我國目前實行的一項重要政策，旨在降低單產能耗、資源消耗，通過技術手段，提升生產過程中對資源能源的利用率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。建筑行業(yè)作為三大傳統(tǒng)高耗能行業(yè)之一，通過運用智能化手段實現(xiàn)其節(jié)能效果，將成為未來建筑行業(yè)發(fā)展趨勢。本文分析了智能化控制的特點，分析了將其運用于建筑節(jié)能的可行性，以期與同行交流。

關鍵詞弱電；智能化控制；建筑節(jié)能

隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的加快，我國的房地產業(yè)得到了快速發(fā)展。隨著國家經濟的快速發(fā)展，對能源的需求也越來越大。然而，建筑行業(yè)作為傳統(tǒng)的高耗能產業(yè)，其單產能耗達到了發(fā)達國家的3倍以上，因此，降低能耗，成為當前各行業(yè)尤其是高能耗產業(yè)的當務之急。節(jié)能建筑雖然成本較高，但從長遠來看，其全壽命成本遠低于普通建筑，且符合綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的理念，擁有巨大的社會效益。智能化控制系統(tǒng)與節(jié)能建筑相結合，不但使建筑的能量利用率更加科學合理高效，而且使人們的生活更加方便，服務更加周到，給未來的建筑行業(yè)的發(fā)展指明了方向。

1“客觀”節(jié)能建筑技術

1.1建筑物傳熱處理

由熱力學相關知識可知，建筑物傳熱的方式主要有熱輻射、熱傳導、熱對流3種方式。其中熱傳導主要是指固體中的傳熱，而熱對流多發(fā)生在液體和氣體中。不同的物質具有不同的熱傳遞性能。例如，金屬一般都是熱的良導體，木材、羽毛、棉麻、玻璃都屬于熱的不良導體，而石棉常用于絕熱材料。在建筑物中，鋼筋混凝土、瀝青等材料的熱輻射較大，符合材料的熱輻射則較小。因此，在修建建筑時，在不影響建筑物設計質量的前提下，合理使用不同的材料，有利于減少建筑物本身的熱傳導，實現(xiàn)節(jié)能。

1.2合理選址?？茖W布局

建筑物在選址時，要綜合當地的地理環(huán)境、日照時間，應盡量選擇日照時間充足的地方，解決建筑物采光取暖的問題，避開風口，減少季風對建筑物的影響。尤其是冬天，可有效降低建筑物墻體的熱傳導，從而降低取暖造成的能源消耗。

1.3精心設計

結合當地地理環(huán)境、氣候等因素，采用適當的外墻形式，合理控制建筑物外墻的面積和比例，做好建筑避風遮陽的設計。

1.4科學選材

隨著科技的發(fā)展，大量新型建筑材料在現(xiàn)代建筑中得到了廣泛的應用。例如，新型墻體材料、復合墻板、新型節(jié)能玻璃墻面材料等，有利于實現(xiàn)建筑物節(jié)能。

1.5建筑技術

采用新型的外墻技術，例如歐文斯科寧保溫隔熱技術、電熱采暖節(jié)能技術、GKP型外墻保溫技術等，從而實現(xiàn)建筑物節(jié)能。

2智能化控制在節(jié)能建筑中的具體應用

2.1建筑遮陽節(jié)能的智能化應用

目前我國的建筑物遮陽方式主要有內部遮陽和外部遮陽兩種。其中內部遮陽主要是利用百葉窗和窗簾進行遮陽，減少太陽光對室內的直接照射，但缺點是長時間的陽光照射仍然會導致室內悶熱。外部遮陽主要有屋頂遮陽和墻面遮陽，這些都屬于固定擋板式遮陽方式，不能根據太陽的照射角度進行調整，遮陽效果不太理想。為消除傳統(tǒng)遮陽方式的弊端，設計出了智能光伏遮陽調節(jié)系統(tǒng)，充分利用太陽，實現(xiàn)節(jié)能。

2.2建筑物通風系統(tǒng)節(jié)能的智能化應用

與傳統(tǒng)建筑相比，現(xiàn)代化建筑占地面積更大，內部結構更加復雜，因此對通風系統(tǒng)的要求也就更高。在現(xiàn)代智能建筑中，通風設備主要分為風機和空調兩類。其中空調，尤其是大型建筑安裝的中央空調，更成為能耗主要的設備。中央空調系統(tǒng)往往結構復雜，風口眾多，其系統(tǒng)設計的優(yōu)劣不僅將影響到設備的使用，而且會造成大量的能源浪費。

基于此，筆者通過對中央空調工作原理進行梳理，提出以下中央空調智能系統(tǒng)方案，從而最大限度實現(xiàn)節(jié)能要求。該系統(tǒng)中，冷凍機房以西門子PLC300控制器為自控系統(tǒng)核心，基于西門子WINCC6.0組態(tài)平臺，靈活高效地實現(xiàn)了對整個機房的監(jiān)控與管理，從而達到節(jié)能目的。其中，工控機放置于機房旁的管理室內。具體結構如圖1。

其具體作用是實現(xiàn)對冷凍機房內的設備進行實時監(jiān)管，根據建筑內部環(huán)境，合理控制相關設備的運行狀態(tài)，達到節(jié)能目的。其監(jiān)控功能主要包括：設備運行裝填監(jiān)控和啟?？刂啤⒗鋬鏊眉袄鋮s水泵控制、冷卻水塔控制、熱水泵控制、補水控制和環(huán)路電動閥控制等。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，該監(jiān)控系統(tǒng)還能實現(xiàn)狀態(tài)異常報警和設備故障報警，并將數據記錄備案，方便專業(yè)人員進行維護處理工作。

在實際運用中，以沈陽某機關辦公大樓為例：蓋樓高44.85m，建筑面積34 785.02㎡，其中北側高11層，南側高10層。該建筑物安裝有中央空調系統(tǒng)，其冷源由地下室2臺水冷螺桿式冷水機組提供，溫度為7℃～12℃?？照{系統(tǒng)熱源由市政管網提供，初始水溫為90℃～110℃，經板式換熱器換熱后，水溫為50℃～60℃。空調夏季總冷負荷為3 000kW，冷指標為85w/㎡；冬季空調總熱負荷為2 000kW，熱指標為57W/㎡。

該系統(tǒng)通過3個完整周期的運行過后，統(tǒng)計數據表明其實現(xiàn)了設計的節(jié)能目的要求：1）年均節(jié)約電能超過20%；2）優(yōu)化了設備運行，消除了啟動和停止時的水錘效應；3）實現(xiàn)閉環(huán)全自動控制，提升了自動化水平，大幅降低操作難度和運行成本；4）實現(xiàn)了軟啟動，大幅度降低了電機啟動電流，有效減少了電動機啟動時對電網的沖擊。

2.3智能照明系統(tǒng)的應用

在傳統(tǒng)的建筑物照明系統(tǒng)中，往往需要人工進行管理，致使經常出現(xiàn)忘記關燈的現(xiàn)象，造成了大量電能的浪費。而智能照明系統(tǒng)，可以很好地解決這一問題，必滿不必要的浪費。例如，筆者對RH 2000型智能照明系統(tǒng)進行試驗，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在移動感測、光纖感知、光線調節(jié)、定時控制、紅外人體感應、消防聯(lián)動等方面均可實現(xiàn)完全自控，同時還能實現(xiàn)對單個照明單元的精確控制。經過對比發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)照明相比，該系統(tǒng)在相同條件下，節(jié)能達到25%以上。

3結論

能源是人類社會發(fā)展的發(fā)動機，節(jié)能降耗是未來社會發(fā)展的必經之路。隨著智能化技術的日益成熟，其在節(jié)能建筑的應用，必將大大改善建筑行業(yè)高能耗的現(xiàn)狀，實現(xiàn)節(jié)能建筑、綠色建筑的健康發(fā)展。