智能建筑設(shè)備電氣控制系統(tǒng)研究

李偉

（阜陽市興華機(jī)械裝備有限公司，安徽 阜陽 236000）

1 智能建筑設(shè)備及其電氣自動(dòng)化系統(tǒng)

圖1所示為智能建筑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，智能建筑主要是由三個(gè)基本要素構(gòu)成，包括建筑自動(dòng)化系統(tǒng)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。智能建筑設(shè)備的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，傳感器檢測(cè)被控參數(shù)，對(duì)測(cè)量到的信息進(jìn)行初步處理后，發(fā)送至控制處理器，控制處理器通過對(duì)比分析，按照一定的策略發(fā)出控制指令給執(zhí)行器，執(zhí)行器接收到控制命令后，對(duì)被控參數(shù)進(jìn)行控制與調(diào)整，使其滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。

圖1 智能建筑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能建筑設(shè)備的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)分支如圖2所示，主要分為設(shè)備運(yùn)行管理與監(jiān)控系統(tǒng)和消防與安全防范系統(tǒng)，主要包括樓宇內(nèi)的設(shè)備供配電、照明、暖通空調(diào)、給排水、電梯、安全防范、消防等子系統(tǒng)。

智能建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能包括自動(dòng)控制、監(jiān)視、顯示各種電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)以及歷史數(shù)據(jù)，自動(dòng)檢測(cè)并及時(shí)處理各種突發(fā)事故與意外事件，根據(jù)外界環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整各種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)使建筑內(nèi)環(huán)境處于最佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能建筑內(nèi)各種電氣設(shè)備的統(tǒng)一管理與協(xié)調(diào)控制。

圖2 智能建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的子系統(tǒng)分支

2 智能建筑設(shè)備各子系統(tǒng)的電氣控制

2.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的電氣控制

暖通空調(diào)系統(tǒng)主要是由制冷源、發(fā)熱源和前端設(shè)備三部分組成。應(yīng)用最廣泛的制冷源是壓縮式制冷機(jī)組，壓縮機(jī)將制冷劑蒸汽壓縮為高壓蒸汽后將其送入冷凝器，制冷劑和冷卻水在冷凝器中進(jìn)行熱交換，制冷劑放熱后變?yōu)楦邏阂后w，通過熱力膨脹閥后，變?yōu)榈蛪阂簯B(tài)制冷劑后進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑通過與冷凍水的熱交換而發(fā)生汽化，吸收冷凍水的熱量而成為低壓蒸汽，再重新吸入壓縮機(jī)，開始新一輪的制冷循環(huán)。智能建筑設(shè)備制冷控制系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測(cè)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，控制設(shè)備的啟停和機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，檢測(cè)水流與壓差，控制冷卻水溫度和水箱補(bǔ)水等。應(yīng)用最廣泛的發(fā)熱源是城市熱網(wǎng)/鍋爐提供的熱蒸汽/熱水，熱蒸汽/熱水進(jìn)入到熱交換器后，與二次熱水進(jìn)行熱交換，二次熱水升溫后通過管道進(jìn)入加熱器，與空氣進(jìn)行熱交換后再返回?zé)峤粨Q器，開始新一輪的發(fā)熱循環(huán)。智能建筑設(shè)備發(fā)熱控制系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測(cè)發(fā)熱系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，控制熱交換器二次熱水出口溫度，故障處理等。智能建筑設(shè)備通風(fēng)控制系統(tǒng)的主要作用是保證空氣流通，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行凈化處理，主要功能是控制回風(fēng)溫濕度、焓值、設(shè)備啟停、故障報(bào)警等?？諝鉁囟取穸?、熱量通過傳感器傳送至控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)控制加熱器、加濕器、風(fēng)閥的閥門開度，將參數(shù)控制在設(shè)定范圍內(nèi)。記錄機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)滿足機(jī)組維修條件時(shí)，控制機(jī)組關(guān)閉，對(duì)其進(jìn)行定期維修。當(dāng)風(fēng)機(jī)兩側(cè)壓差明顯高/低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，控制設(shè)備停機(jī)。

2.2 給排水系統(tǒng)的電氣控制

智能建筑常用的給水方式包括水泵直接給水方式、高位水箱給水方式和氣壓罐給水方式，不同的給水方式適用條件有所不同。智能建筑常用的排水方式包括重力流直接排放方式和潛污泵排放方式，潛污泵排放方式要求智能建筑建設(shè)有地下室和泵房。以水泵直接給水方式為例，給水控制系統(tǒng)內(nèi)安裝有多個(gè)傳感器，主要用于檢測(cè)溢流水位、最低報(bào)警水位、允許啟泵水位和管道水壓。傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)管道供水壓力并通過控制器實(shí)施控制作用，將其控制在合理范圍內(nèi)。當(dāng)水壓過低時(shí)，調(diào)節(jié)變頻泵，當(dāng)變頻泵調(diào)節(jié)無法滿足智能建筑用水需求時(shí)，再啟動(dòng)工頻泵，當(dāng)水壓過高時(shí)，也是先調(diào)節(jié)變頻泵，再關(guān)閉部分運(yùn)行中的工頻泵。當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到運(yùn)行水位高于溢流水位或者低于最低水位時(shí)，智能建筑給水控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到運(yùn)行水位高于啟泵水位時(shí)，智能建筑給水控制系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)水泵。以潛污泵排水方式為例，排水控制系統(tǒng)內(nèi)也安裝有多個(gè)傳感器，主要用于檢測(cè)溢流水位、允許啟泵水位和允許停泵水位。當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到運(yùn)行水位高于溢流水位時(shí)，智能建筑排水控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到運(yùn)行水位高于啟泵水位時(shí)，智能建筑排水控制系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)潛污泵，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到運(yùn)行水位低于停泵水位時(shí)，智能建筑排水控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉潛污泵。

2.3 變配電系統(tǒng)的電氣控制

智能建筑對(duì)變配電的可靠性要求較高，因此通常采用兩路電源進(jìn)線的供電方式，兩路電源相互獨(dú)立且互為備用。智能建筑變配電控制系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警系統(tǒng)故障和電量計(jì)量。傳感器、變送器等將監(jiān)測(cè)到的參數(shù)信息傳送至控制器，控制器對(duì)比監(jiān)測(cè)值與設(shè)定值，并通過控制手段將監(jiān)測(cè)值控制在設(shè)定范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)測(cè)值明顯高/低于設(shè)定值，則控制器控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，控制各故障設(shè)備脫離系統(tǒng)并開啟保護(hù)設(shè)備。智能建筑變配電控制系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電壓、電流、功率因數(shù)等信息計(jì)算智能建筑設(shè)備的用電量，為電費(fèi)計(jì)算、負(fù)荷預(yù)估提供參考。

2.4 照明與電梯系統(tǒng)的電氣控制

智能建筑照明控制系統(tǒng)的主要功能是控制照明設(shè)備的啟動(dòng)與關(guān)閉，依照工作時(shí)間、休息時(shí)間、下班時(shí)間等時(shí)間段的劃分，合理調(diào)整照明設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保證智能建筑航空障礙燈的正常運(yùn)行。工作時(shí)間和休息時(shí)間內(nèi)，智能建筑照明控制系統(tǒng)根據(jù)自然光照度傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行照明時(shí)間控制與照明照度控制，為工作人員提供更為舒適的工作和休息環(huán)境。下班時(shí)間后，只保留部分值班用照明設(shè)備，智能建筑照明控制系統(tǒng)控制其他照明設(shè)備關(guān)閉，節(jié)約能源。建筑物航空障礙燈屬于一級(jí)負(fù)荷，必須保證設(shè)備的正常運(yùn)行，可以將其接入到應(yīng)急照明回路中。智能建筑電梯控制系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)視電梯系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保證電梯的正常運(yùn)行。電梯正常運(yùn)行時(shí)，電梯監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視電梯的運(yùn)行狀態(tài)，電梯發(fā)生故障時(shí)，電梯控制系統(tǒng)控制電梯制動(dòng)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3 智能建筑設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用策略

3.1 加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與技術(shù)引進(jìn)

智能建筑是建筑行業(yè)未來的發(fā)展目標(biāo)與發(fā)展趨勢(shì)，它能夠?yàn)槿藗兲峁└邮孢m、便捷、高效的人性化工作與生活環(huán)境。近年來，智能建筑在發(fā)展的過程中，有的忽略了系統(tǒng)的技術(shù)含量。設(shè)計(jì)階段采用存在缺陷的控制技術(shù)將造成使用階段的安全隱患。為了解決上述問題，國家相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)，吸收先進(jìn)的電氣自動(dòng)化控制技術(shù)；技術(shù)研發(fā)人員應(yīng)當(dāng)提升自主創(chuàng)新意識(shí)，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，以控制系統(tǒng)的功能性和實(shí)用性作為主要研發(fā)目標(biāo)；管理方應(yīng)當(dāng)選擇合適的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備，確保設(shè)備質(zhì)量和技術(shù)水平，為智能建筑用戶提供更為安全可靠的工作和生活環(huán)境。

3.2 完善智能建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段，我國智能建筑的發(fā)展仍處于研發(fā)與推廣階段，尚未形成有關(guān)智能建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，已建成的智能建筑多是遵循已有的關(guān)于普通建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，建成的智能建筑設(shè)備電氣控制系統(tǒng)質(zhì)量參差不齊。為了推動(dòng)智能建筑的應(yīng)用與發(fā)展，也為了提升智能建筑的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)水平，應(yīng)當(dāng)不斷完善智能建筑設(shè)備電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，形成統(tǒng)一規(guī)范。

4 結(jié)語

智能建筑能夠?yàn)楝F(xiàn)代化的生產(chǎn)與生活提供更加便捷、舒適的環(huán)境，而電氣自動(dòng)化控制技術(shù)能夠?yàn)檫@樣的建設(shè)目標(biāo)提供技術(shù)支撐。本文主要探究智能建筑設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)，主要包括暖通空調(diào)系統(tǒng)的電氣控制、給排水系統(tǒng)的電氣控制、變配電系統(tǒng)的電氣控制和照明與電梯系統(tǒng)的電氣控制。應(yīng)在不斷發(fā)展的過程中根據(jù)自身實(shí)際情況，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與技術(shù)引進(jìn)，完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，形成更為完善的設(shè)計(jì)建設(shè)體系。

[1]梅春燕．建筑電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J/OL]．建筑知識(shí) ,2017,(05)：1．

[2]趙海江．智能樓宇電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J]．山東工業(yè)技術(shù) ,2017(11)：152．

[3]喬成．電氣自動(dòng)化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用研究[J]．赤峰學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ),2017,33(08)：99-101．