关于智能建筑电气自动化系统设计研究

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摘 要：近年来，智能化建筑成为当今现代建筑的主流。智能化建筑集合了计算机网络技术、通信技术以及自动化控制等高端技术，并不断改革以适应当今建筑的要求，在高层建筑中得到了推广与应用。文章主要针对智能建筑电气自动化系统设计进行了研究，旨在实现高层建筑环保节能的目标，同时有效地保证建筑的安全性和舒适性。

关键词：智能建筑；电气自动化；系统设计

智能建筑行业是在现代信息产业发展的基础上逐步发展形成的一个新兴产业，其集结了自动化控制方式、电子技术、传感技术以及网络通讯等先进技术与一体，将建筑作为平台，为用户提供通讯网络化、办公自动化等人性化服务。而智能建筑中应用的电气技术也经历了电气化、自动化以及智能化三个不同的发展阶段，现已成为智能化建筑不可缺少的一部分。

一、智能建筑电气自动化系统概述

1.1系统组成和工作原理

智能建筑电气自动化系统作为智能控制系统，集散装置由两级网和中央监控计算机、主控制器、现场控制器和通信网络等以上四级控制装置组成。通过中央监控计算机进行交流，通过现场控制器进行控制。一级网和二级网构成了两级网络，一级网络就是局域网，二级网络是工业控制总线。中央监控计算机为第一级控制装置，连接一级网络和二级网络的现主控制器为二级控制装置，二级网络上连接着现场控制器，负责现场设备的控制，这是三级控制装置。安装在建筑设备基础上的传感器与执行器是第四级控制装置，这种连接保证了现场控制器的独立工作能力。

该系统能够实现以下功能：自动控制、监视各种机电设备的启动与停止。自动检测各种设备的运行参数及其变化趋势和历史数据。检测并及时处理各种意外、突发事件。根据外界条件变化自动调节各种设备始终运行在最佳状态。实现对于楼宇内各种机电设备的统一管理、协调控制。实现能源的自动化管理和设备的维护和管理。

1.2 设备控制各子系统

（1）变配电控制系统

智能建筑对于供电系统的要求很高，需要设置备用电源，以防止突发停电时备用电源能够继续工作，智能建筑变配电控制系统能够完成参数检测、设备状态监视与故障报警、电量计量等功能。

（2）照明与动力控制系统

智能楼宇的照明用电量很大，因此，既保证照明质量，又做到节能设计是控制系统的关键。由于智能建筑一般都是高层建筑，电梯等动力系统也是一个重要的系统，出于安全性考虑，动力系统都自带有一个完善的计算机控制系统，对于动力系统实现完好的控制。照明控制系统应该完成对于走廊、楼梯照明、下班时间关掉一般照明、办航空障碍灯和投光灯等功能。动力控制系统依靠DDC同电梯控制箱的电气触点相连，完成监视系统的运行状态和故障情况的功能。

（3）通风与空调控制系统

空调系统按空气处理设备的设置不同分为集中式空调系统、半集中式空调系统和局部空调系统三类。空调系统由冷源、热源和前端设备三大部分组成。通风系统将室内的污染空气净化排除，吸入室外的新鲜空气，分为局部通风和全面通风两种。空调控制系统通过制冷系统实现设备启停顺序的控制、冷水机组开启台数控制、压差旁通控制、水泵控制、水箱补水控制等功能；通过热水控制系统来实现交换器二次热水出口温度控制、热水泵控制及连锁、工作状态显示与打印等功能；通过空气处理监控系统来实现回风温度控制、回风湿度控制、焓值控制、联锁控制、过滤器堵塞报警、工作状态显示与打印等功能。

二、智能建筑电气自动化节能技术

2.1空调系统的节能技术

空调系统是智能建筑中耗电量最大的系统，因此对于空调系统的节能控制有着至关重要的意义。空调系统电气自动化系统节能技术包括水源热泵、地源热泵技术、变风量控制技术和焓值控制技术等。

水源热泵、地源热泵技术是利用夏季地球浅层水源温度低于地面建筑物，冬季浅层水源温度高于地面建筑物的原理，以空气或水作为载剂，利用热泵提升或降低楼宇中的温度，实现温度调节的技术。由用户末端系统水源中央空调主机系统和水源水系统三部分组成，具有节能高效，一机多用、适用范围广阔，绿色环保，系统运行稳定、舒适的特点。

变风量控制技术通过调节送风量的大小来实现被控参数的控制。由变风量空调机组和变风量末端两大部分组成，变风量空调机组调节风机的转速，变风量末端是终端控制设备，通过控制信号自动调节电动风门的开启程度，使室内温度趋向设定值。该系统的使用更加灵活，节能效果更好。

焓值控制技术是为了解决空气流通的问题，使室外的新鲜空气和室内的空气能够完成交换 焓值是空气温度和相对湿度的函数，指空气中所含的热量，中央空调的焓值控制方式是将处理过的空气输送回室内，吸收湿度和热量后，一部分排出室外，另一部分与新风通过排风阀混合后重新回到室内。

2.2 照明系统的节能技术

照明系统的用电量仅次于空调系统，分为定时控制和智能控制两种方式，我们一般采用总体智能系统的控制手段，系统一般通过计算机相连系统单元、输出单元、输入单元三部分，通过智能继电器可实现多路独立光源的开关控制，用智能面板代替传统面板开关。通过总线的放入纳入到系统中，实现系统对于照明系统节能的智能控制和统一管理。

三、智能建筑电气自动化系统设计

3.1 设计原则和标准

系统设计应该遵循以下原则：功能实用、技术先进；系统安全性、可靠性高；系统集成性高；系统的开放性和互操作性高等。系统设计标准应该遵循建设方招标文件中的技术参数与要求以及国内相关文件要求和国际相关标准。

3.2 系统设计流程

智能建筑设备电气自动化系统设计一般分为以下几个步骤：用户需求分析，这是设计系统首先要进行的步骤，设计人员要通过走访调查、设计任务书等相关方式，对于楼宇内的设备以及设备自动化系统进行详尽的研究。功能子系统方案设计，是设计人员根据前期的调查结果设计相关控制方案，用以明确各个子系统的数量以及所能完成的详细控制功能。BA系统监控点数表编制，设计人员要根据功能子系统的控制方案确定监控点位、性质和选用的设备类型，并且通过编写监控点总表来选配的控制设备列表进行统计和汇总。系统设备配置和施工图纸绘制是流程的最后一步。

3.3 设计要点分析

设计中应该遵循如下要点：中央监控室要靠近系统的负荷中心，但是要远离噪音大、电磁干扰强和相对潮湿的地方。现场控制器的设置要充分考虑到系统的调试、维护、管理方便性和布线的经济性，本着相对集中靠近现场传感器和执行器的原则，接口要留有15%的剩余量。传感器的输出有模拟输出和数字输出两种方式输出时要充分考虑到抗电磁干扰的能力，如果现场的电磁干扰比较强，就应该采用电流型传感器，一般情况下可以选用电压型传感器。

现场的通信线路和信号线应该充分考虑屏蔽，设置软线并且用金属线管和线槽进行敷设 供电系统应该采用专用的回路，负荷等级采用最高等级，系统还应该设有备用电源，防止发生故障时不间断供电。

四、结束语

综上所述，电气自动化在现代智能建筑设计中运用非常广泛。如对楼宇设备自动化控制进行合理设计，就能达到合理利用资源，确保设备能安全运行。目前，电气自动化在智能化楼宇的应用，在我国还是属于一个比较新的技术领域，随着越来越多的智能化建筑物的出现，将会有更加先进的新兴技术补充到这一技术领域中，使这一技术能不断完善。

参考文献

[1]谢秉正.新世纪电气自动化类规划系列教材[J].楼宇智能化原理及工程应用，2007.

[2]曾益保.电气自动化在智能建筑中的应用[J].科技论坛，2009（07）.