摘要：随着我国科技的进步和智能化设备的普及，智能建筑设备电气自动化系统也迎来了快速的发展，在整个建筑工程的投资中，智能化工程的投入约占50%左右。根据我国的定义,利用先进的技术对楼宇进行控制、通信和管理,即为智能建筑。但是由于智能化技术还不够成熟，因此智能建筑设备在实际运行过程中还是会存在一些问题，例如：空调系统耗能过大，照明系统安置不合理等，这些问题就导致了不必要的能源消耗。因此优化建筑建筑设备电气自动化系统是非常有必要的，优化后的系统可以在确保建筑安全的前提下，很大程度上减少了能源的消耗和系统的使用效率，本文就对建筑设备电气自动化系统的节能控制性能上进行研究，对推进智能建筑的发展有着重要的意义。
关键词:建筑设备；电气自动化；节能
一、建筑设备电气自动化系统的发展趋势
近年来，绿色环保建筑的建设一直是业内关注的焦点。很多研究表明建筑自动化系统被应用于控制供暖、通风、空调、照明、水泵和电梯系统时，对减少能源消耗方面有很大的作用。随着计算机技术、电信和信息技术的进步和发展，建筑内部的设施越来越复杂，建筑自动化系统和建筑之间的互动需求也在增加。尽管建筑自动化系统已经发展并日益普及，但提供远程控制和实时监测能源消耗的智能工具和方法还是存在着一定的问题。在过去，用于能源和环境管理的“智能”系统较少，其不足之处主要表现在控制功能不足、对人为因素依赖性高、以及能源消耗的选择性监测等。
通过对关于建筑能耗方面文献的阅读，发现建筑内部的主要能耗集中在照明、制冷和制热三个方面。因此本文旨在提出两种通过优化空调和照明系统去降低建筑能耗模拟与优化的系统，为工业、家庭和公共建筑的能源终端用户提供服务。系统分别是基于两个不同的原型软件工具，用于模拟和优化建筑内部的能耗，增强了建筑自动化系统的交互性。系统优化的重点在于在保持建筑内部环境舒适性的前提下，减少能源的消耗。
二、建筑设备自动化系统组成和功能
大多数建筑自动化系统由有线或无线宽带转换网络组成，其每个控制系统都有三个以上的设备组成：传感器、执行器和现场控制器。系统首先通过传感器对建筑内部的被控参数进行采集，将参数信号转换为电信号传递给控制器并与设定值进行对比，如果被控参数与设定值有差别，控制器将会发出调节指令，调节指令传递到执行器,执行器对建筑内部的被控参数进行及时的调控，使其与设定参数相同。在建筑设备自动化系统中，用户、设计者和开发人员可以根据不同的需求选择不同类型的控制系统，并且每种系统都有其优点和缺点，其中最受欢迎的系统是提供开放协议并支持大量设备的自动化系统。在选择自动化系统时，建造成本，能耗也是选择过程中需要考虑的参数，其中还包括编程语言的复杂和支持的最大连接设备数。
因此在选择建筑设备自动化系统时主要需要考虑的有以下三方面：
（一）基本的自动化系统的操作支持。 可以设定设备运行时间，调整建筑内部环境参数，进行故障排除，响应警报或检查系统等任务。同时支持通过大多数可用的终端或远程设备以快速简便的方式操控系统。
（二）低能耗。自动化系统必须满足不间断、准确地测量和分析建筑内部被控参数，以便进行更加有效能源利用，提升建筑的环境友好性。同时必须能够提供有效的监控、决策和报警装置和服务。
（三）确保高质量的建筑内部环境。 舒适度管理是自动化系统必须考虑的主要要求之一。根据建筑使用者的类型，其环境调节的能力范围可以从简单的环境监测到为患有哮喘等其他慢性呼吸疾病的人提供舒适的室内环境。
为了满足上述要求，建筑设备自动化系统需要支持多种功能，自动化系统的技术平台和协议种类繁多，因此在选择前我们必须了解这些功能，并向系统提供方告知建筑物的类型，即建筑物是商业建筑物还是住宅建筑物，还是任何其他类型的建筑，还应考虑建筑物所在的区域以及在可能居住或工作的人的生活和工作习惯。此外，最重要的一定是要能够降低建筑内部的能耗。
三、建筑设备电气自动化系统的节能控制
（一）空调节能系统的研究
空调节能控制系统通过中控器、PLC将冷水机组系统、燃气锅炉机组系统和热交换站的动力设备接入智慧能源平台进行在线监测、统一调度和智能化管控，实现能耗需求端的负荷需求与能源供应端的能量供应进行信息交互，实现能源集中供应系统(中央空调或集中供暖)的“以需定供、负荷随动、同步调节”。一方面为设备的安全高效运行提供保障，另一方面实现了节能降耗、提升能效、节省运行费用之目的，系统性的解决了能源供应端的“能效提升”和能耗需求端的“用能管控”协同问题。
本文研究和设计的空调节能系统主要为工业、家庭和公共建筑的能源终端用户提供服务，因此在设计的方案主要分为以下几个模块，如图所示：
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图1空调节能系统示意图
其系统组成分为以下几个部分：
1、系统平台：可部署在云端，可以实现手机远程操作管理；也可部署在本地局域网，智能在局域网范围内进行操作管理；
2、智能主机：若系统中需要多个主机，每个主机通过网线并入统一网段的局域网；每一台主机通常能接入60台空调面板；
3、空调智能面板：空调面板分为低压控制面板和高压控制面板两种，根据空调系统的类型来选择；
4、由于采用了先进的Zigbee无线组网技术，控制信号将通过系统中设备跳转来传输，如果相邻面板存在间隔较远的情况，可以在中间位置将一个普通灯光开关换成SNB智能开关即可；
5、APP软件：以上功能都是通过APP来实现。APP软件可以安装在平板电脑或手机上。
（二）空调节能系统的主要功能：
1、设定自动定时任务，既节省人力费用又节约能耗可设定上班、下班、节假日、活动日等的自动开关机时间；公共大堂上班高峰期与其他时段的空调设定可以不一样。
2、设定条件来控制空调的调节下班时段，设定加班条件才能开启空调单元（此种情况还可向加班租户收空调费）
3、管理员可设定哪些节点的面板不可调整，哪些面板可以调整；哪些面板只能在限定的范围内调整；
4、明确节能责任主体，哪些使用单元经常在夏天将温度调低到22℃，等，对这些行为进行有效管理，有利于达到节能目标。
（三）照明控制系统节能研究
智能照明节能控制系统智能化的主要目的有三个：一是可以提高照明系统的控制和管理水平，减少照明系统的维护成本；二是可以节约能源，减少照明系统的运营成本；三是提高照明控制系统人工智能化的水平，实现对重要照明回路或设备的智能运维水平。
智能家居照明控制系统主要由想利用先进电磁调压及电子感应技术，对照明用电和室内亮度进行实时监控，根据需求进行自动调节使室内照明条件和用电效率达到最优状态，减小照明电路中由于不平衡负荷用电导致的电量损耗，降低能源的消耗，提高灯具的使用寿命和线路的温度。
在确保建筑内部正常的照明需求下，系统自动根据室内环境的亮度输出一个最佳照明亮度，降低因亮度过高导致的照明眩光，使建筑内部光照亮度更加柔和、照明分布更加均匀。整个照明控制系统可以将用电能耗降低到原来的30%左右。
因此主要研究并且设计出了一套基于KNX总线的智能照明控制系统，其中下图详细的介绍了这套控制系统的总体设计方案，硬件设备选择、KNX总线网络的组建设计等内容。
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图2 KNX智能照明系统示意图
四、总结
在本文中，我介绍了现代建筑自动化节能系统的组成部分，并提出了两个可行的解决方案去减少建筑能耗。综上所述，建筑设备电气自动化系统能够在很大程度上减少用电量，提升了能源的使用率，实现更合理的电量配置和消耗，符合目前我国提倡的绿色环保建筑的理念，建筑自动化节能系统应该被广泛应用于家庭、公司、工厂等建筑中，为进一步提升人们的工作、生活质量打下坚实的基础。
参考文献：
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[4]廖述龙.高层楼宇建筑电气节能技术研究[D].上海交通大学，2011.
论文作者:高瑛
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷23期
论文发表时间:2020/4/3
标签：建筑论文; 自动化系统论文; 系统论文; 建筑设备论文; 节能论文; 智能论文; 空调论文; 《建筑实践》2019年38卷23期论文;