王 忻

(南京师范大学基建处，江苏 南京 210046)

智能建筑中设备节能控制分析

王 忻

(南京师范大学基建处，江苏 南京 210046)

简要介绍了智能建筑设备节能的意义，着重分析了空调设备、给排水设备、照明设备节能控制。

智能建筑；设备；节能；控制

0 引言

经济的不断发展在推动现代化建筑行业发展的同时，也改善了人们的生活。随着现代电子信息技术和智能控制技术的进步，现代建筑在形式和要求方面面临着新的挑战，现代化的智能建筑越来越多地受到人们的青睐。为了满足人们日益增长的智能化和人性化居住的要求，实现建筑设备的智能控制和建筑节能的智能管理尤为重要。

1 智能建筑设备节能的意义

人口的不断增长和地球资源的相对匮乏之间存在相当大的矛盾，特别是对于中国这样的人口大国，人们不断提高的生活水平和生活质量，势必造成更大的能源消耗。这样一来，对现代建筑的形式和功能就有了新的要求，相关部门在规划和建设现代化城市时，要监督建筑施工企业在建筑设计时充分考虑到建筑设备和节能技术的智能化。只有建筑设备智能化了，管理智能化了，人们的居住才能实现智能化，这就在提高人们生活水平和生活质量的同时，提高了人们居住的满意度。

设备系统是建筑运行和控制的中心系统，是智能建筑实现舒适、方便、快捷、节能目标的基础，设备系统能耗占整个智能建筑能耗的2/3，因此，降低建筑能耗关键在于降低设备运行能耗。设备系统由若干功能不同的子系统组成，设备系统的控制过程相当复杂，再加上设备种类和数量繁多，所以设备集成控制管理具有多样性与复杂性的特征。因为智能建筑的形态也具有多样性，所以设备节能研究必须以设备运行控制为基础，运用数据分析处理方法分析能耗数据，并将研究成果作用于设备运行控制。

本文旨在通过讨论智能建筑中设备的控制技术来探讨智能建筑节能方式[1]。

2 智能建筑设备节能控制分析

智能建筑的能耗主要集中为各类设备系统能耗，而设备集成控制系统作为建筑物节能的检测工具和实施手段，与整个智能建筑的节能关系密切。研究显示，智能建筑的能耗主要集中在空调设备系统、给排水系统、照明系统以及电梯运行系统，其中空调设备系统能耗占整个系统能耗总和的2/3左右，因此研究空调设备的控制技术尤为重要。

2.1 空调设备节能控制分析

供给空调系统的能量由热源和冷源系统产生，经水系统传递给风系统，再由风系统将能量传递给被调节的房间，以达到所要求的室内温度与湿度。能量传送过程中，水系统输送能源所耗的能量为泵的电能，风系统输送能源所耗的能量为风机的电能；冷热源系统工作所消耗的电能与泵和风机所消耗的电能之和即空调系统总耗能量。空调设备的节能控制主要就是对上述三部分能量消耗的有效控制[2]。

空调系统供给房间的冷量主要有7方面的热量消耗，包括照明散热量、人体散热量、透过外窗的日射得热量、人体/物料以及设备的湿负荷、渗透空气散热量、物料与设备散热量、通过围护结构传入室内的热量。其中，透过外窗的日射得热量、通过围护结构传入室内的热量以及渗透空气散热量的大小由室外温度决定；照明、人体、物料以及设备散热量共同组成了房间的热负荷，空调的制冷负荷就由这几部分决定。

空调耗能系数(CEC)是分别从建筑物的节能性能以及设备的能源利用效率两方面来进行综合评价的，它是通过在全年假想负荷的前提下计算设备系统的全年能源消耗量，来评价设备能量利用效率的指标[3]。

CEC=P/(Qc+Qh+Ql)

式中，P为空调系统全年能耗；Qc为冷负荷；Qh为热负荷；Ql为新风负荷。

根据CEC的计算公式以及相关研究表明，基准型空调系统的CEC大约在1.6左右，节能型空调系统的CEC大约在1.1左右。CEC的值可用于判断空调系统的节能性，根据这个值对节能措施适当调节，从而降低智能建筑的总体能耗。

PAL是一个评价公共建筑外围护结构保温、遮阳等其他设施保温性能的指标，可以作为评价公共建筑中央空调系统的辅助指标。建筑物围护结构的保温性能直接决定了空调房间的冷、热负荷，若要节约空调系统的能耗，就必须改善围护结构的保温性能。

2.2 给排水设备节能控制分析

智能建筑给排水能耗主要来自设备用水损耗和用电损耗。

用水损耗包括生活给水能耗与消防给水能耗。生活给水系统供给烹饪、洗涤、沐浴以及日常饮用水，消防给水系统供给消防栓以及自动喷水灭火给水系统用水。影响智能建筑用水损耗的因素有2点：

(1) 给水管网的渗漏损耗。给排水管网在建筑物内以暗埋方式进行铺设，给水压力、给水管材的质量、水管铺设方式及其受腐蚀程度等都是造成积水管破损的原因所在，渗水问题也是目前给排水系统的主要能耗所在，因此加强对上述几点因素的控制，是有效降低用水损耗的关键措施。

(2) 用水终端设备损耗。用水终端设备包括所有房间用水设备，如马桶、洗碗龙头、洗漱龙头等，这些终端设备的损坏往往也给整个给水系统带来大量的用水损耗，而影响用水终端设备的因素又包括设计、制造质量及受腐蚀程度等，因此加强对这几方面因素的控制也能有效降低用水损耗。

用电损耗包括水泵用电损耗以及消防系统自动喷淋系统用电损耗。水泵运转损耗的影响因素有2个，即建筑物高度以及用水量。当建筑物高度超过30 m时，要采用二次水泵供水，二次水泵本身已经增加了电能的消耗，且二次水泵与一次水泵的转接也免不了有电能的耗损。同时用水量越大，水泵电机消耗的电能就越多。自动喷淋系统用电损耗主要来自于长期供电的损耗，由于消防供水系统必须保持一直有水可供，所以喷淋系统必须长期保持备用状态，这里的电能损耗取决于喷淋系统的设计功率。

2.3 照明设备节能控制分析

随着建筑业的迅速发展，电力的需求量也在不断攀升，电力供应紧张的局面将在相当长的一段时期内一直存在，所以节能减排刻不容缓。智能建筑照明设备能耗包括大楼照明系统耗电与用电设备耗电。

在大楼这种人员比较多的地方，我们设计的照明系统需要做到能源的合理利用，在有人的地方必须设计有足够的照明；在人员活动较少的区域可以采用间断性照明，比如现在比较流行的声控、温控、红外传感器控制等；在没有人的区域，严格熄灯灭光，以节约能源[3]。

3 结语

总体而言，缓解能源危机已经成为一个全球性的战略问题，特别是对于我国这样一个人口大国，如何实现能源的合理利用，不仅关系着人们能否拥有良好的生活环境，也影响着社会的和谐，甚至影响着国家经济的发展。因此，在现代化的建筑建设和管理中，在为人们提供人性功能与服务的同时，要在建筑设备智能化上下功夫，确保机电设备的智能化管理和能耗的智能化控制，有效地防止建筑主体内部的能量消耗过大。现代智能建筑就应该是那种机电设备能够合理自动开停、通风系统可以优化变频调控和配备合理的低温送风系统的建筑，唯有如此，才能真正谈得上智能建筑的节能。

[1]臧大进，刘增良.优化控制技术在智能建筑节能中的应用[J].巢湖学院学报，2009(6):54～60

[2]洪其禄.浅议智能建筑控制技术与电气节能设计[J].科技创新与应用，2013(11):209

[3]李芳.智能建筑节能管理系统的实现及应用研究[J].安徽建筑，2013(5):46～47

2014-10-24

王忻(1978—)，男，江苏南京人，工程师，施工科科长，研究方向：建筑设备现场管理。