试论生态建筑元素在智能建筑中的应用

2018-05-05王磊侯青

智能建筑与智慧城市 2018年4期

王磊，侯青

WANG Lei，HOU Qing

（华东建筑设计研究院有限公司陕西西北中心）(East China Architectural Design Research Institute Co., Ltd., Shaanxi Northwest Center)

1 引言

随着社会经济的不断发展，人与自然的矛盾越来越突出。自然是人类生存所需的基本物质条件，如果不注意保护的话将会带来不可挽救的损失。为了解决发展带来的环境问题，需要全社会贯彻可持续发展理念，才能兼顾经济发展与自然生态保护。建筑行业能源消耗占据社会能源消耗总量的三分之一，因此更加需要加大节能减排力度。智能建筑是未来建筑发展的趋势，是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现代控制技术所组成。智能建筑融合生态建筑元素可以各自发挥自身的优势，从而实现高效、环保、健康、舒适的需求，满足生态平衡。为建筑的发展和环境保护带来积极的影响。

2 生态智能系统的相关概念

生态建筑是社会发展到今天的必然选择。由于经济的发展，人们追求经济效益的同时忽略了自然生态的保护，造成生态环境的不断恶化。为了能够有效的监管和控制建筑，达到降低建筑能耗和减少环境污染的目的，需要采用生态智能技术，利用智能建筑的优势对生态建筑技术实施智能化管理。比如可以通过生态智能化技术对建筑室内温度、湿度和亮度等进行感知和调节。生态智能系统是一个可以实现与外界环境交互的可调节的系统，是以智能技术为支持的绿色节能建筑体系。

3 生态建筑元素在智能建筑中的应用

3.1 智能化遮阳系统的应用

智能化遮阳系统运用智能化技术调节建筑遮阳板，可以自动识别太阳光对建筑内部的影响程度从而改善室内光照情况，具体由太阳能感应器、控制系统、遮阳帘等等因素组成。目前我国设计人员运用智能化建筑技术的方式有以下两种。第一是通过及集成技术更新原有的智能化遮阳技术，将智能遮阳技术融入到整体建筑智能化系统中。第二是采用DDC监控技术智能化系统做统一的监控管理。由于智能化遮阳系统需要良好的感知能力，因此需要对气候进行测量，采集数据并结合电力系统实现智能化电机遮阳。具体来讲，气候的监测需要气候传感器，并通过对气候数据的分析得到不同天气状况结果，根据判断结果实现智能化遮阳。比如当风速和降雨量超过一定数值后，就会引发智能系统升高遮阳帘，当室温升高超过一定值后，智能建筑控制系统就会降低遮阳帘，从而保持室内温度的稳定。通过在室内安装太阳能传感器，可以根据太阳高度实现遮阳帘高度的控制，避免室内出现眩光，调节室内光照强度。常用的智能遮阳系统有时间电机遮阳控制系统和气候电机这样控制系统。

3.2 太阳能系统在智能建筑中的应用

智能建筑中常用的太阳能系统主要有太阳能热水系统和太阳能光伏利用系统。太阳能热水系统主要通过集热器吸收太阳能并转化为热能，接着通过自然循环的方式加热蓄水箱中的水，除了自然循环，还可以通过强迫循环的方式将热能传递到蓄水箱达到加温的目的。为了在太阳光照不充足的情况下也可以利用这一系统加温蓄水箱，可以采用辅助加热装置。智能建筑系统对太阳能系统的主要监控内容为水泵、辅助加热装置和集热器出水口水温，其主要控制的元件为上水泵、供水泵和电动阀门。太阳能光伏利用系统通过将太阳能转变为电能的方式有效的利用了太阳能，主要组成器件为太阳能光伏阵、蓄电池和配电柜等，其他还有柴油发电机组作为备用电源以备不时之需。当太阳能光伏利用系统发生故障无法工作时，城市电网和柴油机组无法同时向供电线路供电，因此蓄电池、光伏阵列、功率转化器和柴油发电机组是智能建筑系统主要监控的内容，蓄电池状况和逆变器的工作状态是智能建筑系统主要控制内容。就太阳能光伏利用系统中的功率转化器来讲，其工作主要通过整流器和逆变器完成，通过整流器将柴油发电机组的交流电转化为直流电，接着逆变器将蓄电池中存储的直流电转化为系统需要的交流电。智能建筑系统监控时需要对功率转化器的输入和输出电压、电流与逆变器之间的功率因数进行监测。

3.3 地源热泵系统在智能建筑中的应用

地源热泵系统的工作原理是依靠土壤、地层和地下水作为热源，通过压缩机、埋地换热器、水泵和热交换器等组成系统为建筑提供热能。系统的埋管可以布置在小区的草坪和花园中，或者埋在土壤、水池和地下水中，通过这一系统完成建筑的温度调节，这与建筑空调系统类似。通过电压缩机和热交换器的工作可以将室温提高完成供暖，夏季可以通过大地吸收室内多余热量实现室内的降温。因此地源热泵系统可以减轻建筑空调系统的压力，有效的利用能源。为了能够将地源热泵系统融入智能建筑系统，需要将地源热泵系统中的地埋水管列入智能建筑系统的监测内容，埋地换热器是地埋管内水温和大地热交换的场所，因此智能建筑系统对地埋管内侧水温的监测可以有效控制地源热泵系统。

3.4 中水系统在智能建筑中的应用

将中水系统融入智能建筑系统将大大提高建筑的节水效率，建筑系统中常用的中水系统主要有以下三种：中水原水系统、中水供水系统和中水处理系统。智能建筑中常用的中水系统是独立性中水系统。其工作原理为：通过将优质杂排水作为中水水源，通过智能建筑系统监控细栅格、滤网、调节池和潜水泵，系统通过对调节池水位高低的判断控制水泵输送中水，在调节池水位较低的情况下停止输送泵工作。

3.5 雨水利用系统在智能建筑中的应用

雨水利用系统可以实现雨水资源的再利用，达到节约水资源的目的。雨水利用系统的工作原理是通过对雨水进行收集和净化处理之后使得其能够被重新利用。雨水通过自然渗透的方式渗入地下补充地下水，或者通过人工收集的方式达到雨水的集蓄，收集的雨水可以通过间接利用系统和综合利用系统得到应用。雨水集蓄利用系统可以有效的缓解我国水资源短缺的问题，除此之外，由于促进了雨水对地下水资源的补充，可以达到改善城市生态环境的目的。建筑中采用的雨水利用系统通过初期弃流装置、储水池和压力滤等完成。智能建筑系统中的雨水利用系统通过对储水池的水流状态、储水池的水位高低状态和监测泵的工作情况进行监测达到自动控制的目的。

4 结论

建筑遮阳系统、太阳能系统、地源热泵系统、中水系统和雨水利用系统都是生态建筑中常见的建筑技术，通过对生态建筑技术中重要的监测节点进行有效的监测，从而实现智能化的控制与调节，实现了生态建筑技术智能化操作的目的。将生态建筑元素融入到智能建筑中可以大大提高生态建筑技术的工作效率，反之可以增加智能建筑的生态效益。