淺析建筑電氣自動(dòng)化在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用摘要：伴隨建筑技術(shù)的上迅速發(fā)展和現(xiàn)代化建筑的出現(xiàn)，建筑電氣已發(fā)展成為以近代物理學(xué)、電磁學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等理論為基礎(chǔ)的應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域內(nèi)的一門新興的綜合性工程學(xué)科，成為現(xiàn)代電氣科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)主要構(gòu)成部分。本文結(jié)合工程實(shí)例闡述了建筑電氣自動(dòng)化在智能建筑中的應(yīng)用。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：建筑電氣；自動(dòng)化；智能建筑；控制系統(tǒng)一、工程概述該工程為22層大廈，地上20層，地下2層。其中，地下2層為停車場(chǎng)，地上l～3層為門市，4—9層為辦公及會(huì)議，l0一20層為高級(jí)寫字間。二、需要控制的機(jī)電設(shè)備情況〔1〕冷凍／冷卻水系統(tǒng)。冷凍站系統(tǒng)共有5臺(tái)冷水機(jī)組、5臺(tái)冷卻泵、5臺(tái)冷凍泵、1個(gè)分水器、1個(gè)集水器位于地下2層；還有5臺(tái)冷卻水塔(每臺(tái)有3個(gè)風(fēng)機(jī))位于樓頂屋面。〔2〕換熱站在地下2層，有2臺(tái)平板式換熱器，2臺(tái)空調(diào)熱水循環(huán)泵。〔3〕給排水。有2個(gè)生活水池，7臺(tái)生活水泵位于地下2層，12個(gè)積水坑(每個(gè)積水坑有2個(gè)污水泵，一用一備)，分布于地下1層和地下2層。〔4〕空調(diào)機(jī)組共24臺(tái)，分布于1—9、15層、l6層和地下1層。采取組合式空調(diào)機(jī)，室內(nèi)回風(fēng)與新風(fēng)混合，經(jīng)過(guò)濾器加熱(或冷卻)、加濕后送人室內(nèi)。〔5〕新風(fēng)機(jī)組共24臺(tái)，分布于9—20層，將新風(fēng)經(jīng)過(guò)濾器加熱(或冷卻)、加濕后送人室內(nèi)。〔6〕送風(fēng)機(jī)組共9臺(tái)，分布于地下1層和地下2層，夏天送天然風(fēng)，冬天送熱風(fēng)，將新風(fēng)經(jīng)過(guò)濾器加熱(僅限于冬天)后送人室內(nèi)。〔7〕風(fēng)機(jī)盤管共有363個(gè)，分布于9～20層。〔8〕排風(fēng)機(jī)共有l(wèi)7臺(tái)，分布于地下1層和地下2層。〔9〕熱風(fēng)幕共35臺(tái)，分布于地下1層、地2層和4層。〔10〕照明分為樓內(nèi)照明和泛光照明，樓內(nèi)照明控制87個(gè)回路，泛光照明控制21個(gè)回路。〔11〕變配電。變電所在地下1層，共有4臺(tái)變壓器。需要監(jiān)測(cè)每臺(tái)參數(shù)。三、電氣自動(dòng)化控制的詳細(xì)情況本工程選用了兩臺(tái)MBC、28臺(tái)MEC、22臺(tái)DPU及若干模塊和前端設(shè)備。其中MBC和模塊分別用于冷站和變電所，每臺(tái)MEC用來(lái)控制兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組。DPU用來(lái)控制排污泵、照明回路、排風(fēng)機(jī)等。前端設(shè)備分別用于空調(diào)機(jī)、新風(fēng)機(jī)、冷／熱站、積水坑等處。為了便于對(duì)各種設(shè)備的集中管理，在樓字控制中心安裝了一臺(tái)電腦、一臺(tái)打印機(jī)。按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定完成布線和設(shè)備安裝工作以后，就能夠施行對(duì)各種設(shè)備的監(jiān)控了，下面分別說(shuō)明各種設(shè)備的監(jiān)控情況。3．1冷凍／冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)控。冷凍嶺卻水系統(tǒng)由冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、分水器、集水器和冷凍機(jī)組等構(gòu)成。要監(jiān)控的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量多、類型復(fù)雜。我們利用一臺(tái)MEC一4O、若干模塊、若干前端設(shè)備加上我們?cè)贗nsigh基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的軟件完成這些設(shè)備的監(jiān)控工作，詳細(xì)控制情況如下：3．1．1冷凍嶺卻水系統(tǒng)由軟件控制，嚴(yán)格按規(guī)定的順序和時(shí)問(wèn)間隔啟／停各種設(shè)備，控制順序如下：開(kāi)機(jī)：開(kāi)冷卻水閥門→開(kāi)冷卻塔風(fēng)機(jī)→開(kāi)冷卻水泵→開(kāi)冷凍水閥門→開(kāi)冷凍水循環(huán)泵→開(kāi)冷凍機(jī)組；關(guān)機(jī)：關(guān)冷凍機(jī)組→關(guān)冷凍水循環(huán)泵→關(guān)冷凍水閥門→關(guān)冷卻塔風(fēng)機(jī)→關(guān)冷卻水泵→關(guān)冷卻水閥門。3．1．2冷凍機(jī)組運(yùn)行時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)冷凍／冷卻水的水流狀況，一旦有冷凍或冷卻水停止流動(dòng)，立即停止冷凍機(jī)組運(yùn)行，以免結(jié)冰，造成冷凍機(jī)組損壞的嚴(yán)重后果。我們的程序不只能夠控制每臺(tái)冷凍機(jī)組的啟停，而且還能夠使整個(gè)冷站到達(dá)最低能耗，到達(dá)最低的主機(jī)折舊率。在管道的適當(dāng)位置設(shè)置溫度傳感器，以測(cè)量空調(diào)水供／回水溫度，根據(jù)程序或管理的日程布置自動(dòng)開(kāi)關(guān)冷凍機(jī)組，根據(jù)管理的要求自動(dòng)切換4臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行順序，累計(jì)每臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)問(wèn)，自動(dòng)選擇運(yùn)行時(shí)間最短的機(jī)組運(yùn)行，使每臺(tái)機(jī)組、運(yùn)行時(shí)間基本相等，以延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命。自動(dòng)監(jiān)測(cè)各關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況，故障報(bào)警，并根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)啟動(dòng)備用設(shè)備。根據(jù)總管水流量及供／回溫度，計(jì)算系統(tǒng)總負(fù)荷來(lái)控制空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。當(dāng)負(fù)荷大于一臺(tái)機(jī)組的15％，則第二臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。我們?cè)诜炙骱图髦g安裝了旁通調(diào)節(jié)閥，并在侈回水管路上分別安裝了壓力傳感器，根據(jù)冷凍機(jī)組供／回水壓力差來(lái)調(diào)節(jié)冷凍水旁通閥開(kāi)度。確保冷凍水系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定。我們?cè)诶鋮s水的供／回水總管之間安裝了旁通調(diào)節(jié)閥，通過(guò)調(diào)整冷卻塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)和冷卻水供回旁通閥開(kāi)度，使冷卻水供回水溫度堅(jiān)持在設(shè)定的范圍內(nèi)。補(bǔ)水泵的啟停也是由程序控制的。監(jiān)測(cè)膨脹水箱水位，當(dāng)水位降到低限時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)水泵，當(dāng)水位上升到標(biāo)準(zhǔn)水位時(shí)停補(bǔ)水泵。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的同時(shí)，在控制計(jì)算機(jī)上顯示膨脹水箱的水位和補(bǔ)水泵的運(yùn)行狀況，并可做到超低水位報(bào)警。3．2熱換站的監(jiān)控。熱換站與冷凍系統(tǒng)共用一個(gè)MBC一40，在管路的適當(dāng)位置安裝了溫度傳感器和熱水調(diào)節(jié)閥。監(jiān)測(cè)熱換器二次測(cè)的供水溫度，程序?qū)⒋藴囟群驮O(shè)定值進(jìn)行比較，采取比例積分微分算法閉環(huán)調(diào)節(jié)換熱器一次測(cè)的供水流量。在保證供熱要求的情況下，盡可能地節(jié)約能量。3．3給排水系統(tǒng)的監(jiān)控。用水位開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)生活水池的水位，根據(jù)設(shè)定的高低水位控制供水閥的開(kāi)／關(guān)。水位降到低水位時(shí)開(kāi)閥，升到高水位時(shí)關(guān)閻。并做到超低水位(水池將無(wú)水)和超高水位(水將溢出)報(bào)警。根據(jù)供水管路的壓力，控制供水泵的啟停，監(jiān)測(cè)供水泵的運(yùn)行狀況，故障時(shí)報(bào)警。用水位開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)各積水坑的高／低水位，當(dāng)?shù)竭_(dá)高水位時(shí)啟動(dòng)排污泵，當(dāng)水位下降到低位時(shí)停泵。每個(gè)積水坑中有兩個(gè)排污泵，程序每次都選擇累計(jì)運(yùn)行時(shí)間少的泵運(yùn)行，以確保設(shè)備使用平衡。為防止因排污泵等故障造成的污水溢出，監(jiān)測(cè)了超限報(bào)警水位，當(dāng)?shù)竭_(dá)此水位時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警，以便工作人員及時(shí)處理。3．4空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控。當(dāng)空調(diào)機(jī)組工作時(shí)，控制程序?qū)⒗蔑L(fēng)道溫度和濕度傳感器GFM65收集的回風(fēng)溫度和濕度與設(shè)定的溫度和濕度進(jìn)行比較，利用先進(jìn)的比例積分微分(PID)算法閉環(huán)調(diào)節(jié)盤管供水閥門的開(kāi)度(按冬季形式和夏季形式分別調(diào)節(jié))和加濕器。由于算法先進(jìn)，可使振蕩最小，并堅(jiān)持精致細(xì)密的控制，始終使室內(nèi)的溫度和濕度接近于設(shè)定值。由于室外新風(fēng)溫度在大多數(shù)情況下都與設(shè)定值相差較多，無(wú)論升溫還是降溫，都要消耗能量，為此，我們根據(jù)空氣質(zhì)量檢測(cè)的結(jié)果，由程序自行調(diào)節(jié)新風(fēng)閥的開(kāi)度，既可保證室內(nèi)空氣質(zhì)量，又可避免幾能量的浪費(fèi)。在春秋過(guò)渡季節(jié)，因無(wú)需溫度調(diào)節(jié)，可將新風(fēng)閥全開(kāi)，以獲得盡可能多的新鮮空氣。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和軟件，能夠?qū)嵢缃窨刂剖覍?duì)各空調(diào)機(jī)組進(jìn)行控制和管理，還能夠?qū)⒏骺照{(diào)機(jī)組的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況、風(fēng)機(jī)故障報(bào)警、過(guò)濾壅塞報(bào)警、盤管低溫報(bào)警等傳到控制室的控制主機(jī)上，一旦有報(bào)警發(fā)生，程序?qū)⑹宫F(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)出關(guān)機(jī)和開(kāi)水閥等保衛(wèi)動(dòng)作，以免設(shè)備受損。3．5新風(fēng)機(jī)組的監(jiān)控。由于新風(fēng)機(jī)組和送風(fēng)機(jī)組無(wú)回風(fēng)，所以風(fēng)道溫度和濕度傳感器GFM65安裝在送風(fēng)管道上。對(duì)新風(fēng)機(jī)組和送風(fēng)機(jī)組來(lái)說(shuō)，只要機(jī)組工作，新風(fēng)閥就得全開(kāi)，不需要調(diào)節(jié)，因而選用開(kāi)關(guān)式風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器。由于進(jìn)來(lái)的都是新風(fēng)，所以不消監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量。3．6送風(fēng)機(jī)組的監(jiān)控。送風(fēng)機(jī)組工作情況與新風(fēng)機(jī)組大體一樣。區(qū)別只要兩點(diǎn)：其一，送風(fēng)機(jī)是為地下車庫(kù)送新風(fēng)的，不需要調(diào)節(jié)濕度；其二，送風(fēng)機(jī)組在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)必需啟動(dòng)，當(dāng)消防系統(tǒng)啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)時(shí)，新風(fēng)閥必需隨之全開(kāi)。3．7風(fēng)機(jī)盤管的監(jiān)控。由于風(fēng)機(jī)盤管在空調(diào)系統(tǒng)中只起微調(diào)作用，各個(gè)房間對(duì)溫度的要求也不統(tǒng)一，很難集中控制。而且，可通訊的風(fēng)機(jī)盤管控制器的價(jià)格是普通型的數(shù)倍(362風(fēng)機(jī)盤管控制器將增長(zhǎng)相當(dāng)多的投資)，從性能價(jià)格比來(lái)看，現(xiàn)前階段采取連網(wǎng)集中管理分散控制風(fēng)機(jī)盤管方式的意義不大。所以在風(fēng)機(jī)盤管所在房間安裝了手動(dòng)風(fēng)機(jī)盤管控制器，由各房間人員自行調(diào)節(jié)。但考慮到節(jié)能，我們將這些風(fēng)機(jī)盤管分為四組，每組由計(jì)算機(jī)來(lái)控制其電源和水閥。免得樓內(nèi)無(wú)人時(shí)還有很多風(fēng)機(jī)盤管開(kāi)著而造成浪費(fèi)。3．8排風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控。這些排風(fēng)機(jī)平常用作排風(fēng)，火災(zāi)時(shí)用作排煙。為了便于設(shè)備的集中管理，在不影響消防系統(tǒng)的情況下，對(duì)每臺(tái)排風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停控制，使其按一定的時(shí)間間隔，定時(shí)啟／停。需要的時(shí)候，在現(xiàn)場(chǎng)和樓控計(jì)算機(jī)上都可讓每一臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行手動(dòng)啟／停。計(jì)算；機(jī)上可對(duì)每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況和故障狀況進(jìn)行監(jiān)視，累計(jì)運(yùn)行時(shí)問(wèn)。3．9熱風(fēng)幕的監(jiān)控。本大廈采取的是電熱幕。這種電熱幕要求電熱器關(guān)閉后，風(fēng)扇要繼續(xù)工作2～3min，以免余熱散發(fā)不出來(lái)而造成損壞。廠家提供的電熱幕有兩個(gè)按鍵，分別控制電熱器和風(fēng)扇，可在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。樓控系統(tǒng)若想控制熱風(fēng)幕有兩種方法：其一是用控制器分別控制電熱器和風(fēng)扇。從技術(shù)上講是很容易的，但要增長(zhǎng)一倍的控制點(diǎn)，而控制器的價(jià)格很高，每增長(zhǎng)一個(gè)控制點(diǎn)，將增長(zhǎng)一千元左右的投資，建設(shè)方難以承受；另一種方法是將熱風(fēng)幕的供電回路分為主回路和輔助回路，主回為電熱器供電，輔助回路為風(fēng)扇供電。從新設(shè)計(jì)一套控制回路，使主回路一接通，輔助回路隨之立即接通，而當(dāng)主回路斷開(kāi)時(shí)，輔助回路延遲一段時(shí)間才斷開(kāi)。這樣做既到達(dá)了控制要求，也節(jié)省了投資，所以我們選擇了這種方法。在樓控中心計(jì)算機(jī)上，程序首先收集環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定值(10E')時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表控制每臺(tái)熱風(fēng)幕的啟停，并顯示熱風(fēng)幕的工作狀況。當(dāng)有特殊情況時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)和樓控計(jì)算機(jī)上都可對(duì)熱風(fēng)幕進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)停。3．10照明系統(tǒng)的控制。我們利用MBC，DPU、計(jì)算機(jī)和軟件配合，對(duì)每一回路按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間表進(jìn)行控制。需要的時(shí)候，在現(xiàn)場(chǎng)和樓控計(jì)算機(jī)上都可對(duì)每一路燈進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)／關(guān)。對(duì)公共走廊和泛光照明也實(shí)現(xiàn)了光控制，即：當(dāng)該處較亮?xí)r，不開(kāi)燈。每一路燈的狀況可在計(jì)算機(jī)上顯示，并可累計(jì)開(kāi)燈時(shí)問(wèn)。為防止忽然燈滅，應(yīng)用數(shù)字輸出點(diǎn)的常閉觸點(diǎn)控制燈回路。3．1l變配電的監(jiān)控。我們監(jiān)測(cè)了全部四臺(tái)變壓器的輸出功率、功率因數(shù)、用電量和次級(jí)回路每相電壓、電流，并可按時(shí)間累計(jì)這些數(shù)值。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等異常情況時(shí)報(bào)警。所監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)參數(shù)均可在樓控計(jì)算機(jī)上顯示。四、自動(dòng)化控制中心的計(jì)算機(jī)管理樓控控制計(jì)算機(jī)安裝了管理軟件，在這個(gè)軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，使其和各控制器實(shí)現(xiàn)通訊，完成對(duì)各控制器的管理。各種機(jī)電設(shè)備都是在現(xiàn)場(chǎng)控制器MBC、MEC的程序控制下工作的，但需要時(shí)，在樓控控制計(jì)算機(jī)上能夠隨時(shí)改變?nèi)我庠O(shè)備的啟停狀況。在屏幕上能夠?qū)崿F(xiàn)三維圖象顯示每臺(tái)設(shè)備的系統(tǒng)圖，如：冷水機(jī)組、水泵、空調(diào)機(jī)組等；現(xiàn)場(chǎng)控制器隨時(shí)與樓控控制計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)，樓控控制計(jì)算機(jī)可顯示所有測(cè)量點(diǎn)如溫度、流量、壓力、壓差等動(dòng)態(tài)趨勢(shì)圖；可監(jiān)視各設(shè)備的工作狀況和故障報(bào)警。一旦有報(bào)警發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)控制器將做好保衛(wèi)動(dòng)作，計(jì)算機(jī)發(fā)作聲音，同時(shí)在屏幕上顯示出