论建筑设备自动化的应用

2015-05-30马国超赵铁君

中华建设科技 2015年10期

关键词：建筑设备自动化应用

马国超赵铁君

【摘要】建筑设备自动化技术始于20世纪20年代的建筑采暖和空调需要的简单温度控制，随着科学技术的不断发展，建筑设备自动化的应用已经越来越广泛。本文综述了建筑设备自动化的应用。

【关键词】建筑设备；自动化；应用

On the Building Automation Application

Ma Guo-chao，Zhao Tie-jun

（Zhejiang billion Ha Construction Co.， Ltd Shengzhou Zhejiang 312400）

【Abstract】Building Automation simple temperature control technology began in the 1920s the building heating and air conditioning needs， with the continuous development of science and technology， building automation applications have become increasingly widespread. This paper reviews the building automation applications.

【Key words】Construction equipment；Automation；Application

1. 前言

（1）建筑设备自动化系统实际上是一套中央监控系统。它通过对建筑物（或建筑群）内的各种电力设备、空调设备、冷热源设备、防火、防盗设备等进行集中监控，达到在确保建筑内环境舒适、充分考虑能源节约和环境保护的条件下，使建筑内的各种设备状态及利用率均达到最佳的目的。

（2）建筑设备自动化技术始于20世纪20年代的建筑采暖和空调需要的简单温度控制，盛于20世纪80年代兴起的智能建筑，扩展于21世纪发展起来的节能建筑和绿色建筑。随着科学技术的不断发展，建筑设备自动化的应用已经越来越广泛。本文综述了建筑设备自动化的应用。

2. 在智能建筑中的应用

建筑设备自动化系统是智能建筑中不可或缺的基本配置。可以说，智能建筑的“智能”主要是通过配置与运行包括建筑设备自动化系统在内的各种建筑智能化系统来实现的。

智能建筑或建筑智能化的实现要素，除具有一定“智能”的设备系统外，实际上还涉及智能材料和智能结构，不过这已超出了本书范围。

2.1 什么是智能建筑。

2.1.1 “智能建筑”一语首次出现于1984年由美国联合技术公司（UTC：United Technology Corq.）的一家子公司——联合技术建筑系统公司（United Technology Building System Corp.）在美国康涅狄格州的哈特福德市所改建完成的City Place大楼（都市大厦）的宣传词中。该大楼以当时最先进的技术来控制空调设备、照明设备、防灾和防盗系统、电梯设备、通信和办公自动化等，除可实现舒适性、安全性的办公环境外，并具有高效、经济的特点，从此诞生了公认的第一座智能建筑。大楼的用户可以获得语音、文字、数据等各类信息服务，而大楼内的空调、供水、防火防盗、供配电系统均为计算机控制，实现了自动化综合管理，使用户感到舒适、方便和安全，引起了世人的注目。

2.1.2 进入20世纪90年代，智能建筑在我国开始起步并在沿海等经济发达地区、城市得到了迅速的发展。1990年建成的北京发展大厦（18层）可认为是我国智能建筑的雏形，开始采用建筑设备自动化系统、通信网络系统、办公自动化系统，但3个子系统没有实现集成，还不够完善。1993年建成的位于广州市的广东国际大厦可称作大陆首座智能化商务大厦，具有较完善的建筑智能化系统及高效的国际金融信息网络，通过卫星直接接收美联社道琼斯公司的国际经济信息，还提供了舒适的办公与居住环境。

2.1.3 目前，国内外对于智能建筑尚无统一定义。尽管如此，从下面介绍的几种国内外较有影响的定义中，能够比较清晰地了解智能建筑概念的内涵。

（1）美国智能建筑学会的定义智能建筑是通过对建筑物的4个基本要素，即结构、系统、服务和管理，以及它们之间的内在联系进行最优化设计，从而提供一个投资合理的、具有高效、舒适、便利环境的建筑空间。

（2）日本智能大楼研究会的定义智能大楼是指具备信息通信、办公自动化信息服务，以及楼宇自动化各项功能的、便于进行智力活动需要的建筑物。

（3）欧洲智能建筑集团的定义智能化建筑为使其用户发挥最高效率，同时又以最低的保养成本，最有效地管理其本身资源的建筑。

（4）我国《智能建筑设计标准》（GB/T 50314——2006）的定义智能建筑是以建筑为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑。

环境。

2.2 建筑智能化系统。

（1）建筑智能化系统的主要特点是，通过在建筑物内安装运行的各种机电设备系统的自动化、智能化，实现对建筑内外环境变化的“智能”感知及反应，让各种建筑机电设备系统具有类似人的“智能”。

（2）根据《智能建筑设计标准》（GB/T 50314-2006），建筑智能化系统主要包括：智能化集成系统（IIS：Intelligent Integration System）、信息设施系统（ITSI：Information Technology System Infrastructure）、建筑设备管理系统（BMS：Building Management System）和信息化应用系统（ITAS：Information Technology Application System），以及机房系统和防雷接地与电磁屏蔽系统。

（3）根据《智能建筑设计标准》（GB/T 50314-2006），建筑智能化系统的组成及分层结构。

2.3 建筑设备监控系统。

（1）建筑设备监控系统（BAS：Building Automation System），即狭义的建筑设备自动化系统，它是对建筑物中的各类建筑设备系统实施监测与控制的系统。

（2）建筑设备监控系统的基本功能是对建筑物内的各种建筑设备实现运行状态监视，并对启/停和运行进行控制，并支持设备运行管理，包括维护保养及事故诊断分析，计量及费用管理；支持对建筑环境进行检测与控制；通过对包括空调、供配电与照明、电梯等高能耗设备的监测与优化控制，在不降低舒适性的前提下实现节能、降低运行费用。

2.4 公共安全系统。

（1）公共安全系统（PSS：Public Security System）是指为维护公共安全，综合运用现代科学技术以应对危害社会安全的各类突发事件而构建的技术防范系统或保障体系。

（2）公共安全系统包括安全防范系统（SPS：Security and Protection System）、火灾自动报警系统（FAS：Fire Automation System）和应急联动系统（EIS：Emergency Interlocking System）。

（3）安全防范系统是以维护社会公共安全为目的，运用安全防范产品和其他相关产品所构成的入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查系统等；或由这些系统为子系统组合或集成的电子系统或网络。

（4）火灾自动报警系统由火灾探测器、火灾报警控制器和消防控制设备等组成。系统形式通常有区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统3种，以适应不同保护对象等级建筑的需要。

（5）应急联动系统一般是针对大型建筑物或其群体，以火灾自动报警系统、安全技术防范系统为基础构建的。应急联动系统应具有下列功能：对火灾、非法入侵等事件进行准确探测和本地实时报警；采取多种通信手段，对自然灾害、重大安全事故、公共卫生事件和社会安全事件实现本地报警和异地报警；指挥调度；紧急疏散与逃生导引；事故现场紧急处置。应急联动系统通常配置下列系统：有线/无线通信、指挥、调度系统；多路报警系统（110，119，122，120，水、电等城市基础设施抢险部门）；消防——建筑设备联动系统；消防——安防联动系统；应急广播——信息发布——疏散导引联动系统。

2.5 建筑设备管理系统。

（1）建筑设备管理系统（BMS：Building Management System），即广义的建筑设备自动化系统，它是对建筑设备监控系统和公共安全系统等设施进行综合管理的系统。

（2）建筑设备管理系统是在一个统一的图形操作界面上对建筑设备监控系统和公共安全系统监控的各种设备进行全面监视、控制和管理。建筑设备监控系统和公共安全系统主要实施对相关建筑设备的自动监控，而建筑设备管理系统能使各实时监控子系统高度集成，做到安防、消防、设备监控三位一体，实现建筑设备监控系统和公共安全系统之间的协调和上位管理。

2.6 智能化集成系统。

（1）智能化集成系统（ IIS ：Intelligent Integration System）是将不同功能的建筑智能化系统通过统一的信息平台实现集成，以形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。

（2）智能化集成系统涉及智能化系统信息共享平台的建设和信息化应用功能的实施。智能化集成系统平台具有与各建筑智能化系统进行数据通信、信息采集和综合处理的能力，标准化的系统集成通信协议和接口，实现对各建筑智能化系统进行综合管理，能够支撑工作业务系统及物业管理系统。

3. 在节能建筑中的应用

3.1 节能建筑是指在保证舒适的前提下，通过围护结构、通风、光照、自动控制等方面来降低能源消耗，节能效果达到相应节能标准规定的建筑。

3.2 在谈及建筑的节能时，常使用节能建筑或建筑节能这两个名词，在不需严格区分的情况下，二者常混用。严格地讲，节能建筑更多的是指建筑的选址、建筑设计、结构设计、暖通空调设计、建筑电气设计等所采用的节能技术，应符合节能和环保要求。建筑节能通常是指建筑业在其建材开发、加工、生产等建设过程，建筑物建成后运行过程中空调、电力、照明、给排水和其他动力设备的节能，以及维修改造等过程的节能。

3.3 建筑节能离不开建筑设备自动化技术。建筑节能，特别是公共建筑的常能，除涉及建筑设计、围护结构、建筑材料和建筑设备系统等方面外，还包括各建筑设备系统运行控制的优化设计、调试与科学的运营管理。虽然建筑设计、围护结构及材料和各建筑能耗设备系统的设计和节能是建筑节能实现的前提和基本条件，但建筑设备自动化技术在建筑节能（特别是公共建筑）中的节能作用是不可低估和替代的。

3.4 从建筑节能角度看，建筑设备自动化技术可在建筑全寿命周期中的以下阶段发挥作用：

（1）设计阶段能耗设备系统（主要是HVAC，供配电，照明、电梯和给排水系统）的节能控制策略及合理的设备配置与选型，这将为运营期的节能奠定基础。

（2）设备系统调试阶段优化控制调试。

（3）设备系统运营阶段建筑设备自动化系统（最好采用智能控制技术）实现能耗设备系统的优化运行控制，实施切实可行的能效管理策略，通过精细化管理达到节能的目的。正确地用建筑设备自动化技术和能效管理策略，能大幅度地节省建筑运营期的能耗及费用。

3.5 另外，在建筑节能工作中对具体建筑项目的能耗计量、能耗诊断与评估、能耗监测等进行动态管理，也是需要建筑设备自动化技术的支持。例如，采用基于建筑设备自动化系统的能源管理系统（主要用于公共建筑），可通过下述手段实现节能：

（1）利用能源消耗动态图，形成操作信息；

（2）绘制负荷曲线.预测负荷变化，优化系统实时响应；

（3）通过负荷曲线的变化周期，采取措施减少负荷峰值和谷值。

3.6 建筑设备自动化技术还可支撑再生资源（如水源热泵、地源热泵、热电联供、太阳能等）的利用和节能管理。

3.7 根据统计资料，建筑设备自动化系统即使不够完善，但与手动控制相比，可以节省10%以上的能耗。正确、合理地用建筑设备自动化技术，能实现20%以上的节能。

4. 在绿色建筑中的应用

（1）关于绿色建筑的定义，国际上尚无一致的意见，范围界定亦有所差别。我国《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2006）中的定义：绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。