建筑电气智能化控制系统在节能环保中的应用研究

乔志强

（山西五建集团有限公司，山西太原 030000）

0 引言

建筑电气智能化控制系统是一种新型的节能控制技术，其通过对建筑内部各种设备和设施进行智能化控制，实现对建筑能耗的有效控制，从而达到节能环保的目的。智能化控制系统具有自适应、智能化、精细化、集成化等特点，能够根据不同的环境条件和使用需求，自动调整建筑内部的温度、湿度、光照等参数，从而实现对能源的优化利用，降低能源消耗，减少对环境的影响。因此，建筑电气智能化控制系统在节能环保方面具有广泛的应用前景。

1 建筑电气智能化控制系统在节能环保应用中存在的问题

1.1 系统设计方面存在问题

建筑电气智能化控制系统的设计需要将建筑内部的所有设备和设施集成在一起，使之成为一个整体。这涉及各种设备之间的兼容性、通信协议等问题，需要专业的工程师进行设计和调试，在系统设计方面，系统集成难度大，综合性强，建筑电气智能化控制系统需要将建筑内部的所有设备和设施集成在一起，包括照明、空调、通风、供电等。各种设备之间的兼容性、通信协议等问题需要专业的工程师进行设计和调试，而这些工程师往往需要跨领域协作，从而增加了系统设计的难度。建筑电气智能化控制系统还涉及建筑内部的供电、照明、空调等各种设备和设施时，如果系统设计不做到统筹规划，极易出现故障，从而导致设备和设施无法正常工作，严重影响建筑的正常运行。特别是在一些应用要求高可靠性的场景下，如国家大专项工程或民生项目，建筑电气智能化控制系统的设计必须严谨，做到精益求精。建筑电气智能化控制系统的设计需要具有前瞻性，考虑未来建筑内部设备和设施的扩展，如果系统设计不合理，可能需要重新设计，导致额外的成本和浪费。因此，在系统设计时需要充分考虑到未来的扩展需求，避免重复设计和浪费[1]。

1.2 运维方面存在问题

建筑电气智能化控制系统需要专业的工程师进行维护和管理，会大大增加系统的运行成本。此外，如果系统出现故障，维修费用也较高。在实际统计中，电气智能化控制系统运行成本高，其系统维护需要专业的设备、专业的人才、丰富运维经验，以上3 个方面会显著增加系统的运行成本，对于一些投资金额小，施工质量较差的建筑来说，很大可能难以承担这些费用。由于系统采用先进的科学技术，造成系统维护难度大，此外，建筑电气智能化控制系统通常需要进行定期的维护和进行智能升级，这需要专业的技术人员进行操作。如果维护不及时或不得当，可能导致系统的故障和设备损坏，从而增加维修费用和时间，最后无形中增加了人力、物力，使得维护成本增高。由于建筑电气智能化控制系统需要进行大量的设备和设施集成，一旦系统出现故障，需要进行维修和更换，特别是在一些重要的场景下，比如医院、机场等场所，故障维修成本更高。

1.3 数据安全和隐私问题存在

随着时代的进步，人民对于隐私愈发关注，而建筑电气智能化控制系统涉及大量的数据收集、处理和存储，这就带来了数据安全和隐私问题。在数据安全和隐私方面，主要存在以下问题：首先，数据泄露风险高。建筑电气智能化控制系统需要收集和存储大量的数据，如用电量、能源消耗等。如果这些数据被泄露或遭受黑客攻击，将会对建筑和用户的隐私造成威胁，也会对建筑的运营和维护造成不利影响。其次，数据管理不规范。建筑电气智能化控制系统需要对数据进行管理和处理，这需要建立规范的数据管理和处理流程。如果数据管理不规范，可能会导致数据遗失、误用或泄露，从而对建筑和用户的隐私带来威胁。最后，数据使用不当。建筑电气智能化控制系统收集的数据可以用于优化建筑的能源消耗、提高建筑运营效率等方面。但是，如果数据使用不当，可能会导致建筑内部设备和设施的故障和损坏，从而对建筑和用户造成不利影响[2]。同时，数据的使用也需要遵守相关的法律法规，否则可能会导致法律问题。

2 建筑电气智能化控制系统在节能环保应用中的重要性

2.1 提高能源利用效率

建筑电气智能化控制系统可以实现对建筑内部设备和设施的智能控制，包括空调、照明、电梯、水泵等，从而实现对建筑内部能源的高效利用。系统可以通过智能感知和控制，根据建筑内部的环境和人流量等信息，自动调整设备的工作状态，减少能源的浪费。例如，在人流量较少的区域可以降低照明和空调的使用，从而节约能源。此外，建筑电气智能化控制系统还可以对能源消耗进行监测和分析，实现对能源消耗的精细化管理，进一步提高能源利用效率[3]。

2.2 改善室内环境质量

建筑电气智能化控制系统还可以对室内环境质量进行监测和调整，包括温度、湿度、空气质量等指标。通过智能感知和控制，系统可以自动调整室内环境，从而提高室内环境的质量，改善人们的生活和工作环境。例如，在空气质量较差的情况下，系统可以自动开启空气净化器，从而净化室内空气，保障人们的健康。

2.3 降低建筑运营成本

通过对能源消耗和设备运行状态的监测和分析，建筑电气智能化控制系统可以实现对建筑运营成本的降低。系统可以对能源消耗进行精细化管理，从而降低能源消耗和能源成本。同时，系统还可以通过对设备运行状态的监测和分析，实现对设备的预测性维护，避免设备的意外故障，从而降低维修成本和运营成本。这样，建筑电气智能化控制系统不仅可以提高建筑的能源利用效率，还可以降低建筑的运营成本，实现建筑运行的可持续发展。

3 建筑电气智能化控制系统在节能环保中的应用内容

3.1 应用于能源管理

能源管理是建筑电气智能化控制系统中的重要应用途径，其中电力系统优化管理、照明系统控制和空调系统控制是常见的控制方式。这些控制方式能够在保证建筑舒适度的前提下，降低能源消耗，实现节能环保。

电力系统优化管理。电力系统优化管理是指通过对建筑电力系统的监测和控制，实现对建筑用电负荷的调控，达到最优化运行状态，从而减少能源的浪费和损耗。具体来说，可以通过建筑能源管理系统对电力系统进行集中监测和控制，实时了解用电情况和用电负荷，根据实际情况进行智能调控，以达到节约能源、降低成本的目的。通过电力系统的分时段控制来实现用电峰谷平衡，减少用电峰值，降低用电成本。例如，对于某些耗电大的设备，可以通过智能控制系统将它们的运行时间分散在一段时间内，以避免同时开启导致用电峰值过高的情况。

照明系统控制。照明系统是建筑电气系统中耗电量较大的部分，因此，采用合理的照明控制方案可以实现节能降耗的效果。智能化控制系统可以通过光感控制、时段控制、人体感应控制等方式，自动地根据不同的场景和需求进行调解。例如，在光线充足的情况下，智能化照明系统可以自动减小灯光亮度或关闭部分灯光，以达到节能的目的；而在人员离开办公室或停车场等场所时，系统可以自动关闭照明设备，避免不必要的耗电。空调系统是建筑电气系统中另一个重要的耗电设备。通过智能化控制系统，可以对空调设备进行精细化的控制，以达到节能降耗的目的。在前期工程设计中，在空调设备的选型上，可以选择高效率、低耗能的设备，以降低能耗。在空调设备的运行过程中，可以通过智能控制系统根据建筑内外温度、湿度等参数自动调节空调温度和风速，使得室内温度始终保持在合适的范围内，同时又不浪费能源[4]。

3.2 智能控制系统的应用

建筑电气智能化控制系统是一种集成了计算机、通信、控制、传感、测量等技术的智能化系统。它可以对建筑内外的能源消耗进行监测、控制和优化，实现节能降耗的效果。智能控制系统中主要包括传感器、控制器、执行器和计算机等4 个部分。传感器可以感知室内外环境的温度、湿度、光照等参数，控制器根据传感器的反馈信息进行控制指令的生成和执行，执行器则负责执行控制指令，计算机则负责系统的运行和数据的处理。

3.2.1 室内环境智能控制

在现代建筑工程行业，室内环境智能控制是建筑电气智能化控制系统的一个重要应用领域。它通过对室内环境参数的集中监测和分析，以实现对室内环境的智能控制和优化。室内环境智能控制可以根据不同时间段和不同区域的实际需要，对室内环境的温度、湿度、光照、空气质量等参数进行控制。例如，在工作日白天，可以对工作区域的空调系统进行控制，保持室内温度在一个适宜的范围内，同时根据室内人员的实际情况进行调整，以达到舒适和节能的效果。此外，室内环境智能控制还可以通过对室内照明系统的控制，实现对室内能源的进一步优化。可以根据实际需要，对不同区域和不同时间段的照明进行独立控制，采用光敏感器等传感器来感知室内光照强度，实现智能调节和节能控制。

3.2.2 建筑外墙智能控制

建筑外墙智能控制是建筑电气智能化控制系统的另一个应用领域。它通过对建筑外墙的智能控制，实现对室内环境的优化和能源的节约。建筑外墙智能控制可以通过对建筑外立面的材料、色彩、透明度等参数的选择和控制，来实现对室内环境的影响。例如，在寒冷的冬季，可以采用具有较好保温性能的外墙材料和颜色，以减少室内散热，降低室内温度的损失。在炎热的夏季，则可以采用具有较高反射率的外墙颜色和材料，将阳光反射回去，减少建筑物吸收太阳能，降低室内温度。更为智能的是，建筑外墙智能控制还可以通过对建筑外墙透明度的控制，实现对室内光照的控制。可以采用智能窗户等装置，通过遥控或自动控制，调整窗户的透明度，实现对室内光照的调节，避免过强或过弱的光照对室内环境的影响[5]。

3.3 系统监测与维护

3.3.1 建筑用电监测

建筑用电监测是建筑电气智能化控制系统中的重要环节，它可以帮助用户实现对建筑用电情况的实时监测、分析和评估，以便更好地进行用电管理和节能优化。建筑用电监测可以通过安装电能表、电能管理系统和智能电器等装置来实现。电能表是建筑用电监测的基础设施，它可以对建筑用电进行准确测量和记录，同时还可以提供用电负荷、功率因数、电流波形等信息。电能管理系统可以通过对电能表的连接和集中管理，实现对建筑用电情况的全面监测和分析。智能电器则可以通过内置传感器和通信模块，实现对用电状态的实时监测和控制，从而进一步提高用电效率和安全性。

3.3.2 故障检测和自动报警

建筑电气智能化控制系统中的故障检测和自动报警功能可以帮助用户及时发现和处理电气设备的故障，避免故障对建筑设施和使用者造成不必要的损失和危害。故障检测和自动报警可以通过安装故障监测装置、智能保护器和报警装置等设备来实现。故障监测装置可以对建筑电气设备的运行状态进行实时监测和分析，当出现异常情况时，可以自动发出警报，提醒用户及时处理。智能保护器则可以对电气设备进行过载、短路、漏电等方面的保护，避免设备因故障而受损或造成人身伤害。报警装置可以通过声光警报或短信、邮件等方式，及时向用户发送警报信息，以便用户采取相应的措施。

4 建筑电气智能化控制系统的应用案例

该住宅小区位于城市郊区，建筑面积约为5 万m2，采用了建筑电气智能化控制系统进行室内环境控制和安防监控。该系统实现了以下功能。

（1）室内环境控制。采用了智能照明和空调控制系统，通过对光照和温度的自动调节，提高了居住舒适度，同时还可以避免不必要的能源浪费。

（2）安防监控。系统配备了视频监控和门禁系统，可以实时监控小区内的安全状况，并能够远程控制门禁，确保小区居民的安全。

（3）系统监测和维护。系统配备了故障监测装置和报警装置，能够实时监测设备的运行状态，并在出现故障时及时发出警报，便于用户进行维修和处理。

该住宅小区电气智能化控制系统的实施，为业主提供了更舒适、更安全的居住环境，同时也使小区的管理和维护更便捷。

5 结语

建筑电气智能化控制系统的应用将会逐步普及，并将成为建筑节能环保和智能化的重要手段，促进经济、社会和环境的可持续发展。应该不断推动技术的创新和应用，为建筑行业的可持续发展提供更为优质的技术支持。