姜棣

引言

當(dāng)前階段，在新型理念的影響下，節(jié)能已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的基本屬性，而建筑節(jié)能的關(guān)鍵點則在于能量效率的提高。智能建筑是近些年來興起的一種新型建筑形式，其特點就是可以在保障高度現(xiàn)代化和舒適度的同時大幅度降低能源消耗，以此實現(xiàn)建筑運營成本的節(jié)省。建筑的智能化是通過其內(nèi)部系統(tǒng)來實現(xiàn)的，因此探究智能建筑中暖通空調(diào)和照明系統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式具有一定的實踐意義。

1 智能建筑計算機控制系統(tǒng)概述

1.1 主要設(shè)備介紹

1.1.1智能建筑空調(diào)控制系統(tǒng)

建筑空調(diào)系統(tǒng)的主體包括蒸發(fā)式冷卻系統(tǒng)和兩段式供熱系統(tǒng)，蒸發(fā)式冷卻的空調(diào)系統(tǒng)的三階段供冷啟動順序分別是熱轉(zhuǎn)輪啟動、蒸發(fā)冷卻器啟動以及備用冷卻盤啟動。兩階段供熱啟動順序分別是熱轉(zhuǎn)輪運行進行熱回收、利用熱水盤管對空氣進行加熱處理。通過智能建筑空調(diào)控制系統(tǒng)對空調(diào)系統(tǒng)進行智能自動控制，實現(xiàn)兩個效果：分別是保障室內(nèi)維持穩(wěn)定的基本溫度和保證室內(nèi)空氣的清新度（即溫度控制和空氣品質(zhì)控制）。在空調(diào)系統(tǒng)中，通過安裝在埋管式輻射墻板的墻架上和直接放置在空氣中的溫度傳感器采集相關(guān)溫度參數(shù)信號，經(jīng)計算機按照相應(yīng)算法計算后輸出控制信號至電子控制供水流量閥門，通過調(diào)整閥門開度來調(diào)整空調(diào)供水流量，從而實現(xiàn)對室內(nèi)溫度的適當(dāng)調(diào)整。同時，安裝在屋頂?shù)耐L(fēng)裝置中的傳感器可以對室外的溫度、濕度、降水量、室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，為自動控制提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，以此控制新風(fēng)機輸入合理的新風(fēng)量既能保證室內(nèi)空氣清新，又能避免新風(fēng)量過大造成額外的能耗，還可以起到輔助室內(nèi)溫度和濕度調(diào)整的作用。另外該系統(tǒng)的電力供應(yīng)設(shè)計還可以進一步進行節(jié)能優(yōu)化，即設(shè)計成由照明系統(tǒng)中日光反射板上的太陽能電池提供動力，具備更進一步的節(jié)能效果。而日光反射板上也可以安裝光照傳感器和溫度傳感器來作為照明系統(tǒng)和溫度系統(tǒng)的信號源。

1.1.2 智能照明控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)依據(jù)房間使用狀況檢測、日光強度、陽光反射程度、室內(nèi)光照度等各方面的檢測信號來決定室內(nèi)照明模式及調(diào)節(jié)程度，通常采用開關(guān)、遙控器或是計算程序進行控制。

對于規(guī)模較大的建筑內(nèi)部空間進行分析后可以發(fā)現(xiàn)，建筑內(nèi)部可以分為公共區(qū)域、集中工作區(qū)域和局部特殊工作區(qū)域。其中公共區(qū)域、集中工作區(qū)域的空調(diào)和照明需求基本一致，可以進行集中的控制，而在局部特殊工作區(qū)域中為了滿足設(shè)備運行、生產(chǎn)工藝或個人偏好往往會提出個性化的需求，需要設(shè)置相對獨立的工作環(huán)境控制系統(tǒng)對局部工作環(huán)境進行控制調(diào)節(jié)來滿足相關(guān)要求。該系統(tǒng)可視作是空調(diào)和照明控制系統(tǒng)的一部分，但是強調(diào)其獨立控制調(diào)節(jié)能力，可以在局部實現(xiàn)不同于公共區(qū)域和其他局部的環(huán)境狀況。

工作環(huán)境系統(tǒng)在環(huán)境系統(tǒng)中，以建筑局部溫度、濕度、空氣質(zhì)量、照明狀況作為控制對象，系統(tǒng)的溫度、濕度、空氣質(zhì)量、照明狀況的期望值以及房間使用情況，通常由傳感器或是人工給定，由設(shè)置在局部的控制裝置進行控制調(diào)節(jié)，同時將運行狀態(tài)參數(shù)通過通訊系統(tǒng)傳送到上級工作站。

1.2 控制系統(tǒng)和主配電盤

智能建筑的控制系統(tǒng)可以分成兩個部分，分別是溫度和空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)。其中溫度和空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)主要包括蒸發(fā)式冷卻空調(diào)系統(tǒng)、埋管式輻射墻板、屋頂通風(fēng)裝置等。系統(tǒng)的傳感器主要包括室內(nèi)溫度、濕度，室外溫度、濕度，房間使用狀況、空氣品質(zhì)、數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)包括蒸發(fā)冷卻器、熱轉(zhuǎn)輪、空氣處理器、加熱盤管、氣流混合調(diào)節(jié)器、水流閥門、冷卻盤管、屋頂通風(fēng)裝置、水壓調(diào)節(jié)器等。

照明控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)包括環(huán)境燈、工作燈、日光反射板、周邊燈以及室內(nèi)遮光設(shè)備等?？刂葡到y(tǒng)的傳感器主要是由室外日光檢測器、室內(nèi)照度檢測器、以及房間使用狀況檢測器等構(gòu)成。執(zhí)行機構(gòu)包括日光反射板的控制電機，天窗、窗戶和門的遮陽設(shè)備的控制電機、數(shù)字式日光燈整流器、數(shù)字式相位燈光調(diào)節(jié)器、數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

工作環(huán)境控制系統(tǒng)在上述系統(tǒng)基礎(chǔ)上設(shè)置局部控制核心，可以相對獨立的控制局部范圍內(nèi)的傳感器和執(zhí)行器，在一定參數(shù)范圍區(qū)間內(nèi)，不受總控系統(tǒng)約束實現(xiàn)特殊局部工作環(huán)境。

2 智能建筑計算機控制系統(tǒng)的控制策略探究

（1）整體控制策略。針對總控制工作站，應(yīng)該結(jié)合實際條件對控制策略進行科學(xué)制定，通過控制算法的應(yīng)用保障上述設(shè)備的正常工作。例如，根據(jù)當(dāng)天的室外氣象參數(shù)，蒸發(fā)式冷卻空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)根據(jù)時間或是遙控命令，在工作人員開始工作前，就提供了基本室內(nèi)溫度和其它條件，當(dāng)個人工作環(huán)境的房間使用狀況檢測傳感器檢測到有人工作，提供啟動信號給上級計算機，這時，控制系統(tǒng)就會根據(jù)人為設(shè)置的期望值對個人工作環(huán)境的相關(guān)環(huán)境參數(shù)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（2）系統(tǒng)集成策略。溫度控制系統(tǒng)、空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)以及照明控制系統(tǒng)三者之間存在一定的聯(lián)系，因此被控制目標(biāo)以及設(shè)備之間存在相互干擾的情況，加之智能建筑集成系統(tǒng)所用設(shè)備來源于不同的廠家，因此在各個方面的標(biāo)準(zhǔn)上都存在一定的差別，如數(shù)據(jù)傳輸、硬件接口、軟件接口等，這就使得信息流和被控制目標(biāo)具備一定的不確定性和復(fù)雜性，為系統(tǒng)控制帶來了較大的困難。例如，夏天陽光雖然可以為工作臺提供光線亮度，但卻會帶來多余的熱量，然而減少陽光照射卻有可能出現(xiàn)工作環(huán)境照度不足的情況。因此想要創(chuàng)造良好舒適的工作環(huán)境，必須充分發(fā)揮所有設(shè)備的工作能力，使所有指標(biāo)都能夠在工作區(qū)間內(nèi)作出適時的自我調(diào)整。

（3）控制算法及系統(tǒng)分級策略。由于溫度控制系統(tǒng)、空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)以及照明控制系統(tǒng)在控制過程中多不具備固定的控制模型，加之系統(tǒng)控制的慢過程、超時延遲以及非線性特點，因此最好采用不需要數(shù)學(xué)模型的算法，如預(yù)測控制或是模糊控制等。例如，溫度和空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)就是超延時反應(yīng)系統(tǒng)，因此控制系統(tǒng)總工作站可以采用PID和模糊控制法，將控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分成三級，即現(xiàn)場工作級、網(wǎng)絡(luò)控制級以及程序員操作級。其中程序員操作級負責(zé)的是控制系統(tǒng)總工作站的協(xié)調(diào)和控制，現(xiàn)場工作級及負責(zé)現(xiàn)場工作環(huán)境參數(shù)確定及控制調(diào)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)控制級負責(zé)聯(lián)系現(xiàn)場工作級和程序員級，并可以實現(xiàn)遠程控制協(xié)調(diào)。

3 智能控制系統(tǒng)優(yōu)點分析

通過實施智能控制，對建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的能量管理和控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化，將建筑內(nèi)部所有設(shè)備有機地聯(lián)系在了一起，實現(xiàn)了設(shè)備運行狀態(tài)信息共享和對設(shè)備的綜合統(tǒng)籌管理，這種模式具備較為顯著的作用和效益。和常規(guī)設(shè)計相比，智能建筑控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計具備以下幾個方面的優(yōu)勢：①結(jié)合系統(tǒng)的各種可能結(jié)構(gòu)以及參數(shù)，找出其中的最佳匹配方式，從而獲得最好的整體效果，促進系統(tǒng)效率的提升，以此實現(xiàn)投資和運行費用的降低。②通過對系統(tǒng)運行過程的定量化狀態(tài)模擬，對控制環(huán)節(jié)進行簡化，一方面提升系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，將系統(tǒng)故障概率控制在最低的范圍內(nèi)，另一方面也提升了系統(tǒng)的運行效率和服務(wù)效果，既提高了滿意度，又節(jié)省了能耗。

4 結(jié)語

綜上所述，在對智能建筑進行分析和評價時，應(yīng)該以節(jié)能原則為出發(fā)點，從建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的能量管理和控制系統(tǒng)的優(yōu)化入手，采用更加先進的技術(shù)措施促進智能建筑節(jié)能效果的提升，進一步推動我國智能建筑的發(fā)展。

[1]付堯.淺談智能建筑中暖通空調(diào)和照明系統(tǒng)控制[J].科技與企業(yè)，2012（02）：88.

[2]王傳亮.淺析智能建筑中暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化[J].科技與企業(yè)，2012（08）：162.

[3]任 征.建筑電氣智能控制系統(tǒng)策略與方法研究[J].智能城市，2017，3（03）：224+261.