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關鍵詞:華東智能建筑優勢WTO挑戰
一.華東地區智能建筑的發展概況
華東地區具有廣闊的巨大的智能建筑市場,是中國經濟最發達地區之一,智能建筑市場(包括大廈及小區)啟動早,市場大,今后將有更大的發展,是WTO以后國外企業必爭之地,也是國內企業必爭之地。由于華東地區資金雄厚,據不完全統計,迄今為止,上海已新建智能大廈四百多幢,智能小區二百多個。其中已建成的優質工程有上海博物館、金貿大廈、上海期貨大廈、久事復興大廈等號稱上海智能建筑“四大天王”,新建浦東國際機場,上海大劇院,上海科技城也都聞名天下。江蘇省迄今為止已建成智能建筑二百余幢,小區一百五十多個;南京中信大廈,總醫院新病房大廈及江蘇省政協大廈都為優質工程。聚福園、天地小區是建設部小區示范工程。
浙江人杰地靈,是我國東南沿海技術和經濟發達地區,也是一個建設大省。1997年建成使用的浙江日報社大樓,在浙江省首次開通了樓宇自控系統,堪稱是浙江省第一座達到3A配置的智能化大樓,從而揭開了浙江省智能建筑建設的序幕;1998年建成的浙江省外經貿聯建大廈和華浙廣場都是代表當時浙江省先進水平的智能建筑,其中華浙廣場還代表浙江省參加了建設部組織的優秀智能建筑評選活動。目前浙江省已建成的智能化大樓主要有浙江世界貿易中心、杭州電力調度大樓、浙江省建行大樓、杭州鐵路新客站、浙金廣場、杭州五洲大酒店、浙江省商檢大樓等約90余座,主要集中在杭、寧、溫地區。
二、入世對中國智能建筑業的要求
我國已加入WTO,進入WTO意味著我國經濟完全融入國際化市場,必須遵守WTO的原則和規定。根據WTO協議市場準入原則和國民待遇原則,將使我國智能建筑技術面臨更加廣闊的發展空間、更加劇烈的市場競爭。而我國現行的建設事業政策法規和行業管理體制與WTO的規則和國際通行模式存在較大差異,調整改革完善現行體系和體制的任務相當艱巨,形勢緊迫。
我國加入WTO后經濟發展的國際化,必將對各種建筑,尤其是辦公建筑的智能化水平提出新的更高要求,不僅對新建的辦公樓,而且對量大面廣的已有的辦公建筑的改造也帶來了智能化需求。
WTO對我國智能建筑要求具體表現在:
1.根據《建筑領域加入WTO后的對外承諾》,我國加入WTO后五年,允許外商成立獨資企業,取代外商在我國現有的辦事處機構,他們可以直接在我國簽定內貿合同,從而使產品和工程質量有了進一步的保障。
2.按WTO取消數量限制和關稅減讓原則,我國將降低對外市場準入程度,屆時會有更多智能建筑產品和系統進入中國市場參與競爭,為我們提供更大的選擇余地,并得到更多的實惠。
3.隨著國外企業參與我國智能建筑行業的競爭,他們會把國外成熟的管理體制、規范的運行程序和操作技巧帶入中國,有助于提高中國智能建筑行業的整體水平。
三.華東地區優勢
1.學會健全,學術活動活躍。
以上海華東建筑設計研究院溫伯銀總工為首的上海專家,在全國率先于1994年成立上海智能建筑工程研究會。這是全國第一個智能建筑學會組織,成員有高校、設計院及企業技術人員幾百人,它集中了上海智能建筑界科技精英。在組織報告會、展覽會(上海歷屆智能建筑大型展覽會)、驗收評估上海甲級智能化大廈(如上海久事復興大廈等)起了巨大作用。溫總和上海同濟大學程大章教授(正副會長)的貢獻已載入中國智能建筑歷史,功不可沒。以陳眾勵、瞿二瀾、趙濟安、王東偉高工及上海大學趙哲身教授等為代表的中青年骨干專家已經成長,在國內也有較大影響。
1996年,以南京建筑工程學院(現改為南京工業大學)建筑智能研究所、江蘇省建筑設計院及東南大學建筑設計院為主體成立的江蘇省土木建筑學會智能建筑學術委員會,在國內也是較早成立的智能建筑學術組織,成員有二百多人,每年舉辦學術年會,奉行“技術開放,市場開放”方針。常年舉辦學術報告會及國內外廠商新產品報告會。自辦了省內雜志《智能建筑信息》。
2001年以浙江省建筑設計院為主體成立的浙江省土木建筑學會智能建筑學術委員會。雖成立時間不長,但青年一代學會領導骨干力量成長很快,成員已發展到幾百人。在組織浙江省智能建筑報告會、展覽會方面,做了大量的工作。
2.編寫出臺智能建筑標準。
1995年上海市出臺智能建筑設計標準(DBJ08―47―95),它是以上海華東建筑設計院內部標準修改而成,是中國歷史上第一個智能建筑標準,為全國規范智能建筑設計市場起了示范與指導作用。2000年在建設部領導下,以溫伯銀總工為首的編制組率領團結全國專家編制出臺了我國(乃至世界上)第一個智能建筑設計標準(GB/T50314―2000)開創了中國智能建筑新紀元,填補了空白。評審專家認為該標準已達到國內領先、國際一流的水平。
1998年,在江蘇省建委領導下,在溫總關心指導下,江蘇出臺了江蘇省建筑智能化設計標準(DB32/181―1998),1999年獲得建設部科技進步獎三等獎。1999年又出臺了三個標準:
(1)江蘇省建筑智能化系統工程檢測規程DB32/365―1999
(2)江蘇省建筑智能化系統工程實施及驗收標準DB32/366―1999
(3)江蘇省建筑智能化系統工程評估標準DB32/T367―1999
構成了整套標準,促進了省內IB的發展;2001年中信實業銀行南京分行大樓(28層4.2萬平方米)通過檢測驗收與評估獲得江蘇省首幢甲級智能化辦公大樓稱號。
3.撰寫論文、編寫著作,成果豐厚。
1995年上海華東建筑設計院首先匯編出智能化建筑論文選,其中溫總、瞿二瀾、趙濟安高工等論文在國內影響很大,開創了全國建筑建筑論文的先河。1996年上海華東設計院溫總為首的編寫組又出版了大型經典著作―《智能建筑設計技術》。目前正在修訂將出第二版。上海舉辦了歷屆高水平智能建筑報告會,如中國超高層建筑技術研討會具有國際影響。
上海同濟大學程大章教授等編寫出版了《住宅小區智能化系統設計與工程施工》(同濟大學出版社2001.6)以及《智能化大樓的建筑設備》(中國建工出版社1997.11)。
上海九海金獅物業公司諸建華總經理在總結上海久事復興大廈興建及物管經驗與陸偉良教授合作于2002年8月編寫出《智能建筑物業管理》一書(電子工業出版社出版)。
浙江省建筑設計院楊紹胤教授級高工先后編寫出二本著作:《智能建筑―原理、規劃和設計》(1999.2)以及《智能建筑實用技術》(2001年)。
4.華東地區具有廣闊的巨大的智能建筑市場
目前上海正申辦2010年上海國際世博會。預計2008年上海高層建筑將達2000幢,據國外某公司稱,世界最先進的智能建筑新技術可去中國上海參觀。江蘇目前正興建南京地鐵工程(8個站,投入72億),南京玄武湖隧道工程(3公里),由于江蘇省申辦成功2005年全國第十屆運動會,日前正在南京新建奧體中心。相應的體育場館新建22個,將在江蘇省無錫、蘇州、常州等地新建。南京市在河西新城開工投入120億,打造十大標志性建筑。南京國際經貿廣場,維多利亞國際商務中心,夏華國際廣場、南京中大科技大廈、聯強大廈、紫鑫中華廣場、歐洲城、東成大廈、浙江國際貿易中心、東渡大廈等。南京市將興建十大體育工程:全民健身中心、皮劃艇激流回旋場地、馬術賽場、中山門競技中心、擊劍比賽訓練館、龍江體育中心二期網球工程、南京中山國際公園、環湖體育帶及南京足球訓練基地。
目前浙江在建的智能化大樓約有上百座,市場紅火,其中有杭州凱悅大酒店、杭州國際金融大廈、杭州國稅局大樓、浙江省高級人民法院、杭州日報大樓、杭州海關大樓、杭州第二長途電信樞紐大樓、浙江省人民大會堂、杭州濱江區行政中心、元華廣場、湖州市中心醫院、義烏中心醫院、湖州市能源調度中心、湖州市行政中心、嘉興市行政中心、東陽市行政中心、安吉縣行政中心、永康市行政中心、溫州晚報社大樓等。杭州地鐵工程也已啟動。浙江省智能建筑近兩年后來居上,已興建上百棟智能大廈,數百個智能小區,近期還在杭州興建杭州大劇院、杭州市民中心、浙江電力大廈等均以大量巨額資金投入,近期新建智能工程發展之快、數量之多已名列全國前茅。
5.華東地區擁有大量外資企業生產基地及實力雄厚的智能建筑工程承包商
在建設部已獲得系統集成和單項資質的有近百家,其中上海市27家,杭州地區20家,南京地區28家。他們都承擔過上海金茂大廈、上海浦東機場等上百項智能工程,取得了營建大中型智能工程的經驗,有著較好的聲譽。大量外資企業生產基地及辦事處均落戶上海。
四.做好工作、迎接WTO挑戰
1.認清國際智能建筑發展趨勢,推動智能建筑健康發展。
2l世紀是信息社會知識經濟時代,同時又是生態文明時代。從總的方向,國際先進生產力水平正在運用已掌握的建筑智能化高新技術,探尋人類生存、生產和生活聚居環境空間的可持續發展模式。
當前智能化建筑直接利用的技術是建筑技術、計算機技術、網絡通信技術、自動化技術。在21世紀的智能建筑領域里,信息網絡技術、控制網絡技術、智能卡技術、可視化技術、流動辦公技術、家庭智能化技術、無線局域網技術(含Bluetooth技術)、數據衛星通訊技術、雙向電視傳輸技術等等,都將會有更加深入廣泛地具體發展應用。特別是開放性控制網絡技術正在向標準化、廣域化、可移植性、可擴展性和互可操作性方向發展。
但是,智能化技術只是手段,智能建筑作為一個整體建筑物業產品的技術發展來說,“可持續發展技術”才是2l世紀智能建筑技術發展的長遠大方向。因而,除繼續利用上述現有智能化高技術實現可持續發展目標外,新興的環保生態學、生物工程學、生物電子學、仿生學、生物氣候學、新材料學等等技術發展,正在滲入滲透到建筑智能化多學科多技術領域中,實現人類聚居環境的可持續發展目標。從而在國際上也形成所謂“可持續發展技術產業”。目前,歐洲、美國、日本等發達國家也正在開發利用這些高新技術去處理垃圾、污水、廢氣、公害,節能、節水,消除電磁污染,資源可持續利用,建筑人工生態環境等等:也正在嘗試運用高新技術有規模建設智能型綠色建筑、智能型生態建筑,“既滿足當代人的需要不損害后代人滿足需求的能力”。
2.認清與國際先進技術的差距,努力向國際標準靠攏。
2l世紀的可持續發展智能建筑技術必須將工作、居住、休息、交通、通訊、管理、公共服務、文化等各種復雜的要求,在時間空間中結合起來。
由于智能化建筑系統是多學科、多技術的系統集成整體,因而開放式可互操作性系統技術的規范化、標準化,就成為實現智能化建筑及其產品設備與系統的產業化技術水平的核心關鍵。目前國際樓宇業界公認認同較先進的開放式系統行業協議標準技術有兩個:一個是美國Echelon公司的LonWorks技術的LonTa1k標準協議;另一個是美國采暖、制冷與空調工程師協會(ASHRAE)制定的《樓宇自動控制網絡數據通信協議(BACnet)》BACnet同時還成為美國國家標準及歐共體標準草案。兩者都是基于國際標準化組織(ISO)的“開放系統互連模型”(OSI)的。因此兩者在開放系統技術上是可以互相補充互為依存的,前者著重現場控制域,后者著眼于信息應用域。而且BACnet的協議層次里數據鏈路層和物理層的五種選擇中就包含有LonTalk協議。況且兩者技術都正在不斷地完善發展,至于我國智能化建筑在開放式互操作性系統技術發展研究上嚴格講尚未真正起步,差距頗大,亟待投入。南京工業大學智能建筑研究所正在開發國產化樓宇自控新系統。
3.努力搞好學(協)會工作
按照WTO的原則和規定,加快行業協會自身適應市場經濟體制規則,調整優化行業的組織機構,成為增強行業自律的自治組織,協助政府建立一個有序和公平的競爭市場。建設部已批準即將成立中國勘察設計協會工程智能分會。這是我國加強管理智能建筑業的大事,華東地區作為地方學(協)會要在上級學(協)會的領導下努力做好貫徹執行工作,加強市場管理,防止低價惡性競爭,保證工程健康實施。有條件時爭取成立地方行業協會。
4.加強團結,加強合作,共同提高學術水平
華東地區以目前三地(上海、浙江、江蘇)學會要加強團結,互相學習,取長補短,共同提高,要在舉辦報告會、展覽會等方面加強合作,促進學術水平的共同提高。同時,積極參加全國性學術會議,有條件時爭取舉辦國際智能建筑研討會,以提高我國學術地位與聲譽。
5.加強宣傳,提高建設業主的認識,搞好定位和管理能力
由于部分業主對智能建筑的過于迷信,必然導致“重建設輕管理”的思想,他們認為既然“智能”就應該無所不能,更有甚者將該項目的投資僅作為提高“身價”的目的,不清楚智能化建筑工程是當前信息化時代物業管理重要的基礎,認識不到日常運行中所需的微利投資能得到高額利潤的回報。因此,建議應該有國家政府部門盡快出臺相應的政策、管理規范和服務體系,強制性的將系統日常運行管理納入正常軌道,提高全社會的經濟效益。
6.協助政府搞好注冊電氣工程師復習培訓工作,提高工程技術人員水平
據了解,國家人事部將在2003年6月第一次開考注冊電氣工程師。其中,建筑電氣業屬于此系列,智能建筑弱電設計師大部分也要參加此系列考試。目前,有關單位正在編寫復習參資料,建議華東地區也要作好考試復習培訓工作。最后作者衷心希望華東地區智能建筑業在國家有關部門領導下,在業主、設計師、工程技術人員以及專家努力下,營建出更多的高質量優質智能建筑工程。
參考文獻
1.徐興聲,《WTO與我國智能化建筑技術發展對策的思考》,《城市?建筑智能系統》,2004.4,P34―P38
2.路更可,《試論面對入世我國智能建筑業的發展的對策》,《城市?建筑智能系統》,2002.2,P31―P34
關鍵詞:智能建筑火災自動報警系統消防聯動綜合布線
1、智能建筑概念和火災自動報警系統
智能化建筑的發展歷史較短,有關智能建筑的系統描述很多,目前尚無統一的概念。一般認為,智能建筑以建筑為平臺,兼備通信、辦公、建筑設備自動化,集成系統結構、服務、管理及它們之間的最優化組合,創造一個高效、舒適、便利的生活或生產環境。智能化建筑應當具有四大主要特征,既建筑物自動化(BA)、通信自動化(CA)、辦公自動化(OA)、布線綜合化。智能建筑的核心是建筑物自動化、通信自動化、辦公自動化的系統集成。
火災自動報警系統探測火災隱患,肩負安全防范重任,是智能建筑中建筑自動化系統(BA)的重要子系統。火災自動報警系統設計首先必須符合《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98(以下簡稱《報警規范》)的要求,同時也要適應智能建筑的特點,合理選配產品,做到安全適用、技術先進、經濟合理。
BA系統可劃分為火災自動報警與消防控制系統、人員出入監視系統、保安巡更系統、防盜報警系統、采暖通風與空調監控系統、給排水監控系統、變配電與自備電源監控系統、電力供應與照明控制、其他一切需要監控的系統(如廣播、電梯、電纜電視、地震監控,煤氣泄漏報警等)。從技術的角度看,這些子系統可以實現硬件設備資源共享,使管理信息和控制信息一體化,便于整體的控制、管理和維護,可以統籌規劃和設計正常或異常情況下各設備控制方案,從而達到全面集中、智能監控的目的。
我國規范要求火災自動報警系統應為一個獨立的系統,目前許多設計中允許火災自動報警系統向建筑物自動化系統發送信號,即平時BA系統可以從火災自動報警主機上獲取其運行狀態的各類信號,火災時火災自動報警系統可向BA系統發出信號,但消防的專用設備仍然歸到消防聯動中,設計消防專用總線,成為獨立系統。隨著智能建筑技術的發展,將建筑物自動化系統和火災自動報警的一些功能混合起來,將消防聯動系統設備納入建筑物自動化系統中去控制,建筑自動化系統中的各項子系統實現智能化集成,是今后的規范和技術值得進一步研究探討的問題。
2、火災報警控制器的設計選配
火災自動報警控制器時火災自動報警系統的中樞,它接受信號并做出分析判斷,一旦發生火災,它立即發出火警信號并啟動相應的消防設備。計算機技術的發展使傳統的開關量多線制火災自動報警系統被模擬量總線制火災自動報警系統所代替,目前智能火災自動報警系統也得到了廣泛應用,模擬量總線制火災自動報警系統和智能火災報警系統都是在計算機技術基礎上發展起來的,都可以被智能建筑所選用。
一般火災報警控制器標示的容量都是單臺控制器的最大容量,為了保證火災自動報警系統既能高效率又能高可靠性的工作,實際設計各回路探測點時要考慮一定的信息余量。這一點《報警規范》也有明確規定,余量可根據工程規模大小和重要程度而定,一般可按照火災報警控制器額定容量或總線回路地址編碼總數額定值的80%~85%來選擇。
在火災自動報警與消防聯動系統中,集中火災報警控制器的選配,一方面要滿足整個火災自動報警系統工作要求,另一方面,還應具備與智能建筑中其它控制系統的通信界面。主要包括:與各個報警區域內區域火災報警控制器的通信功能;處理顯示整個系統報警信息、故障信息、聯動信息的功能;能根據火警信息,啟動消防聯動設備并顯示其運行狀態;具備與智能建筑中其它控制系統的通信界面。
3、消防聯動設備控制
消防聯動控制設備是火災自動報警系統的執行部件,消防控制室接到火警信息后應能夠自動或手動啟動相應的消防聯動設備,并對各設備運行狀態進行監控。
根據建筑防火設計規范和智能建筑防火滅火要求,智能建筑中應當具備以下全部或部分的消防聯動設備:
(1)、火災報警裝置與應急廣播,火災發生時警示或通知人員安全疏散;
(2)、消防專用電話,火災報警、查詢情況,應急指揮,能與119直通;
(3)、非消防電源控制,備用電源控制,火災應急照明和安全疏散指示標指控制;
(4)、室內消火拴系統、自動噴水滅火系統和水噴霧滅火系統控制;
(5)、消防電梯運行控制,燃氣泄漏報警監控;
(6)、管網氣體滅火系統,泡沫滅火系統和干粉滅火系統控制;
(7)、防火門、防火卷簾、防火閥的控制,火災時實施防火分隔,防止火災蔓延。
(8)、防、排煙設施、空調通風設備、排煙防火閥,防止煙氣蔓延提供安全救生保障。
(9)、消防疏散通道控制,確保疏散通道暢通。
火災時,火災報警控制器發出報警信息,消防聯動控制根據火災信息聯動邏輯關系,輸出聯動信號,啟動有關消防設備實施防火滅火。消防聯動必須在“自動”和“手動”狀態下均能實現。在自動情況下,智能建筑中的火災自動報警系統按照預先編制的聯動邏輯關系,在火災報警確認后,輸出自動控制指令,啟動相關設備動作,同時向BA系統及時傳輸、顯示火災報警信息,且能接收必要的其它信息,這樣也能更好地監控火災現場情況、消防聯動設備的運行狀態、消防疏散通道情況等等。
智能建筑消防疏散門可采用電磁力門鎖集中控制方式,即平時樓層疏散門鎖閉,在火災時由消防控制中心發出指令將門打開。此外,美國紐約世貿中心對消防通道的控制方式也是可以借鑒的,紐約世貿中心消防通道管理分為兩種形式,一是帶報警信號輸出及警號的門裝推動桿。當有人從門內側推動桿時,報警信號將傳送到中心值班室,同時警號鳴音提示引起注意。二是消防通道的門上安裝讀卡器,有關人員、可持卡打開消防門進行巡視、檢修等工作。當火災發生時,由中心值班室向各控制點發出了開門信號,使消防門開啟。
4、智能建筑綜合布線與火災自動報警系統布線
綜合布線是智能建筑的一部分,它猶如智能建筑內的一條高速公路。但是應當看到,建筑物采用綜合布線,不等于實現了智能化;信息插座越多,不等于智能化程度越高。采用綜合布線不等于不需要其它布線。尤其是建筑自動化系統應當注意電壓、電流以及布線長度的限制。綜合布線用的雙絞電纜,其截面積一般為0.40~0.65mm2,與之相配的配線架、信息插座和連接插頭等只能適用于截面為0.40~0.65mm2的雙絞電纜卡接。因此,綜合布線支持建筑自動化系統的有些設備(如廣播、火災自動報警及消防控制、保安監視、共用天線電視等子系統),將受功率、信號衰減和時間延遲的限制,存在局限性和不足。建筑自動化系統有兩種結構類型,即兩層結構型、三層結構型,在這兩種結構中,主控機至直接數字控制機之間的信號傳輸可納入綜合布線,直接數字控制機至現場執行元件之間信號控制線,可利用線徑較粗的雙絞電纜。
不僅如此,由于火災自動報警系統的特殊地位,使得它的布線安裝方面有別與智能建筑的其它控制系統,火災自動報警系統的傳輸線路的線芯截面選擇,除了應滿足自動報警裝置的技術條件外,還應滿足機械強度的要求,還要采取穿管保護,暗敷或采取阻燃措施,此外更重要的是宜與其它電力、照明用的低壓配電線路電纜豎井分別設置,要使其傳輸網絡不與其它傳輸網絡共用。
目前智能建筑內,火災自動報警及消防控制系統還不能完全融合于結構化綜合布線內,即使某些綜合布線產品支持火災報警與消防控制系統,也必須加以認真分析和測試,甚至要獲得國家消防產品監測部門的認可,為了更好地滿足智能建筑功能要求,能使所有弱電系統均納入結構化綜合布線中,應盡快開發研制出滿足各種線徑和不同傳輸信號要求的綜合布線系列產品。同時,火災自動報警及消防控制系統標準化方面也應當考慮與綜合布線系統模塊連接方式,以及信息傳輸和信號處理方式的標準化。
5、消防控制室設計
消防控制室可單獨設置,但智能建筑為了實現整個建筑弱電系統的信息共享和集中統一管理,整個集成系統按實際工作要求設置多個用戶操作管理中心,如保安監控中心,主要設備有數據采集服務器、系統服務器、閉路監視器、火災自動報警及消防聯動控制器、設備運行自動化管理系統主機等,智能建筑消防控制室往往與BA、SA系統合用控制室。采取合用控制室設計,有利于集中統一地進行監控和管理,即可節省大量人力,又可提高管理水平。在智能建筑中消防控制室的設計除了應當滿足《報警規范》的有關要求外,如采用合用控制室,消防設備在室內應占有獨立的區域,且相互間不會產生干擾。并且還應當具有以下功能:
(1)、可以訪問系統中每個監控點;
(2)、可以完成報警和報警處理;
(3)、可以監視網上所有設備運行狀態;
(4)、安設定的程序完成聯動控制功能;
(5)、報警事件分析及處理紀錄;
(6)、火警建筑物圖形顯示操作,或火災現場的圖像監控;
(7)、保安巡更功能;
關鍵詞:智能建筑節能效益
1商業建筑的耗能概況
據有關統計,寫字樓和酒店等商業建筑中空調、照明、電梯等系統的耗能情況大致如下:①空調:寫字樓空調耗能占總耗能的比例平均為60%,其下限為50%,上限不高于70%;酒店HVAC(熱、通風和空調控制)耗能占總耗能的比例為44%。②照明:寫字樓照明耗能占總耗能的比例為23%-55%,平均26%;酒店照明耗能占總耗能的比例為29%。③電梯:寫字樓耗能占總耗能的比例為8%,酒店電梯耗能占總耗能的比例為10%。
2智能建筑的節能措施
2.1提高室內溫濕度控制精度
室內溫濕度的變化與建筑節能有著緊密的相關性。據美國國家標準局統計資料表明,如果在夏季將設定值溫度下調1℃,將增加9%的能耗,如果在冬季將設定值溫度上調1℃,將增加12%的能耗。因此將室內溫濕度控制在設定值精度范圍內是空調節能的有效措施。歐美等國對室內溫濕度控制精度要求為:溫度為±1.5℃,濕度為60±5%的變化范圍。
傳統的建筑由于沒有采用樓宇自控系統,往往造成夏季室溫過冷(低于標準設定值)或冬季室溫過熱(高于標準設定值)現象。這不但對人體的健康和舒適性來講都是不適宜的,同時也浪費了能源。采用了樓宇自控系統的智能建筑,不僅可以按照設定自動調節室內溫濕度外,還可以根據室外溫濕度的和季節變化情況,改變室內溫度的設定,使之更加滿足人們的需要,充分發揮空調設備的功能。空調系統溫度控制精度越高,不但舒適性越好,同時節能效果也越明顯。
2.2新風量控制
根據衛生要求,建筑內每人都必須保證有一定的新風量。但新風量取得過多,將增加新風耗能量。以上海地區酒店為例,在設計工況(夏季室外溫26℃,相對溫度60%,冬季室溫22℃,相對濕度55%)下,處理一公斤室外新風量需冷量6.5kWh,熱量12.7kWh,故在滿足室內衛生要求的前提下,減少新風量,有顯著的節能效果。
新風量應該根據室內允許CO2濃度來確定,CO2允許濃度值一般取0.1%(1000ppm)。采取固定新風量的方式是不夠精確的,因為隨著季節和時間的變化以及空氣的污染情況,室外空氣中CO2濃度是變化的,同時室內人員的變化自然對新鮮空氣的需求也發生變化,所以最為合理的方式是根據室內或回風中的CO2濃度,自動調節新風量,以保證室內空氣的新鮮度,控制功能較完善的樓宇自控系統可以滿足這些控制要求。
2.3機電設備最佳啟停控制
對于辦公和商場等建筑夜晚是不需要空調的,自然在夜里是不需要開空調,為了保證工作開始時室內環境的舒適,就需要提前對建筑進行預冷、預熱,另外室內溫度是慣性很大的被控對象,提前關閉空調也可以保證室內溫度在一定的時間內變化不大,樓宇自控系統通過對空調設備的最佳啟停時間的計算和控制,可以在保證環境舒適的前提下,縮短不必要的空調啟停寬容時間,達到節能的目的;同時在預冷、預熱時,關閉室外新風風閥,不僅可以減少設備容量,而且可以減少獲取新風而帶來冷卻或加熱的能量消耗。
在商業建筑中照明的能源消耗要占整個能源消耗的很大部分,其中公共照明最容易產生能源浪費,對這些照明設備實行定時開關控制,甚至按照作息時間和室外光線進行預程調光控制和窗際調光控制,可以極大降低能源消耗。
在實行多種電價的地區,利用樓宇自控系統,通過與冰蓄冷設備、應急發電機等配合,可以在用電高峰時,選擇卸除某些相對不重要的機電設備減少高峰負荷,或投入應急發電機以及釋放存儲的冷量等措施,實現避峰運行,降低運行費用。
2.4空調水系統平衡與變流量管理
空調系統的節能控制算法是智能建筑節能的核心,通過科學合理的節能控制算法,不但可以達到溫度環境的自動控制,同時可以得到相當可觀的節能效果。
空調系統的熱交換本質是一定流量的水通過表冷器與風機驅動的送風氣流進行能量交換,因此能量交換的效率不但與風速和表冷器溫度對熱效率的影響有關,同時更與冷熱供水流量與熱效率相關。通常在沒有采用對空調系統進行有效的空調供水系統平衡與變流量管理時,常規的做法是以恒定供回水壓力差的方式來設定空調控制算法,結果溫濕度控制精度很差,能量浪費也是極其明顯的。這是由于在恒定的供回水壓力差之下,自平衡能力很差,流量值與實際熱交換的需要量想差甚遠,往往因而造成溫濕度失控,能量浪費和設備受損。
通過對空調系統最遠端和最近端(相對于空調系統供回水積水器而言)的空調機在不同供能狀態和不同運行狀態下的流量和控制效果測量參數分析可知空調系統具有明顯的動態特點,運行狀態中樓宇自控系統按照熱交換的實際需要動態地調節著各臺空調機的電磁閥,控制流量進行相應變化,因此總的供回水流量值也始終處于不斷變化之中,為了響應這種變化,供回水壓力差必須隨之有所調整以求得新的平衡。應通過實驗數據建立變流量控制數學模型(算法),將空調供回水系統由開環系統變為閉環系統。
2.5克服暖通設計帶來的設備容量冗余
目前我國絕大多數暖通系統,為了保證能在最不利的環境情況下正常運行,在設計時往往采用靜態方法計算負荷,而且還乘以較大的安全系數,以至于在設備(如制冷機組、冷凍水泵、冷凍水泵、風機等)選型方面往往偏大。暖通系統是一個典型的動態系統,一年之中的負荷絕不是均勻分布的,即使是一天之中的負荷也是隨時間而變化的。不恰當的冗余將會造成能源的浪費,而這種冗余是很難用人工監控的方式加以克服。由于智能建筑科學地運用樓宇自控系統的節能控制模式和算法,動態調整設備運行,有效地克服由于暖通設計帶來的設備容量和動力冗余而造成的能源浪費。
2.6能源管理系統的應用
開發能源管理軟件,建立能源管理系統,實現能耗跟蹤、節能的遠程及就地控制。能源管理系統由各種計量儀表和軟件程序組成。安裝于各種基本的空調設備(如制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、風機等)上的計量儀表不僅可以在系統運行時采集該設備的適時運行原始數據,還可以協助中央控制器,在系統軟件控制下,實現系統的節能運行。軟件程序則是能源管理系統的中樞。
首先,由各種計量儀表采集的設備運行原始數據,通過數據傳輸通道傳輸到中央處理器,利用軟件程序對其進行分析整理,從而建立系統高效低能運行數據庫并集成在能源管理系統軟件中,為以后的能源管理提供基本依據。
然后,在空調系統的運行過程中,各種計量儀表采集相應的運行數據傳輸給中央處理器,通過軟件程序的對比分析,擬合出系統的運行曲線,從而判斷系統是否處于節能運行狀況。若發現運行異常,系統軟件可根據采集的適時運行數據及所擬合的運行曲線,自動確定故障部位、發出聲光報警信號,通知故障檢測程序自動排障或指示設備管理人員人工排障。
此外,能源管理軟件還可自動存儲或打印設備運行數據和運行曲線,為后續的系統完善提供可靠資料。各種計量儀表也可通過顯示屏直接顯示運行數據,提高管理人員的節能意識。
3節能的經濟效益評估
3.1節能效益評價內容與方法
智能建筑的節能是指智能建筑內能源的消費和合理利用之間的平衡關系。衡量一個建筑智能化系統的節能的經濟效益應該包括二個方面的內容:一方面是節能設計的范圍、類別,是僅僅考慮了直接節能、還是包含了廣義節能?是否具備潛在節能?另一方面是節能的實際效率和深度。節能效益到底有還是沒有、高還是低?這些都是判別建筑智能化系統實際功效的重要指標。通常建筑物節能的內容和對象包括建筑設計、空調系統、照明與設備,智能建筑節能不但包括原有傳統建筑所采用的節能方法,更重要的是采用先進的科技來達到更準確的調整和控制,即"主動節能"。
智能建筑的節能效益評價可以考慮的內容與方法推薦表見下表。
智能建筑的節能效益評價內容與方法推薦表
系統
評價項目
評價測定內容
評價方法
空調系統
耗能量
耗電量、燃料耗量的測定
與同用途的其它建筑物比較與基準值比較
二次側負荷分布
對代表二次側負荷的量和變動的測定,把握熱負荷的實態,研究設備系統有效利用的方法
與其它建筑物熱負荷量比較
模擬二次側負荷分布
根據實際的房間使用狀態、設備工作狀態進行負荷計算并對熱源設備的容量驗證
與其它建筑物的熱負荷比較計算值與實測值的比較
冷熱水、冷卻水的溫度、流量
調查系統是否處于健全的狀態
與設計值、基準值比較
空調機的送風量、送風溫度
調查輸送動力的低減化
與室內實測數據對照,與設計風量比較
風量平衡
明確空調域和非空調域之間熱量的傳遞
與不同用途的正壓、負壓要求對照
新風量
明確新風量的過量或不足
與設計值比較
風系統的阻力
風閥、盤管、過濾器、靜壓箱、彎頭等部位實測阻力損失,探明阻力過大的原因
與基準值比較設計風量與實測風量的比較
水系統的阻力
盤管、閥門、過濾器、閥門開度等部位實測阻力損失,探明阻力過大的原因
與基準值比較設計水量與實測水量的比較
建筑電氣
變壓器的負荷率調查
變壓器的集中和容量降低的可能性
以平均負荷率50%為標準
節電設備的利用
節能型變壓器、電容器、照明器具、信號燈等利用的可能性
根據運行費的降低程度進行綜合
合適的照度
各房間取若干代表點作照度測定
與規范比較
晝光利用可能性
有采光窗的房間中作白天消燈、減燈可能性調查
與規范比較
引導燈消燈可能性
引導燈消燈可能性調查
費用效果比評價
有可能用時間表控制的設備調查
根據運行記錄和現場觀察
根據運行費的降低額度進行綜合評價
利用深夜電力可能性
熱水器的用水量和需用熱水的時間分布
根據運行費的降低額度進行綜合評價
給排水
給水使用量
查明過剩用水量、用途不明的水量
與設計值比較,與同種用途的其他建筑物比較
給水水量、水壓的測定
實測給水閥門的開度情況調查
根據測定結果進行校核,與設計值比較
供熱水熱源的效率
測定熱水鍋爐效率調查負荷率,確認鍋爐節能措施
與竣工數據比較與新設備比較
供熱水溫度
測定熱水供水溫度,測定隔熱材料傳熱系數
與末端容許最低溫度比較
供熱水量、供熱水壓力
測定末端供熱水栓調查熱水器具的使用率
與容許供熱水量、水壓的比較
供熱水循環泵運行方法
研討供熱水循環泵的間歇運行化、部分熱水供應的停止、切換到局部供熱水方式
與正確循環量的比較
雨水利用的可能性
調查當地降雨量根據建筑物形態計算集水量
研究費用效果比
3.2空調系統節能系數的計算
評估空調系統節能效果的好壞,單從設計情況來考慮是不夠的,還需要計算空調系統的全年總耗能量。主要計算方法為當量運行時間法。
當量運行時間(τ)的定義是:全年空調冷負荷(或熱負荷)Q與制冷機(或鍋爐)最大出力q的比值,即:
τ=Q/q
負荷率ε是全年全年空調冷負荷(或熱負荷)Q與空調系統在累計運行時間內總的最大出力之和的比例,即:
ε=Q/qT
式中T為空調系統累計運行時間。
結合二式后得:
ε=τ/T
式中:τ為采取節能措施后空調系統當量運行時間,而T為未采取節能措施前空調系統實際運行時間。因此,ε可用于衡量空調系統的節能效果,空調系統節能系數的計算公式為:
η=100%-ε
4工程實例
寧波港務局北侖港區國際集裝箱碼頭綜合樓智能化工程主要內容包括:①樓宇自控系統,包括空調系統、變配電系統、電梯系統、照明控制系統及給排水系統的自動化監控;②火災自動報警與消防聯動控制系統;③保安管理系統;④背景音樂與緊急廣播系統;⑤綜合布線系統。
樓宇自控系統利用現代計算機技術、控制技術、測量技術、圖形顯示技術對空調、變配電、電梯、照明、給排水等系統實施監視、控制和管理。自2001年1月建成以后,至今運行二年的時間里,已產生了明顯的效益:
4.1嚴格控制室內溫濕度變化
嚴格控制室內溫濕度變化,溫度變化幅度±l℃,相對濕度變化幅度為±2%,有效地避免了空調系統的過冷或過熱現象。溫濕度控制精度的提高,不僅保證了舒適性,節能效益也相當明顯。據實際數據計算,節能效果在15%以上。
4.2變流量控制
為了滿足室內溫濕度控制精度的要求,必須進行對空調機組流量的動態管理,即變流量控制,以滿足調節閥的控制精度。從給水工藝角度來看,閥兩端壓降越小越好,可以減少阻力損失,減輕給水泵動力負荷;從控制的工藝特點來看,閥兩端應保持一定的壓差,以提高可控性。
實測數據表明,當空氣處理機流量達到額定流量工況時,調節閥兩端壓力僅為0.66kg/cm2-1kg/cm2。為了流量控制,通常的做法是通過供回水旁通閥的調節來平衡供回水壓差。但是僅僅依賴于旁通閥的壓差調節來控制流量有時作用并不明顯,也會增加不必要的能源消耗。
根據空氣處理機實際運行臺數和運行流量工況動態調整供水泵投入運行的臺數,并輔助旁通閥的微調來達到變流量控制的方式,避免了泄漏,提高了控制精度,減少了不必要的流量損失和動力冗余,因此可帶來明顯的節能效果。據實際數據計算,節能效果在25%以上。如果能夠將供回水流量動態參數作為反饋量,調整冷水機組的運行工況,節能效果將更為明顯。
4.3空調設備采用節能運行算法,減少不必要的“空轉”浪費
空調設備采用節能運行算法后,運行時間更趨合理。數據記錄表明,每臺空調機一天24小時中實際供能工作的累計時間僅僅2小時左右。自從2001年1月以來,二年中綜合節能效果在30%以上,超出了原設計節能25%的指標。
智能建筑的核心是系統集成[1],而系統集成的基礎則是智能建筑中的通信網絡.隨著計算機技術和通信技術的發展和信息社會的到來,迫使現代建筑觀念不得不更新.在信息化社會中,一個現代化大樓內,除了具有電話、傳真、空調、消防與安全監控系統外,各種計算機網絡、綜合服務數字網等都是不可缺少的.只有具備了這些基礎通信設施,新的信息技術,如電子數據交換、電子郵政、會議電視、視頻點播、多媒體通信等才有可能進入大樓.使它成為一個名符其實的智能建筑.目前,在多數涉及與智能建
筑有關的事物中,不論是物業主還是參加競爭的設計者,都把重點放在樓宇管理自動化系統和結構化布線系統上,許多所謂的智能建筑,其實就是樓宇自動化系統加上結構化布線和程控交換機,根本就忽略了通信網絡的建設.我們認為,在建筑智能化工程中,應該高度重視信息這個要素,而通信網絡正是為建筑的各個部分傳遞信息的道路.隨著分布式智能建筑控制系統技術的日益成熟和應用普及,在BAS中控制將進一步分散,在網絡中傳遞的將更多的是管理信息,系統的集成則越顯得重要[2],另一方面,目前由于人們信息需求的激增,以及計算機技術帶來的多媒體終端等先進的終端技術,一個智能建筑的智能化瓶頸往往在于它的通信網絡.可以說,通信網絡技術水平的高低制約著智能建筑的智能程度.為此,智能建筑中的通信網絡的設計是完成建筑智能化工程的重點所在.本文討論基于最新網絡技術的智能建筑通信網絡的設計.
二、智能建筑的通信網絡功能
總體上說,智能建筑的通信網絡有兩個功能,第一是支持各種形式的通信業務;第二是能夠集成不同類型的辦公自動化系統和樓宇管理自動化系統,形成統一的網絡并進行統一的管理.智能建筑中的通信業務主要有下列一些形式:
1、電話:包括內部直撥,通過PBX與樓外公共交換網連接后通話.發展成為以PBX為中心組網形成2B+D話音和信令通道,使電話用戶線具有綜合功能.
2、傳真:包括利用電話線進行樓內傳真以及與樓外的傳真,還可以通過發展而成的樓內綜合業務數字網(ISDN)的用戶線進行樓內之間或樓內外的傳真.
3、電子郵件、語音郵件、電子信箱、語音信箱:這是通過計算機網絡及其交換系統實現點對點(計算機)的文字或語音通信的一種方式.即通過對計算機屏幕的"書寫"或直接通過計算機的音響系統實現雙方的通信或對話.與之相應的電子信箱、語音信箱則是通過計算機的存貯系統實現"留信"或"留言".
4、可視電話:可視電話是一種小型圖像通信終端,利用電話線路同時傳遞圖像與語音信息.這種系統使用簡單,無需特殊線路,每秒可傳送10幀彩色圖像,并且價格相對低廉,同時,還可通過大樓PBX,進入公用電話網.同外部進行通信.
5、可視電話數據系統:可視電話數據系統是利用公用電話線路的會話型圖像通信.利用這種通信系統,鍵入所需信息代碼,傳送至數據庫計算機,主機收到該代碼后,即在數據庫中查找所需的信息,并將信息回送屏幕顯示出來,
6.會議電視:會議電視系統可支持大樓中各單位,各部門之間通信的要求,通過通信手段把相隔兩地或幾個地點的會議室連接在一起,傳遞圖象和伴音信號,使與會者產生身臨其境的感覺.
7、桌面會議系統:將計算機引入圖象通信,使得通信各方不僅可以面對面進行交談,還可以根據要求隨時交換資料和文檔,真正實現通信的交互性.桌面會議系統設有電子黑板,使會議各方可在同一塊電子黑板上完成信息交互,并可對電子黑板隨時打印,還可以重播會議片斷和收錄會議過程.
8,多媒體通信:多媒體通信是通過計算機網絡系統實現同時獲取,處理,編輯,存儲和展示兩個以上不同類型信息媒體(包括文字,語音,圖形,圖象〕的傳送,其最重要的基礎必需要具備寬帶的網絡系統.
9、公用數據庫系統:與大樓業務有關的資料可通過大樓的數據庫查詢,也可通過WAN查詢,數據類型可以是數據、文字、靜、動態圖象.
10、資料查詢與文檔管理系統:樓內各種辦公文件的編輯、制作、發送、存貯與檢索,并規定不同用戶對各類文檔的查詢權限.
11、學習培訓系統:與網絡聯機的多媒體終端及各種聲、象設備,提供各類業務學習與培訓.
12、觸摸屏咨詢及大屏幕顯示系統:安裝在大廳,多個觸摸屏咨詢系統安放在大廳不同位置,以聲,象,圖表等多種方式向用戶介紹大廈業務及其它信息.
13、人事,財務,情報,設備,資產等事務管理:將工作人員的素質,特長,單位,財務收支情況,文件,合同,通知,新技術,新業務,設備資源及其使用情況統統存入數據庫中,以便隨時查詢,實現事務管理科學化.
14、訪問INTERNET網絡:INTERNET正在發展成為把全球聯系在一起的信息網絡,所以對于用戶來說,具有訪問INTERNET的手段就顯得十分重要.大樓的智能局域網的主干網具有訪問INTERNET的信息通道,這就為大樓內的用戶訪問INTERNET提供了條件.
這些業務的實現對通信網絡的需求往往不同,已發展成熟的各種網絡幾乎都是針對特定的網絡業務,而目前基于ATM的寬帶綜合局域網技術日益成熟,使得在局域網內實現相當多的業務的綜合傳輸交換成為可能.
智能建筑中的通信網絡通常分為主干網和部門子網.主干網是連接部門子網、數據傳輸速率較高的網絡.部門子網是為完成各個部門特定目的而組建的局域網,它一般多種多樣.此外,通信網絡還包括以電話通信為主的PBX網絡.智能建筑的通信網絡應能支持上述的通信業務和大樓管理自動化及辦公自動化的要求,并且還要能夠適應今后15年通信業務發展的需要.
通常情況下在智能建筑中作主干網的有以下一些網絡技術:FDDI、100Base-T、100VG-AnyLAN、ATM等.我們認為,從技術及產品日益成熟和通信網絡發展方向來看,使用ATM技術作為主干網是一種優選方案.
作為智能建筑中的部門子網,往往根據部門需求選擇多種多樣的網絡.這可分為普通局域網、高速局域網和PBX網三種.在智能建筑中這三種子網往往共存.
三、一種智能建筑通信網絡系統
圖1是一種智能建筑通信網絡系統.主干網絡是以ATM交換機為中心的ATM網絡,有以下特點:(1)這是一種高速率網絡,每個端口速率高達25~155Mbps,這種帶寬使各個子網之間的通信暢通無阻,而且各個端口專用帶寬,使用戶的帶寬競爭局限在子網范圍內,因此,子網數目的增加不會影響已存用戶的業務質量.這對智能建筑內通信網絡的擴展來說是其它大多數網絡技術所不具備的.(20)采用局域網仿真技術使已有的局域網技術可以平滑無縫地接入主干網構成互連網.基于原有局域網的應用可以不加修改地在ATM互連網上運行.(3)ATM網絡與傳統局域網的無縫連接,進一步減少了網絡之間的橋、路由器、網關及HUB等協議轉換設備,使網絡延伸、網絡配置、網絡監視變得相當容易,網絡得到平整.這一點是其它主干網技術不可比擬的.(4)采用虛擬局域網技術,可以方便地構成虛擬局域網,不同虛擬局域網之間就像通過網橋連接的局域網.而且,網絡管理員可以將地域不集中、連接在不同集線器上的同一部門之間的設備構成一個局域網,這樣,網段的物理位置不再影響其邏輯子網,它帶來的好處是:每個部門可以擁有自己的虛擬局域網,它不受其它部門的網絡通信影響;通信網絡上任何位置的主機、服務器等從一個虛擬局域網移動到另外一個虛擬局域網不需要任何物理上的變動;同時,物理上變動的網絡設備也可以維持在相同的虛擬局域網上不變.這對智能建筑租用用戶來說是相當優越的.(5)ATM網絡采用永久
虛通路和交換虛通路來管理網絡連接,這樣網絡延伸變得簡單,而且永久虛通路的配置可以保證不同業務的帶寬要求.交換虛通路的采用可以簡化網絡管理員的網絡設置工作.交換虛通路的標準化使不同廠家的ATM產品的互連變得簡單.(6)ATM是B-ISDN的標準轉移模式,因此主干網與廣域網的連接也可以歸結為ATM與ATM的連接,這樣智能建筑通信網可以與廣域網無縫連接.(7)ATM網絡采用分布式網絡結構使它作為主干網有很高的穩定性.
圖1一種智能建筑通信網絡系統
它采用完全連接網狀拓撲來避免網絡單點失效,它的網絡控制分布存在于各個網絡節點,端到端多路由連接,網絡可以實現自重構,這些使網絡能應付各種災難情況,在智能建筑出現意外時能確保通信網絡暢通.(8)ATM是一種開放式網絡結構,ITU-T、ATM論壇分別制定了一系列網絡技術標準,這些使ATM網絡能夠兼容連接過去、現在和將來的各種網絡.因此,采用ATM作為主干網可以適應將來網絡技術的發展,使網絡生存周期增長,網絡等效性價比增加.
若干個大容量服務器(多媒體服務器)直接接入ATM網絡,可滿足多客戶機與服務器的多媒體通信對網絡帶寬的要求.部門子網一般設計為交換模塊式局域網,最常用的是10Base-T,它不但是物理上的星型連接,而且使用非屏蔽雙絞線作為傳輸媒質,這非常適合智能建筑綜合布線的情況.對于多用戶部門,可使用多交換模塊組成多網段的部門子網.而對于有高速要求的部門來說,則可組建高速局域網,高速局域網有100Base-T和FDDI和ATM工作組網等,根據我們的經驗,采用100Base-T和ATM工作組網更好.通過局域網交換機可將所有局域網部門子網接入主干網.如果部門子網的高速用戶數量不多,最好將高速寬帶終端用戶直接接入主干網,通過ATM網絡的虛擬局域網功能,將一些高速寬帶終端用戶與一些部門子網組建成虛擬局域網.PBX網是以電路交換方式交換話音為主的網絡.目前配備有N-ISDN功能的PBX交換機綜合了電路交換和分組交換方式,可以綜合交換話音和數據.在智能建筑中,使用N-ISDNPBX作電話網的交換節點具有明顯的優點:可以方便地將遠端和孤立的數據終端通過N-ISDN與主干網的網關接入通信網絡;可以方便地與公用N-ISDN的連接,實現對廣域網的低速訪問;2B+D和30B+D的速率接口可以充分滿足用戶對外部數據資源的訪問,實現用戶電報、高質傳真、高質電話、可視電話等業務;專用線路業務可以滿足特殊用戶保密要求,以及實現緊急報警等.PBX網絡自成一體,又可通過網關與主干網相連.多功能電視會議中心主要包括數字化投影電視和音響系統及同聲傳譯系統,在智能建筑的設計中,通過網絡互連技術,將相應的語音和圖像信息傳送給相關的子網或公共網,實現信息共享,這樣可使智能建筑具有更高的品質.樓宇管理自動化系統網絡在邏輯上是獨立的,中央監控系統監控和管理整個BAS,通過以太網接口,中央監控系統接入主干網絡,可向有關終端傳送監視和報警信息.通過主干網和PBX網絡接入樓外通信系統.
改革傳統的教育教學理念與方法,將理論與實踐有機結合,有效推進素質教育和高水平人才培養,一直是高等教育面臨的重要課題。不同階段,不同學科,其做法也有很大的區別。而與相關競賽結合,對課程進行改革或者創新的做法都可以稱作賽課結合。文獻[2]介紹了清華大學計算機相關專業人才培養中賽課結合方式的具體做法,文獻[3]介紹了賽課結合在嵌入式課程教學中的做法及經驗。賽課結合理念賽課結合的本質是將課程教學與專業競賽有機結合,通過一系列的教改措施,以快速提高學生的綜合能力。課程在內容上針對性強,以實踐能力培養為主。賽課結合的優勢主要體現在:1)能有效促進成員的團隊合作精神和自主創新精神;2)增強成員的溝通和交流技巧,包括隊內、師生、院系甚至不同學校之間的交流;3)加強了設計與實踐的結合、課程與競賽的結合。實踐表明,賽課結合的做法行之有效,且培養效果明顯。近年來各類各級學科競賽受到企業和高校的廣泛關注和支持,學生的綜合能力有了明顯的提升。
廣東技術師范學院針對所開設的本科專業情況,有針對性地強化賽課結合的培養方式。歷年來在飛思卡爾智能車競賽、各類機器人競賽、電子設計大賽、智能建筑工程實踐競賽等賽事中取得優異的成績。實驗中心為競賽提供設備、場地、耗材等全方位的支持,為各項賽事順利開展奠定堅實基礎。以競賽為契機,促進一些專業課程理論教學、實驗及實訓教學的改革。在實驗室的建設和維護上,也大膽創新,吸納優秀的學生志愿者參與到實驗室的日常管理和維護中,部分特別突出的學生還可以參與到實驗室項目的建設中來。工程實踐能力培養在傳統工科專業實驗教學中,大部分實驗為基礎性、驗證性及演示性實驗,真正設計性的實驗比例十分有限,因而學生的實際能力與工程需求存在脫節現象,必須實行傳統實驗的工程化。文獻[4]對材料成型及控制工程專業的工程實踐能力與創新能力的培養做了較全面的介紹,可供相近專業參考。
廣東技術師范學院對智能建筑工程實踐能力培養,主要通過綜合實訓、工程現場參觀實習等途徑。目前擁有智能建筑綜合實訓室一間,其他相關實訓室10余間,可開展中央空調、供配電及照明、防盜報警、視頻監控、門禁及可視對講等相關系統的實驗和實訓。實訓室的特色是所有設備均為由專業教師和學生志愿者共同組成的團隊自制及組裝而成,在安裝上盡量與工程現場一致。其中視頻監控系統更是根據監控需求,選擇槍機類型及安裝位置。在綜合實訓中,要求學生先熟悉設備原理及接線要求,然后根據所設計系統功能,合理選擇設備,自制連接線,最后進行安裝及調試。從系統設計、設備選型到安裝和調試,基本涵蓋了工程設計的大部分環節。
2建筑工程賽課結合實踐
廣東技術師范學院在智能建筑工程賽課結合方面一直非常重視,自從2009年住建部高等學校土建學科建筑電氣與智能化學科專業指導委員會主辦第一屆“亞龍杯”全國大學生智能建筑工程實踐技能競賽以來,每年都組隊參加比賽,累計取得全國一等獎一項,二等獎兩項,三等獎兩項,成績一直穩定處在參賽隊伍的中上游,這與較完善的競賽選拔及賽前培訓機制密不可分。該競賽也得到了學校的大力支持,建筑電氣與智能化專業的學生對該競賽也非常積極。由于賽制設置的特點,每年報名參賽的學生人數都高于實際需求數。考慮到學生的受益面和競賽特點,形成穩定的賽前培訓及競賽選拔機制。競賽選拔競賽在學生選拔上層層把關,綜合考慮學生自身特點、優勢以及成員之間協作意識等因素。該比賽要求每所學校只能選拔一支隊伍參賽,每支隊伍由兩名學生組成。有意參賽的學生自由組隊,然后一同和當年要參賽的隊伍一起參加培訓。
指導教師綜合各備選隊伍培訓期間的表現、學習成績、特長、動手能力等因素,從中挑選最優秀的一支作為下一屆比賽的參賽隊伍。為了防止一些突發因素,可選1~2名學生作為預備隊員。競賽培訓賽前培訓主要分三個階段。1)學習階段。該階段由指導教師介紹比賽的性質、賽規和賽制,就競賽的的得分點、具體要求等內容做具體分析。當年參賽隊員必須參加,下屆比賽所有報名隊伍均可參加,大約安排兩次,四學時左右。2)實踐階段。在實訓室按照比賽要求,制作導線、安裝器件并調試。通過實際訓練,按照比賽得分點要求,訓練速度及成功率。3)企業培訓階段。由于實訓室的設備為自制系統,與競賽指定設備存在區別,在賽前一個月左右,競賽承辦方都會組織一些線上及線下的培訓,教師和參賽隊伍會克服各種困難,確保隊員能夠參加該階段的所有培訓。工程現場參觀由于建筑電氣與智能化具有鮮明的行業屬性,學校與諸多企業建立了合作關系。學生除了在實驗室進行學習和訓練外,還可以去校外的實踐教學基地、企業工程現場進行參觀和學習。學生通過對實際工程的參觀和學習,結合理論、實訓知識,能夠對工程競賽的內容和形式有更深刻的理解和認識,可更好地進行參賽準備工作。
3結束語
【關鍵詞】智能建筑,綜合布線,系統設計,方法探討
中圖分類號:S611文獻標識碼:A文章編號:
一、前言
建筑物中的信息傳輸系統越來越龐大,傳統的布線系統各自獨立而互不兼容,已經無法滿足建筑物中通信的需要。綜合布線系統是與智能化建筑同時發展起來的多學科交叉的新領域,它將智能建筑的信息系統融合在一起,采用結構化、模塊化的設計思想,統一安裝,具有兼容、開放、靈活、可靠、先進和經濟等特點。智能建筑性能的好壞完全取決于智能建筑物內綜合布線系統的技術設計和施工質量。綜合布線系統是整個智能建筑的核心部分,加強對綜合布線的探討,具有十分重要的社會經濟意義。
二、綜合布線系統的概念與特點
建筑物或者建筑群綜合布線系統也稱開放式布線系統。綜合布線系統依據諸節點的地理分配狀況、網絡配置狀況和傳遞信息要求,安裝相適應的布線基質和連接設施,從而便于對整個網絡的連接、維護和管理等。綜合起來,綜合布線系統表現出如下的功能特點:
1. 先進性。綜合布線很好地消除了過去布線模式隱藏的諸多缺點。在科學技術的快速發展的同時,人們急切地要求共享信息資源,特別是以電話業務為標志的通信網逐步被綜合業務數字網(ISDN)取代,人們相當看重可以同時傳輸語音、數據和視頻的集成通信網。可見,綜合布線系統替代單一、高價、復雜的傳統布線系統,是符合信息時代的潮流,與歷史發展的趨勢相適應。
2.開放性。過去的布線系統,一旦用戶選擇了一種設備,相應地就固定了與之相匹配的布線方式及傳輸介質。一旦更換成新的設備,相應地就要更換原來的布線。可以預料,在完成施工的建筑物
內,這種改變是相當有難度的,要耗費大量投資。
3.可靠性。綜合布線使用高質量的材質,采用組合壓接的方法,建造一套高水平的信息傳輸線路。全部線纜和相關元件均經過ISO認證,使用專業儀器調試每條線路的鏈路阻抗和衰減率,從而使電氣性能的可靠性得到保證。系統的布線完全使用點到點對接,無論哪條線路出現都不會給其他線路的運行造成影響。這讓線路的運行和保養及問題檢修變的簡單快捷,因而使應用系統運行的可靠性得到保證。
4.靈活性
綜合布線的傳輸線纜及有關零部件符合通用標準,而且使用模塊化設計方案。因而,各個通道間具有通用性。任何一條通道都支持終端、以太網工作站和令牌網工作站。開通和改變設備無需變更布線,簡單地增減要使用的設備,并于配線架上采取相應的跳線管理,就可以達到目的。
三、綜合布線系統與智能建筑的關系
近年來信息化大潮不斷襲來,社會對信息的需求越來越大,建筑物作為人們工作生活的主要場所必然需要為人們獲取和處理信息提供必要的條件。所以傳統的基本土建加供電線路加語音線路的建筑物已經不能適應時代的要求了,一種新的建筑物———智能建筑進入人們的視野。智能建筑(Intelligent Building 簡稱 IB)起源于上個世紀 80年代的美國。美國智能建筑學會 (AIBI:American IntelligenceBuilding Institute) 給出的定義為“:智能建筑是將結構,系統服務,運營及其相互聯系全面綜合,并達到最佳組合,所獲得的高效率,高功能與舒適性的大樓,
綜合布線系統是智能建筑的大腦,屬于智能建筑的基礎部分和關鍵設施,和建筑工程的前期設計、施工過程及后期的維護有著不可分割的聯系,集中體現在如下幾個方面:
1.智能建筑的智能化水平主要由綜合布線系統體現出來。在評估智能建筑的智能化水平時,并不是評估建筑物是否巍峨聳立、是否具有新奇的外觀,同時也不評是否具有華麗堂皇的裝修和齊全的設備,重要是評估建筑物中的綜合布線系統的配線水平,例如是否具有成套的設備、是否具有完備的技術、是否具有合理分布的網絡、是否具有良好的工程質量,這些才是影響智能建筑的智能化水平的關鍵部分。智能建筑可否滿足用戶的需求,起到至關重要作用的是綜合布線系統。
2.綜合布線系統是智能建筑不可或缺的根基,這樣智能建筑才可以更好地做到智能化,綜合布線系統將智能建筑內的各種現代化通訊設備設施連接起來,構成一整套完備的系統,從而滿足高度智能化的需求。因為綜合布線系統可以滿足諸多現代設施的需求及以后的發展,具有先進性、開放性、靈活性等諸多特點,因此它是保證智能建筑高效優質滿足人們需求的根基設施之一。只有裝備了綜合布線系統的建筑物,才有可能做到智能化,這是設計智能建筑的重中之重。
四、智能建筑綜合布線系統設計方法探討
1.設計工作區子系統
設計工作區子系統時,應將信息插座安裝在墻面或地面上,同時要有單孔和雙孔兩類。數據插座要是屏蔽嵌入式插座,這樣高速網絡設備所接的每個數據插座都具有金屬屏蔽殼且能夠良好接地。數據插座應是RJ45插座,能以大于15mbP/s的速度傳輸信息,各類型終端設備依靠RJ45的標準跳線能夠快捷地與數據插座連接。工作區子系統遵循甲級標準,具備“端口保護裝置”(也就是數據鎖),隔離各類信號,不會因插錯插座而損壞設備。
2. 設計干線子系統
干線子系統是指智能建筑物內的主干電纜的路由,將主配線架和分配線架,及其他設備相互連接起來。設計的干線傳輸不僅適應當下的需求,還要滿足今后的發展。分布干線子系統時要使用能保證干線線纜最短、最可靠和花費最少的路由。在干線子系統的施工過程中,要留下少量線纜用作冗余通道,這樣保證了綜合布線系統能夠擴展。
3. 屏蔽布線
當系統對電磁兼容性有較高的要求時,或者網絡安全保密的需要,應采用屏蔽布線系統。當采用屏蔽布線系統設計時,除布線電纜采用屏蔽電纜外,連接器件、跳線、設備電纜等都應是屏蔽,并保證系統屏蔽的連續性。
4.布線長度要求
綜合布線信道長度:水平電纜或水平光纜最大長度為 90m,最長10m 的跳線和設備纜線及最多 4 個的連接器件組成;綜合布線永久鏈路長度:水平纜線最大長度為 90m及 3 個連接器件。綜合布線水平纜線與建筑物主干纜線及建筑群主干纜線之和所構成的信道的總長度不應大于 2000m。
5. 電氣防護與接地
綜合布線和電力電纜的間距應符合國家相關規定,與電氣設備的最小凈距離也應符合相關規定。宜采用公用的接地系統,當采用單獨的接地系統時,接地電阻不應大于 4 歐姆。當綜合布線系統路由上存在干擾源,且不能滿足最小凈距離要求時,宜采用金屬管線進行屏蔽或采用屏蔽布線系統及光纜布線系統。
6.綜合布線系統測試
綜合布線系統測試分為認證測試和驗證測試。認證測試是以綜合布線鏈路標準為依據,對布線鏈路進行測試。目前認證測試的標準主要采用美國國家標準協會 TIA/EIA 的TSB- 67《現場測試非屏蔽雙絞線電纜布線系統傳輸性能技術規范》,它敘述和規定了電纜布線的現場測試內容、方法和對儀表精度要求。主要用基本鏈路和通道兩種測試鏈路結構。目前通常使用的認證測試儀是福祿克公司的DSP- 4x00 數字式電纜測試儀,主要測試的參數是接線、長度、衰減、近端串擾、衰減與串擾比、傳輸延遲和延遲偏離、回波損耗等。
五、結束語
綜合布線系統具有先進性、可靠性、開放性、靈活性,是智能建筑的根基,做好智能建筑中綜合布線系統的設計要做好工作區間子系統設計和干線子系統設計。
參考文獻:
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關鍵詞:智能建筑;節能技術發展;解決措施
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A
引言
智能化建筑是時展的產物,智能化建筑的發展為整個建筑行業帶來了新的挑戰,其中智能建筑節能技術的發展需要我們給予高度重視。目前智能建筑的節能問題依然存在,并沒有達到理想的節能效果。針對這一問題,我們必須要做好與建筑節能相關的智能化系統的規劃設計,解決施工中的資源浪費現象,不斷提升節能技術水平,使智能建筑實現其最佳節能效果,從而有效降低智能建筑的能源消耗,堅持走可持續發展道路。
一、智能建筑的概述
智能建筑是指通過將建筑物的結構、設備、服務和管理根據用戶的需求進行最優化組合,從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環境的建筑。智能建筑是集現代科學技術之大成的產物。其技術基礎主要由現代建筑技術、現代電腦技術、現代通訊技術和現代控制技術所組成。通過創造出一個高效、舒適、安全的建筑環境,降低日常使用過程中各個環節的費用,盡量節省能耗和日常管理的各項費用,保證人們的工作正常有序的進行,從而提高建筑管理和服務的水平,使投資能得到一個良好的回報。
智能建筑是通過對建筑物的四大基本要素,即結構、系統、服務和管理,以及它們之間內在聯系的優化設計,提供給人一個投資合理同時擁有幽雅舒適、便利快捷、高度安全的高效環境空間。智能建筑物能夠幫助建筑的擁有者,財產的管理者感受到在諸如費用開支、生活舒適、商務活動和人身安全等方面得到最大利益的回報,這也是智能建筑設計的目的所在。
二、智能建筑節能技術發展現狀
1、空調、照明等方面存在浪費現象
智能建筑大量采用了自動化設備,設備運轉時間較長,這就使得智能建筑的電能消耗比起一般建筑來說要高很多。智能建筑一般采用的是中央空調,室內溫度設置不合理、空調裝機冷量過大或者設備散熱等問題都會給空調帶來不必要的負荷,這就造成了能源的大量消耗。另外,智能建筑在燈光照明方面也存在著一定的浪費現象。如在室外陽光充足的時候,室內也會存在燈火通明的情況。建筑的照明設計不夠科學,人為的照明能量消耗,使得建筑電能的節能目達不到。
2、智能建筑技術本身存在一定的問題
雖然建筑智能化技術在不斷的提高,在建筑設計、設備安裝維護等方面也有一定的進步,但是建筑智能化仍然存在著部分工程技術問題,同時管理人員的水平也參差不齊,許多智能建筑管理人員無法有效的應用建筑智能化系統。目前來說,許多核心的智能化設備需要通過進口,國內管理人員不完全清楚智能化設備的運作,在操作過程中出現了一些問題,不能使設備達到最佳節能效果,從而造成了一些能源浪費現象。
3、智能建筑建設規劃不到位,導致施工過程中出現了浪費現象
在智能建筑施工過程中,由于建筑規劃不到位,也會使得施工過程中出現了浪費現象。如對施工人員在用電、用水無法形成有效的控制,會造成施工過程中水電的浪費。在購買建筑材料時,沒有規劃性,對市場了解不夠,不能選擇新型的節能建筑材料,從而造成了建筑材料的浪費。另外,對智能建筑施工過程中造成的垃圾處理不注重節約,有些處理方式非常簡單,只是一味的填埋或擱置一旁,不能夠對建筑垃圾做到循環利用,也造成了一定的浪費。
三、智能建筑節能新技術
1、無線傳感器網絡技術
應用無線傳感器技術構建智能建筑網絡具有得天獨厚的技術優勢和應用前景。結合智能建筑節能的特點和實際需求,運用切實可行的數據傳輸協議,能實現智能建筑節能無線傳感器網絡信息的優先級傳輸,保證節能系統穩定、可靠、高效的運行。
無線傳感器網絡的信息感知主要是用溫濕度、照度、氣體濃度等傳感器對實際物理環境進行感知,實現數據采集的功能。為保證智能建筑節能系統的高效運行,準確的信息采集顯得尤為重要。采用的傳感器包括紅外、溫濕度、照度、二氧化碳濃度等傳感器。
無線傳感器網絡具有易于部署、成本低等特點,已成為建筑節能改造領域不可或缺的技術之一。利用無線傳感器網絡對物理環境的感知,將環境信息數據通過自組織多跳的方式傳送至服務器。一方面無線傳感器網絡可以通過先進算法對智能建筑的空調、燈光等設備進行控制;另一方面,服務器決策者可以通過主機控制器對某個設備直接控制。
2、樓宇照明節能新技術
在樓宇控制系統中,常用的控制策略是通過時間表的方式,不同時間觸發照明的啟停及調節,這種方式實現了照明控制的自動化。
為完善的控制和取得更好的節能效果,目前已發展出成熟的智能照明技術,采用分布式的系統結構,布線方式為總線式,具有較高的性價比和可靠性,而且易于擴展,有很高的靈活性。智能照明協調可以實現的主要功能為:啟停控制、開關狀態檢測;室內外照度檢測;調光控制;場景控制;人體感應控制;手動、遙控控制。典型的智能照明控制系統節能效果如下圖。
3、門禁一卡通技術
傳統的門禁系統屬于安防的一個子系統,隨著安防系統網絡化技術的發展,視頻監控、門禁和防盜報警功能已進一步融合,邁向高度集成化,體現了現代智能化節能管理的要求。
通過一卡通刷卡進行出入管理的同時,通過控制器實現對報警系統的撤防或布防。正常情況下,刷卡撤防只針對有權限的人員通過后自動實現撤銷特定的防區:在人員離開房間時,通過刷卡加密碼的方式,進行布防,同時聯動關閉室內所有燈光、空調風機,以實現智能化節能管理。
另外一個重要的應用是一卡通和酒店客控系統融合。當客人離開房間時,客人順手取走房門卡,節電開關延遲一定時間后自動斷電,確保節能和安全。有的酒店還建立了重要客人數據庫,客人登記時,客房空調自動開啟,客人到達時,房間已達到該客人喜好的溫濕度,在節能的同時,還提高了服務質量和水平。
4、綜合布線系統“全光網”技術。
綜合布線系統是智能建筑重要的通用傳輸系統。光纖的原料主要是石英,在地球上約占總礦藏的14%,可以說是取之不盡,用之不竭,且制造成本日益下降。光纖目前多被應用于網絡主干,即垂直主干子系統和建筑群子系統的系統布線,隨著光電轉換設備、光纖端口價格下降,光纖在水平子系統中應用呈上升趨勢。現代的第三方數據中心和智能建筑的綜合布線正在向“全光網”靠攏。“全光網”具有節省資源、保護環境、高帶寬、高可靠性和擴展性強的特點。
5、空調系統變風量技術
據統計,我國建筑物的能耗在國家總能耗結構中占30%~40%的比重,暖通空調系統設備耗電量占建筑物總耗電量的50%~60%。提高空調系統節能效能,是建筑節能研究的重要課題和方向。
變風量空調系統(VAV),是一種新型節能效果顯著地空調系統,是通過送入各房間的風量來適應負荷變化的系統。當室內空調負荷改變導致室內空氣參數變化時,空調系統自動調節進入房間內的風量,將被調節區域的溫、濕度參數調整到設定值。送風量的自動調節可以很好的降低風機動力消耗,降低空調系統運行能耗。
空調通風系統其它一些新技術如冷熱源群控技術、Lonworks技術、通透以太網技術近年來得到很快的發展,為現代建筑降低能耗、提高舒適度也發揮了重要作用。
四、加快智能建筑節能技術發展的探討
1、加強智能建筑有關技術人員的培訓工作,提高智能建筑節能技術水平
技術人員相關技能的培訓非常重要,對建筑節能有重要的意義,因此我們需要加強對技術人員的培養,可以組織優秀專家講座,對智能技術節能技術進行學習。另外,可以邀請智能設備商家對技術人員進行指導,使技術人員有實踐的機會,還要注重后續人才隊伍的培養,使我國的智能建筑節能技術得到進一步提高。
2、做好建設規劃,減少施工過程中的資源浪費
在智能建筑施工過程中難免會用到水電,使用過程一定要得到控制,不可過度使用,出現浪費現象。在建筑材料中,許多是不可再生的資源,要慎重選擇,我們盡量選用一些可再生資源,像是石膏、泡沫玻璃、廢棄植物纖維等,根據研究表明石膏類的建材經過燃燒后能量消耗比起水泥、石灰要低很多,這樣就可以做到能源的節約,石膏可以循環使用,利用石膏代替其它建材可以避免資源浪費,在建筑施工過程中盡量減少垃圾制造,保證建筑材料的利用率,不要浪費,從而進一步保證了未來資源的充足。
除此之外,還要有效的處理建筑垃圾,使垃圾得到充分的利用,因此在進行建筑垃圾處理時要慎重,不可一味的填埋及漏填擱置,要采取有效的處理方法,對于一些可以回收利用的就利用起來,像是一些石頭、沙子等都可以用來鋪路,在一些坑洼處用其進行填埋就很好,不僅有效的處理了垃圾還能節約了一部分用來修路的資金投入,可謂兩全其美。
結束語
智能是手段,節能是目的,建筑節能已日趨成為建筑智能化的發展方向,作為人居住和活動場所的建筑物要適應信息化帶來的變化,所以,在講求節約社會的今天,節能要從每一個方面做起,對于建筑這個耗能大頭,更應該做好榜樣,從材料、結構,技術等方面的一點一滴做好節能。
參考文獻
[1] 章海 探討智能化建筑節能的技術與應用[期刊論文] 《建筑?建材?裝飾》 -2012年12期