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第3章 智能建筑和建筑设备自动化系统概述(2)

(5)安全性

除了要保证生命、财产、建筑物安全外,还要防止信息网中发生信息的泄漏和被干扰,特别是防止信息、数据被破坏、删除和篡改及系统的非法或不正确使用。

(6)可靠性

具有发现系统故障早、排除故障快、故障影响小、波及面窄的特点。

2.智能建筑的功能

智能建筑具有如下主要功能。

智能建筑应具有信息处理功能,而且信息通信的范围不只局限于建筑物内部,应能在城市、地区或国家间进行。

能对建筑物内照明、电力、暖通、空调、给排水、防灾、防盗、运输设备等进行综合自动控制。

能实现各种设备运行状态监视和统计记录的设备管理自动化,并实现以安全状态监视为中心的防灾自动化。

建筑物应具有充分的适应性和可扩展性,它的所有功能应能随技术进步和社会需要而发展。

3.智能建筑的优越性

与普通建筑相比,智能建筑的优越性主要体现在以下几个方面。

(1)创造了安全、健康、舒适宜人的办公、生活环境

现在,不少大厦的中央空调系统不符合卫生要求,往往成为传播疾病的媒介。在国外,把引起居住者头痛、精神委靡不振,甚至频繁生病的大楼称之为患有“楼宇综合病”(Sick Building Syndrome)的大厦。而智能建筑首先确保安全和健康,其防火与保安系统要求智能化;其空调系统能监测出空气中的有害污染物含量,并能自动消毒,使之成为“安全健康大厦”。智能大厦对温度、湿度、照度均加以自动调节,甚至控制色彩、背景噪声与味道,使人们像在家里一样心情舒畅,从而能大大提高工作效率。

(2)节能

以现代化的商厦为例,其空调与照明系统的能耗很大,约占大厦总能耗的70%。在满足使用者对环境要求的前提下,智能大厦应通过其“智慧”,尽可能利用自然光和大气冷量(或热量)来调节室内环境,以最大限度减少能源消耗。按事先在日历上确定的程序,区分“工作”与“非工作”时间,对室内环境实施不同标准的自动控制,下班后自动降低室内照度与温湿度控制标准,已成为智能大厦的基本功能。利用空调与控制等行业的最新技术,最大限度地节省能源是智能建筑的主要特点之一,其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重要原因。

(3)能满足多种用户对不同环境功能的要求

老式建筑是根据事先给定的功能要求,完成其建筑与结构设计。例如,办公楼的小开间,不允许改成大堂。智能建筑要求其建筑结构设计必须具有智能功能,除支持3A功能的实现外,必须是开放式、大跨度框架结构,允许用户迅速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。室内办公所必需的通信与电力供应也具有极大的灵活性,通过结构化综合布线系统,在室内分布着多种标准化的弱电与强电插座,只要改变跳接线,就可快速改变插座功能,如变程控电话为计算机通信接口等。综上所述,智能建筑的灵活性与机动性极强,一天之内,使你的办公环境面目一新已不足为奇。

(4)现代化的通信手段与办公条件,大大提高工作效率

在信息时代,时间就是金钱。在智能建筑中,用户通过国际直拨电话、可视电话、电子邮件、声音邮件、电视会议、信息检索与统计分析等多种手段,可及时获得全球性金融商业情报、科技情报及各种数据库系统中的最新信息;通过国际计算机通信网络,可以随时与世界各地的企业或机构进行商贸等各种业务工作。空前的高速度,大大有利于决策与竞争,这就是现代化公司或机构竞相租用或购买智能大厦的原因。

在当今商品经济与信息社会中,电子计算机与智能建筑等高新技术产业得以在世界范围内高速发展,绝非个人意志所及,其适应时代发展需要的固有优势,尤其是巨大的经济效益,使之充满活力,方兴未艾,成为21世纪的龙头产业。

1.1.4我国智能建筑的发展现状及发展趋势

1.我国智能建筑发展现状

我国对智能建筑的研究始于20世纪90年代。1990年,在北京建成的北京发展大厦可谓是我国智能建筑的雏形,随后建成了上海金茂大厦(88层)、深圳地王大厦(81层)、广州中信大厦(80层)等一批具有较高智能化程度的智能大厦。但是,目前我国的智能大厦无论从建设标准还是从建设质量方面与国外先进水平相比,都只能算是“准”智能大厦。然而,我国智能大厦发展迅猛,市场潜力巨大。据国外权威机构预测,在21世纪,全世界智能大厦的40%将兴建在中国的大城市里。中国政府有关部门对智能建筑的发展比较重视,并采取了相应的部署和措施。

目前国内智能小区和智能住宅正以不可阻挡的迅猛势头在全国普遍展开,各种档次智能小区与智能住宅正如雨后春笋般兴建在中国国内,其数量之多、发展速度之快,位居全球之首。

2.智能建筑在发展中存在的一些问题

智能建筑本身是一个不断发展完善的高新技术的成果。在智能建筑中智能化设备的费用约占总投资的10%。目前我国智能建筑的实施已经走过了它的起步阶段,开始纳入有管理、有规章可依的健康发展道路。但在发展中还存在一些值得注意的问题。

(1)地区发展不平衡

由于我国经济发展的不平衡,智能建筑的应用在地域上还不平衡,在经济发达地区、沿海省份已经比较普及,在西部和经济欠发达省份仅仅是刚刚开始。

(2)建设期望高,设计、施工质量低

许多建设单位盲目追求高标准智能建筑,一提智能建筑就要求地区第一、全国第一,甚至亚洲第一、世界第一等,这往往超过建筑物功能与实际规模的智能化要求,而又无相应的财力支持。而有些设计人员因不熟悉智能化设备的技术与智能建筑设计方法,不能高水准地完成智能建筑的设计。同时,因为专业工程师的极度匮乏,施工质量也难以保证。以致有的智能化系统出现集成性差、监控点配置不合理、控制精度低等一系列智能化系统应用效果差的突出问题,致使物业管理遇到无法适从的难点。

(3)系统集成商的技术水平低

智能建筑中的智能化系统,目前主要是采用集成商的进口设备,应该说大部分设备的技术与质量的水平是高的,在国外运行的业绩也是好的。但是,同样的设备安装到国内,有的却不能正常工作。例如,建筑设备自动化系统按设计或定货时的监控点数的80%以上正常运行为合格的设备,实际安装后,合格的建筑设备自动化系统不足六成。又如综合布线的五类(100Mbps)施工安装后的数据传输速率只能达到三类(10Mbps)的标准。系统集成商遗留给物业管理公司的问题,有可能是致命的,管理公司在承担过程中已完全受到硬件技术的更新费用和软件技术的提供渠道的双重限制。

(4)重建设、轻运行管理

在智能建筑的建设中,有重建设、轻运行管理的现象,以致有些工程的智能化系统建成后不能完全发挥作用。大多数业主对于智能建筑的物业管理意识落后,很难使智能建筑的物业管理走上良性发展的轨道。一些没有管理过智能建筑,甚至不具备管理智能建筑的公司以传统管理模式实行管理,使智能化系统不能真正发挥作用。

(5)管理队伍专业技术人员配置欠缺,整体技能不高

物业管理人员的技术水平低,管理不善,造成设备故障率高,从目前管理智能建筑的现状分析,都是突出的问题。因为智能建筑的物业管理,强调的是在传统的物业管理服务内容基础上的提升,是以知识管理为主导的先进管理体系。

3.智能建筑发展趋势

智能建筑是社会生产力发展、技术进步和社会需求相结合的产物。随着计算机、控制、通信技术的不断发展及关键技术的突破,必将进一步促进智能大厦的发展。智能大厦正向着集成化、智能化、协调化方向发展,实现智能化管理已经成为智能建筑发展的重要标志。

智能建筑在我国的发展将呈现以下趋势:

业主已把建筑设计中智能部分的设计列为其基本要求之一,而政府也高度重视,在科研、资金和政策等方面积极地进行支持和引导,使智能建筑正朝着健康和规范化的方向发展。

采用最新高科技成果,向系统集成化、管理综合化及智能城市化和高智能人性化的方向发展。

智能建筑技术和产品正在迅速发展成为一个新兴的技术产业。政府和各大学、科研机构以及有关厂商等正将智能建筑作为一个新的研究课题和商业机会,积极投入力量,开发相关的软硬件产品,使智能建筑实施便利、成本降低。

智能建筑的功能朝着多元化方向发展。由于用户对智能建筑功能要求有很大差异,智能建筑的设计也分门别类,有针对性地设计出符合用户使用功能的智能建筑。

1.2建筑设备自动化系统概述

建筑设备自动化系统(BAS)是智能建筑不可缺少的重要组成部分,其任务是对建筑物内部的设备运行、能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制与管理,以提供一个既安全可靠、节约能源,又舒适宜人的工作或居住环境。在业内,建筑设备自动化系统常简称为BAS或BA系统。

1.2.1建筑设备自动化系统的定义与发展历史

1.建筑设备自动化系统的定义

建筑设备自动化系统是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统,以集中监视、控制和管理为目的构成的综合系统。建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等监控子系统。根据我国的行业标准,建筑设备自动化系统又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。

在我国,建筑设备自动化系统通常有广义和狭义之分。狭义的建筑设备自动化系统的监控范围主要包括电力、照明、暖通空调、给水排水、电梯等设备。在实际工程中,狭义的建筑设备自动化系统也常常称为建筑设备监控系统、楼宇自动化系统、楼宇自控系统等。广义的建筑设备自动化系统的监控范围在狭义的建筑设备自动化系统的基础上,还增加了安全防范系统(Security Automation System,SAS,包括电视监控、门禁、防盗报警等)、火灾自动报警与消防联动控制系统(Fire Alarm System,FAS)、管理服务系统(如各类报表编制、计量系统、物业管理系统)等,即为建筑设备管理系统。根据我国行业政策现状,通常将狭义的建筑设备自动化系统、安全保卫系统和火灾自动报警与消防联动控制系统分别作为一个独立的系统进行设计和施工。

注:在《智能建筑工程质量验收规范GB50339-2003》中“安全防范系统”的英文译名为“Security Protection &; Alarm System”,缩写为“SAS”。

本书所讨论的是狭义的建筑设备自动化系统。本书后面所提及的“建筑设备自动化系统”或“BAS”若无特殊说明都是指狭义的建筑设备自动化系统。

2.建筑设备自动化系统的发展历史

真正的建筑设备自动化系统是在计算机集散控制系统(Distributed Control System,DCS)诞生后才开始出现的。20世纪80年代末美国Honeywell公司首次把其DELTA-1000型集散控制系统应用于建筑物设备的控制与管理,建筑物设备从单台独立的控制方式走入了多组织设备群控方式,并且能通过计算机工作站上的操作进行全局控制与监视。

从20世纪80年代到90年代,建筑设备自动化系统随着分散控制系统的技术进步而同步发展,并被日益广泛地应用。但作为一种低成本的分散控制系统设备,建筑设备自动化系统又与工业过程的分散控制系统有着较多的区别,在硬件设备上更多地重视性价比,在现场站的监控软件上则需针对不同类型的建筑设备系统编制可行的控制模块,以提高调试的工作效率。

在20世纪90年代的最后五年,由于计算机网络技术与数据库技术的进步,建筑设备自动化系统的硬件与软件经历了几代的技术演进后,信息传输、信息处理的能力与性能更发生了巨大的变化,无论是ASHRAE(美国采暖、制冷与空调工程师学会)的BA Cnet通信协议,还是Lon Works技术的应用,都是追求开放的通信接口和高速的信息传输,以更及时地获得更多的信息,对建筑设备系统进行全面的监控与管理。多媒体技术的应用也提供了多种方便的操作方式,使得人机对话界面更加友好。

建筑设备自动化系统从初期的单一设备的控制,终于发展到了今天的综合优化控制、在线设备故障诊断、全局信息管理和总体运行状态协调等高层次的集中管理分散控制方式,显然,面向建筑物设备的建筑设备自动化系统已经将信息、控制、管理和决策有机地融合在一起了。

1.2.2建筑设备自动化系统的内容与功能

1.建筑设备自动化系统的监控内容

(1)暖通空调系统

暖通空调系统是建筑物内功能最复杂、涉及设备最多、设备分布最分散和能耗最大的一个系统,是建筑设备自动化系统控制的主要对象。

通风空调系统需要监控的主要设备有热水泵、冷却塔、冷冻水泵、冷水机组、新风机组、空气处理机组、变风量机组、风机盘管、热交换器、锅炉、分汽缸、凝结水回收装置等。

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