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楼宇自控系统在现代有机建筑中的运用

0前言

所谓的有机建筑是指适应环境的自然建筑，是其基地环境的产物，建筑的形成、构成及其与之

有关的任何问题的解决，都根据其内在因素来思考，力求与环境融为一体，甚至成为环境的一

部分。它属于现代建筑运动中的一个派别，其代表人物是美国的著名建筑师 F.L.莱特。

目前，随着现代化建筑技术、控制技术、计算机技术以及通信技术等的迅猛发展，产生了一个

新的学科领域，即智能建筑技术。当前，对这项技术的研究越来越广泛和深入，其应用也越来

越广。其中楼宇自控系统是建筑智能化系统的关键部分，本文将结合已有研究对现代有机建筑

中的楼宇自控应用进行分析。

1有关楼宇自控系统的概述

所谓的楼宇自控系统也称为楼宇自动化系统（BAS），是通过中央的计算机系统网络对楼宇内

的变配电、换热站、中央冷冻站、空调机组、电梯、照明、变排风机组、安防系统等机电设备

和区域进行分散控制和集中检测、管理的综合性监控系统[1].能够对楼宇内的设备进行自动监

视、自动操作及自动调节，以适应楼宇内部环境的不断变化，当这些设备出现问题时能自动报

警，并且能记录设备变化的趋势，对设备的操作和维修提供极大的便利，从而能提高管理水

平，极大地节约了能源和人工成本。总得来说，楼宇自控系统的优势有以下几点。

1.1 节约水、电能耗

楼宇自控系统利用计算机系统对楼宇内的给排水系统等设备进行集中监测和控制，对楼内的用

水进行统一管理和调配，合理地提高水资源的利用率及循环使用率，减少市政的供水量以及污

水排放量，从而有效地达到节约水资源消耗的目的。

同样地，楼宇自控系统对楼宇内的机电设备也是通过计算机系统进行监视和管理，对大楼内的

设备用电情况进行统一调配，从而尽量实现建筑用电负荷的最小化，最大限度地减少电能消

耗，以避免不必要的电能浪费。通常情况下，建筑采用楼宇自控系统可以减少 15%~20%的电

能消耗。

1.2 节省人工成本

因为楼宇自控系统对楼宇内的设备采用计算机系统进行集中控制，因此，使用时可以减少大量

的设备操作人员和维护人员，并因为自控系统能对设备变化趋势进行记录，出现问题时自动报

警，从而能够及时发现并处理设备出现的问题。如果建筑物没有采用楼宇自控系统，则设备的

运行、维护以及保养都需要通过人工操作来完成，这就要求配备大量的人员。因此，建筑物采

用楼宇自控系统，上述工作均可由预先设计的程序来自动完成，可以减少大约 65%的设备操作

和维护人员，大量地减少了人员配备，不仅减少了人工成本，还可以避免由于人员众多而引起

的一系列管理问题[2].

1.3 延长设备的使用年限

建筑物采用楼宇自控系统后，各项设备的运行情况都处在计算机系统的完全监控之下，楼宇自

控系统不但能提供设备运行趋势的完整变化记录，还能定期打印设备的保养、维护等的通知

单，提醒维护人员对设备进行及时保养，从而可以有效延长各项设备的使用寿命，降低运行费

用。

1.4 有效保证建筑及人员安全

建筑物采用楼宇自控系统除了上面的优点之外，还因其将建筑物内的安防系统和停车管理系统

等进行统一管理，并同消防报警系统进行联网，不但有效提高了建筑物的管理水平及管理效

率，减少了各个环节、部门之间的协调，还有效保证了建筑及建筑物内人员的安全。

2现代有机建筑中楼宇自控系统的系统架构

现代有机建筑中的楼宇自控系统的结构形式主要分为集散式和现场总线式这两种。所谓的集散

式即DCS（Distrib-uted Control System），它是通过两层网络对三个层级的设备进行控制的一

种结构形式，具有集中管理、分散控制的特征，这种结构形式应用较为普及。系统中央管理工

作站是集散式控制结构的核心，它主要包括中央管理工作站、网络总线、现场控制器（包括人

机交互平台和控制处理中心）、传感器、变送器以及电动执行机构等多个部分[3].

而现场总线式即FCS（Fidlebus Control System），是指将有机建筑中的现场受控设备的仪器、

仪表、现场总线及控制计算机这三部分组成的一种现场总线控制的结构形式，现场总线控制技

术是它的核心，其特点为实时、便捷、稳定、价格低廉等等，能弥补集散式的不足。当前主流

的楼宇自控系统大部分采用这种结构形式[4].

3现代有机建筑中的设备监控

根据现代有机建筑的特点，与传统的监控范围相结合，现代有机建筑中楼宇自控系统的监控内

容应包括电气系统、空调与通风系统、给排水系统等的监控，具体情况有以下几点[5].

3.1 电气系统监控

3.1.1 变配电系统的监控

楼宇自控系统中对变配电系统的监控内容主要有：1）对变配电系统运行时的参数进行实时监

测；2）对变配电系统的相关设备进行实时监测，若发现异常自动发出警报，并显示发生异常

的位置及参数；3）对楼内的所有用电设备的用电量进行统计，进行电费的计算和管理，并通

过对用电量的时间与区域分布进行分析绘制楼内的用电负荷曲线图；4）建立管理电气设备检

修与保养记录的设备档案。根据变配电系统的监控内容可以得知其应监测的参数如下：

进线的开关状态、电压、电流、功率因素、跳闸报警；主要出现的电流、电量、电压、功率因

素；母联开关的状态及故障信号；柴油发电机的电流、电压、开关状态、运行状态、故障报警

等等。

3.1.2 照明系统的监控

照明监控系统监控的主要内容有公共区域的照明、室外的泛光照明，监控各个照明回路的运行

状态等等，系统每天按照预先的时间程序进行照明系统的开关控制，但对建筑内部的房间以及

办公室等的照明不作监控。

3.1.3 电梯系统的监控

由于电梯系统大多是由电梯厂家设计的独立的控制系统，因此楼宇自控系统对于电梯系统只进

行监视不作任何控制，电梯系统须通过标准接口和网关将有关电梯的运行状态、故障警报、开

列历史记录以及维护和保养清单等内容传至楼宇自控系统。

3.2 空调与通风系统的监控

3.2.1 空调冷热源系统的监控

对空调系统的监控包括空调冷源系统监控和空调热源系统监控。空调冷源系统监控应根据其所

监测到的参数计算整栋建筑物的空调负荷，以此对空调冷冻机组进行群控，其监控的主要内容

有：对冷水机组的进水口和出水口的冷冻水温度进行检测；对集水器和分水器的供水温度进行

测量；对冷冻水的供回水流量和温度进行检测；对分水器和集水器的压力压差进行测量等。

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摘要：

楼宇自控系统在现代有机建筑中的运用0前言所谓的有机建筑是指适应环境的自然建筑，是其基地环境的产物，建筑的形成、构成及其与之有关的任何问题的解决，都根据其内在因素来思考，力求与环境融为一体，甚至成为环境的一部分。它属于现代建筑运动中的一个派别，其代表人物是美国的著名建筑师F.L.莱特。目前，随着现代化建筑技术、控制技术、计算机技术以及通信技术等的迅猛发展，产生了一个新的学科领域，即智能建筑技术。当前，对这项技术的研究越来越广泛和深入，其应用也越来越广。其中楼宇自控系统是建筑智能化系统的关键部分，本文将结合已有研究对现代有机建筑中的楼宇自控应用进行分析。1有关楼宇自控系统的概述所谓的楼宇自控系统也...

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