基于智能化技术的建筑机电系统节能优化策略研究

一、引言

随着城市化进程的加速和人民生活水平的提高，建筑能耗在社会总能耗中的占比逐年上升，而机电系统作为建筑能耗的主要组成部分，其能耗占建筑总能耗的 6 0 % - 8 0 % 。传统建筑机电系统存在运行效率低、能源浪费严重等问题，如空调系统长期固定运行模式、照明系统缺乏智能控制、给排水系统存在跑冒滴漏等现象。智能化技术的快速发展，为建筑机电系统的节能优化提供了新的思路和手段。通过将物联网、大数据、人工智能等智能化技术应用于建筑机电系统，实现对系统运行状态的实时监测、精准调控和智能管理，能够有效降低能源消耗，提高能源利用效率，对于推动建筑行业的绿色发展、实现“双碳”目标具有重要意义。

二、建筑机电系统能耗现状分析

2.1 空调系统能耗

空调系统能耗占建筑机电系统总能耗的 4 0 % - 5 0 % ，传统定频设备无法根据环境变化自动调节，导致能源浪费。控制策略粗放，缺乏实时监测和精准调控，使设备低效运行。

2.2 照明系统能耗

照明系统控制方式单一，能源利用效率低。传统控制无法根据光照和人员活动自动调节，导致电能浪费。低效照明灯具进一步增加能耗。

2.3 给排水系统能耗

给排水系统能耗主要来自水泵运行。定速水泵无法根据用水需求调节，低谷期仍高功率运行，造成能源浪费。管道老化和阀门密封不严导致水资源浪费和能耗增加。

2.4 供配电系统能耗

供配电系统存在电能传输和分配损耗。变压器容量选择不当、线路老化、功率因数低等问题增加能耗。缺乏有效监测和管理，无法及时解决能耗异常。

三、智能化技术在建筑机电系统节能中的优势

3.1 实时数据采集与监测

智能化技术通过物联网传感器，能够实时采集建筑机电系统中各类设备的运行参数，如空调系统的温度、湿度、压缩机运行状态，照明系统的光照强度、电流电压，给排水系统的水压、流量，供配电系统的电压、电流、功率等。这些数据被实时传输至中央控制系统，实现对机电系统运行状态的全面监测，为节能优化提供准确的数据支持。

3.2 智能分析与决策

基于大数据和人工智能技术，对采集到的海量数据进行分析处理，挖掘数据背后的规律和潜在信息。通过建立能耗预测模型、设备故障诊断模型等，实现对机电系统能耗趋势的预测和设备故障的提前预警。同时，根据数据分析结果，智能决策系统能够自动生成最优的运行控制策略，实现对机电设备的精准调控，提高能源利用效率。

3.3 动态优化与自适应调控

智能化技术能够根据建筑内外部环境变化和实际负荷需求，对机电系统进行动态优化和自适应调控。例如，当室内人员密度增加时，空调系统自动提高制冷量；当自然光照强度充足时，照明系统自动降低灯具亮度。这种动态调控方式能够使机电设备始终处于高效运行状态，避免能源浪费。

四、基于智能化技术的建筑机电系统节能优化策略

4.1 空调系统节能优化

4.1.1 智能温控与负荷调节

在空调系统中安装温度、湿度、二氧化碳浓度等传感器，实时监测室内环境参数。利用人工智能算法，根据设定的舒适度范围和实际监测数据，自动调节空调的制冷或制热功率、风机转速等运行参数，实现精准温控。同时，通过分析历史运行数据和实时负荷情况，预测空调负荷变化趋势，提前调整设备运行状态，避免设备频繁启停和过度运行。

4.1.2 群控优化与能源管理

采用物联网技术将多台空调设备连接成一个智能网络，实现空调系统的群控优化。通过中央控制系统，对空调设备进行统一调度和管理，根据各区域的负荷需求，合理分配制冷或制热量，提高设备整体运行效率。同时，引入能源管理系统，实时监测空调系统的能耗数据，分析能耗分布和节能潜力，制定节能运行方案。

4.2 照明系统节能优化

4.2.1 智能调光控制

安装光照和人体红外传感器，自动调节照明亮度。自然光不足或有人时开启灯具，亮度根据光照强度调整；自然光充足或无人时降低亮度或关闭灯具。智能调光控制器可预设不同场景照明模式，实现个性化控制。

4.2.2 照明设备升级与智能化改造

更换传统照明为高效 LED 灯具，并进行智能化改造，实现远程控制和调光调色。智能照明控制系统集中管理单个或区域照明，提升智能化水平和能源效率。

4.3 给排水系统节能优化

4.3.1 水泵变频调速控制

安装变频器于水泵，根据用水需求调节转速。压力和流量传感器采集数据，变频控制技术匹配水泵转速与需求，避免低负荷高能耗。建立水泵运行监测系统，保障安全高效运行。

4.3.2 管网泄漏监测与智能维护

利用物联网技术，在管网关键节点安装传感器和泄漏监测装置，实时监测压力、流量和泄漏。系统自动报警并定位泄漏，及时通知维修，减少水资源浪费和额外能耗。

4.4 供配电系统节能优化

4.4.1 变压器智能监测与容量优化

安装智能监测装置于变压器，实时监测运行参数。分析数据评估效率和能耗，优化容量配置，避免低效运行。根据负荷变化自动调整变压器运行台数，提高负载率和能源效率。

4.4.2 无功补偿与功率因数优化

利用智能无功补偿装置监测功率因数。低于设定值时自动投入无功补偿设备，提高功率因数，降低损耗。智能控制无功功率，实现动态平衡，提高供配电系统稳定性和能源效率。

五、智能化节能优化策略的应用效果与实施保障

5.1 应用效果

通过实施基于智能化技术的建筑机电系统节能优化策略，能够显著降低建筑机电系统的能耗。据相关案例统计，空调系统节能率可达 20 % -30 % ，照明系统节能率可达 3 0 % - 5 0 % ，给排水系统节能率可达 1 5 % - 2 5 % ，供配电系统节能率可达 1 0 % - 1 5 % 。同时，智能化技术的应用还能提高机电系统的运行稳定性和可靠性，降低设备维护成本，提升建筑的智能化水平和用户舒适度。

5.2 实施保障

为确保智能化节能优化策略的有效实施，需加强以下保障措施：一是加大技术研发投入，鼓励科研机构和企业开展智能化节能技术的研发和创新，提高技术的成熟度和适用性；二是加强人才培养，培养既懂建筑机电系统又熟悉智能化技术的复合型人才，为节能优化工作提供人才支持；三是完善政策法规，制定相关的节能标准和规范，引导和激励建筑企业采用智能化节能技术；四是建立健全节能监测和评估体系，对建筑机电系统的节能效果进行实时监测和评估，及时调整优化策略。

六、结论

基于智能化技术的建筑机电系统节能优化策略，是实现建筑节能降耗、推动建筑行业绿色发展的有效途径。通过将物联网、大数据、人工智能等智能化技术应用于建筑机电系统的各个子系统，实现对系统的实时监测、智能调控和精准管理，能够显著提高能源利用效率，降低建筑运行能耗。在实际应用中，应结合建筑的具体特点和需求，选择合适的智能化技术和节能优化措施，并加强实施保障，确保节能优化策略的有效落地。随着智能化技术的不断发展和完善，其在建筑机电系统节能领域的应用前景将更加广阔，为实现建筑行业的可持续发展发挥更大的作用。

参考文献

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