智能化建筑電氣的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

許 青 青

(山西中創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030027)

智能化建筑電氣的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

許 青 青

(山西中創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030027)

以建筑電氣節(jié)能的必要性為切入點(diǎn)，對智能化建筑電氣在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)需符合的原則加以概括，并在此基礎(chǔ)上對其實(shí)現(xiàn)節(jié)能化的方法給出相應(yīng)的建議，以期創(chuàng)造出能耗低、性能高的現(xiàn)代化智能建筑。

智能化建筑，電氣，節(jié)能，優(yōu)化

隨著人口基數(shù)的擴(kuò)大及鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民向城市的流動(dòng)，城市的建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)展，開發(fā)設(shè)計(jì)出滿足居民高質(zhì)量生活需求的建筑便成為各房地產(chǎn)企業(yè)競爭的目標(biāo)之一，因而智能化建筑便成為建筑工程師關(guān)注的焦點(diǎn)。所謂智能化建筑，即利用現(xiàn)代建筑、計(jì)算機(jī)、通訊和控制的先進(jìn)技術(shù)手段，將信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)集成為整體最優(yōu)化的組合，通過樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS)和通信自動(dòng)化

系統(tǒng)(CAS)為現(xiàn)代人提供一種安全、高效、舒適、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境。由于我國在智能化建筑的電氣節(jié)能實(shí)施屬于剛起步階段，理論基礎(chǔ)及實(shí)踐技術(shù)支持等仍不夠成熟，在進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)實(shí)施過程中仍有很多問題需加以克服，因而造成建筑物的整體智能化仍未得以充分地體現(xiàn)，且在能源消耗方面比較嚴(yán)重，建筑的整體使用性能不容樂觀。

1 開展智能化建筑電氣節(jié)能的必要性

1)當(dāng)前智能化建筑電氣耗能現(xiàn)狀。

雖然現(xiàn)階段，太陽能、風(fēng)能等新型能源在建筑電氣工程上已逐漸開始投入使用，然而由于對新型能源的利用仍處于摸索階段，其在使用性能方面仍存在很多不足。智能化建筑主要仍是依賴于電氣能耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國當(dāng)前各種行業(yè)能耗中，建筑耗能占大多數(shù)比重，其中以電氣的能耗占據(jù)首位。由于我國在智能化建筑工程節(jié)能技術(shù)上起步較晚，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，且針對建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)仍未規(guī)范化，因而造成在建筑電氣節(jié)能運(yùn)行上仍存在多種不足，耗能量仍不容樂觀。

2)智能化建筑電氣節(jié)能的重要性。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，由此帶動(dòng)能源的消耗量增加，尤以建筑消耗居多，且基本上是逐年遞增的變化趨勢，因而減少建筑耗能問題便成為人們關(guān)心的熱點(diǎn)話題；另外，隨著能源的消耗，其帶來的環(huán)境污染問題嚴(yán)重威脅到居民的正常生活、工作等。為改善現(xiàn)階段人們的生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量等，加強(qiáng)建筑電氣節(jié)能工作便尤為重要；此外，在我國推出建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的號召下，節(jié)能減排問題是全民關(guān)注的共同話題，開展電氣節(jié)能是實(shí)現(xiàn)“可持續(xù)發(fā)展”，造福于后代的重要舉措。

2 智能化建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)需符合的準(zhǔn)則

1)節(jié)能應(yīng)在保證實(shí)現(xiàn)建筑物基本功能的前提下開展。

開發(fā)智能化建筑物的目的即是為人們的生活提供更完整的服務(wù)，因而在進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化時(shí)，需考慮到其是否影響到建筑物的正常使用，如正常的照明需要、運(yùn)輸通道通暢、休閑娛樂設(shè)施等正常運(yùn)轉(zhuǎn)等。

2)節(jié)能應(yīng)在符合實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益的前提下開展。

節(jié)能技術(shù)的投入使用應(yīng)充分考慮到實(shí)際成本問題，不能一味追求高效節(jié)能而加大投資，增加建筑物開發(fā)成本負(fù)擔(dān)。因而電氣設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化時(shí)，需認(rèn)真考慮節(jié)能方式的選擇及其設(shè)備材料的應(yīng)用，盡可能實(shí)現(xiàn)節(jié)能性能的優(yōu)化與成本的控制。

3)節(jié)能應(yīng)減少對不必要的能源損耗。

在進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先將與建筑物基本功能實(shí)現(xiàn)無關(guān)的耗能方式加以總結(jié)，然后根據(jù)建筑物的實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)墓?jié)能方式。其常見的無用耗能方式如傳輸電纜線路上的耗能、變壓器的損耗等，其耗能量較多，對建筑物的功能實(shí)現(xiàn)卻無任何幫助，是建筑物能源利用的極大損失。

4)節(jié)能需優(yōu)先考慮環(huán)境保護(hù)。

隨著能耗帶來的環(huán)境污染問題，公眾對環(huán)境的重視程度也在加深。節(jié)能的優(yōu)化需以環(huán)保理念為主。在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，需以提高能源的利用效率及實(shí)現(xiàn)綜合性效益為目的，充分利用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，選擇經(jīng)濟(jì)適用、節(jié)能環(huán)保且安全可靠的優(yōu)化方案。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制節(jié)能成本，適當(dāng)選擇節(jié)能設(shè)備，保證在預(yù)算范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

3 智能化建筑電氣節(jié)能技術(shù)面臨的主要問題

雖然我國在智能化建筑電氣節(jié)能上做了很多努力，然而其實(shí)際使用仍未得到預(yù)期效果，仍存在多個(gè)問題亟待解決。其主要表現(xiàn)為：首先是在質(zhì)量安全監(jiān)督上存在漏洞，因電氣工程師在進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化時(shí)，對其技術(shù)的應(yīng)用仍缺乏實(shí)踐性，造成節(jié)能技術(shù)在建筑電氣上的實(shí)用性不強(qiáng)；其次是在設(shè)備使用上，智能化建筑電氣缺乏自動(dòng)化、智能化電氣設(shè)備及其附加設(shè)施的使用，再加上我國在這方面的研究應(yīng)用仍不夠成熟，因而優(yōu)化方案在實(shí)施過程中受使用設(shè)備的限制而無法充分發(fā)揮節(jié)能效果；另外，目前我國在智能化建筑電氣節(jié)能總體規(guī)劃設(shè)計(jì)上缺少綜合性的協(xié)調(diào)工作，采用的優(yōu)化方案缺乏科學(xué)性，進(jìn)而在真正執(zhí)行時(shí)效果不理想，沒有達(dá)到降低能耗的目的。

4 智能化建筑電氣節(jié)能技術(shù)的優(yōu)化策略

1)供配電系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化策略研究。

在進(jìn)行智能化建筑的節(jié)能優(yōu)化方案制定時(shí)，需總體把握建筑中用電設(shè)施的功率大小、負(fù)荷容量及其布局分配等信息，在此基礎(chǔ)上，選擇合適的供配電節(jié)能設(shè)備，在確保用電設(shè)備在正常工作前提下最大化地降低能耗損失。

由于變壓器的電能損耗是供配電系統(tǒng)中的主要損耗形式，故可先從變壓器入手實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。首先應(yīng)依據(jù)變壓器所帶負(fù)載情況，在成本可控的范圍內(nèi)，將負(fù)載加以合理分配，并選擇與驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力相符合的變壓器，從而充分利用變壓器，減少能耗損失；此外，應(yīng)將處于同一個(gè)變電站的變壓器實(shí)行并聯(lián)工作的方式，并根據(jù)所帶負(fù)載隨時(shí)調(diào)整其投放使用的數(shù)量。

另外，還可從減少電路線路上的電能損耗方式實(shí)現(xiàn)智能化建筑電氣節(jié)能優(yōu)化。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，線路上的電能損耗約占輸入電能的4%，其中造成其電能損耗的原因主要是建筑物中所選用的供電方式以及線路本身的導(dǎo)線截面。在進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化時(shí)，可選擇電阻率值相對較低的導(dǎo)線，如銅、鋁材料的導(dǎo)線，在符合經(jīng)濟(jì)節(jié)約的前提下，在負(fù)載用電量較多的一、二類建筑物中以銅導(dǎo)線為主，而在負(fù)載量相對小的三類建筑物中則使用鋁導(dǎo)線；另外，在布局線路時(shí)，盡量縮短導(dǎo)線的長度，并避免彎路線路。

2)對建筑物內(nèi)照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化策略。

建筑用電中照明占據(jù)絕大多數(shù)用電量，因而可從照明系統(tǒng)優(yōu)化方面實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能。在建筑照明中，照明設(shè)施所消耗的電量與其所使用的照明方式、照明時(shí)間、設(shè)備功耗、建筑總面積、照明設(shè)施使用數(shù)量以及發(fā)光效率等直接相關(guān)，因而對照明系統(tǒng)的優(yōu)化可從如下幾個(gè)方面加以考慮：首先是照明設(shè)備的選擇，應(yīng)優(yōu)先考慮高效節(jié)能型光源設(shè)備，尤其是發(fā)光效率高、功耗低、耐用時(shí)間長的光源；其次在光源所需配件上，如鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器等元器件上，應(yīng)首選功耗低、性能好的設(shè)備；另外，應(yīng)合理分配照明時(shí)間，利用光線、聲音等感應(yīng)控制方式控制照明回路的開關(guān)，避免不必要的照明浪費(fèi)；最后在建筑物的設(shè)計(jì)上，應(yīng)充分使用自然光，并選擇透光性強(qiáng)的玻璃或門窗，在照明系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)上也應(yīng)以三相四線方式為主，從而實(shí)現(xiàn)最大化地節(jié)能供電。

3)關(guān)于建筑物用電梯、通風(fēng)建設(shè)、空調(diào)以及供水系統(tǒng)的電氣節(jié)能優(yōu)化策略。

在建筑電氣中，電梯、通風(fēng)、空調(diào)及供水系統(tǒng)的用電量也是不容忽視的。針對建筑物中的運(yùn)行電梯，應(yīng)合理選取其型號及與之功率相匹配的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并盡量考慮小機(jī)房的設(shè)計(jì)安裝；在通風(fēng)建設(shè)方面，應(yīng)切實(shí)考慮到電能資源需求量的不同，同時(shí)兼顧到風(fēng)機(jī)等使用設(shè)備的參數(shù)要求，選擇合適的且性價(jià)比高的設(shè)備；然后關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，因考慮到空調(diào)耗電量大、功率高等特點(diǎn)，在選擇空調(diào)時(shí)，應(yīng)首選節(jié)能環(huán)保型的水源熱泵式空調(diào)，相比于傳統(tǒng)的空調(diào)，其運(yùn)行效率高、污染小。在空調(diào)的使用上，應(yīng)合理設(shè)定其工作模式，避免電能的過度損耗；最后在供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)優(yōu)先選擇無負(fù)壓作用的供水設(shè)備，其不僅可實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，而且對水質(zhì)也有一定的凈化效果。

4)可再生資源的開發(fā)利用。

由于現(xiàn)階段使用的電能屬于不可再生資源，其使用是有限的，因而開發(fā)利用如太陽能、風(fēng)能、熱能等新型可再生資源便尤為必要。在建筑節(jié)能方面，可考慮使用這些新型可再生資源，從而減少對功率高、耗能大的設(shè)備的使用，并擺脫對電能的完全依賴；另外，在設(shè)計(jì)裝修智能化建筑電氣時(shí)，可選擇新型材料的裝飾物，并使用新型環(huán)保節(jié)約型墻體材料，進(jìn)而在實(shí)現(xiàn)裝飾整個(gè)建筑的同時(shí)也減少了電能的功耗，提高其節(jié)能效果。

5 結(jié)語

建筑的整體結(jié)構(gòu)及布局構(gòu)成了建筑物的基本框架，而其智能化電氣的安裝則為建筑的使用賦予新鮮的活力。智能化建筑的節(jié)能優(yōu)化是一項(xiàng)復(fù)雜性的綜合性系統(tǒng)工程，其涉及到計(jì)算機(jī)通信、電氣安裝及控制等多方面專業(yè)領(lǐng)域，因而建筑工程師在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合全面的考慮到各個(gè)領(lǐng)域的相互關(guān)聯(lián)性；此外，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等方面考慮，設(shè)計(jì)出既滿足人們高質(zhì)量生活需求，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的電氣安裝方案，從而全面體現(xiàn)能耗低、性能高的現(xiàn)代化智能建筑，實(shí)現(xiàn)真正意義上的經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

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Energy-saving electric optimization design of intelligent building

XU Qing-qing

(ShanxiZhongchuangBuildingDesignCo.,Ltd,Taiyuan030027,China)

Starting from the necessity of building electronic energy conservation, the article outlines the electronic energy-saving design principles of intelligent building, and puts forward corresponding energy-saving suggestions, with a view to create modern intelligent building with low energy consumption and high performance.

intelligent building, electronic, energy conservation, optimization

1009-6825(2014)11-0223-03

2014-01-26

許青青(1975- )，女，工程師

TU201.5

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