淺析智能建筑的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

【摘要】本文通過(guò)對(duì)建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀的分析，基于智能建筑供配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法闡述了智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；建筑電氣；節(jié)能設(shè)計(jì)

1.前言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，國(guó)內(nèi)建筑向著智能建筑方向發(fā)展。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前國(guó)內(nèi)城市建筑能耗隨著城市建筑規(guī)模的擴(kuò)大而逐漸占到整個(gè)社會(huì)能耗的四分之一，并不斷增長(zhǎng)。在全球資源上最大的挑戰(zhàn)就是能源緊缺，而我國(guó)作為一個(gè)能耗巨大的發(fā)展中國(guó)家。人均能源還達(dá)不到世界人均的一半，每年必須依賴于石油、天然氣等能源的大量進(jìn)口才能維持正常所需。

國(guó)內(nèi)開(kāi)展建筑節(jié)能相關(guān)研究較晚，能源利用率還只有30%左右，而美日等發(fā)達(dá)國(guó)家的節(jié)能建筑比例已達(dá)40%，能源利用率可達(dá)到55%以上，國(guó)內(nèi)建筑單位面積能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的兩倍。因此，我國(guó)在建筑能耗上節(jié)能潛力巨大，建筑節(jié)能將成為國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高效穩(wěn)定發(fā)展的重要保障。

2.國(guó)內(nèi)建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在建筑電氣節(jié)能領(lǐng)域開(kāi)展了很多卓有成效的研究工作，只是在節(jié)能方案、措施制定等過(guò)程中統(tǒng)籌分析不夠，沒(méi)有對(duì)建筑內(nèi)部現(xiàn)有系統(tǒng)的綜合能耗實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分析，在節(jié)能產(chǎn)品選型安裝或節(jié)能方案措施的實(shí)施上還存在一些不足之處。相應(yīng)的基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備還普遍不足，在節(jié)能數(shù)據(jù)及運(yùn)行效果的跟蹤統(tǒng)計(jì)分析上不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，造成建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能產(chǎn)品或節(jié)能措施實(shí)施后，不能有效協(xié)調(diào)相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行，預(yù)期節(jié)能效果不明顯。在工程實(shí)際建設(shè)中，實(shí)施高效節(jié)能設(shè)備和自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠有效降低30%—50%的建筑能耗，但在能耗監(jiān)控及維護(hù)管理系統(tǒng)上如果不夠完善，建筑能耗節(jié)能系統(tǒng)就不能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的實(shí)時(shí)調(diào)控，對(duì)建筑節(jié)能效果的調(diào)節(jié)管理也不夠持續(xù)穩(wěn)定。

3.智能建筑的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)與改造是使智能建筑服務(wù)水平提高的一個(gè)有效措施，不但能夠發(fā)揮建筑內(nèi)部各系統(tǒng)的功能特性，還能優(yōu)化控制電氣系統(tǒng)和設(shè)備工作狀態(tài)，進(jìn)而使建筑電氣系統(tǒng)能耗得到明顯降低，減輕住戶的日常開(kāi)銷(xiāo)。

3.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)智能建筑內(nèi)部用電等級(jí)和總荷載進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)分析后，設(shè)計(jì)使用便捷且科學(xué)合理的建筑供配電系統(tǒng)，不僅能節(jié)約業(yè)主的一次性投資，使單位建筑的經(jīng)濟(jì)性提高；還能使建筑工程在日后使用中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗?？梢哉f(shuō)智能建筑節(jié)能中的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中要注意以下三方面內(nèi)容：

一是合理選擇變配電所的位置，按照建筑的不同用電負(fù)荷對(duì)所需供電容量及用電等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，與住宅單體分布相結(jié)合，設(shè)計(jì)完成經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)。建筑區(qū)變配電所的位置要與用電負(fù)荷中心臨近，不但能使建筑配電半徑減小，以免出現(xiàn)往返長(zhǎng)距離的供電情況，縮短供電電纜長(zhǎng)度，使供配電系統(tǒng)投資成本降低；而且還能使配電線路半徑縮小，有效降低線路綜合損耗，使配電質(zhì)量得以提高，實(shí)現(xiàn)其它用電設(shè)備運(yùn)行高效穩(wěn)定，降低能耗的作用。

二是合理布置豎井，在各層設(shè)計(jì)配電豎井、層配電箱等具體位置時(shí)，為便于縮短分開(kāi)關(guān)配電線路長(zhǎng)度，降低線路損耗，可將其設(shè)置到用電負(fù)荷中心。

三是變壓器選擇要合理，高層建筑電氣節(jié)能的關(guān)鍵在于變壓器的類(lèi)型要選擇合理，由于變壓器正常運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部鐵心疊片因電磁力線交變而發(fā)生磁滯及渦流現(xiàn)象，進(jìn)而形成空載損耗，也就是鐵損。隨著材料物理相關(guān)理論的快速發(fā)展，作為新型節(jié)能材料的非晶態(tài)磁性節(jié)能材料已做為變壓器鐵心材料而得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)而形成節(jié)能的非晶合金鐵心變壓器。在工程建設(shè)中常用的S11、S13等型號(hào)變壓器優(yōu)化傳統(tǒng)變壓器結(jié)構(gòu)的改良產(chǎn)品，對(duì)傳統(tǒng)疊片式鐵心結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，能夠使變壓器鐵心內(nèi)磁阻減少，與傳統(tǒng)變壓器相比其空載電流可減少20%—40%，變壓器功率因數(shù)明顯提高，供配電系統(tǒng)綜合線損降低，系統(tǒng)供電能力得到有效改善，從配電源頭實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的效果。

為使變壓器正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載率達(dá)到最佳值，可在設(shè)計(jì)其負(fù)載率時(shí)考慮變壓器銅耗，變壓器銅耗與負(fù)載率平方具有正比關(guān)系。在變壓器負(fù)荷率為0.5時(shí)，運(yùn)行的綜合效率最高，而線損最小，實(shí)際上變壓器內(nèi)部鐵損并沒(méi)有減少，從負(fù)荷率改善變壓器線損上變壓器節(jié)能效果并不能得到完全體現(xiàn)。不僅會(huì)相應(yīng)增加整個(gè)系統(tǒng)變壓器與各類(lèi)配電開(kāi)關(guān)容量，使設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用明顯增加；還會(huì)增加設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，將低負(fù)荷率條件作為配電變壓器的選擇條件會(huì)得不償失。

在對(duì)上述因素進(jìn)行綜合考慮后，就要在設(shè)計(jì)對(duì)供配電系統(tǒng)后期擴(kuò)容需求留有余地，要使變壓器負(fù)荷率介于合理范圍，一般多選擇在75%—85%之間。

3.2 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

智能建筑在節(jié)約照明用電上不能只是通過(guò)照明燈具數(shù)量的減少或功率的降低來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，而要有效利用自然光等光源。位于室外部分的建筑面積，通常多利用透光率較好的玻璃門(mén)窗等使建筑物白天照度得到增加，使開(kāi)燈時(shí)間明顯減少，以實(shí)現(xiàn)對(duì)自然光源的有效利用，達(dá)到節(jié)約電能資源的效果。能夠采用自然光的建筑面積照明，可以根據(jù)建筑物照明設(shè)計(jì)中的照度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)照度進(jìn)行檢測(cè)，并采用相應(yīng)燈光控制系統(tǒng)對(duì)燈具照明進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域?qū)φ彰鞯牟煌枨蟆ＴO(shè)計(jì)建筑物的夜景照明，要溝通好城市景觀規(guī)劃部門(mén)，不但要通過(guò)燈光的烘托效果使建筑總體風(fēng)格中蘊(yùn)含的文化底蘊(yùn)和藝術(shù)效果得到充分體現(xiàn)，還要將照明結(jié)合美學(xué)、藝術(shù)等方面特點(diǎn)，使建筑物夜景環(huán)境具有優(yōu)美、優(yōu)雅、舒適的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)智能建筑的照明時(shí)，還要控制好照明系統(tǒng)，以免對(duì)周?chē)h(huán)境的造成光污染，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的同時(shí)，還要保護(hù)好人文與生態(tài)環(huán)境。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上，智能建筑的電氣工程設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)都要通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)電能節(jié)約的目標(biāo)。智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的節(jié)能，因建筑電氣工程涉及多方面內(nèi)容。

隨著智能建筑的快速發(fā)展，以及環(huán)保意識(shí)的逐漸提高，城市化進(jìn)程的加快對(duì)于智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。在實(shí)際工作中，一是要對(duì)建筑節(jié)能方面的相關(guān)原則和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范詳細(xì)了解，二是對(duì)新型節(jié)能電氣產(chǎn)品及先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法熟練掌握，從而在智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中將各項(xiàng)措施靈活應(yīng)用，才能建設(shè)出高質(zhì)量的智能建筑。

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作者簡(jiǎn)介

劉鮮艷（1986—），女，助理工程師，主要從事建筑電氣設(shè)計(jì)工作。