綠色建筑
——電能管理與電氣節(jié)能

任寶立 / 李沫璇

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院， 黑龍江 哈爾濱 150090)

電能作為建筑運(yùn)行的主要能源之一，進(jìn)行合理地利用與管理并達(dá)到節(jié)能的效果，是一棟綠色建筑必須采取的措施。實(shí)際工程中，電氣節(jié)能、管理措施可以從以下幾個(gè)方面考慮。

1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

1)合理選擇變、配所位置，使其盡量位于負(fù)荷中心，選擇正確的導(dǎo)線(xiàn)截面和線(xiàn)路的鋪設(shè)路徑，最大限度降低配電線(xiàn)路的損耗。

2)使用高效率、低能耗變壓器，使變壓器的實(shí)際負(fù)荷與理論最佳負(fù)荷的差值最小，控制項(xiàng)目的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少不必要的浪費(fèi)。

3)通過(guò)提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)和采取諧波治理措施，有效地降低電力系統(tǒng)的無(wú)功損耗。

4)選用符合國(guó)家規(guī)定的能效比標(biāo)準(zhǔn)和諧波電流現(xiàn)值的技術(shù)先進(jìn)的、節(jié)能環(huán)保型電氣產(chǎn)品。

2 控制電氣照明能耗的方法

1)在照明設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)國(guó)家規(guī)范中對(duì)于不同場(chǎng)所制定的不同照度和功率密度的要求，做到不超標(biāo)浪費(fèi)。

2)鑒于行業(yè)的發(fā)展，在選擇照明光源時(shí)，多考慮高光效光源及附件，做到既滿(mǎn)足照明質(zhì)量，又節(jié)約能源。

3)在滿(mǎn)足規(guī)范要求的情況下，盡量使用高光效燈具，盡量少采用漫反射等效率低的燈具。

4)避免燈具的安裝高度過(guò)高而導(dǎo)致電能的無(wú)謂浪費(fèi)。

外保溫復(fù)合墻冷橋現(xiàn)象的存在，必然會(huì)給建筑物的使用帶來(lái)很多不利的影響。本文在研究分析過(guò)程中，主要是針對(duì)外保溫復(fù)合墻冷橋現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并結(jié)合冷橋現(xiàn)象的成因，進(jìn)行相應(yīng)規(guī)避舉措的提出。通過(guò)本文分析，希望能夠?yàn)楦嘟ㄖこ處熯M(jìn)行外保溫復(fù)合墻的合理設(shè)計(jì)以及選材提供一些資料參考。

5)采用多種照明方式相配合的方式，從而達(dá)到既滿(mǎn)足照度要求，又節(jié)約能源的目的。例如：在高處采用普通照明；局部需要高照度的地方，采用局部照明。

6)根據(jù)供配電的要求，選擇與供電需求相匹配的供電電纜，從而減少電能在線(xiàn)路中的損耗。

7)在設(shè)計(jì)主照明電源線(xiàn)路時(shí)，采用負(fù)荷平衡的三項(xiàng)供電方式，提高光源的工作效率。

8)合理選擇照明控制方式并設(shè)置具有光控、時(shí)控、人體感應(yīng)等功能的智能照明控制裝置，科學(xué)而有效地控制燈具開(kāi)啟和關(guān)閉。

9)充分合理地利用自然光等天然能源。

3 建筑設(shè)備的電氣節(jié)能

1)通過(guò)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視和控制，達(dá)到空調(diào)和給排水等系統(tǒng)節(jié)能的目的。

2)合理選擇電動(dòng)機(jī)，有效地減少能耗。

4 計(jì)量與管理

1)選用計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)認(rèn)可的用電計(jì)量裝置，并按要求選用不同準(zhǔn)確度等級(jí)的計(jì)量?jī)x表。

2)對(duì)建筑冷熱量和中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量，合理控制能耗。通過(guò)科學(xué)高效的管理，使用分戶(hù)、分類(lèi)、分項(xiàng)的計(jì)量方式對(duì)用能系統(tǒng)中的各用戶(hù)進(jìn)行精確統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)監(jiān)控及檢測(cè)，提高系統(tǒng)的時(shí)效性，減少用能的浪費(fèi)。電能管理系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

電能管理需要區(qū)分用能種類(lèi)，對(duì)于不同的用能類(lèi)別(①動(dòng)力用電、②照明與插座用電、③空調(diào)用電、④特殊用電)進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，分區(qū)域、分功能區(qū)計(jì)量。電能管理系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，由控制層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)層組成。

圖1 電能管理系統(tǒng)拓?fù)鋱D

現(xiàn)場(chǎng)層的任務(wù)是采集和測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的各種配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，并與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行上述數(shù)據(jù)的傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)層末端配電箱數(shù)據(jù)的采集涉及到電力儀表的安裝，筆者建議采用導(dǎo)軌式安裝的電力儀表，這種儀表安裝方便，節(jié)省空間。另外這種電力儀表可以用戶(hù)自主采購(gòu)，作為用戶(hù)內(nèi)部考核表，不需要電業(yè)部門(mén)的許可，該類(lèi)電力儀表能測(cè)量所有的常用電力參數(shù)(如①三相電壓、②三相電流、③有功功率、④無(wú)功功率、⑤頻率、⑥功率因數(shù)、⑦四象限電能、⑧開(kāi)關(guān)量輸入/輸出狀態(tài)等)。通過(guò)LCD顯示儀表測(cè)量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息。具有高峰期、正常用電、低谷期電能分時(shí)付費(fèi)率計(jì)量功能，帶RS485接口、MODBUS協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。需注意的是，此類(lèi)儀表同時(shí)最大接入80A的三相電流，超出此范圍則需電流互感器采集，精度為0.5級(jí)。如果在某些重要場(chǎng)合，需要進(jìn)行諧波監(jiān)測(cè)，可使用具備諧波測(cè)量功能的多功能表(需包含一般的電參數(shù)以及最大需量、2～31次諧波電流、電壓波峰系數(shù)、電壓諧波分量、電話(huà)波形因子、電流波形系數(shù)K、正負(fù)零序分量分析、電流電壓不平衡度等功能)。

電力儀表通過(guò)和智能斷路器的配合完成遙測(cè)、遙控功能。斷路器控制的原理為：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給機(jī)械傳動(dòng)機(jī)，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)將轉(zhuǎn)動(dòng)行程變?yōu)樯敌谐?，以?shí)現(xiàn)斷路器的分閘、合閘控制。當(dāng)斷路器為開(kāi)狀態(tài)時(shí)，主電路處于閉合狀態(tài)，輔助觸點(diǎn)動(dòng)作并將儀表置位；當(dāng)斷路器為關(guān)狀態(tài)時(shí)，主電路處于斷開(kāi)狀態(tài)，輔助觸點(diǎn)復(fù)位，具備遙測(cè)和遙控功能。

中間層是現(xiàn)場(chǎng)層和主控層中間的一層，它的主要目的是完成現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備和控制層計(jì)算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)傳輸。一般帶有2個(gè)400V的光電隔離和多個(gè)RS-485接口，通過(guò)PCI方式連接到監(jiān)控計(jì)算機(jī)主板之上。

主控層一般位于中控室或現(xiàn)場(chǎng)值班室，由計(jì)算機(jī)、UPS、打印機(jī)、報(bào)警裝置等構(gòu)成。通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

電能監(jiān)控管理系統(tǒng)的目的是通過(guò)自動(dòng)化控制以達(dá)到節(jié)能的目的。其通過(guò)專(zhuān)用的傳輸線(xiàn)路與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行連接，實(shí)時(shí)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析、處理，并以圖形、報(bào)表的方式進(jìn)行展現(xiàn)。系統(tǒng)管理人員能夠通過(guò)此系統(tǒng)方便地掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況及電能使用情況，從而完成發(fā)現(xiàn)、糾正不正確的用電行為。此系統(tǒng)還能提供遠(yuǎn)程監(jiān)控手段，使得系統(tǒng)管理人員遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的改變及完成緊急故障的處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今國(guó)家大力提倡綠色建筑概念，其主要目的是減輕建筑對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)，節(jié)約能源。電能做為建筑運(yùn)行的主要能源，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)、對(duì)電能合理的管理和利用，才能節(jié)約電能，為建筑工程的綠色建筑評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。

[1] 中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院主編. 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ 16-2008)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50052-2009)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2010.