芻議建筑智能化過(guò)程中的電氣節(jié)能問(wèn)題

張隋

【摘 要】自世界上第一幢智能大廈--City Place于1984年1月在康乃狄格州建成后，現(xiàn)代建筑越來(lái)越重視運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)和建筑技術(shù)來(lái)對(duì)自身的結(jié)構(gòu)、服務(wù)、設(shè)備和管理進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而確保為用戶提供一個(gè)便利、高效和舒適的人性化建筑環(huán)境。建筑智能化對(duì)智能控制提出了較高的要求，而這取決于智能化建筑電氣如何實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，也取決于如何通過(guò)電氣節(jié)能技術(shù)的革新來(lái)降低智能化建筑的電氣耗能，故本文將對(duì)此展開(kāi)深入探討。

【關(guān)鍵詞】建筑 智能化 電氣節(jié)能

1建筑智能化過(guò)程中電氣節(jié)能的應(yīng)用原則及問(wèn)題

1.1 建筑智能化過(guò)程中電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則

第一，滿足智能建筑的功能。在智能化建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，首先要根據(jù)建筑物的功能類型進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)用戶使用的安全性和舒適性進(jìn)行合理分析，然后才是滿足電氣節(jié)能的要求。

第二，考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。智能化建筑電氣節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)該是節(jié)省無(wú)謂消耗的能量，而不是用更多資金的投入去節(jié)能。在實(shí)際施工中要合理選擇節(jié)能設(shè)備，根據(jù)國(guó)情考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于節(jié)能增加的投資，要確保在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行回收。

第三，采用先進(jìn)的技術(shù)。首先要分析哪些能耗是與實(shí)現(xiàn)智能化建筑功能無(wú)關(guān)、與環(huán)保理念相悖的，再考慮采取什么節(jié)能措施。這些技能措施必須用科學(xué)先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)完成，否則不僅達(dá)不到電氣節(jié)能的目的，還會(huì)增加多余的能耗。

1.2 建筑智能化過(guò)程中電氣節(jié)能存在的問(wèn)題

我國(guó)在智能化建筑電氣節(jié)能方面的研究起步較晚，目前還存在如下方面的問(wèn)題：不合理的建筑設(shè)計(jì)與普通存在的浪費(fèi)現(xiàn)象（如建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)不節(jié)能，設(shè)備選用時(shí)只能選用較大容量的設(shè)備），導(dǎo)致電氣節(jié)能效果不明顯；智能化建筑中的電氣設(shè)備種類不斷增加，很多電氣設(shè)備沒(méi)有設(shè)置必要的調(diào)節(jié)裝置，這使設(shè)備長(zhǎng)期處于大能耗的運(yùn)行狀態(tài)；過(guò)多的設(shè)備采用變頻技術(shù)，給電網(wǎng)帶來(lái)了諧波分量；照明光源、控制方式的選擇不合理，導(dǎo)致照明系統(tǒng)能量過(guò)高。

2建筑智能化過(guò)程中的電氣節(jié)能措施

2.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能

（1） 變壓器的節(jié)能。變壓器的有功損耗計(jì)算公式為：？P=P0+β2Pk。式中，？P為變壓器的有功損耗，P0為變壓器的空載損耗，Pk為變壓器的短路損耗。

為了降低變壓器的能耗，筆者認(rèn)為要采取如下措施：①選擇節(jié)能型的變壓器，如S9、S10、SC8等型油浸式變壓器或干式變壓器，以減少漏磁損耗；②在選擇變壓器時(shí)，要選擇阻值較小的變壓器（如銅芯變壓器），從而降低Pk；③通過(guò)變壓器有功損耗的計(jì)算，當(dāng)變壓器在輕載下運(yùn)行時(shí)，空載損耗的比重增加，功率因數(shù)降低（低于0.5），這將造成電力系統(tǒng)的電能損耗增加；當(dāng)變壓器的負(fù)荷率過(guò)高（高于 0.85），變壓器的壽命將縮短，效率變低，因此變壓器的負(fù)荷率過(guò)高也會(huì)增加電能損耗?？紤]長(zhǎng)期發(fā)展的需要，變壓器的負(fù)荷率不易取得過(guò)高，因此變壓器的負(fù)荷率控制在75%-85%比較合適；④負(fù)荷變化時(shí)，變壓器應(yīng)該具備投入和切除的方法，如智能化建筑應(yīng)用于學(xué)校時(shí)，在學(xué)校放假期間變壓器的負(fù)荷率將降低，因此為了降低不必要的損耗，可以將相關(guān)變壓器進(jìn)行切除，從而大量減少不必要的浪費(fèi)。

（2）功率因素的提高。筆者認(rèn)為，智能化建筑可以采取如下措施來(lái)提高功率因素：①用電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。在配電系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償后希望功率因素在0.9以上，為達(dá)到這個(gè)要求，在供配電系統(tǒng)中要安裝合適的補(bǔ)償設(shè)備，既不能欠補(bǔ)償，也不能過(guò)補(bǔ)償；②減少用電設(shè)備無(wú)功損耗，提高用電設(shè)備的功率因素。感性用電設(shè)備可選用有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備（如配有電容補(bǔ)償?shù)臒晒鉄簦?，限制電?dòng)機(jī)的空載運(yùn)行等；③根據(jù)智能化建筑的具體情況，采用三相集中補(bǔ)償或單相智能無(wú)功補(bǔ)償。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，如果采用三相補(bǔ)償方式會(huì)造成某相過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，采用單相智能無(wú)功補(bǔ)償可以解決這一問(wèn)題，根據(jù)單相無(wú)功檢測(cè)，自動(dòng)投切單相電容器就地補(bǔ)償，從而提高效率。

2.2 照明節(jié)電類設(shè)備的選用

第一，動(dòng)態(tài)照明控制裝置。動(dòng)態(tài)照明控制裝置將市電直接進(jìn)行“AC-AC”變換，系統(tǒng)的工作過(guò)程依據(jù)設(shè)備工作現(xiàn)場(chǎng)的照明需要，采用“光控+時(shí)控”的混合控制策略，通過(guò)軟件控制來(lái)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)的占空比，設(shè)備輸出的電壓幅值隨之變化，從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)需要的燈光亮度。在智能化建筑中采用動(dòng)態(tài)照明控制裝置，可以節(jié)約15%-60%的電能，并且根據(jù)用戶需求來(lái)調(diào)節(jié)燈光照度，從而確保在滿足用戶照度需求的同時(shí)最大限度的節(jié)能。

第二，照明節(jié)電調(diào)控裝置。照明節(jié)電調(diào)控裝置采用了智能化控制技術(shù)，在可控和平緩的方式下智能調(diào)節(jié)，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的額定值范圍內(nèi)。公共照明系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作電流，從而在保證正常照明功能的同時(shí)來(lái)節(jié)約電能。

第三，路燈節(jié)能控制柜。路燈節(jié)能控制柜實(shí)為路燈節(jié)電器與路燈控制柜的整合，在控制路燈的同時(shí)，對(duì)路燈照明線路進(jìn)行智能化控制，達(dá)到節(jié)能的目的。路燈節(jié)電控制柜內(nèi)有照明節(jié)電器模塊，通過(guò)電磁感應(yīng)方式，將供電系統(tǒng)的輸入電壓給予優(yōu)化，AC-AC調(diào)整電壓，保證路燈能工作在最佳電壓狀態(tài)。控制系統(tǒng)內(nèi)置天體鐘開(kāi)關(guān)，根據(jù)準(zhǔn)確的太陽(yáng)升落時(shí)間確定路燈的滅亮?xí)r間。當(dāng)節(jié)電器發(fā)生故障，系統(tǒng)可自動(dòng)切換到旁路，保證路燈的正常照明。

2.3 新技術(shù)和新能源的使用

（1）太陽(yáng)能光伏技術(shù)的使用。目前我國(guó)主要利用太陽(yáng)能熱水器提供熱水，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們正在利用太陽(yáng)能做更多的工作，例如利用太陽(yáng)能電池接受太陽(yáng)能，產(chǎn)生電能后存儲(chǔ)在蓄電池中轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，當(dāng)光照不足時(shí)負(fù)荷需求較大，蓄電池將存儲(chǔ)的能量釋放出來(lái)，提供給用電器。

（2）半導(dǎo)體照明技術(shù)的使用。LED（發(fā)光二極管）具有壽命長(zhǎng)、耗電量低、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是目前我國(guó)大力發(fā)展的半導(dǎo)體照明器件。LED能夠發(fā)出多種顏色的光，應(yīng)用其光色的變化及數(shù)字控制技術(shù)，能夠形成光影、色彩和明暗等變換，表達(dá)娛樂(lè)、審美等要求。在普通照明中還未能普及，主要因?yàn)榘l(fā)光二極管的發(fā)光效率還不夠高，相信日后隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，其發(fā)光效率會(huì)不斷提高。

3 結(jié)語(yǔ)

本文筆者在對(duì)我國(guó)智能化建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀進(jìn)行充分了解的基礎(chǔ)上，從供配電系統(tǒng)節(jié)能、照明節(jié)電類設(shè)備的選用、新技術(shù)和新能源的使用等方面，探討了建筑智能化過(guò)程中的電氣節(jié)能措施。