芻議智能樓宇建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)研究

李倩雯

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，建筑產(chǎn)業(yè)也發(fā)生了翻天覆地的變化，智能化建筑逐漸成為人們的新寵。智能建筑的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)作為一件至關(guān)重要的工作，也日益引起人們的重視。本文主要從新時(shí)期建筑電氣節(jié)能的重要意義、智能樓宇建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀和智能樓宇建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)措施三個(gè)方面進(jìn)行了論述和分析。

關(guān)鍵詞：智能建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)；供配電；變壓器

中圖分類號(hào)：TU855文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674―3024（2016）07―103―02

前言

智能建筑樓宇的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程，應(yīng)制定合理的設(shè)計(jì)方案，保證設(shè)計(jì)結(jié)果的科學(xué)性；考慮電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，確保建筑樓宇正常使用的功能；降低空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的能源消耗，有效提高建筑樓宇能源的使用效率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的要求，順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求，進(jìn)而提高我國(guó)的建筑行業(yè)水平和綜合國(guó)力。

1 新時(shí)期建筑電氣節(jié)能的重要意義

在供配電設(shè)計(jì)、設(shè)備的選用、線路的鋪設(shè)方式等方面，電氣設(shè)計(jì)倘若出現(xiàn)不適當(dāng)、不合理、甚至浪費(fèi)的情況的話，會(huì)消耗大量的電能，而且在用電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諸多的安全隱患。例如，對(duì)于一些傳統(tǒng)的建筑， 線路超負(fù)載會(huì)導(dǎo)致電能的消耗巨大，更很可能會(huì)因此導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，造成人民生命和財(cái)產(chǎn)損失。因此，我們必須了解在發(fā)展智能建筑的過(guò)程中，電氣安全的必要性和緊迫性，消除潛在的安全隱患。在供電系統(tǒng)使用先進(jìn)的電子電氣技術(shù)，能有效減少能源消耗，促進(jìn)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。建筑行業(yè)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，引入了以節(jié)能綠色安全為目標(biāo)的電氣技術(shù)，能提高能源的使用效率，減少能源和資源的消耗，使用更加便利安全。

2智能樓宇建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀

①智能樓宇建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀。當(dāng)前我國(guó)各類工程師對(duì)智能樓宇建筑內(nèi)部系統(tǒng)還沒(méi)有全面了解，制定節(jié)能措施和方案僅限于部分節(jié)能產(chǎn)品的選型安裝或依例實(shí)施存在已久的節(jié)能方案，真正的統(tǒng)籌規(guī)劃還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，不合理地選擇照明光源和控制方式會(huì)大大增加照明系統(tǒng)的能耗。②監(jiān)管和施工問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑節(jié)能的有效管理，國(guó)家逐步出臺(tái)了相應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、政策，但是地方發(fā)展不平衡現(xiàn)象卻仍然存在。實(shí)際當(dāng)中產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因包括設(shè)計(jì)單位變更部分設(shè)計(jì)后，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)沒(méi)有重新進(jìn)行備案；其次，建設(shè)單位為了達(dá)到節(jié)約項(xiàng)目資金的目的，在沒(méi)有得到設(shè)計(jì)單位許可的情況下改變施工材料；再者，施工沒(méi)有滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求。

3智能樓宇建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)措施

3.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

智能樓宇建筑節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)建筑物用電總負(fù)荷和用電等級(jí)進(jìn)行前期統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行智能樓宇供配電節(jié)能系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)，這樣不僅能夠達(dá)到節(jié)省初期投資的目的，還能夠推動(dòng)建筑面積性價(jià)比的提升，是回饋?zhàn)舻闹匾侄魏屯緩剑裟軌蜷L(zhǎng)期從中獲得利益。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)以下方面進(jìn)行考慮：

（1）提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。功率因數(shù)的高低很大程度決定了無(wú)功功率的損耗，因此可以通過(guò)提升功率因素以減少線路無(wú)功功率的損耗，進(jìn)而降低供配電系統(tǒng)的損耗。在具體工程設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)對(duì)不同情況進(jìn)行區(qū)分考慮，并采取相應(yīng)的措施。在條件允許的情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將用電設(shè)備功率因素盡量提升。同時(shí)可以通過(guò)使用電容器對(duì)線路實(shí)行無(wú)功補(bǔ)償，提升線路的功率因素，降低系統(tǒng)的無(wú)功電流。在特定線路中，還可采用高低壓柜集中補(bǔ)償和分散就地補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

（2）變壓器有功損耗及優(yōu)化。變壓器是配電系統(tǒng)中的重要基本設(shè)備，總能量的6%被變壓器消耗，所以在降低能耗的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)采取有效措施降低變壓器的能耗，實(shí)際當(dāng)中空載損耗和負(fù)載損耗構(gòu)成了變壓器的有功損耗。在選擇變壓器的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮節(jié)能變壓器的性能，包括SC8、SL9 等型號(hào)變壓器，主要應(yīng)用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，具有接縫密合性好的特點(diǎn)，并且矽鋼片具有一致的磁疇方向，這樣渦流損耗和漏磁損耗就能夠降至最低。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意把繞組的阻值和變壓器的容量控制在合理水平，這樣就能夠減少在供電線路過(guò)載情況下線路產(chǎn)生的損耗。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)初期投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行綜合考慮，并保證變壓器在預(yù)留一定余量的情況下運(yùn)行。最后，還應(yīng)當(dāng)優(yōu)化變壓器的運(yùn)行方式。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑負(fù)荷需求和年運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)保證用電負(fù)荷的合理分配，并且選擇和電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器容量，保證其在低耗區(qū)域內(nèi)工作。另外，還應(yīng)采取有效措施降低變壓器的運(yùn)行環(huán)境溫度，并對(duì)三相負(fù)荷進(jìn)行平整、對(duì)變壓器的接線方式進(jìn)行合理選擇。

3.2 選擇節(jié)能型變壓器設(shè)備

針對(duì)變壓器設(shè)備的選擇問(wèn)題，會(huì)從以下三方面討論。首先，在功率傳輸中發(fā)生的消耗。產(chǎn)生該消耗的原因是電阻的高低數(shù)值不同以至于對(duì)電流造成不同程度影響，因此在挑選繞組時(shí)盡量選擇電阻小的設(shè)備，最好是銅質(zhì)材料的芯片。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念中，變壓器的負(fù)載通常會(huì)保持在50%左右，簡(jiǎn)言之就是在具體使用中，真正發(fā)揮作用的只有50%，雖然達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)，卻忽視了經(jīng)濟(jì)效益。因此經(jīng)過(guò)科學(xué)的計(jì)算后得出，既能達(dá)到節(jié)能效果，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的做法是把負(fù)載率調(diào)制到80%。其次，變壓器的空載損耗。出現(xiàn)這一問(wèn)題主要是受到渦流和漏磁的影響，因?yàn)榭蛰d損耗受到鋼片、鐵芯限制。因此盡量選擇品質(zhì)較好的鋼片，使它們的磁場(chǎng)基本趨同，減少渦流的損失。再次，自身消耗。高層建筑的電力負(fù)荷都非常大，通常會(huì)增加變壓器的數(shù)量來(lái)解決用電量的問(wèn)題，然而卻忽視了變壓器本身的電能損耗，規(guī)范的設(shè)計(jì)做法應(yīng)該是使用容量大、效率高的變壓器，切忌不可盲目的無(wú)限制增加變壓器的數(shù)量。

3.3 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在進(jìn)行照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)首先注意合理選擇照明光源，具體選擇的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮價(jià)格、壽命、顯色指數(shù)、色溫、光效等要素。在我國(guó)節(jié)能政策實(shí)施的過(guò)程中，廣泛推廣運(yùn)用一些新的光源，包括LED 照明燈等等，甚至白熾燈已經(jīng)被一些新的光源取代，包括緊湊型熒光燈，雖然使用緊湊型熒光燈作為光源具有初期投資略高的問(wèn)題，但該類燈具的使用壽命和能耗兩方面表現(xiàn)更加優(yōu)越。實(shí)際操作當(dāng)中，確定建筑工程光源時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮工程性質(zhì)、照明數(shù)量、使用場(chǎng)所等因素，從而確定照明光源的選擇。選擇照明控制方式也是照明系統(tǒng)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的照明控制系統(tǒng)包括雙控開(kāi)關(guān)質(zhì)控、多燈控制、聲音控制、單燈控制等。而智能照明控制方式則由探測(cè)器控制、自控系統(tǒng)控制、樓宇總線控制構(gòu)成。實(shí)際當(dāng)中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)照明控制方式進(jìn)行選擇，但是應(yīng)當(dāng)滿足方便節(jié)能的原則。通過(guò)對(duì)智能樓宇內(nèi)外照明系統(tǒng)的綜合分析，應(yīng)當(dāng)盡量將先進(jìn)的節(jié)能照明燈具作為首選。如果是建筑內(nèi)部室內(nèi)照明，還應(yīng)當(dāng)對(duì)照明光源的舒適性和實(shí)用性進(jìn)行綜合考慮。在照明系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的選擇上，應(yīng)當(dāng)考慮自動(dòng)控制系統(tǒng)和聲光控模塊，這樣就能夠在具有較大人員流動(dòng)的情況下，有效控制系統(tǒng)損耗。3.4 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代建筑中除照明設(shè)備外，使用最為普遍的電器就是空調(diào)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際當(dāng)中空調(diào)系統(tǒng)耗能約占整體耗能的一半左右，所以空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能屬于智能樓宇電氣化節(jié)能設(shè)計(jì)中的重要課題。在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)電氣設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化與暖通系統(tǒng)工程師的交流和溝通，對(duì)控制模式進(jìn)行合理選擇并優(yōu)化設(shè)置各參數(shù)，通過(guò)系統(tǒng)節(jié)能潛能的挖掘，確保接口設(shè)計(jì)和施工的節(jié)能水平，使得空調(diào)系統(tǒng)在最佳運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的節(jié)能。例如可以選用先進(jìn)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)。熱泵技術(shù)是近代科學(xué)發(fā)明的一種節(jié)能技術(shù)。向熱泵機(jī)組輸入一定電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)作功，使機(jī)組中的工質(zhì)反復(fù)發(fā)生蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱的物理相變過(guò)程，就能實(shí)現(xiàn)空間上的熱量交換和傳遞轉(zhuǎn)移。在現(xiàn)代智能建筑應(yīng)用中，該系統(tǒng)由建筑物內(nèi)系統(tǒng)、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組等構(gòu)成。在外界溫度較低的情況下，熱泵機(jī)組能夠吸取地源熱量，建筑物基于此實(shí)現(xiàn)供暖。當(dāng)外界溫度較高時(shí)，熱泵機(jī)組將室內(nèi)熱量導(dǎo)向地源當(dāng)中，這樣建筑內(nèi)部的制冷功能就實(shí)現(xiàn)了。該系統(tǒng)還具有無(wú)污染和零排放的特點(diǎn)，但是需要建筑項(xiàng)目附近有豐富的可供使用地表水才能夠使用。相對(duì)于傳統(tǒng)空調(diào)，這種系統(tǒng)不僅能夠大量節(jié)約能源，還具有較高的可靠性和低耗能性的特點(diǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

智能建筑電氣節(jié)能過(guò)程，貫穿于項(xiàng)目的決策、投產(chǎn)、使用等整個(gè)周期。作為專業(yè)電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能性等方面進(jìn)行綜合考慮，選擇合理的供配電方案，實(shí)施電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)在智能建筑供配電方面也必須與時(shí)俱進(jìn)，因?yàn)檫@些因素都要求在建筑工程建設(shè)的過(guò)程中電氣工程設(shè)計(jì)師充分的發(fā)揮才智，在確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性與舒適性的基礎(chǔ)上，來(lái)進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)建筑電氣工程的節(jié)能降耗。

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