智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)分析

李 文 雁

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)分析

李 文 雁

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

通過(guò)介紹我國(guó)國(guó)內(nèi)建筑電氣的節(jié)能狀況，分析了智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的常見問(wèn)題，并從供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等方面，對(duì)智能建筑電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，從而促進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能，推動(dòng)綠色環(huán)保節(jié)能活動(dòng)。

智能建筑，電氣，節(jié)能設(shè)計(jì)

隨著改革開放的到來(lái)，我國(guó)經(jīng)過(guò)幾十年的高速發(fā)展，城市規(guī)模大大地增加了，對(duì)于建筑行業(yè)的這些方面都有了全新的發(fā)展，關(guān)于綠色節(jié)能思想滲透進(jìn)入建筑電氣行業(yè)的想法又給建筑事業(yè)新的發(fā)展機(jī)遇，在很大程度上推動(dòng)了城市化進(jìn)程，因?yàn)槲覈?guó)對(duì)建筑量的需求在不斷上升中，人們也漸漸有了環(huán)保的意識(shí)，在建筑電氣方面的設(shè)計(jì)理念也有了比較大的改變。傳統(tǒng)的建筑想法對(duì)于節(jié)能環(huán)保上重視不夠，導(dǎo)致在這方面出現(xiàn)了很多能源、資源的浪費(fèi)，在很大程度上對(duì)我國(guó)建筑電氣節(jié)能行業(yè)的進(jìn)步有著消極的影響。近些年我國(guó)的制度不斷地在完善過(guò)程中，對(duì)于建筑中電氣的節(jié)能設(shè)備有了一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不斷提出建設(shè)一個(gè)節(jié)約型、環(huán)保型的社會(huì)。

1 我國(guó)智能建筑電氣的節(jié)能概述

1.1了解我國(guó)國(guó)內(nèi)建筑電氣的節(jié)能狀況

近年我國(guó)對(duì)于智能建筑電氣節(jié)能方面展開了深刻的研究過(guò)程，但是在具體的方案實(shí)施設(shè)計(jì)和各種步驟設(shè)計(jì)分析的還不夠完善，很多沒有對(duì)我國(guó)現(xiàn)在的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)合節(jié)能本質(zhì)來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確分析。比如對(duì)于節(jié)能的產(chǎn)品選擇和安裝方面還存在著一定的不足，對(duì)于節(jié)能方案的實(shí)施也有不足的地方。在節(jié)能建筑方面，相關(guān)的自動(dòng)化設(shè)備都存在著一定的不足，對(duì)于節(jié)能方面數(shù)據(jù)的及時(shí)控制系統(tǒng)還沒有實(shí)現(xiàn)，所以在很多節(jié)能建筑完成后，不能夠宏觀控制和協(xié)調(diào)相關(guān)的節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行，從而不能保證預(yù)期的節(jié)能效果。如果在智能建筑電氣中，使用了相關(guān)的設(shè)備和協(xié)調(diào)系統(tǒng)，可以降低建筑耗能的30%～50%，但是如果不能完善相關(guān)的監(jiān)控和維護(hù)節(jié)能系統(tǒng)，就不能及時(shí)調(diào)控能耗節(jié)能系統(tǒng)，調(diào)節(jié)管理節(jié)能消耗也就不能持續(xù)穩(wěn)定地工作。

1.2智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的常見問(wèn)題

在我國(guó)的智能建筑中，一般出現(xiàn)的常見問(wèn)題是通風(fēng)部分和建筑設(shè)計(jì)部分不夠合理，使建筑中空調(diào)的冷量不符合正常水平。比如在有中央空調(diào)的辦公大樓中，如果通風(fēng)或者器械排氣發(fā)生堵塞或者阻礙的情況、設(shè)備選擇類型、制度不合理，讓室內(nèi)和室外不能及時(shí)暢通地通風(fēng)，就會(huì)形成一定的冷負(fù)荷，加大中央空調(diào)的耗電量。對(duì)于照明方面來(lái)說(shuō)，很多智能建筑的控制方式不太合理容易導(dǎo)致照明系統(tǒng)的能耗變高，特別是照明的耗電一般會(huì)占據(jù)建筑能耗的很大部分，如果照明設(shè)施不合理了，將會(huì)導(dǎo)致能源的極大浪費(fèi)。除了空調(diào)和照明系統(tǒng)以外，智能建筑電氣中還有其他輔助設(shè)施，比如采暖、給水、排水等系統(tǒng)，如果這些系統(tǒng)的運(yùn)行方式不恰當(dāng)也會(huì)造成能源消耗的過(guò)度。

對(duì)于智能建筑電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)中，需要遵循一定的原則：1)建筑要滿足電氣節(jié)能的指標(biāo)，獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于照明系統(tǒng)方面，不僅要考慮節(jié)能方面，也要充分注重?zé)艄獾墓庹斩龋伾珳夭詈透鞣矫娴娘@色指數(shù)等?？照{(diào)方面，要突出舒適衛(wèi)生，能夠有滿意溫度和適合風(fēng)量，同時(shí)，電氣設(shè)施的用電和管線也要進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)。2)智能建筑中不能出現(xiàn)多余的能源消耗，保證環(huán)保的原則，對(duì)于多余的能源消耗和建筑功能無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)都要舍棄。其他方面也要采取一定的措施減少功率的消耗，盡量選擇節(jié)能或者是可再生的能源。3)建筑中的設(shè)計(jì)要保證建筑本身良好的經(jīng)濟(jì)利益和實(shí)際效益，不能因?yàn)檫^(guò)分要求節(jié)約能源而導(dǎo)致投入經(jīng)費(fèi)過(guò)高，應(yīng)該考慮在使用期間的節(jié)能費(fèi)用和投入費(fèi)用，選擇經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果最合適的方案。

2 智能建筑電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)研究

2.1供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要首先對(duì)建筑中的用電等級(jí)和總荷載進(jìn)行考察和記錄，設(shè)計(jì)出最適合該建筑的供配電系統(tǒng)，為業(yè)主節(jié)約自身的一次性投資，提高建筑的經(jīng)濟(jì)效益，讓該建筑可以在以后的運(yùn)行中，真正做到節(jié)能減排。在供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)中，主要需要注意下面三個(gè)內(nèi)容：首先需要選擇正確合理的變配電所地點(diǎn)，充分結(jié)合住宅單體，根據(jù)配電系統(tǒng)的用電等級(jí)和供電容量，設(shè)計(jì)出可以穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)。變配電所所處的地方要和用電負(fù)荷的中心相近，以免出現(xiàn)往返距離的供電情況，縮短電纜長(zhǎng)度，降低投資的成本，并且還可以降低輸電過(guò)程中電量的損耗，提高用戶得到配電的質(zhì)量，從而讓其他電器設(shè)備可以高效運(yùn)行，進(jìn)而降低能源消耗。其次是豎井位置的設(shè)置，盡可能縮短分開配電線路的長(zhǎng)度，降低能源的消耗，合理設(shè)計(jì)配電箱的具體位置，最好設(shè)置到用戶的用電負(fù)荷最高處。最后在智能建筑電氣設(shè)備變壓器的選擇中，要注意減少鐵損，鐵損就是在變壓器進(jìn)行工作的過(guò)程中，內(nèi)部的鐵心疊片會(huì)發(fā)生渦流現(xiàn)象和磁滯，從而形成鐵損。隨著近些年科技的高速發(fā)展，我國(guó)在物理材料方面得到了很大的進(jìn)步，制造出了多種新型高效節(jié)能的材料。在變壓器的材料構(gòu)成中，科學(xué)家制造出了節(jié)能的新型非晶體磁性材料，可以作為變壓器中的鐵心材料，從而制造成節(jié)能的鐵心變壓器。為了減少變壓器內(nèi)的磁阻，減少能耗，可以改變鐵心結(jié)構(gòu)，至少可以減少空載電流20%～40%，提高功率因數(shù)，降低綜合線損，讓配電系統(tǒng)得到源頭上的損耗改善。

變壓器正常運(yùn)行負(fù)載率最高時(shí)，能夠達(dá)到線損最小，所以在變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，選擇變壓器銅耗，經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率為0.5時(shí)，變壓器運(yùn)行的效率是最高的。如果變壓器內(nèi)部為鐵耗，負(fù)荷率改善線損在變壓器上的節(jié)能效果并不能體現(xiàn)出來(lái)，甚至還會(huì)增加整個(gè)變壓器總系統(tǒng)的開關(guān)容量，提高工具的配置費(fèi)用和設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。對(duì)以上因素進(jìn)行一定的闡述后，在對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)后期的擴(kuò)容留下一定的空間，讓變壓器的負(fù)荷率處于一個(gè)科學(xué)的范圍。

2.2照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

智能建筑中照明系統(tǒng)的節(jié)能表現(xiàn)不能僅僅體現(xiàn)在燈具數(shù)量的減少或者降低燈具的工作功率方面，還需要巧妙地使用自然光等健康光源來(lái)降低能耗。對(duì)于室外部分的建筑，可以使用透光強(qiáng)度比較高的玻璃或者門窗來(lái)提高建筑白天光照的時(shí)間，減少建筑開燈的時(shí)間持續(xù)，并且充分利用自然光進(jìn)行照明活動(dòng)，切實(shí)達(dá)到節(jié)能減排，節(jié)約資源的效果。對(duì)于能夠長(zhǎng)時(shí)間接受太陽(yáng)白光照射的建筑面積中，可以先對(duì)其中的照度標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)照度進(jìn)行檢查，采用可以自動(dòng)識(shí)別周圍環(huán)境亮度的系統(tǒng)來(lái)控制燈具進(jìn)行自動(dòng)照明，滿足不同地點(diǎn)的不同照明需要。對(duì)于智能建筑物的夜景照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要和城市景觀規(guī)劃部門進(jìn)行協(xié)商，夜景照明不僅要體現(xiàn)出建筑建造風(fēng)格的文化底蘊(yùn)特點(diǎn)，還要有一定的藝術(shù)效果，讓夜景的環(huán)境具有一定優(yōu)美、迷人、舒適、現(xiàn)代化的特點(diǎn)。同時(shí)，在進(jìn)行照明時(shí)，還要科學(xué)控制照明系統(tǒng)，避免出現(xiàn)燈光形成光污染的情況，要保證節(jié)能降耗和保護(hù)人文生態(tài)環(huán)境雙管齊下。

2.3空調(diào)、電梯、供水以及通風(fēng)系統(tǒng)電氣節(jié)能

對(duì)于智能建筑物內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)，可以使用水源熱泵空調(diào)，這種空調(diào)是利用地下水和土壤溫度保持穩(wěn)定的特征，所以這種空調(diào)無(wú)污染和零排放，且機(jī)組效能比較高，可以節(jié)能在35%～75%的范圍內(nèi)。在電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可以選擇小機(jī)房的電梯來(lái)代替一般的電梯，因?yàn)樾C(jī)房電梯使用的是無(wú)齒輪曳，可以降低電能的消耗，在很大程度上能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的作用。對(duì)于供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以使用無(wú)負(fù)壓的設(shè)備凈化水質(zhì)。而且這個(gè)設(shè)備使用的能源相對(duì)于其他設(shè)備要低一些，也可以做到節(jié)能減排。通風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)電力的設(shè)備，分析風(fēng)機(jī)的設(shè)備要求，選擇經(jīng)濟(jì)效益并且節(jié)能的設(shè)備。

2.4優(yōu)化智能建筑保溫體系設(shè)計(jì)

智能建筑的室內(nèi)填充墻可以使用加氣混凝土砌塊材料，對(duì)于隔音和保溫的作用非常大。對(duì)于外墻的填充中，要考慮氣密性和安全性。對(duì)于建筑屋面可以采用泡沫保溫板，提高門窗的封閉性。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明，加強(qiáng)建筑內(nèi)的保溫體系，可以實(shí)現(xiàn)建筑的綜合節(jié)能。

3 結(jié)語(yǔ)

智能建筑作為新時(shí)代的一種建筑方式，其有著非常繁雜的系統(tǒng)工程，需要專業(yè)的設(shè)計(jì)人員考慮到各方面的設(shè)計(jì)，讓建筑物的每個(gè)結(jié)構(gòu)都可以做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一?，F(xiàn)在科學(xué)技術(shù)在高速發(fā)展，人們的生活水平和質(zhì)量也在提高，對(duì)于房屋智能建筑也有了更高的要求。所以需要我們專業(yè)人員不斷完善智能建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能，推動(dòng)綠色環(huán)保節(jié)能活動(dòng)。

[1] 林 翔.淺談智能建筑電氣節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2016(6):111-112.

[2] 羅 文.智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)與研究運(yùn)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015(10):156-157.

[3] 劉 鑫.淺議我國(guó)智能建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀及優(yōu)化措施[J].城市建筑理論研究(電子版)，2014(3):147-149.

[4] 曹 堃,魏 茵.基于智能化技術(shù)的建筑電氣設(shè)計(jì)與實(shí)施研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014(11):133-134.

Intelligentbuildingelectricalenergysavingdesignanalysis

LiWenyan

(TaiyuanUniversityofScienceandTechnologyInstituteofArchitecturalDesign,Taiyuan030024,China)

According to the introduction of the energy-saving of the architectural electrical devices of the buildings in China, the paper analyzes the common problems in the electrical and energy-saving design of the intelligent buildings, and researches the design for the electrical and energy-saving of the intelligent buildings from the power-supply and distribution system, light system, and ventilation system, so as to enhance the architectural energy-saving in China and promote the green and energy-saving activity.

intelligent building, electrical, energy-saving design

TU201.5

A

1009-6825(2017)26-0187-03

2017-07-08

李文雁(1985- )，男，工程師