綠色建筑
——電能管理與電氣節能

任寶立 / 李沫璇

(哈爾濱工業大學建筑設計研究院， 黑龍江 哈爾濱 150090)

電能作為建筑運行的主要能源之一，進行合理地利用與管理并達到節能的效果，是一棟綠色建筑必須采取的措施。實際工程中，電氣節能、管理措施可以從以下幾個方面考慮。

1 供配電系統的節能措施

1)合理選擇變、配所位置，使其盡量位于負荷中心，選擇正確的導線截面和線路的鋪設路徑，最大限度降低配電線路的損耗。

2)使用高效率、低能耗變壓器，使變壓器的實際負荷與理論最佳負荷的差值最小，控制項目的成本，提高經濟效益，減少不必要的浪費。

3)通過提高供電系統的功率因數和采取諧波治理措施，有效地降低電力系統的無功損耗。

4)選用符合國家規定的能效比標準和諧波電流現值的技術先進的、節能環保型電氣產品。

2 控制電氣照明能耗的方法

1)在照明設計中，嚴格執行相關國家規范中對于不同場所制定的不同照度和功率密度的要求，做到不超標浪費。

2)鑒于行業的發展，在選擇照明光源時，多考慮高光效光源及附件，做到既滿足照明質量，又節約能源。

3)在滿足規范要求的情況下，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高而導致電能的無謂浪費。

外保溫復合墻冷橋現象的存在，必然會給建筑物的使用帶來很多不利的影響。本文在研究分析過程中，主要是針對外保溫復合墻冷橋現象進行了分析，并結合冷橋現象的成因，進行相應規避舉措的提出。通過本文分析，希望能夠為更多建筑工程師進行外保溫復合墻的合理設計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，從而達到既滿足照度要求，又節約能源的目的。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，從而減少電能在線路中的損耗。

7)在設計主照明電源線路時，采用負荷平衡的三項供電方式，提高光源的工作效率。

8)合理選擇照明控制方式并設置具有光控、時控、人體感應等功能的智能照明控制裝置，科學而有效地控制燈具開啟和關閉。

9)充分合理地利用自然光等天然能源。

3 建筑設備的電氣節能

1)通過建筑設備監控系統的監視和控制，達到空調和給排水等系統節能的目的。

2)合理選擇電動機，有效地減少能耗。

4 計量與管理

1)選用計量檢定機構認可的用電計量裝置，并按要求選用不同準確度等級的計量儀表。

2)對建筑冷熱量和中央空調系統進行計量，合理控制能耗。通過科學高效的管理，使用分戶、分類、分項的計量方式對用能系統中的各用戶進行精確統計、實時監控及檢測，提高系統的時效性，減少用能的浪費。電能管理系統拓撲圖如圖1所示。

電能管理需要區分用能種類，對于不同的用能類別(①動力用電、②照明與插座用電、③空調用電、④特殊用電)進行分項計量，分區域、分功能區計量。電能管理系統采用三層網絡分布式結構，由控制層、網絡通訊層、現場層組成。

圖1 電能管理系統拓撲圖

現場層的任務是采集和測量現場的各種配電系統的運行參數，并與監控系統進行上述數據的傳輸。現場層末端配電箱數據的采集涉及到電力儀表的安裝，筆者建議采用導軌式安裝的電力儀表，這種儀表安裝方便，節省空間。另外這種電力儀表可以用戶自主采購，作為用戶內部考核表，不需要電業部門的許可，該類電力儀表能測量所有的常用電力參數(如①三相電壓、②三相電流、③有功功率、④無功功率、⑤頻率、⑥功率因數、⑦四象限電能、⑧開關量輸入/輸出狀態等)。通過LCD顯示儀表測量參數和電網系統的運行信息。具有高峰期、正常用電、低谷期電能分時付費率計量功能，帶RS485接口、MODBUS協議或DL/T645規約，可組網。需注意的是，此類儀表同時最大接入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。如果在某些重要場合，需要進行諧波監測，可使用具備諧波測量功能的多功能表(需包含一般的電參數以及最大需量、2～31次諧波電流、電壓波峰系數、電壓諧波分量、電話波形因子、電流波形系數K、正負零序分量分析、電流電壓不平衡度等功能)。

電力儀表通過和智能斷路器的配合完成遙測、遙控功能。斷路器控制的原理為：電動機的轉動傳遞給機械傳動機，機械傳動機將轉動行程變為升降行程，以實現斷路器的分閘、合閘控制。當斷路器為開狀態時，主電路處于閉合狀態，輔助觸點動作并將儀表置位；當斷路器為關狀態時，主電路處于斷開狀態，輔助觸點復位，具備遙測和遙控功能。

中間層是現場層和主控層中間的一層，它的主要目的是完成現場層設備和控制層計算機之間的網絡連接、數據傳輸。一般帶有2個400V的光電隔離和多個RS-485接口，通過PCI方式連接到監控計算機主板之上。

主控層一般位于中控室或現場值班室，由計算機、UPS、打印機、報警裝置等構成。通過軟件實現對整個配電系統的實時監控。

電能監控管理系統的目的是通過自動化控制以達到節能的目的。其通過專用的傳輸線路與現場設備進行連接，實時采集相關數據，然后進行分析、處理，并以圖形、報表的方式進行展現。系統管理人員能夠通過此系統方便地掌握系統的運行情況及電能使用情況，從而完成發現、糾正不正確的用電行為。此系統還能提供遠程監控手段，使得系統管理人員遠程監控設備運行狀態的改變及完成緊急故障的處理。

5 結束語

當今國家大力提倡綠色建筑概念，其主要目的是減輕建筑對環境的負擔，節約能源。電能做為建筑運行的主要能源，對其進行科學合理的設計、對電能合理的管理和利用，才能節約電能，為建筑工程的綠色建筑評價奠定基礎。

[1] 中國建筑東北設計研究院主編. 民用建筑電氣設計規范(JGJ 16-2008)[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.供配電系統設計規范(GB 50052-2009)[S].北京：中國計劃出版社，2010.