芻議建筑智能化過程中的電氣節能問題

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，現代建筑越來越重視運用計算機技術、控制技術、通訊技術和建筑技術來對自身的結構、服務、設備和管理進行最優化組合，從而確保為用戶提供一個便利、高效和舒適的人性化建筑環境。建筑智能化對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現高效節能，也取決于如何通過電氣節能技術的革新來降低智能化建筑的電氣耗能，故本文將對此展開深入探討。

【關鍵詞】建筑 智能化 電氣節能

1建筑智能化過程中電氣節能的應用原則及問題

1.1 建筑智能化過程中電氣節能技術的應用原則

第一，滿足智能建筑的功能。在智能化建筑電氣節能設計時，首先要根據建筑物的功能類型進行設計，針對用戶使用的安全性和舒適性進行合理分析，然后才是滿足電氣節能的要求。

第二，考慮實際經濟效益。智能化建筑電氣節能的著眼點，應該是節省無謂消耗的能量，而不是用更多資金的投入去節能。在實際施工中要合理選擇節能設備，根據國情考慮實際經濟效益，對于節能增加的投資，要確保在較短的時間內進行回收。

第三，采用先進的技術。首先要分析哪些能耗是與實現智能化建筑功能無關、與環保理念相悖的，再考慮采取什么節能措施。這些技能措施必須用科學先進的技術手段來完成，否則不僅達不到電氣節能的目的，還會增加多余的能耗。

1.2 建筑智能化過程中電氣節能存在的問題

我國在智能化建筑電氣節能方面的研究起步較晚，目前還存在如下方面的問題：不合理的建筑設計與普通存在的浪費現象（如建筑外部圍護結構不節能，設備選用時只能選用較大容量的設備），導致電氣節能效果不明顯；智能化建筑中的電氣設備種類不斷增加，很多電氣設備沒有設置必要的調節裝置，這使設備長期處于大能耗的運行狀態；過多的設備采用變頻技術，給電網帶來了諧波分量；照明光源、控制方式的選擇不合理，導致照明系統能量過高。

2建筑智能化過程中的電氣節能措施

2.1 供配電系統的節能

（1） 變壓器的節能。變壓器的有功損耗計算公式為：？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，筆者認為要采取如下措施：①選擇節能型的變壓器，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，要選擇阻值較小的變壓器（如銅芯變壓器），從而降低Pk；③通過變壓器有功損耗的計算，當變壓器在輕載下運行時，空載損耗的比重增加，功率因數降低（低于0.5），這將造成電力系統的電能損耗增加；當變壓器的負荷率過高（高于 0.85），變壓器的壽命將縮短，效率變低，因此變壓器的負荷率過高也會增加電能損耗?？紤]長期發展的需要，變壓器的負荷率不易取得過高，因此變壓器的負荷率控制在75%-85%比較合適；④負荷變化時，變壓器應該具備投入和切除的方法，如智能化建筑應用于學校時，在學校放假期間變壓器的負荷率將降低，因此為了降低不必要的損耗，可以將相關變壓器進行切除，從而大量減少不必要的浪費。

（2）功率因素的提高。筆者認為，智能化建筑可以采取如下措施來提高功率因素：①用電容器進行無功補償。在配電系統中，無功補償后希望功率因素在0.9以上，為達到這個要求，在供配電系統中要安裝合適的補償設備，既不能欠補償，也不能過補償；②減少用電設備無功損耗，提高用電設備的功率因素。感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備（如配有電容補償的熒光燈），限制電動機的空載運行等；③根據智能化建筑的具體情況，采用三相集中補償或單相智能無功補償。當三相負荷不平衡時，如果采用三相補償方式會造成某相過補償或欠補償，采用單相智能無功補償可以解決這一問題，根據單相無功檢測，自動投切單相電容器就地補償，從而提高效率。

2.2 照明節電類設備的選用

第一，動態照明控制裝置。動態照明控制裝置將市電直接進行“AC-AC”變換，系統的工作過程依據設備工作現場的照明需要，采用“光控+時控”的混合控制策略，通過軟件控制來調節PWM控制信號的占空比，設備輸出的電壓幅值隨之變化，從而達到現場需要的燈光亮度。在智能化建筑中采用動態照明控制裝置，可以節約15%-60%的電能，并且根據用戶需求來調節燈光照度，從而確保在滿足用戶照度需求的同時最大限度的節能。

第二，照明節電調控裝置。照明節電調控裝置采用了智能化控制技術，在可控和平緩的方式下智能調節，使輸出電壓穩定在設定的額定值范圍內。公共照明系統可以根據實際情況，自動調節系統的工作電流，從而在保證正常照明功能的同時來節約電能。

第三，路燈節能控制柜。路燈節能控制柜實為路燈節電器與路燈控制柜的整合，在控制路燈的同時，對路燈照明線路進行智能化控制，達到節能的目的。路燈節電控制柜內有照明節電器模塊，通過電磁感應方式，將供電系統的輸入電壓給予優化，AC-AC調整電壓，保證路燈能工作在最佳電壓狀態?？刂葡到y內置天體鐘開關，根據準確的太陽升落時間確定路燈的滅亮時間。當節電器發生故障，系統可自動切換到旁路，保證路燈的正常照明。

2.3 新技術和新能源的使用

（1）太陽能光伏技術的使用。目前我國主要利用太陽能熱水器提供熱水，隨著科學技術的迅速發展，人們正在利用太陽能做更多的工作，例如利用太陽能電池接受太陽能，產生電能后存儲在蓄電池中轉換為化學能，當光照不足時負荷需求較大，蓄電池將存儲的能量釋放出來，提供給用電器。

（2）半導體照明技術的使用。LED（發光二極管）具有壽命長、耗電量低、反應速度快等優點，是目前我國大力發展的半導體照明器件。LED能夠發出多種顏色的光，應用其光色的變化及數字控制技術，能夠形成光影、色彩和明暗等變換，表達娛樂、審美等要求。在普通照明中還未能普及，主要因為發光二極管的發光效率還不夠高，相信日后隨著半導體技術的發展，其發光效率會不斷提高。

3 結語

本文筆者在對我國智能化建筑電氣節能現狀進行充分了解的基礎上，從供配電系統節能、照明節電類設備的選用、新技術和新能源的使用等方面，探討了建筑智能化過程中的電氣節能措施。