芻議智能樓宇建筑電氣節(jié)能設計研究

李倩雯

摘要：隨著科學技術的日新月異，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)能設計作為一件至關重要的工作，也日益引起人們的重視。本文主要從新時期建筑電氣節(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)能設計措施三個方面進行了論述和分析。

關鍵詞：智能建筑；節(jié)能設計；供配電；變壓器

中圖分類號：TU855文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―103―02

前言

智能建筑樓宇的電氣節(jié)能設計過程，應制定合理的設計方案，保證設計結果的科學性；考慮電氣節(jié)能設計的可靠性和經(jīng)濟性，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，達到節(jié)能環(huán)保的要求，順應可持續(xù)發(fā)展的要求，進而提高我國的建筑行業(yè)水平和綜合國力。

1 新時期建筑電氣節(jié)能的重要意義

在供配電設計、設備的選用、線路的鋪設方式等方面，電氣設計倘若出現(xiàn)不適當、不合理、甚至浪費的情況的話，會消耗大量的電能，而且在用電過程中會產(chǎn)生諸多的安全隱患。例如，對于一些傳統(tǒng)的建筑， 線路超負載會導致電能的消耗巨大，更很可能會因此導致火災的發(fā)生，造成人民生命和財產(chǎn)損失。因此，我們必須了解在發(fā)展智能建筑的過程中，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)使用先進的電子電氣技術，能有效減少能源消耗，促進節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。建筑行業(yè)在未來的發(fā)展過程中，引入了以節(jié)能綠色安全為目標的電氣技術，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。當前我國各類工程師對智能樓宇建筑內(nèi)部系統(tǒng)還沒有全面了解，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施存在已久的節(jié)能方案，真正的統(tǒng)籌規(guī)劃還遠遠沒有實現(xiàn)，不合理地選擇照明光源和控制方式會大大增加照明系統(tǒng)的能耗。②監(jiān)管和施工問題。為了實現(xiàn)對建筑節(jié)能的有效管理，國家逐步出臺了相應的節(jié)能標準、法規(guī)、政策，但是地方發(fā)展不平衡現(xiàn)象卻仍然存在。實際當中產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因包括設計單位變更部分設計后，建筑節(jié)能設計沒有重新進行備案；其次，建設單位為了達到節(jié)約項目資金的目的，在沒有得到設計單位許可的情況下改變施工材料；再者，施工沒有滿足設計圖紙的要求。

3智能樓宇建筑電氣節(jié)能設計措施

3.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設計

智能樓宇建筑節(jié)能的關鍵環(huán)節(jié)之一就是供配電系統(tǒng)節(jié)能設計，通過對建筑物用電總負荷和用電等級進行前期統(tǒng)計分析，進行智能樓宇供配電節(jié)能系統(tǒng)的科學設計，這樣不僅能夠達到節(jié)省初期投資的目的，還能夠推動建筑面積性價比的提升，是回饋住戶的重要手段和途徑，住戶能夠長期從中獲得利益。在進行設計時應當對以下方面進行考慮：

（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功功率的損耗，因此可以通過提升功率因素以減少線路無功功率的損耗，進而降低供配電系統(tǒng)的損耗。在具體工程設計中應當對不同情況進行區(qū)分考慮，并采取相應的措施。在條件允許的情況下，設計人員應當將用電設備功率因素盡量提升。同時可以通過使用電容器對線路實行無功補償，提升線路的功率因素，降低系統(tǒng)的無功電流。在特定線路中，還可采用高低壓柜集中補償和分散就地補償?shù)姆绞竭M行無功補償。

（2）變壓器有功損耗及優(yōu)化。變壓器是配電系統(tǒng)中的重要基本設備，總能量的6%被變壓器消耗，所以在降低能耗的過程中應當采取有效措施降低變壓器的能耗，實際當中空載損耗和負載損耗構成了變壓器的有功損耗。在選擇變壓器的過程中，應當充分考慮節(jié)能變壓器的性能，包括SC8、SL9 等型號變壓器，主要應用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，具有接縫密合性好的特點，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，還應當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載情況下線路產(chǎn)生的損耗。設計人員應當對初期投資和運行費用進行綜合考慮，并保證變壓器在預留一定余量的情況下運行。最后，還應當優(yōu)化變壓器的運行方式。設計人員應當對建筑負荷需求和年運行費用進行綜合考慮，同時保證用電負荷的合理分配，并且選擇和電力負荷相適應的變壓器容量，保證其在低耗區(qū)域內(nèi)工作。另外，還應采取有效措施降低變壓器的運行環(huán)境溫度，并對三相負荷進行平整、對變壓器的接線方式進行合理選擇。

3.2 選擇節(jié)能型變壓器設備

針對變壓器設備的選擇問題，會從以下三方面討論。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)值不同以至于對電流造成不同程度影響，因此在挑選繞組時盡量選擇電阻小的設備，最好是銅質(zhì)材料的芯片。在傳統(tǒng)的設計理念中，變壓器的負載通常會保持在50%左右，簡言之就是在具體使用中，真正發(fā)揮作用的只有50%，雖然達到節(jié)能的標準，卻忽視了經(jīng)濟效益。因此經(jīng)過科學的計算后得出，既能達到節(jié)能效果，且經(jīng)濟實惠的做法是把負載率調(diào)制到80%。其次，變壓器的空載損耗。出現(xiàn)這一問題主要是受到渦流和漏磁的影響，因為空載損耗受到鋼片、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。高層建筑的電力負荷都非常大，通常會增加變壓器的數(shù)量來解決用電量的問題，然而卻忽視了變壓器本身的電能損耗，規(guī)范的設計做法應該是使用容量大、效率高的變壓器，切忌不可盲目的無限制增加變壓器的數(shù)量。

3.3 照明系統(tǒng)的節(jié)能設計

在進行照明系統(tǒng)節(jié)能設計時首先注意合理選擇照明光源，具體選擇的過程中應當考慮價格、壽命、顯色指數(shù)、色溫、光效等要素。在我國節(jié)能政策實施的過程中，廣泛推廣運用一些新的光源，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。實際操作當中，確定建筑工程光源時應當綜合考慮工程性質(zhì)、照明數(shù)量、使用場所等因素，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)包括雙控開關質(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器控制、自控系統(tǒng)控制、樓宇總線控制構成。實際當中應當根據(jù)實際情況對照明控制方式進行選擇，但是應當滿足方便節(jié)能的原則。通過對智能樓宇內(nèi)外照明系統(tǒng)的綜合分析，應當盡量將先進的節(jié)能照明燈具作為首選。如果是建筑內(nèi)部室內(nèi)照明，還應當對照明光源的舒適性和實用性進行綜合考慮。在照明系統(tǒng)開關的選擇上，應當考慮自動控制系統(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)能設計

在現(xiàn)代建筑中除照明設備外，使用最為普遍的電器就是空調(diào)，根據(jù)相關統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)實際當中空調(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)能設計中的重要課題。在進行空調(diào)系統(tǒng)設計時電氣設計師應當強化與暖通系統(tǒng)工程師的交流和溝通，對控制模式進行合理選擇并優(yōu)化設置各參數(shù)，通過系統(tǒng)節(jié)能潛能的挖掘，確保接口設計和施工的節(jié)能水平，使得空調(diào)系統(tǒng)在最佳運行狀態(tài)時的節(jié)能。例如可以選用先進的熱泵空調(diào)系統(tǒng)。熱泵技術是近代科學發(fā)明的一種節(jié)能技術。向熱泵機組輸入一定電能驅動壓縮機作功，使機組中的工質(zhì)反復發(fā)生蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱的物理相變過程，就能實現(xiàn)空間上的熱量交換和傳遞轉移。在現(xiàn)代智能建筑應用中，該系統(tǒng)由建筑物內(nèi)系統(tǒng)、地熱能交換系統(tǒng)、水源熱泵機組等構成。在外界溫度較低的情況下，熱泵機組能夠吸取地源熱量，建筑物基于此實現(xiàn)供暖。當外界溫度較高時，熱泵機組將室內(nèi)熱量導向地源當中，這樣建筑內(nèi)部的制冷功能就實現(xiàn)了。該系統(tǒng)還具有無污染和零排放的特點，但是需要建筑項目附近有豐富的可供使用地表水才能夠使用。相對于傳統(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。

4結語

智能建筑電氣節(jié)能過程，貫穿于項目的決策、投產(chǎn)、使用等整個周期。作為專業(yè)電氣設計人員應該在整個設計過程中，從經(jīng)濟性及節(jié)能性等方面進行綜合考慮，選擇合理的供配電方案，實施電網(wǎng)的經(jīng)濟運行技術。隨著科學技術的不斷進步，我國在智能建筑供配電方面也必須與時俱進，因為這些因素都要求在建筑工程建設的過程中電氣工程設計師充分的發(fā)揮才智，在確保建筑結構的安全性與舒適性的基礎上，來進一步的實現(xiàn)建筑電氣工程的節(jié)能降耗。

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