智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)探究

黃帆

【摘 要】由于當(dāng)前城市化進(jìn)程的持續(xù)加快，為我國建筑行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展空間，促使各類智能建筑像雨后春筍般拔地而起，出現(xiàn)在我們面前。但是，我國在智能建筑設(shè)計(jì)上還存在著不夠重視建筑節(jié)能技術(shù)的問題，致使建筑出現(xiàn)較大的能耗，這是資源浪費(fèi)的具體表現(xiàn)。而當(dāng)前我國環(huán)保政策中提倡低排放和低能耗，這也是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國當(dāng)前智能建筑在電氣應(yīng)用中，浪費(fèi)資源情況較為嚴(yán)重。而當(dāng)我國提出建設(shè)資源節(jié)約型社會后，對建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)提出了更高的要求。建筑節(jié)能與綠色照明作為我國的重點(diǎn)節(jié)能項(xiàng)目，在我國智能建筑的電氣節(jié)能發(fā)展中發(fā)揮著十分巨大的作用。

【關(guān)鍵詞】智能建筑;電氣節(jié)能設(shè)計(jì);能源利用;優(yōu)化

1智能建筑電氣節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

建筑電氣技術(shù)是智能建筑中必不可少的重要組成部分，同時(shí)建筑電氣設(shè)計(jì)正面臨著良好的發(fā)展契機(jī)。建筑電氣技術(shù)是通過電氣設(shè)備、電氣技術(shù)和電能來創(chuàng)造、維持和改善有限的空間和環(huán)境的一門重要學(xué)科。建筑電氣技術(shù)既是一項(xiàng)傳統(tǒng)科學(xué)技術(shù)，又是一項(xiàng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，它直接關(guān)系到建筑物能否正常運(yùn)行和設(shè)備是否安裝合理。例如，最基本的設(shè)備選型，在設(shè)計(jì)中，如果設(shè)備選型不合理，不僅浪費(fèi)了投資，而且還會影響到后期系統(tǒng)的運(yùn)行。特別是目前，住宅小區(qū)智能化技術(shù)的運(yùn)用為電氣技術(shù)注入了新鮮的血液。現(xiàn)代智能建筑電氣系統(tǒng)集成了各種智能系統(tǒng)，同時(shí)對技術(shù)人員提出了更高層次的要求。

2智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)探究

2.1供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要首先對建筑中的用電等級和總用電負(fù)荷進(jìn)行劃分和計(jì)算，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，主要需要注意以下三個(gè)方面內(nèi)容：首先需要選擇正確合理的變配電所地點(diǎn)，變配電所所處的地方要靠近用電負(fù)荷中心，以免出現(xiàn)往返距離的供電情況，縮短電纜長度，降低投資的成本，并且還可以降低輸電過程中電量的損耗，提高用戶用電的質(zhì)量，從而使用電設(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，盡可能縮短分支配電線路的長度，降低電能的損耗，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。最后在智能建筑節(jié)能型變壓器的選擇中，三相配電變壓器應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》GB20052的節(jié)能評價(jià)值要求。要注意減少鐵損，鐵損就是在變壓器進(jìn)行工作的過程中，內(nèi)部的鐵心疊片會發(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)家研制出了節(jié)能的新型非晶體磁性材料，可以作為變壓器的鐵心材料，從而制造出節(jié)能的非晶合金變壓器。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。總結(jié)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和建筑案例，變壓器負(fù)載率在70%～85%時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性達(dá)到最優(yōu)。在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還要對后期的擴(kuò)容留下一定的余量，讓變壓器的負(fù)載率處于一個(gè)科學(xué)的范圍。

2.2 照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

智能建筑照明系統(tǒng)應(yīng)選用綠色節(jié)能燈具，燈具有高效、長壽、美觀和具有防眩光功能，光源采用節(jié)能高效的光源，應(yīng)具有良好的顯色性和適宜的色溫。照明系統(tǒng)控制方式采用智能照明控制或紅外人體感應(yīng)開關(guān)控制，以減少電能浪費(fèi)。合理利用好自然光進(jìn)行照明，通過采光井或使用透光率較好的大型門窗，全面提高室內(nèi)通光度，減少明用電耗。在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使照明照度值、功率密度值滿足《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034 2013中的規(guī)定，同時(shí)保證環(huán)境舒適感。對電梯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一定要全面考慮運(yùn)行效果，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，合理選擇節(jié)能型電梯或扶梯，電梯或扶梯采用群控和變頻調(diào)速拖動等節(jié)能技術(shù)。水泵、風(fēng)機(jī)及其他電氣裝置應(yīng)滿足相關(guān)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能評價(jià)值要求，對照明、動力、空調(diào)、特殊用電等能耗進(jìn)行分項(xiàng)獨(dú)立計(jì)量，實(shí)踐證明，整體節(jié)能效果非常明顯。

2.3可再生能源利用

建筑電氣在可再生能源上的利用，主要體現(xiàn)在太陽能光伏發(fā)電上。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電較少受地域限制，具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料、可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。光伏與建筑相結(jié)合是太陽能應(yīng)用中最重要的領(lǐng)域之一。獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行是光伏發(fā)電的兩大運(yùn)行方式。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的控制方式通常為電壓控制方式，而并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是電流控制方式。兩者的系統(tǒng)組成如下：

（1）獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲能裝置，控制器的主要功能是對蓄電池的重放電進(jìn)行控制，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

（2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)能與公共電網(wǎng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口聯(lián)通，由太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后，在滿足建筑自身需求的同時(shí)，在有盈余的情況下，并入公共電網(wǎng);在電流不足的情況下，由公共電網(wǎng)供電。據(jù)有關(guān)研究表明，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)比離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)投資減少25%，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

例如，南寧市某高層住宅項(xiàng)目，采用并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在項(xiàng)目屋面布置255塊太陽能光伏板，太陽能光伏系統(tǒng)總裝機(jī)容量59.9kWp，可再生能源利用率為2.59%。項(xiàng)目由于采用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，年均發(fā)電量約為4.96萬kW.h，年均節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約16.45噸，每年可減少CO2排放量為39.86噸，減少SO2排放量為0.33噸，減少煙塵的排放量為0.17噸。經(jīng)估算，該系統(tǒng)靜態(tài)回收期約為16年。符合可持續(xù)、綠色節(jié)能減排的智能建筑設(shè)計(jì)理念。

2.4建筑能耗監(jiān)控技術(shù)

建筑能耗監(jiān)控技術(shù)指的是通過智能建筑物當(dāng)中的能耗監(jiān)控系統(tǒng)對建筑的耗電量等其他能源應(yīng)用量進(jìn)行統(tǒng)一的控制與測量。在建筑能耗監(jiān)控技術(shù)的整體優(yōu)化下實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備能耗的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)自動化控制、自動化信息處理，能夠更好的支持建筑中電氣設(shè)備的運(yùn)行、狀態(tài)控制、意外監(jiān)控、參數(shù)調(diào)整等。

結(jié)束語

智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中要對大型能源消耗設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行重點(diǎn)考慮，例如供配電系統(tǒng)、照明設(shè)備、中央空調(diào)等，大型電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)以及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用能夠更加高效的實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能。在智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，要堅(jiān)持以建筑功能需求為基礎(chǔ)的基本原則，在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的降耗節(jié)能設(shè)計(jì)，采用新型節(jié)能技術(shù)、新型節(jié)能設(shè)備達(dá)到建筑電氣的節(jié)能目的。對于智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)以及節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用需要全面的研究探討，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新和完善，構(gòu)建更加綠色、環(huán)保、節(jié)能的智能建筑。

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（作者單位：華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司）