建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)及綠色建筑電氣技術(shù)

王玲 王遠(yuǎn)飛

[摘? ? 要]本著“高效節(jié)能、生態(tài)環(huán)保、健康適用”等原則，促使建筑體本身形成了一定的生態(tài)文明蘊(yùn)含。例如，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分考慮自然采光、通風(fēng)、保暖等條件，大量利用節(jié)能環(huán)保材料及施工技術(shù)等，以對沖電氣系統(tǒng)的能源消耗，所以綠色建筑電氣自動(dòng)化部分的節(jié)能設(shè)計(jì)，所要兼顧的能耗影響因素更多，即除了考慮常規(guī)建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)之外，還要將自然因素、新能源因素考慮進(jìn)來。

[關(guān)鍵詞]建筑電氣自動(dòng)化;節(jié)能設(shè)計(jì);綠色建筑

[中圖分類號]TU855 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）04–00–03

Brief Analysis of Building Electrical Automation Energy-Saving

Design and Green Building Electrical Technology

Wang Ling，Wang Yuan-fei

[Abstract]Based on the principles of "high efficiency， energy saving， ecological environmental protection， and healthy application"， the building itself has formed a certain ecological civilization. Environmental protection materials and construction techniques are used to hedge the energy consumption of the electrical system. Therefore， the energy-saving design of the electrical automation part of green buildings should take into account more energy consumption factors， that is， in addition to the conventional building electrical automation system， it is necessary to Factors and new energy factors are taken into consideration.

[Keywords]building electrical automation; energy-saving design; green building

1 建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)

伴隨人們生活理念的不斷更新，節(jié)能、環(huán)保、資源循環(huán)利用等理念越發(fā)深入人心。在建筑領(lǐng)域，人們不再滿足于基礎(chǔ)的居住和使用需求，而開始更多地關(guān)注建筑的性能、材料、電氣設(shè)計(jì)等要素和環(huán)節(jié)?？梢?，建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)不可缺少的部分。建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)，即在施工人員的建筑工程施工操作中，通過有意識地滲透環(huán)保思維，使電氣系統(tǒng)的運(yùn)行具有環(huán)保屬性。這類設(shè)計(jì)反映的是現(xiàn)代化的建設(shè)理念，能夠在幫助電氣系統(tǒng)節(jié)能的前提下，保證使用的安全性。由于電氣系統(tǒng)本身需要通過消耗資源與電能來維持運(yùn)行，因此其一旦起到了節(jié)能的效果，則能夠從資源利用、電能消耗的相關(guān)數(shù)據(jù)變化上反映環(huán)保價(jià)值。

隨著電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的日趨成熟，其將成為驅(qū)動(dòng)我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)然，我國建筑領(lǐng)域的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)仍處在前期摸索階段，雖然有了一定的發(fā)展創(chuàng)新，但是尚有較大的進(jìn)步空間。因此，人們僅僅是樹立節(jié)能意識、環(huán)保理念還不夠，必須在建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)中踐行節(jié)能原則，注意對“綠色”技術(shù)的應(yīng)用。

2 建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)原則

2.1 實(shí)際需求

所謂實(shí)際需求，就是要充分發(fā)揮建筑物的使用功能，包括建筑用電。它們的最終用途是為人類服務(wù)。因此，在居住區(qū)內(nèi)，建筑電氣自動(dòng)化的節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)滿足居住區(qū)內(nèi)居民的要求，如保證居住區(qū)內(nèi)交通管道暢通;滿足電燈、電視等電力設(shè)施的用電;確保社區(qū)路燈的照度、色溫和顯色指數(shù);還有一些特殊要求，如舒適衛(wèi)生、美觀大方的工藝要求。在滿足這些功能的前提下，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)合理設(shè)計(jì)建筑物，進(jìn)行科學(xué)的控制和管理，以大幅度提高能源利用率，避免能源消耗。

2.2 滿足經(jīng)濟(jì)效益的原則

現(xiàn)階段，我國國情主張的是節(jié)能減排、綠色環(huán)保。在建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要按照國情的發(fā)展，從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，合理進(jìn)行資源投資，真正實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約利用;針對不需要增加的部分要避免投資，減少投入成本，加快成本回收，從而真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 減少不必要的能源消耗

節(jié)能設(shè)計(jì)過程先是確定與建筑本身運(yùn)作無關(guān)的能源消耗，然后設(shè)計(jì)節(jié)能措施。經(jīng)驗(yàn)表明，不必要的能量消耗主要包括電路傳輸過程中的能量消耗、電壓轉(zhuǎn)換過程中的能量消耗，以及不會根據(jù)場景變化自動(dòng)調(diào)整亮度的大規(guī)模照明損失。

3 建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)中存在的問題

3.1 對節(jié)能理念的不重視

建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)師并沒有真正地把電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)理念深入實(shí)際的設(shè)計(jì)中，目前多數(shù)的設(shè)計(jì)師僅將設(shè)計(jì)出來的圖紙能滿足規(guī)范、能通過審查取得審查合格證作為設(shè)計(jì)目的，并不關(guān)心后期能耗損失有多大、運(yùn)營成本有多高。設(shè)計(jì)單位缺少對已完成設(shè)計(jì)項(xiàng)目在后續(xù)運(yùn)營期間的回訪調(diào)查工作，建設(shè)單位對節(jié)能設(shè)計(jì)理念缺少重點(diǎn)要求，導(dǎo)致電氣節(jié)能設(shè)計(jì)沒有真正在項(xiàng)目的管理運(yùn)營中得以實(shí)施落地。

3.2 節(jié)能開關(guān)的選擇不合理

隨著節(jié)能理念的推廣，現(xiàn)代建筑越來越注重電氣節(jié)能，但實(shí)際使用中仍然存在一些問題。08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010

（1）樓梯間選擇聲光控制開關(guān)。經(jīng)常能看到某個(gè)住宅樓樓梯間因?yàn)橐宦曧憚?dòng)，整個(gè)樓梯間燈就全亮了，但是有些區(qū)域并沒有亮燈需求，開關(guān)和燈具使用壽命均會因此大大縮短。

（2）公共衛(wèi)生間、酒店衛(wèi)生間燈選擇延時(shí)開關(guān)。衛(wèi)生間不等同于樓梯間，使用延時(shí)開關(guān)會帶來許多不便。酒店衛(wèi)生間選用人體感應(yīng)開關(guān)，本是一項(xiàng)人性化設(shè)計(jì)，但是人體感應(yīng)開關(guān)并不能感應(yīng)到衛(wèi)生間的各個(gè)角落，導(dǎo)致需要照明時(shí)無法得到及時(shí)響應(yīng)。在使用人員較多的場景下無法兼顧每個(gè)人的使用需求。

3.3 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的內(nèi)容不夠全面

在建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程中，特別是照明設(shè)備和能源消耗較大的電氣設(shè)備，如果選擇設(shè)備的光源不合理，并且設(shè)計(jì)不符合實(shí)際的應(yīng)用情況，就會造成較大的電能損耗。比如，在精裝修圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的過程中，不考慮電熱水器的實(shí)際使用情況，而未采用變頻電熱水器;在照明設(shè)計(jì)過程中，仍然選用白熾燈、傳統(tǒng)熒光燈等功率較大的照明設(shè)備，從而增加電能消耗。

4 建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用

4.1 加強(qiáng)對電氣節(jié)能設(shè)計(jì)理念的認(rèn)知和重視

設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)師對電氣節(jié)能設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識，提高設(shè)計(jì)人員對電氣節(jié)能理念的重視程度，從根本上認(rèn)識到節(jié)能設(shè)計(jì)理念的價(jià)值和意義。建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和電氣的實(shí)際應(yīng)用情況詳細(xì)了解建筑電氣自動(dòng)化設(shè)備和所需的電氣線路連接情況，在設(shè)計(jì)過程中把電氣節(jié)能設(shè)計(jì)理念應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，把能源節(jié)約理念真正落實(shí)到實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，提高建筑電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)的節(jié)能性，為后期電氣設(shè)備的節(jié)能應(yīng)用提供更好的保障。同時(shí)，設(shè)計(jì)單位還要進(jìn)行節(jié)能理念宣傳教育，要求設(shè)計(jì)師對已完成設(shè)計(jì)正在運(yùn)營的項(xiàng)目進(jìn)行回訪，了解項(xiàng)目的運(yùn)營方或使用者對節(jié)能方面的反饋意見，并將回訪結(jié)果和設(shè)計(jì)師的工作績效相關(guān)聯(lián)，通過這種方式提高設(shè)計(jì)師的節(jié)能設(shè)計(jì)意識，切實(shí)貫徹和實(shí)施我國的節(jié)能環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略。

4.2 照明

在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，照明是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。在日常生活、工作和娛樂中，都離不開照明功能。建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)必須注重照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

（1）在燈具的選擇上，盡量選擇節(jié)能燈具，不僅可以延長燈具的使用壽命，而且可以節(jié)約用電，養(yǎng)成臨時(shí)使用照明電源及時(shí)關(guān)閉或降低亮度的習(xí)慣。在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)室內(nèi)空間光源角度、對比度和光線曲線進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，選擇合適的燈具，保證燈具的整體美觀，達(dá)到節(jié)能的目的。

（2）系統(tǒng)采用感應(yīng)控制、時(shí)間繼電器控制等智能控制手段，在一定程度上縮短了燈具的使用時(shí)間。針對不同場景的建筑布置不同的光源，根據(jù)用途和時(shí)間設(shè)計(jì)燈光的亮度和色彩飽和度，并安裝智能控制開關(guān)，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)亮度、色溫和顏色。市場上的熒光燈和LED燈可用作光源。

LED燈具具有更長的使用壽命和更高的色度，不僅節(jié)約了能源，滿足了綠色節(jié)能的要求，而且使人們有了更好、更舒適的體驗(yàn)。智能照明設(shè)計(jì)不僅滿足了建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能的要求，而且使建筑更加美觀、舒適。

4.3 太陽能技術(shù)應(yīng)用

太陽能技術(shù)的能源全部來自對大自然光源、熱能的合理轉(zhuǎn)化，自帶“綠色”標(biāo)簽。其在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也相當(dāng)關(guān)鍵，尤其在我國的綠色建筑領(lǐng)域，有巨大的應(yīng)用價(jià)值。技術(shù)人員往往利用在綠色建筑中設(shè)計(jì)太陽能熱水器，以及設(shè)置太陽能發(fā)電系統(tǒng)等方式轉(zhuǎn)化太陽能資源，并以節(jié)能的方式利用這一清潔能源。

光伏建筑一體化技術(shù)是對太陽能技術(shù)所進(jìn)行的升級版利用，把太陽的光輻射有效轉(zhuǎn)化為可用能源。該技術(shù)能夠?qū)饽苓M(jìn)行更高效的轉(zhuǎn)化、利用，從而為現(xiàn)代建筑節(jié)約電能，包括減少室內(nèi)傳統(tǒng)型太陽能燈具、太陽能熱水器等的耗能。

4.4 設(shè)置智能控制系統(tǒng)，減少無人運(yùn)行

電梯控制問題主要是控制系統(tǒng)的問題。多部垂直電梯可以采取電梯群控措施，通過微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺集中并列的電梯，既能節(jié)約能耗，還能提高運(yùn)送效率。電梯群控已是技術(shù)成熟的產(chǎn)品，且經(jīng)濟(jì)合理。公共扶梯則可增加稱重傳感器及釆用變頻器，帶動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)有人時(shí)運(yùn)行，無人時(shí)停止，特別適合用在人流量小或者人流有明顯周期的場所。

4.5 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)是密不可分的，供配電設(shè)計(jì)是電氣節(jié)能的重要組成部分。建筑電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)基于運(yùn)行原則，根據(jù)供配電設(shè)備的原始特性和性能、電力負(fù)荷、電力容量等進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果用戶數(shù)量相同，高壓配電等級不得超過II級，低壓配電等級不得超過Ⅲ級?？刂乒╇娫O(shè)備的數(shù)量可以保證建筑物的安全穩(wěn)定。一般來說，選擇合理的電壓系列可以降低能耗，大幅降低電路的危險(xiǎn)系數(shù)。

4.6 綠色建筑能耗監(jiān)控技術(shù)

該技術(shù)是對建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化監(jiān)測技術(shù)。它基于綠色建筑的整體性方案，與各建筑室內(nèi)系統(tǒng)形成串聯(lián)，繼而利用智能化數(shù)據(jù)捕捉、分析，達(dá)到自動(dòng)調(diào)控電氣系統(tǒng)的目的，以節(jié)能降耗。例如，很多現(xiàn)代建筑中的變頻中央空調(diào)設(shè)計(jì)，就是一定程度上對能耗監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。其最終起到的是以變頻調(diào)節(jié)及時(shí)節(jié)能的作用。中央變頻空調(diào)的節(jié)能調(diào)節(jié)，是以一個(gè)控制主板為依托，形成與電源、溫控器、繼電器、驅(qū)動(dòng)通信線等相關(guān)聯(lián)的控制機(jī)制。當(dāng)溫控器一端感應(yīng)到相應(yīng)的溫度變化時(shí)，就會通過控制主板的聯(lián)接“喚醒”驅(qū)動(dòng)裝置，使相應(yīng)的訊息以驅(qū)動(dòng)通信線為媒介向變頻驅(qū)動(dòng)模塊傳遞，繼而帶動(dòng)下方設(shè)備的相應(yīng)操作，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)目的。該技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用較多，對廣大居民而言，熟悉度較高。就中央空調(diào)而言，其作為建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的組成部分，包含著冰凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)，在耗能的基本要求下，卻能夠同時(shí)集成多種變頻調(diào)速技術(shù)。其相應(yīng)的變頻技術(shù)應(yīng)用中，能夠使水泵獲得自我調(diào)控的能力，是現(xiàn)代建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)用的一個(gè)典型例證。

4.7 選擇合適的電源

電氣設(shè)計(jì)對于風(fēng)扇、泵等電氣設(shè)備的應(yīng)用至關(guān)重要。但是，這些設(shè)備的使用也消耗大量能源，因此必須首先選擇電機(jī)，基于節(jié)能環(huán)保，并在充分考慮建筑項(xiàng)目實(shí)際需要的情況下確定電機(jī)類型。當(dāng)使用引擎時(shí)，空氣負(fù)荷問題更為常見，因此需要對發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理，盡可能地減少發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗，滿足使用要求。08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010

4.8 加強(qiáng)對動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

動(dòng)力系統(tǒng)中的電機(jī)是最關(guān)鍵的部分，在一些大型的電力設(shè)備或家用電器設(shè)備的正常運(yùn)行中都離不開電機(jī)。一般來說，電機(jī)的運(yùn)行需要消耗大量的電力能源。因此，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)需要對電機(jī)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，以此減少電氣設(shè)備運(yùn)行中對電力能源的損耗，達(dá)到節(jié)約電力能源的目的。因此，優(yōu)化電機(jī)的運(yùn)行能耗可以從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行。

（1）選擇合適的電機(jī)。在進(jìn)行電機(jī)的選擇時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇高效率的電機(jī)，同時(shí)要對電機(jī)的控制方式進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化，減少電機(jī)的負(fù)載和空載情況下對電力能源的損耗，從而更好地提高電機(jī)在運(yùn)行中的效率和質(zhì)量。比如，在一些建筑工程中，壓縮機(jī)和電梯設(shè)備中的交流電機(jī)和變頻器等，可以采用變頻調(diào)速的方式減少電力能源的損耗。

（2）選擇合適的使用型號。在選擇電機(jī)的使用型號時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合建筑工程電氣設(shè)備的實(shí)際使用環(huán)境和實(shí)際需求，對電機(jī)的負(fù)荷需求進(jìn)行詳細(xì)的分析和評估，并結(jié)合電機(jī)的不同負(fù)荷特點(diǎn)選擇大小合適的電機(jī)型號，以避免電力能源的損耗問題。

4.9 對暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

暖通空調(diào)是現(xiàn)代建筑中的耗能“大戶”。技術(shù)人員需把握相應(yīng)的節(jié)能要點(diǎn)，科學(xué)布局暖通空調(diào)系統(tǒng)。

（1）綜合調(diào)整和管控空調(diào)末端設(shè)備，結(jié)合建筑室內(nèi)實(shí)際的溫度需求和溫度數(shù)值計(jì)算并設(shè)置空調(diào)的日運(yùn)行時(shí)間，從而減少無意義的能源浪費(fèi)。例如，可基于軟件、參數(shù)等的設(shè)置聯(lián)鎖空調(diào)系統(tǒng)的閥門、送風(fēng)機(jī)等設(shè)備的功能，使其得到更精準(zhǔn)的控制，繼而在改善調(diào)溫能效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)降耗。

（2）在暖通空調(diào)系統(tǒng)中合理引入DOAS系統(tǒng)。由此空調(diào)就能有針對性地進(jìn)行送風(fēng)，避免能量的逸散。這體現(xiàn)的是利用科技精準(zhǔn)調(diào)控建筑溫度，本質(zhì)上也起到了節(jié)能作用。其中，新構(gòu)成的暖通空調(diào)系統(tǒng)中，可結(jié)合全熱交換器的應(yīng)用來確保建筑內(nèi)空氣的清潔度。

4.10 盡量保持三相負(fù)載平衡

如果難以有效地平衡三相負(fù)載，變壓器和配電線路的功率損失會增加，配電會有序電流。從三相公路不平衡與電力損失的比例分布關(guān)系可以看出三相公路不平衡正在減少，功率損耗減小，兩者之間的具體關(guān)系是將三相電路不平衡現(xiàn)象減少50 %，功率損耗減少15 %。因此，為了有效改善三相負(fù)載的平衡，有必要減少功率損耗現(xiàn)象。

在實(shí)際運(yùn)行中，不對稱負(fù)荷可以采用交換相等的方法進(jìn)行分配，以充分保證不同供電點(diǎn)對應(yīng)的不對稱載荷之間的連接。在此過程中，必須對接入點(diǎn)的短路容量進(jìn)行科學(xué)管理，并通過反應(yīng)性補(bǔ)償裝置調(diào)整不平衡，以最大限度地實(shí)現(xiàn)三相負(fù)載平衡狀態(tài)，并最大限度地減少三相負(fù)載不平衡帶來的損失。

5 結(jié)束語

節(jié)能降耗的理念逐漸為人們所接受，在未來的綠色建筑中，其應(yīng)用將更加廣泛，建筑電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)將越來越趨近于科學(xué)性、環(huán)保性。因此，在我國未來的綠色建筑施工中，可用的節(jié)能設(shè)計(jì)方案會逐漸增多，而相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)的支持力度也會加大。

參考文獻(xiàn)

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