智能樓宇建筑電氣節能設計研究

【摘 要】隨著經濟、人口增長、工業發展、生活水平提高，一系列的因素促使能源消耗在急劇增加。據建設部和國家建材局相關統計資料表明，目前，我國城市建筑能耗約占整個社會能耗的26%。因此建筑業為應對可能迫在眉睫的能源危機提出了節能的要求，而節約二次能源—電能，也成為民用建筑電氣設計的焦點。

【關鍵詞】智能建筑；電氣設計；節能

針對現代住宅建筑電氣設計上，隨著設計師們各自的獨具匠心，也用著不同的形式在設計和施工中展現出來，而節能就是最主要的一種形式和做法。現就從電氣設計的節能所注意的原則開始，對現代住宅建筑電氣設計的途徑和措施加以分析。

1.現代住宅建筑電氣節能設計的原則

就目前的設計理論和實際來說，建筑電氣設計節能應堅持以下兩個原則。

1.1考慮實際經濟效益

節能應根據國情考慮實際經濟效益，不能因為注重節能而過高地消耗投資，增加運行費用。

1.2盡可能減少無謂的能量消耗

照明的照度、色溫、顯色指數；滿足舒適性空調的溫度及新風量，也就是舒適衛生；滿足特殊工藝要求，如，娛樂場所的一些電氣設施的用電，泛光照明及電力用電等。

2.現代住宅建筑電氣節能設計的途徑

2.1變壓器的節能設計

變壓器的損耗包括空載損耗和負載損耗，即Pb=Ρo+β2Ρκ，式中Pb為變壓器的有功損耗，Po為變壓器的空載損耗，Pk為變壓器的有功損耗，β為變壓器的負荷率。

Po又稱鐵損，它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，它的大小取決于矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝。所以變壓器應選用節能型的，如S9、SL9及SC8型等油浸變壓器及干式變壓器。

Po是功率傳輸的損耗，即變壓器的線損，它決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，與負載率β的平方成正比。

β2Ρκ用微分求它極值時，當β=50%時變壓器的能耗最小。此時，僅僅是為了節能而沒有考慮經濟價值。其實變壓器實際運行的負荷率是很不均勻的，根據《變壓器允許過負荷系數的負荷率最大負荷持續時間關系曲線》可求得變壓器的過負荷系數，所以在確定變壓器最經濟容量時，可按75%-85%的負荷率選擇。

若變壓器選擇容量過大，長期低于經濟運行的負荷率，會造成有功損耗的上升，因為其鐵損并沒有減少。相反，容量過大，鐵損增大。為減小變壓器損耗，當容量大而需要選用多臺變壓器時，在合理分配負荷的情況下，盡可能減少變壓器的臺數，選用大容量的變壓器。例如需裝機容量為2000kVA，可選二臺1000kVA，不選四臺500kVA。而且季節性變化較大的負荷，當負荷長時間較低時可停用1臺，以保持經濟運行。

2.2電動機節能設計

降低電動機電能損耗的主要途徑，減少電動機電能損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。在工程設計中應選用高效率的電動機，但是在具體工程中電動機通常都是水暖等專業設備所配套的，由設備制造商統一供應的，所以節能措施只能貫徹在運行過程中。

除了就地電容器補償以減少線路損耗和無功功率外主要是減少電動機輕載和空載運行，因為在輕載運行下電動機效率是極低的，切實可行的辦法是，采用變頻調速控制電動機使其在負載率變化時自動調節轉速，使得與負載變化相適應，以提高電動機輕載時的效率，從而達到節約電能的目的。

2.3照明的節能設計

照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下，力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度的利用光能。

合理選擇照明線路 照明線路的損耗約占輸入電能的4%左右，影響照明線路損耗的主要因素是供電方式和導線截面積。大多數照明電壓為220V，照明系統一般由單相二線、三相四線二種方式供電。三相四線式供電比其它供電方式線路損耗小得多。因此，照明系統應盡可能采用三相四線制供電。

合理選擇控制開關采用各種節能型開關或裝置也是一種行之有效的節電方法。根據照明使用特點可采取分區控制燈光或適當增加照明開關點。公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用紅外探測開關。

推廣使用低能耗、性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等。

天然光是免費的光源，充分利用自然光，正確選擇自然采光，也能改善工作環境，使人感到舒適，有利于健康。充分利用室內受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色的墻面的反射系數可達70％～80%，同樣能起到節電的作用。

2.4空調系統的節能措施

(1)改善圍護結構的保溫性能。(2)在不降低室內舒適度標準的前提下，合理組合室內空氣設計參數。(3)采用循環式供熱水設備。(4)使用變頻技術使空調設備的輸出功率隨負荷的變化而變化 。(5)合理設計管網，降低管道阻力。

3．現代住宅建筑電氣節能設計措施

3.1采用建筑智能化技術中的建筑設備監控系統

樓宇設備自控系統簡稱BA系統，是以一臺微機為中心，由符合工業標準的網絡，對分布于監控現場的區域智能分站(即DDC)進行連接，通過特定的末端設備，實現對樓宇機電設備集中監控和管理的專業樓宇自動化控制系統。它是基于現代控制論中分布式控制理論而設計的集散型系統，是具有集中操作、管理和分散控制功能的綜合監控系統。系統的目標是對建筑物內大多數機電設備采用現代計算機技術進行全面有效的監控和管理，確保建筑物內所有設備處于高效、節能、合理的運行狀態。

整個網絡共分三級，上層一級一臺微機工作站，中層一級為若干臺區域智能分站(即DDC)，下面一級為若干末端設備，包括各種溫度、濕度、壓力、流量、水位、電壓、功率、功率因數等傳感器和變送器及閥門、風門、濕度、調節閥等多種執行器件。本系統對建筑物大多數機電設備進行全面、有效的監控和管理，如對空調系統、冷凍機組、變配電高低壓回路、給排水回路、各種水泵、照明回路等等的狀態監測和啟停控制，對變配電高低壓回路、電梯系統的狀態監測和故障報警。如在紹興百官廣場項目中建筑物內照明設備按需分成若干組別，以時間區域程序來設定開關，以達到節能效果。當建筑物特定區域內有入侵事件發生時，照明設備組作出相應的聯動配合。相應區域的照明燈開啟同時傳給控制中心一幀清淅的畫面。

3.2采用高效低能耗的設備，提高能源的利用效率，從而進一步降低能耗

在電力系統設計中，應首先考慮選用高效節能的產品，以期降低系統自身的能耗。供配電系統的節能設計：根據負荷容量，供電距離及分布，用電設備特點等因素合理設計供配電系統，做到系統盡量簡單可靠，操作方便。變配電所應盡量靠近負荷中心，以縮短配電半徑減少線路損耗。合理選擇變壓器的容．量和臺數，以適應由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現經濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。提高系統的功率因數，減少無功在線路上傳輸，以達到節能的目的。系統中的用電設備，如電動機、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感，會產生滯后的無功，需要從系統中引入超前的無功相抵消，這樣超前的無功功率就從系統經高、低壓線路傳輸到用電設備，在線路上就產生了有功損耗。這部分損耗是可以想辦法改變的，其措施有以下兩種。第一，提高設備的自然功率因數，以減少對超前無功的需求。第二，安裝無功補償裝置。民用建筑中，容量大且負荷平穩的負荷實行就地補償，這樣才能使線路上的無功傳輸減少，達到節能的目的。

3.3采用新技術、新產品，降低能耗

為了達到節能節水和節電，空調和給排水專業的工程技術人員均在考慮如何采用新技術，在滿足建筑功能和專業工藝要求的前提下達到節能、節水和節電的效果。在對這些新技術的供電和控制過程中，需要工程技術人員對這些技術的工藝有深刻的理解，才能做到符合工藝技術的要求。

隨著國內變頻調速技術的完善和價格的降低，變頻器已在中央空調送風系統中廣泛使用。中央空調送風系統能耗較大，解決中央空調運行中送風系統的節能問題，是一個切實有效的辦法。經過與工藝專業溝通以及深入實際的調查，設計中采用變頻器控制恒壓送風的工作狀態，取得了較好的效果。

【參考文獻】

［１］羅建華．建筑電氣設計中的節能措施[J]．建筑與設計，2007，(1)：667．

［２］朱林根．21世紀建筑電氣設計手冊[M]．北京：中國建筑工業出版社，2001：970-985.

［３］陳眾勵，趙濟安．建筑電氣節能技術綜述[J]．樓宇自動化，2007，(4)．

［４］朱英．建筑電氣節能設計方法[J]．科技信息化，2007，(2)．

［５］建設部．民用建筑節能管理規定[M]．北京：l}|國建筑工業出版社，2005．