綠色建筑中電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的探討

趙永釗

摘 要：文章從綠色建筑體系出發(fā)，通過(guò)工程實(shí)例列舉電氣設(shè)計(jì)中變配電、照明、智能化等系統(tǒng)在綠色建筑中的節(jié)能應(yīng)用，并分析其各項(xiàng)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以及在整個(gè)綠色建筑中所起到的作用。說(shuō)明電氣節(jié)能不僅僅是綠色建筑評(píng)價(jià)的技術(shù)要點(diǎn)之一，也是通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)提升建筑使用水平的重要一環(huán)。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；電氣節(jié)能；電氣設(shè)計(jì)；照明控制

引言

伴隨著環(huán)境問(wèn)題日益增多，綠色環(huán)保的生活方式逐漸為人們所接受。我國(guó)早已提出實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而在建筑業(yè)界，對(duì)綠色建筑的設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐就是對(duì)于其最為積極的回應(yīng)。電氣系統(tǒng)是綠色建筑重要組成部分，是使其高效穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)系統(tǒng)；同時(shí)，建筑電氣耗能占據(jù)了建筑總能耗的絕大部分。因此，對(duì)于建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及節(jié)能技術(shù)的研究對(duì)于整個(gè)綠色建筑體系具有非常深重的意義。

1 工程案例分析

1.1 工程概況

本工程為中山市某展覽館，層高2層，建筑高度為14米，總建筑面積為7713平方米。本工程電氣設(shè)計(jì)立足于滿足現(xiàn)有規(guī)范法規(guī)要求的前提下，運(yùn)用科學(xué)創(chuàng)新的理念，將綠色節(jié)能與整個(gè)電氣系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，務(wù)求使得整棟建筑無(wú)論從運(yùn)營(yíng)以及管理成本上都能得到不同程度的優(yōu)化和提升。

1.2 變配電系統(tǒng)

本工程的變配電房位于主體建筑的東南方向的副樓內(nèi)，變配電房?jī)?nèi)設(shè)置兩臺(tái)容量為630KVA的戶內(nèi)型干式變壓器。在其選型上，遵循總費(fèi)用最低原則，即用變壓器初始投資和其使用期間的損耗費(fèi)用之和，通過(guò)比較不同效率和不同價(jià)格的變壓器的總費(fèi)用，用其中的最低值來(lái)選擇變壓器的方法。與此同時(shí)結(jié)合綠色節(jié)能的要求，確定選用非晶合金變壓器。相對(duì)于目前國(guó)家廣泛使用的低損耗卷鐵心變壓器S9型和S11型，非晶態(tài)合金變壓器具有更加大的節(jié)能空間和性能上的提升。首先，其最大的特點(diǎn)是，空載損耗值超低、用電效率高。非晶合金變壓器還具有運(yùn)轉(zhuǎn)溫度低、使用壽命長(zhǎng)、高超載能力以及具有較好的耐諧波能力，很大程度上滿足綠色建筑的功能要求。從運(yùn)行成本以及能源利用率來(lái)看，投資回收效益也相對(duì)較快。除選用高效節(jié)能變壓器外，改善負(fù)荷功率因數(shù)也是很有必要的。為了能夠降低供電變壓器以及配電線路的損耗，在供電系統(tǒng)中合理增加無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，改善供電質(zhì)量，增大了設(shè)備利用率，使得供電效率明顯提高。

1.3 照明系統(tǒng)

1.3.1 智能照明控制

本建筑主要功能為展示某新區(qū)規(guī)范建設(shè)的成果，建筑中心部位為一個(gè)面積將近900m2的展覽區(qū)域，首層其他區(qū)域還有展示體驗(yàn)區(qū)、會(huì)議室及監(jiān)控室等功能房間，二層主要為辦公區(qū)域。基于建筑內(nèi)大空間區(qū)域較多，采用智能照明控制系統(tǒng)更為合理以及管理更為方便。

比較傳統(tǒng)照明控制方式，智能照明控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)回路簡(jiǎn)便，方便維修及管理，減少線材消耗，降低投資成本及維修管理費(fèi)用。（2）運(yùn)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，不但可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制，自動(dòng)或手動(dòng)控制，而且還可以根據(jù)不同需求設(shè)置不同的場(chǎng)景模式來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)。（3）系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)、軟關(guān)閉技術(shù)，可使每個(gè)照明回路在一定時(shí)間內(nèi)緩慢啟動(dòng)、關(guān)閉或者延時(shí)啟動(dòng)、關(guān)閉，有效避免沖擊電壓對(duì)燈具的損害，有效延長(zhǎng)燈具的使用壽命。（4）系統(tǒng)具有開放性與兼容性，能夠與物業(yè)管理系統(tǒng)（BMS），樓宇自控系統(tǒng)（BA）結(jié)合起來(lái)，以提高建筑的智能化管理水平。

智能照明控制系統(tǒng)由輸入單元、輸出單元、系統(tǒng)單元組成。系統(tǒng)遵循國(guó)際通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，且所有的單元模塊均內(nèi)置微處理器和儲(chǔ)存單元，只需要一根信號(hào)線將系統(tǒng)各個(gè)輸入、輸出和系統(tǒng)支持單元連接成網(wǎng)絡(luò)。外界通過(guò)輸入單元輸入指令，信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)總線送達(dá)至指定的輸出單元，再通過(guò)系統(tǒng)判斷后控制相應(yīng)照明回路。

在首層主展覽廳內(nèi)以投光燈及局部裝飾性射燈為主，系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)置不同的照明模式。如根據(jù)展覽順序，控制不同區(qū)域燈光的第次明滅或者亮度的強(qiáng)弱；根據(jù)展覽時(shí)段及人流多少，控制整個(gè)展覽區(qū)域的燈具開啟數(shù)量。在會(huì)議室及多功能廳以筒燈及LED燈帶為主，系統(tǒng)可以設(shè)定不同的場(chǎng)景，如入場(chǎng)、報(bào)告、研討、退場(chǎng)等。根據(jù)不同場(chǎng)景的需求，調(diào)節(jié)燈管開啟的數(shù)量和燈光的亮度。二層辦公區(qū)域考慮到人數(shù)較多，分成若干個(gè)獨(dú)立的照明區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制，在每個(gè)區(qū)域的出入口都能控制開啟、關(guān)閉或調(diào)節(jié)整個(gè)辦公區(qū)域的所有照明燈具。亦同時(shí)設(shè)置照明的自動(dòng)開啟、關(guān)閉時(shí)間，如早上上班時(shí)間自動(dòng)開啟，下班時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，若有加班時(shí)可手動(dòng)控制。走廊、樓梯間采用紅外移動(dòng)控制方式，人來(lái)燈明，人走后延時(shí)關(guān)閉。

1.3.2 節(jié)能光源

在滿足照明設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下，有效地控制單位面積燈具安裝功率，優(yōu)先選用光效高、顯色性好的光源及配光合理、安全高效的燈具。縱觀目前照明燈具的發(fā)展趨勢(shì)，LED燈具無(wú)疑是現(xiàn)有較為高效節(jié)能的光源。LED比節(jié)能燈更加節(jié)能，且光線質(zhì)量較高，基本上無(wú)輻射，使用壽命更長(zhǎng)，屬于新型的綠色照明光源。

在首層主展覽廳內(nèi)的沙盤局部展示照明，主要以LED射燈為主。會(huì)議室及多功能廳以LED筒燈及LED燈帶為主。二層辦公區(qū)域以LED線形燈為主要照明燈具，相較于傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈，LED照明減緩這種100HZ的頻閃對(duì)工作人員做成的眼睛疲勞，克服了啟輝時(shí)造成的亮度不穩(wěn)定，創(chuàng)造了一個(gè)健康、舒適的工作環(huán)境，從而提升了工作效率。走廊、樓梯間等公共區(qū)域也選用了LED筒燈、埋地?zé)艏癓ED燈帶等裝飾性照明。

1.4 能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)

建立全面的能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)，依據(jù)各項(xiàng)用能數(shù)據(jù)分析，是建筑明確節(jié)能方向的重要手段。分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)是指通過(guò)對(duì)建筑內(nèi)各項(xiàng)能耗系統(tǒng)安裝分類和分項(xiàng)能耗計(jì)量裝置，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸手段等及時(shí)采集能耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析的系統(tǒng)。

系統(tǒng)能夠與樓宇自控系統(tǒng)（BA）兼容，采用總線制分布式架構(gòu)，通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)裝設(shè)的電子式電能表數(shù)據(jù)通過(guò)總線上傳至終端處理服務(wù)器。在以下地方裝設(shè)計(jì)量裝置：（1）變配電房各出線回路。（2）制冷機(jī)房，生活水泵房等用能密度高、耗能大的設(shè)備。（3）室內(nèi)照明分層計(jì)量。（4）空調(diào)末端設(shè)備分層計(jì)量。綜合數(shù)據(jù)能夠通過(guò)軟件處理，用圖表的方式向操作人員直觀地展示出來(lái)。

1.5 樓宇自控系統(tǒng)（BA）

系統(tǒng)本身主要對(duì)展覽館內(nèi)各種動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)控和集中管理。系統(tǒng)主要由各類傳感器、執(zhí)行期、現(xiàn)場(chǎng)控制器（DDC）及監(jiān)控中心組成。由傳感器現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)得到各種的數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、濕度及流量等，上傳至每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器后通過(guò)系統(tǒng)總線遠(yuǎn)程傳輸至首層監(jiān)控中心，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析判斷后反饋控制指令。例如采集新風(fēng)的溫濕度、回風(fēng)溫濕度、CO2濃度監(jiān)測(cè)等；還能通過(guò)與智能照明系統(tǒng)的兼容，結(jié)合窗磁感應(yīng)和空調(diào)末端聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)辦公室空間的燈光、窗簾、空調(diào)等綜合智能場(chǎng)景控制。

1.6 光伏發(fā)電系統(tǒng)

在展覽館天面安裝容量為50千瓦的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量約為6萬(wàn)千瓦時(shí)，所發(fā)電力完全自行消耗，不并網(wǎng)售電。發(fā)電系統(tǒng)能與樓宇監(jiān)控系統(tǒng)兼容，能夠?qū)嵤┍O(jiān)控其發(fā)電量和歷史發(fā)電量。

2 結(jié)束語(yǔ)

隨著時(shí)代發(fā)展的需求，綠色節(jié)能的電氣設(shè)計(jì)理念必將被廣泛推廣。綠色節(jié)能并不是盲目地為了節(jié)能去追求高科技手段而忽視使用實(shí)際情況和投資成本等因數(shù)，也不是犧牲建筑使用功能來(lái)達(dá)到所謂的節(jié)能效果，應(yīng)結(jié)合實(shí)際合理采用新技術(shù)、新方案，以提高建筑本身的綠色節(jié)能水平。

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