智能建筑電氣節能設計探究

黃帆

【摘 要】由于當前城市化進程的持續加快，為我國建筑行業帶來了巨大的發展空間，促使各類智能建筑像雨后春筍般拔地而起，出現在我們面前。但是，我國在智能建筑設計上還存在著不夠重視建筑節能技術的問題，致使建筑出現較大的能耗，這是資源浪費的具體表現。而當前我國環保政策中提倡低排放和低能耗，這也是我國實現可持續發展的基礎。據有關數據顯示，我國當前智能建筑在電氣應用中，浪費資源情況較為嚴重。而當我國提出建設資源節約型社會后，對建筑電氣節能設計提出了更高的要求。建筑節能與綠色照明作為我國的重點節能項目，在我國智能建筑的電氣節能發展中發揮著十分巨大的作用。

【關鍵詞】智能建筑;電氣節能設計;能源利用;優化

1智能建筑電氣節能優化設計的意義

建筑電氣技術是智能建筑中必不可少的重要組成部分，同時建筑電氣設計正面臨著良好的發展契機。建筑電氣技術是通過電氣設備、電氣技術和電能來創造、維持和改善有限的空間和環境的一門重要學科。建筑電氣技術既是一項傳統科學技術，又是一項現代科學技術，它直接關系到建筑物能否正常運行和設備是否安裝合理。例如，最基本的設備選型，在設計中，如果設備選型不合理，不僅浪費了投資，而且還會影響到后期系統的運行。特別是目前，住宅小區智能化技術的運用為電氣技術注入了新鮮的血液。現代智能建筑電氣系統集成了各種智能系統，同時對技術人員提出了更高層次的要求。

2智能建筑電氣節能設計探究

2.1供配電系統的節能設計

在對供配電系統進行設計時，需要首先對建筑中的用電等級和總用電負荷進行劃分和計算，設計出最適合該建筑的供配電系統，為業主節約自身的一次性投資，提高建筑的經濟效益，讓該建筑可以在以后的運行中，真正做到節能減排。在供配電系統的節能設計中，主要需要注意以下三個方面內容：首先需要選擇正確合理的變配電所地點，變配電所所處的地方要靠近用電負荷中心，以免出現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，提高用戶用電的質量，從而使用電設備可以高效運行，進而降低能源消耗。其次是豎井位置的設置，盡可能縮短分支配電線路的長度，降低電能的損耗，合理設計配電箱的具體位置，最好設置到用戶的用電負荷最高處。最后在智能建筑節能型變壓器的選擇中，三相配電變壓器應滿足現行國家標準《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》GB20052的節能評價值要求。要注意減少鐵損，鐵損就是在變壓器進行工作的過程中，內部的鐵心疊片會發生渦流現象和磁滯，從而形成鐵損。隨著近些年科技的高速發展，我國在物理材料方面得到了很大的進步，制造出了多種新型高效節能的材料。在變壓器的材料構成中，科學家研制出了節能的新型非晶體磁性材料，可以作為變壓器的鐵心材料，從而制造出節能的非晶合金變壓器。為了減少變壓器內的磁阻，減少能耗，可以改變鐵心結構，至少可以減少空載電流 20% ～40%，提高功率因數，降低綜合線損，讓配電系統得到源頭上的損耗改善。總結以往實踐經驗和建筑案例，變壓器負載率在70%～85%時，其經濟性、節能性達到最優。在對供配電系統進行設計時，還要對后期的擴容留下一定的余量，讓變壓器的負載率處于一個科學的范圍。

2.2 照明系統、動力系統節能設計

智能建筑照明系統應選用綠色節能燈具，燈具有高效、長壽、美觀和具有防眩光功能，光源采用節能高效的光源，應具有良好的顯色性和適宜的色溫。照明系統控制方式采用智能照明控制或紅外人體感應開關控制，以減少電能浪費。合理利用好自然光進行照明，通過采光井或使用透光率較好的大型門窗，全面提高室內通光度，減少明用電耗。在進行照明設計時，應使照明照度值、功率密度值滿足《建筑照明設計標準》GB50034 2013中的規定，同時保證環境舒適感。對電梯系統的設計，一定要全面考慮運行效果，根據實際應用情況，合理選擇節能型電梯或扶梯，電梯或扶梯采用群控和變頻調速拖動等節能技術。水泵、風機及其他電氣裝置應滿足相關現行國家標準的節能評價值要求，對照明、動力、空調、特殊用電等能耗進行分項獨立計量，實踐證明，整體節能效果非常明顯。

2.3可再生能源利用

建筑電氣在可再生能源上的利用，主要體現在太陽能光伏發電上。光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽能直接轉化為電能。光伏發電較少受地域限制，具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料、可就地發電供電及建設周期短的優點。光伏與建筑相結合是太陽能應用中最重要的領域之一。獨立運行和并網運行是光伏發電的兩大運行方式。獨立光伏發電系統逆變器的控制方式通常為電壓控制方式，而并網光伏發電系統是電流控制方式。兩者的系統組成如下：

（1）獨立光伏發電系統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行控制，其系統結構如圖 1 所示。

（2）并網光伏發電系統能與公共電網通過標準接口聯通，由太陽能電池組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后，在滿足建筑自身需求的同時，在有盈余的情況下，并入公共電網;在電流不足的情況下，由公共電網供電。據有關研究表明，并網光伏發電系統比離網型光伏發電系統投資減少25%，其系統結構如圖 2 所示。

例如，南寧市某高層住宅項目，采用并網光伏發電系統，在項目屋面布置255塊太陽能光伏板，太陽能光伏系統總裝機容量59.9kWp，可再生能源利用率為2.59%。項目由于采用太陽能光伏發電技術，年均發電量約為4.96萬kW.h，年均節約標準煤約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。經估算，該系統靜態回收期約為16年。符合可持續、綠色節能減排的智能建筑設計理念。

2.4建筑能耗監控技術

建筑能耗監控技術指的是通過智能建筑物當中的能耗監控系統對建筑的耗電量等其他能源應用量進行統一的控制與測量。在建筑能耗監控技術的整體優化下實現電氣設備能耗的統一管理，實現自動化控制、自動化信息處理，能夠更好的支持建筑中電氣設備的運行、狀態控制、意外監控、參數調整等。

結束語

智能建筑電氣節能設計過程中要對大型能源消耗設備和環境進行重點考慮，例如供配電系統、照明設備、中央空調等，大型電氣設備的節能設計以及節能技術應用能夠更加高效的實現電氣節能。在智能建筑電氣節能設計過程中，要堅持以建筑功能需求為基礎的基本原則，在此基礎上做進一步的降耗節能設計，采用新型節能技術、新型節能設備達到建筑電氣的節能目的。對于智能建筑電氣節能設計以及節能技術的應用需要全面的研究探討，總結經驗，不斷創新和完善，構建更加綠色、環保、節能的智能建筑。

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（作者單位：華藍設計（集團）有限公司）