李 文 雁

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030024)

智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計分析

李 文 雁

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030024)

通過介紹我國國內(nèi)建筑電氣的節(jié)能狀況，分析了智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計中的常見問題，并從供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等方面，對智能建筑電氣節(jié)能的設(shè)計進(jìn)行了研究，從而促進(jìn)我國建筑節(jié)能，推動綠色環(huán)保節(jié)能活動。

智能建筑，電氣，節(jié)能設(shè)計

隨著改革開放的到來，我國經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，城市規(guī)模大大地增加了，對于建筑行業(yè)的這些方面都有了全新的發(fā)展，關(guān)于綠色節(jié)能思想滲透進(jìn)入建筑電氣行業(yè)的想法又給建筑事業(yè)新的發(fā)展機遇，在很大程度上推動了城市化進(jìn)程，因為我國對建筑量的需求在不斷上升中，人們也漸漸有了環(huán)保的意識，在建筑電氣方面的設(shè)計理念也有了比較大的改變。傳統(tǒng)的建筑想法對于節(jié)能環(huán)保上重視不夠，導(dǎo)致在這方面出現(xiàn)了很多能源、資源的浪費，在很大程度上對我國建筑電氣節(jié)能行業(yè)的進(jìn)步有著消極的影響。近些年我國的制度不斷地在完善過程中，對于建筑中電氣的節(jié)能設(shè)備有了一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不斷提出建設(shè)一個節(jié)約型、環(huán)保型的社會。

1 我國智能建筑電氣的節(jié)能概述

1.1了解我國國內(nèi)建筑電氣的節(jié)能狀況

近年我國對于智能建筑電氣節(jié)能方面展開了深刻的研究過程，但是在具體的方案實施設(shè)計和各種步驟設(shè)計分析的還不夠完善，很多沒有對我國現(xiàn)在的建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)合節(jié)能本質(zhì)來進(jìn)行準(zhǔn)確分析。比如對于節(jié)能的產(chǎn)品選擇和安裝方面還存在著一定的不足，對于節(jié)能方案的實施也有不足的地方。在節(jié)能建筑方面，相關(guān)的自動化設(shè)備都存在著一定的不足，對于節(jié)能方面數(shù)據(jù)的及時控制系統(tǒng)還沒有實現(xiàn)，所以在很多節(jié)能建筑完成后，不能夠宏觀控制和協(xié)調(diào)相關(guān)的節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行運行，從而不能保證預(yù)期的節(jié)能效果。如果在智能建筑電氣中，使用了相關(guān)的設(shè)備和協(xié)調(diào)系統(tǒng)，可以降低建筑耗能的30%～50%，但是如果不能完善相關(guān)的監(jiān)控和維護(hù)節(jié)能系統(tǒng)，就不能及時調(diào)控能耗節(jié)能系統(tǒng)，調(diào)節(jié)管理節(jié)能消耗也就不能持續(xù)穩(wěn)定地工作。

1.2智能建筑電氣節(jié)能設(shè)計的常見問題

在我國的智能建筑中，一般出現(xiàn)的常見問題是通風(fēng)部分和建筑設(shè)計部分不夠合理，使建筑中空調(diào)的冷量不符合正常水平。比如在有中央空調(diào)的辦公大樓中，如果通風(fēng)或者器械排氣發(fā)生堵塞或者阻礙的情況、設(shè)備選擇類型、制度不合理，讓室內(nèi)和室外不能及時暢通地通風(fēng)，就會形成一定的冷負(fù)荷，加大中央空調(diào)的耗電量。對于照明方面來說，很多智能建筑的控制方式不太合理容易導(dǎo)致照明系統(tǒng)的能耗變高，特別是照明的耗電一般會占據(jù)建筑能耗的很大部分，如果照明設(shè)施不合理了，將會導(dǎo)致能源的極大浪費。除了空調(diào)和照明系統(tǒng)以外，智能建筑電氣中還有其他輔助設(shè)施，比如采暖、給水、排水等系統(tǒng)，如果這些系統(tǒng)的運行方式不恰當(dāng)也會造成能源消耗的過度。

對于智能建筑電氣節(jié)能的設(shè)計中，需要遵循一定的原則：1)建筑要滿足電氣節(jié)能的指標(biāo)，獲得最好的經(jīng)濟(jì)效益。對于照明系統(tǒng)方面，不僅要考慮節(jié)能方面，也要充分注重?zé)艄獾墓庹斩?，顏色溫差和各方面的顯色指數(shù)等。空調(diào)方面，要突出舒適衛(wèi)生，能夠有滿意溫度和適合風(fēng)量，同時，電氣設(shè)施的用電和管線也要進(jìn)行專業(yè)設(shè)計。2)智能建筑中不能出現(xiàn)多余的能源消耗，保證環(huán)保的原則，對于多余的能源消耗和建筑功能無關(guān)的結(jié)構(gòu)都要舍棄。其他方面也要采取一定的措施減少功率的消耗，盡量選擇節(jié)能或者是可再生的能源。3)建筑中的設(shè)計要保證建筑本身良好的經(jīng)濟(jì)利益和實際效益，不能因為過分要求節(jié)約能源而導(dǎo)致投入經(jīng)費過高，應(yīng)該考慮在使用期間的節(jié)能費用和投入費用，選擇經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果最合適的方案。

2 智能建筑電氣節(jié)能的設(shè)計研究

2.1供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需要首先對建筑中的用電等級和總荷載進(jìn)行考察和記錄，設(shè)計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)計中，主要需要注意下面三個內(nèi)容：首先需要選擇正確合理的變配電所地點，充分結(jié)合住宅單體，根據(jù)配電系統(tǒng)的用電等級和供電容量，設(shè)計出可以穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)。變配電所所處的地方要和用電負(fù)荷的中心相近，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，提高用戶得到配電的質(zhì)量，從而讓其他電器設(shè)備可以高效運行，進(jìn)而降低能源消耗。其次是豎井位置的設(shè)置，盡可能縮短分開配電線路的長度，降低能源的消耗，合理設(shè)計配電箱的具體位置，最好設(shè)置到用戶的用電負(fù)荷最高處。最后在智能建筑電氣設(shè)備變壓器的選擇中，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)家制造出了節(jié)能的新型非晶體磁性材料，可以作為變壓器中的鐵心材料，從而制造成節(jié)能的鐵心變壓器。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。

變壓器正常運行負(fù)載率最高時，能夠達(dá)到線損最小，所以在變壓器設(shè)計時，選擇變壓器銅耗，經(jīng)過精確的計算，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率為0.5時，變壓器運行的效率是最高的。如果變壓器內(nèi)部為鐵耗，負(fù)荷率改善線損在變壓器上的節(jié)能效果并不能體現(xiàn)出來，甚至還會增加整個變壓器總系統(tǒng)的開關(guān)容量，提高工具的配置費用和設(shè)備的運行費用。對以上因素進(jìn)行一定的闡述后，在對配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，要對后期的擴(kuò)容留下一定的空間，讓變壓器的負(fù)荷率處于一個科學(xué)的范圍。

2.2照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

智能建筑中照明系統(tǒng)的節(jié)能表現(xiàn)不能僅僅體現(xiàn)在燈具數(shù)量的減少或者降低燈具的工作功率方面，還需要巧妙地使用自然光等健康光源來降低能耗。對于室外部分的建筑，可以使用透光強度比較高的玻璃或者門窗來提高建筑白天光照的時間，減少建筑開燈的時間持續(xù)，并且充分利用自然光進(jìn)行照明活動，切實達(dá)到節(jié)能減排，節(jié)約資源的效果。對于能夠長時間接受太陽白光照射的建筑面積中，可以先對其中的照度標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場照度進(jìn)行檢查，采用可以自動識別周圍環(huán)境亮度的系統(tǒng)來控制燈具進(jìn)行自動照明，滿足不同地點的不同照明需要。對于智能建筑物的夜景照明系統(tǒng)設(shè)計，要和城市景觀規(guī)劃部門進(jìn)行協(xié)商，夜景照明不僅要體現(xiàn)出建筑建造風(fēng)格的文化底蘊特點，還要有一定的藝術(shù)效果，讓夜景的環(huán)境具有一定優(yōu)美、迷人、舒適、現(xiàn)代化的特點。同時，在進(jìn)行照明時，還要科學(xué)控制照明系統(tǒng)，避免出現(xiàn)燈光形成光污染的情況，要保證節(jié)能降耗和保護(hù)人文生態(tài)環(huán)境雙管齊下。

2.3空調(diào)、電梯、供水以及通風(fēng)系統(tǒng)電氣節(jié)能

對于智能建筑物內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)，可以使用水源熱泵空調(diào)，這種空調(diào)是利用地下水和土壤溫度保持穩(wěn)定的特征，所以這種空調(diào)無污染和零排放，且機組效能比較高，可以節(jié)能在35%～75%的范圍內(nèi)。在電梯系統(tǒng)的設(shè)計中，可以選擇小機房的電梯來代替一般的電梯，因為小機房電梯使用的是無齒輪曳，可以降低電能的消耗，在很大程度上能實現(xiàn)節(jié)能減排的作用。對于供水系統(tǒng)的設(shè)計過程中，可以使用無負(fù)壓的設(shè)備凈化水質(zhì)。而且這個設(shè)備使用的能源相對于其他設(shè)備要低一些，也可以做到節(jié)能減排。通風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)電力的設(shè)備，分析風(fēng)機的設(shè)備要求，選擇經(jīng)濟(jì)效益并且節(jié)能的設(shè)備。

2.4優(yōu)化智能建筑保溫體系設(shè)計

智能建筑的室內(nèi)填充墻可以使用加氣混凝土砌塊材料，對于隔音和保溫的作用非常大。對于外墻的填充中，要考慮氣密性和安全性。對于建筑屋面可以采用泡沫保溫板，提高門窗的封閉性。通過大量的實驗證明，加強建筑內(nèi)的保溫體系，可以實現(xiàn)建筑的綜合節(jié)能。

3 結(jié)語

智能建筑作為新時代的一種建筑方式，其有著非常繁雜的系統(tǒng)工程，需要專業(yè)的設(shè)計人員考慮到各方面的設(shè)計，讓建筑物的每個結(jié)構(gòu)都可以做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)在高速發(fā)展，人們的生活水平和質(zhì)量也在提高，對于房屋智能建筑也有了更高的要求。所以需要我們專業(yè)人員不斷完善智能建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)我國建筑節(jié)能，推動綠色環(huán)保節(jié)能活動。

[1] 林 翔.淺談智能建筑電氣節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2016(6):111-112.

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Intelligentbuildingelectricalenergysavingdesignanalysis

LiWenyan

(TaiyuanUniversityofScienceandTechnologyInstituteofArchitecturalDesign,Taiyuan030024,China)

According to the introduction of the energy-saving of the architectural electrical devices of the buildings in China, the paper analyzes the common problems in the electrical and energy-saving design of the intelligent buildings, and researches the design for the electrical and energy-saving of the intelligent buildings from the power-supply and distribution system, light system, and ventilation system, so as to enhance the architectural energy-saving in China and promote the green and energy-saving activity.

intelligent building, electrical, energy-saving design

TU201.5

A

1009-6825(2017)26-0187-03

2017-07-08

李文雁(1985- )，男，工程師