现代建筑的智能化设计与节能

陈明霞

摘要： 本章将结合多年工作经验从建筑节能设计中的空调系统、电动机及风机、照明节能及控制、变配电系统的智能控制设计这四个方面做简要阐述。

关键词： 建筑智能智能控制照明节能

Abstract: this chapter will work with many years experience in the design of building energy saving from the air conditioning system and electric motor and fan, the illumination energy conservation and control, variable distribution system of intelligent control design these four aspects described briefly.

Keywords: construction intelligent intelligent control the illumination energy conservation

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

前言

我国是个能源消费大国, 能源相对短缺, 然而能源浪费却相当严重。作为二次能源的电能供需矛盾近年来越来越突出, 能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展。节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针, 那么节约电能就成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。下面就建筑智能化设计中的几种节能措施谈谈一些看法。

1 空调系统的节能设计

公共建筑空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50% 以上，系统节能潜力是巨大的，优化系统设计是节能的前提，系统的自动控制则是节能成败的关键。目前，空调系统的自动控制基本上采用建筑设备自动化系统，简称BAS 或BA 系统。BA 系统是智能建筑的特征之一，也是建筑节能的有效途径之一，节能效率达10%~30%。

1.1 系统接口设计

BA 系统工程师应与空凋系统、强电系统工程师密切配合，以优化系统的接口设计，主要包括 ：

（1）检测参数与传感器的选择 ；

（2）风、水、蒸汽阀门管径的计算 ；

（3）电动调节节阀的流量特性选择 ；

（4）电力与照明配电柜( 箱) 的一次、二次接线原理图设计 ；

（5）与独立运行控制系统的通信接口设计。

1.2 节能控制优化设计措施

BA 系统控制方案的优化应将节约能耗和提高控制水平放在首位，对系统的结构和参数进行最佳匹配，使整体效能最佳。从整体上讲，暖通空调系统的自动控制应考虑下列策略 ：（1）机电设备启停优化控制 ；（2）变风量、变流量系统最优控制 ；（3）冬夏季部分负荷时水泵分设控制 ；（4）与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制 ；（5）参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内浓度控制新风量等。

2 电动机及风机的节能设计

在各类公共建筑中，风机、泵类设备应用范围非常广泛，但据有关资料显示，其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失费用占到维护成本的7% 以上，是笔不小的费用开支。所以对这类设备的节能降耗显得很有必要，除了从产品设计来提高这类设备的效率外，还有一个方式就是改进其调速方式从而实现节能。在设计中常采用的是变频调速、调压调速、电磁调速、变极对数调速、串级调速（或转子串电阻）、无换向器电动机调速等。

3 照明节能设计及控制

对于高大的公共空间可以采用智能照明控制系统，然而由于投资或具体使用的问题等原因，有相当多的房间照明仍然是采取就地控制的方式。针对照明能源的利用，如何做到既满足工作、生活的照度标准要求，又达到节约能源的目的，这是我们在进行照明设计时必须认真考虑的问题。照明设计，首先离不开对被照明空间的了解，确定采用何种照明方式。一旦确定了照明方式，则应考虑照明的种类，概括起来主要从四方面进行。

3.1 照明光源的选择

主要考虑以下几个要素 ：光效、色温、显色指数、光源寿命和价格。这是在照明设计中做到切合实际应用很重要的要素。在民用建筑中，主要应用的光源有白炽灯、荧光灯、HID 灯，根据技术的发展，还有一些新的光源也逐渐得到应用，例如光纤照明、LED等。各种光源均有其应用范围，但必须做到合理地应用。在工程实际应用中如何合理地选择光源，应根据工程的具体性质、使用的场所、人员的视觉要求、照明的数量和质量来确定。

3.2 照明灯具及其附属装置的选择

在实际的應用中，以上各类光源是很少单独使用的。光源必须配备各种灯具，才能真正体现其实用价值。因此在照明设计中，应注意选择控光效果好、效率高的灯具 ；还应注意灯具的配光曲线，这是我们进行照明设计时的依据之一，以便对确切的照度值等做到心中有数。要设计好照明，应针对不同面积和高度的房间，计算室内空间比，然后确定选用宽、中、窄光束的照明灯具 ；再根据房间中天花板、墙面以及地面的反射系数，求出所选用灯具在该房间的利用系数，这才是较为科学的照明设计方式。根据计算得出的空间比值来确定采用何种灯具的配光，采用合理的灯具配光可提高光的利用率，达到节能的效果。在附属装置的选择方面主要是针对镇流器。从荧光灯到HID 的高压钠灯、金属卤化物灯，均需采用镇流器。而目前市场上的镇流器种类较多，主要分为普通电感型、节能型电感型、电子型三大类。不同类型的镇流器，其功耗有所不同，在考虑照明节能时，必须认真加以考虑，合理地选择。

3.3 照明标准值

在《建筑照明设计标准》中给出了各类民用和工业建筑的照明标准值，为了与国际照明委员会的推荐值相一致，不同房间或场所的照度标准值仅给出一个，设计人员可根据所设计的工程，参照标准值进行设计。若有必要时，也可在标准值的基础上适当加以调整，但不能盲目提高照度标准，以免造成不必要的能源浪费。在照明设计中，最终的结果是要求所设计的照度值应满足要求。针对不同的建筑，其照度值是多少，应根据国家标准、国际照明学会的推荐值以及使用方对其建筑设置的标准来确定。当光源、灯具、附件、照度值选定后，则可确定灯具的数量，进行灯具的布置。

3.4 智能照明控制

智能照明控制系统是借助于各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种节能自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有必要时才把灯点亮或点到要求的照度，利用最少的能源保证所要求的照度水平。此外智能照明控制系统中还能对荧光灯进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗。

4 变配电系统的智能控制

变配电系统智能控制系统是智能建筑的重要组成部分，这种系统以计算机局域网络为通信基础，以计算机技术为核心，具有分散监控和集中管理的功能。它是与数据通信、图形显示、人机接口、输入输出接口技术相结合的，用于设备运行管理、数据采集和过程控制的自动化系统。

配电系统智能控制系统主要监测控制内容有以下几个方面 ：

(1) 电源监测 对高低压电源进出线的电压、电流、功率、功率因数、频率的状态监测及供电量计算。

(2) 变压器监测 变压器温度监测、风冷变压器通风机运行情况、油冷变压器油温和油位监测。

(3) 负荷监测 各级负荷的电压、电流、功率的监测，当超负荷时系统停止低优先级的负荷。

(4) 线路状态监测 高压进线、出线、二路进线的连络线的断路器状态监测、故障报警。

(5) 用电源控制 在主要电源供电中断时自动启动柴油发电机或燃气轮机发电机组，在恢复供电时停止备用电源，并进行倒闸操作。通过对高低压控制柜自动的切换，对系统进行节能控制 ；通过对交连开关的切换，实现动力设备联动控制 ；对租户的用电量进行自动统计计量。

(6) 供电恢复控制 当供电恢复时，按照设定的优先程序，启动各个设备电机，迅速恢复运行，避免同时启动各个设备，而使供电系统跳闸。

变配电系统智能控制系统的输入信号由传感器提供，输出信号使各种开关动作或报警，在监控中心可以安装动态模拟显示器和操作台。它具有显示和控制主开关或断路器状态的功能，可以取代普通的控制和信号屏。变配电所一般不需要重复设置信号控制屏。普通的监测系统是在变配电设备上增加一些传感器，如果是智能化断路器或继电器，它有内置传感器，可以从通信接口取得信号。

变配电智能控制系统有对各种电量的计量、监测、报警作用。为满足不同的应用要求如进线和馈线、变压器、电动机、母线的保护，具有相应产品。它提供完善的监控保护功能，一般提供网络通信接口 ：如RS232、RS485 网络通信接口，可以实现远方监控。微机保护监控系统可以减少控制室的面积、控制电缆和维修工作量，进一步提高供电可靠性。

5 结束语

大力推广符合“四节一环保”节能建筑是目前建筑节能的主要趋势，而电气节能是绿色节能建筑的的重要组成部分。设计人员应在设计中精心考虑，进行方案比较，从安全性、可靠性、经济性及节能等方面进行综合考虑，选择合理的供配电方案，实施电网的经济运行技术。在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较，选择低能耗设备及节能等先进的设备，减少中间过程的各种损耗，以达到真正节能的目的，为提高社会效益及经济效益作贡献。

参考文献

[1] 陈伟. 民用建筑工程中电气节能技术的应用[J]. 安徽科技,2007.

[2] 徐云, 刘付平等. 节能照明系统工程设计[M]. 北京: 中国电力出版社,2009.