建筑智能化过程中的电气节能探索

王义强 张迪

摘要：本文作者结合多年来的工作经验，对建筑智能化过程中的电气节能进行了研究，具有一定的参考意义。

关键词：建筑智能电气节能

中图分类号：TU855 文献标识码： A 文章编号：

1.引言

改革开放以来，我国市场经济发展迅猛，建筑业也发展迅速。其中，建筑电气节能是一项系统工程，具有重要的意义。我们在采取节能措施时，应首先明确节能目标，并应根据不同场合掌握对应节能要点，对节能效果进行科学合理的评价。建筑电气节能应遵循以下原则：

（1）满足建筑物照明的照度、室内的舒适卫生、通道的畅通无阻以及特殊场所电气设备的用电等方面的建筑功能。

（2）结合我国实际国情考虑经济效益，不能为了简单追求节能而增加投资，造成资源的浪费，而应该使增加的投资可以在较短时间内通过采用节能措施后减少的运行费用进行回收。

（3）建筑电气节能的着眼点，应该是节约无谓消耗的电能，合理用能。首先应找出与实现建筑功能无关的电能消耗，再有针对性地考虑采取节能措施。

2.建筑电气节能存在的技术问题

目前我国政府和相关管理部门对建筑电气节能的重视程度已逐步加深，但是在具体执行方面还不到位，仍然存在着很多问题，除了因当前建筑节能设计标准和规范未将电气节能全面系统地纳入其中等原因外，更多的是因为技术方面的问题。例如，供电线路迂回铺设，变压器位置远离负荷中心，同时由于在负荷计算时缺乏用电数据，导致变压器容量选择过大，变压器负荷不均，造成“大马拉小车”的情况；不合理的系统设计和设备选型及运行方式导致空调系统效率过低，使得冷机、水泵、风机长期在偏离高效点的状态下工作；风机和水泵设备的开关控制仅有手动控制，导致运行时间过长，消耗大量电能，在选择电制冷机组的台数时未考虑节能；电梯未设置节电感应或群控等节能控制模式；建筑照明光源选择、灯具选择、镇流器选择及照明方式设计不合理，盲目提高照度，照明控制方式不当，未增加光控设备，导致部分照明设施白白浪费大量电能等。

3.实现建筑电气节能的途径

若要实现建筑电气节能，首先应该满足的是在技术层面上实现节能技术和节能产品性能的提高。建筑电气节能的方式有多种，一般可通过电源节能、动力节能、照明节能三种途径实现。

3.1 电源节能

目前，尽管我国每年都在加快电力建设速度，增加装机容量，提高电力设备运行效率，但是仍有不少省份在用电高峰期经常出现电力缺口，电力供应紧张。在电网投入运行后，电能在传输过程中由于需要经过各种电压等级的线路以及多次的升压与降压过程，会在线路和变压器中产生形式为发热而无法利用的能量损耗，这些损耗一般占系统有功功率的 15%-20%。线路损耗与电网输入量的百分率（线损率）反映了电网输送和分配电能的效率，而我国的线损率比一些发达国家要高。据统计，若线损率能够降低 1-2 个百分点，就可节电 90.9-181.8 亿 kWh。由此可以看出，降低线路损耗和变压器损耗是实现电源节能的两个重要环节。

（1）降低线路损耗的途径有以下几种：选用电阻率较小的材质做导线，并增大导线截面，降低线路电阻；优化电网结构，铺设供电线路时应尽量走直线，使线路最短，避免迂回供电，选择最经济最合理的供电线路；对电网进行升压改造，简化变电层次和电压等级，在线路绝缘水平允许的情况下，将原有线路进行升压，可降低可变损耗，节省大量资金；变压器的放置应根据用电负荷的变化而变化，越接近负荷中心，供电距离越短，线路损耗就越少；选用正确的电动机和变压器等设备容量，并安装并联补偿电容器，减少无功线路损耗，提高功率因数。

（2）降低变压器损耗的途径有以下几种：选择合理的变压器，如油浸变压器或干式变压器，减少铁损和铜损，也可以选用调容变压器，根据负荷的变化调整变压器容量，避免过载或负载率低，使变压器的实际负荷接近设计的最佳负荷；从材料和生产工艺方面着手，改造现有的高能耗变压器；通过削峰填谷的方式调整负荷，合理安排不同用户的用电时间，减少空载损耗，提高变压器的负荷率；采用变压器损耗最小的运行方式，同一变电站的多台变压器需并联运行，可以合理分配负荷，安全持续使用。

3.2动力节能

在当今社会中，电动机的应用十分普遍，耗电量极大，电动机负荷占总发电量的 60%-70%，其中交流电动机占电动机总发电量的 85%。因此，动力节能是建筑电气节能的重中之重，具有很大的潜力。动力节能应遵循全面改进电动机及相关机械设备、优化设备系统的原则，其主要节能措施如下：

（1）抓住节能要点，根据使用场合的不同选择最经济最合理的电动机，通过改进控制等方式提高电动机的有效使用率。

（2）提高现有电动机的运行效率，根据铜损和铁损的不同特点采取对应措施减少电动机损耗。在节电的同时还可以保护电动机，延长其寿命。此外，还可以选择低噪声节电型电动机。

（3）将具有高效率驱动性能及良好控制特性的变频器应用于风机、水泵、电梯和空调等设备中，可以实现交流电动机调速，不仅能节约大量电能，而且可提高设备的控制水平和质量。

3.3 照明节能

照明在各类建筑中是一项基本的系统工程，近些年来绿色照明被人们普遍提倡。所谓绿色照明是对天然光源利用、光源选择、灯具控制、照明方式以及照明维护管理等方面的综合考虑，主要目的是为了提高照明系统的总效率。在保证照明数量和质量以及注重营造健康舒适环境的前提下，大力节约照明用电。照明节能的主要措施如下：

（1）充分利用天然光源，将室内采光和照明有机结合起来。

（2）选择高光效光源，尽量减少使用白炽灯，优先选用荧光灯，积极推广高效的高压钠灯和金属卤化物灯。

（3）根据使用场合的不同，选择光通量维持率好与控光合理的高效率节能灯具。

（4）合理选择气体放电灯的启动设备，采用低功耗节能型电感镇流器。

（5）根据照度标准的不同，结合一般照明、重点照明、装饰照明与混合照明，合理安排照明方式。

（6）根据照度的变化，优选照明控制方式，可采用自动控光、分区控光、远程集中控光等方式。

（7）灯具在使用的过程中应适当保养，使用时间越长，光能损耗越多，同时附着在灯具上的灰尘等也会引起较大光损，缩短灯具寿命，所以应做好照明维护管理工作。

3.4 建筑设备监控系统

除了上述三种建筑电气节能途径外，建筑设备监控系统的出现则提供了一种更为科学有效的方法。建筑设备监控系统始于上世纪 70 年代的能源危机，经过长期发展，尤其伴随着计算机网络技术、自动控制技术和通信技术的发展，建筑设备监控系统日趋完善，它可以全面地对建筑物中各类设备进行控制，在满足建筑功能的前提下，最大限度地节能。

（1）供配电监控系统。供配电监控系统基于现场总线技术，由计算机、通信网络和控制设备组成。通信网络将计算机、控制设备和供配电系统中带有通信接口的开关连接起来，可检测电压、电流、有功功率、功率因数以及设备是否运行良好等，最终由工作人员在计算机上进行操作和管理，确保了供配电系统的节能和安全运行。

（2）照明监控系统。在一些大型公共建筑中，尽管照明产生的耗电量极大，但是为了满足建筑功能，不能片面地为了节能而减少照明，而应该采取科学的节能方法，照明监控系统的出现就很好地解决了这一问题。照明监控系统将不同时间和不同地点的照度转换为数字形式的预设参数并存储在 EPROM 中，通过设定值和实际值的比较，控制照明，达到节能的目的。照明监控系统的应用不但可以节约大量电能，还可以延长灯具寿命，节省了运行费用，同时，不同的照明控制方式还能增强建筑的视觉效果。

4 结语

目前, 建筑智能化是我国建筑业的发展趋势, 实现建筑电气节能对节约能源、保持社会可持续发展具有重要的意义。从本文分析可以看出, 电气节能潜力很大, 应在设计中考虑各种可行的措施, 通过经济技术比较, 采用先进技术, 选用高效设备, 真正达到节能的目的。

[参考文献]

[1]钱俊, 夏远.智能建筑的节能问题及其对策研究[J].智能建筑与城市信息, 2006(5): 35- 37.

[2]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京: 中国建筑工业出版社, 2007.

[3]北京照明学会照明设计委员会.照明设计委员会[M].北京: 中国电力出版社, 1998.

[4]程大章, 张俊.建筑智能化过程中的节能探讨[J].智能建筑与城市信息, 2007(4): 19- 24.

[5]沈辉, 曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].北京: 化学工业出版社, 2005: 160- 163.