浅析智能建筑的电气节能设计

【摘要】本文通过对建筑电气节能现状的分析，基于智能建筑供配电系统和照明系统的节能设计方法阐述了智能建筑电气节能设计中的关键技术，对于智能建筑电气节能设计具有一定的借鉴作用。

【关键词】智能建筑；建筑电气；节能设计

1.前言

随着我国城市化进程的加快，国内建筑向着智能建筑方向发展。据有关部门统计数据显示，目前国内城市建筑能耗随着城市建筑规模的扩大而逐渐占到整个社会能耗的四分之一，并不断增长。在全球资源上最大的挑战就是能源紧缺，而我国作为一个能耗巨大的发展中国家。人均能源还达不到世界人均的一半，每年必须依赖于石油、天然气等能源的大量进口才能维持正常所需。

国内开展建筑节能相关研究较晚，能源利用率还只有30%左右，而美日等发达国家的节能建筑比例已达40%，能源利用率可达到55%以上，国内建筑单位面积能耗约为发达国家的两倍。因此，我国在建筑能耗上节能潜力巨大，建筑节能将成为国内经济高效稳定发展的重要保障。

2.国内建筑电气节能现状

近年来，国内在建筑电气节能领域开展了很多卓有成效的研究工作，只是在节能方案、措施制定等过程中统筹分析不够，没有对建筑内部现有系统的综合能耗实现准确分析，在节能产品选型安装或节能方案措施的实施上还存在一些不足之处。相应的基础自动化设备还普遍不足，在节能数据及运行效果的跟踪统计分析上不能实现实时动态管理，造成建筑电气系统节能产品或节能措施实施后，不能有效协调相关系统运行，预期节能效果不明显。在工程实际建设中，实施高效节能设备和自动化控制系统能够有效降低30%—50%的建筑能耗，但在能耗监控及维护管理系统上如果不够完善，建筑能耗节能系统就不能实现内部的实时调控，对建筑节能效果的调节管理也不够持续稳定。

3.智能建筑的电气节能设计

建筑电气节能设计与改造是使智能建筑服务水平提高的一个有效措施，不但能够发挥建筑内部各系统的功能特性，还能优化控制电气系统和设备工作状态，进而使建筑电气系统能耗得到明显降低，减轻住户的日常开销。

3.1 供配电系统的节能设计

对智能建筑内部用电等级和总荷载进行准确统计分析后，设计使用便捷且科学合理的建筑供配电系统，不仅能节约业主的一次性投资，使单位建筑的经济性提高；还能使建筑工程在日后使用中实现节能降耗。可以说智能建筑节能中的最关键环节就是供配电系统的节能设计，在实际设计中要注意以下三方面内容：

一是合理选择变配电所的位置，按照建筑的不同用电负荷对所需供电容量及用电等级进行准确统计，与住宅单体分布相结合，设计完成经济稳定的供配电系统。建筑区变配电所的位置要与用电负荷中心临近，不但能使建筑配电半径减小，以免出现往返长距离的供电情况，缩短供电电缆长度，使供配电系统投资成本降低；而且还能使配电线路半径缩小，有效降低线路综合损耗，使配电质量得以提高，实现其它用电设备运行高效稳定，降低能耗的作用。

二是合理布置竖井，在各层设计配电竖井、层配电箱等具體位置时，为便于缩短分开关配电线路长度，降低线路损耗，可将其设置到用电负荷中心。

三是变压器选择要合理，高层建筑电气节能的关键在于变压器的类型要选择合理，由于变压器正常运行时，其内部铁心叠片因电磁力线交变而发生磁滞及涡流现象，进而形成空载损耗，也就是铁损。随着材料物理相关理论的快速发展，作为新型节能材料的非晶态磁性节能材料已做为变压器铁心材料而得到广泛应用，进而形成节能的非晶合金铁心变压器。在工程建设中常用的S11、S13等型号变压器优化传统变压器结构的改良产品，对传统叠片式铁心结构进行改变，能够使变压器铁心内磁阻减少，与传统变压器相比其空载电流可减少20%—40%，变压器功率因数明显提高，供配电系统综合线损降低，系统供电能力得到有效改善，从配电源头实现节能降耗的效果。

为使变压器正常运行时负载率达到最佳值，可在设计其负载率时考虑变压器铜耗，变压器铜耗与负载率平方具有正比关系。在变压器负荷率为0.5时，运行的综合效率最高，而线损最小，实际上变压器内部铁损并没有减少，从负荷率改善变压器线损上变压器节能效果并不能得到完全体现。不仅会相应增加整个系统变压器与各类配电开关容量，使设备购置费用明显增加；还会增加设备的运行维护费用，将低负荷率条件作为配电变压器的选择条件会得不偿失。

在对上述因素进行综合考虑后，就要在设计对供配电系统后期扩容需求留有余地，要使变压器负荷率介于合理范围，一般多选择在75%—85%之间。

3.2 照明系统的节能设计

智能建筑在节约照明用电上不能只是通过照明灯具数量的减少或功率的降低来进行实现，而要有效利用自然光等光源。位于室外部分的建筑面积，通常多利用透光率较好的玻璃门窗等使建筑物白天照度得到增加，使开灯时间明显减少，以实现对自然光源的有效利用，达到节约电能资源的效果。能够采用自然光的建筑面积照明，可以根据建筑物照明设计中的照度标准对现场照度进行检测，并采用相应灯光控制系统对灯具照明进行自动调节，以实现不同区域对照明的不同需求。设计建筑物的夜景照明，要沟通好城市景观规划部门，不但要通过灯光的烘托效果使建筑总体风格中蕴含的文化底蕴和艺术效果得到充分体现，还要将照明结合美学、艺术等方面特点，使建筑物夜景环境具有优美、优雅、舒适的特点。设计智能建筑的照明时，还要控制好照明系统，以免对周围环境的造成光污染，在实现节能降耗的同时，还要保护好人文与生态环境。

4.结语

综上，智能建筑的电气工程设计各环节都要通过相应的技术措施实现电能节约的目标。智能建筑电气节能设计的主要内容就是设计供配电系统和照明系统的节能，因建筑电气工程涉及多方面内容。

随着智能建筑的快速发展，以及环保意识的逐渐提高，城市化进程的加快对于智能建筑电气节能设计的要求也越来越高。在实际工作中，一是要对建筑节能方面的相关原则和标准规范详细了解，二是对新型节能电气产品及先进的设计方法熟练掌握，从而在智能建筑电气节能设计中将各项措施灵活应用，才能建设出高质量的智能建筑。

参考文献

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作者简介

刘鲜艳（1986—），女，助理工程师，主要从事建筑电气设计工作。