绿色建筑——电能管理与电气节能

任宝立 / 李沫璇

(哈尔滨工业大学建筑设计研究院， 黑龙江 哈尔滨 150090)

电能作为建筑运行的主要能源之一，进行合理地利用与管理并达到节能的效果，是一栋绿色建筑必须采取的措施。实际工程中，电气节能、管理措施可以从以下几个方面考虑。

1 供配电系统的节能措施

1)合理选择变、配所位置，使其尽量位于负荷中心，选择正确的导线截面和线路的铺设路径，最大限度降低配电线路的损耗。

2)使用高效率、低能耗变压器，使变压器的实际负荷与理论最佳负荷的差值最小，控制项目的成本，提高经济效益，减少不必要的浪费。

3)通过提高供电系统的功率因数和采取谐波治理措施，有效地降低电力系统的无功损耗。

4)选用符合国家规定的能效比标准和谐波电流现值的技术先进的、节能环保型电气产品。

2 控制电气照明能耗的方法

1)在照明设计中，严格执行相关国家规范中对于不同场所制定的不同照度和功率密度的要求，做到不超标浪费。

2)鉴于行业的发展，在选择照明光源时，多考虑高光效光源及附件，做到既满足照明质量，又节约能源。

3)在满足规范要求的情况下，尽量使用高光效灯具，尽量少采用漫反射等效率低的灯具。

4)避免灯具的安装高度过高而导致电能的无谓浪费。

外保温复合墙冷桥现象的存在，必然会给建筑物的使用带来很多不利的影响。本文在研究分析过程中，主要是针对外保温复合墙冷桥现象进行了分析，并结合冷桥现象的成因，进行相应规避举措的提出。通过本文分析，希望能够为更多建筑工程师进行外保温复合墙的合理设计以及选材提供一些资料参考。

5)采用多种照明方式相配合的方式，从而达到既满足照度要求，又节约能源的目的。例如：在高处采用普通照明；局部需要高照度的地方，采用局部照明。

6)根据供配电的要求，选择与供电需求相匹配的供电电缆，从而减少电能在线路中的损耗。

7)在设计主照明电源线路时，采用负荷平衡的三项供电方式，提高光源的工作效率。

8)合理选择照明控制方式并设置具有光控、时控、人体感应等功能的智能照明控制装置，科学而有效地控制灯具开启和关闭。

9)充分合理地利用自然光等天然能源。

3 建筑设备的电气节能

1)通过建筑设备监控系统的监视和控制，达到空调和给排水等系统节能的目的。

2)合理选择电动机，有效地减少能耗。

4 计量与管理

1)选用计量检定机构认可的用电计量装置，并按要求选用不同准确度等级的计量仪表。

2)对建筑冷热量和中央空调系统进行计量，合理控制能耗。通过科学高效的管理，使用分户、分类、分项的计量方式对用能系统中的各用户进行精确统计、实时监控及检测，提高系统的时效性，减少用能的浪费。电能管理系统拓扑图如图1所示。

电能管理需要区分用能种类，对于不同的用能类别(①动力用电、②照明与插座用电、③空调用电、④特殊用电)进行分项计量，分区域、分功能区计量。电能管理系统采用三层网络分布式结构，由控制层、网络通讯层、现场层组成。

图1 电能管理系统拓扑图

现场层的任务是采集和测量现场的各种配电系统的运行参数，并与监控系统进行上述数据的传输。现场层末端配电箱数据的采集涉及到电力仪表的安装，笔者建议采用导轨式安装的电力仪表，这种仪表安装方便，节省空间。另外这种电力仪表可以用户自主采购，作为用户内部考核表，不需要电业部门的许可，该类电力仪表能测量所有的常用电力参数(如①三相电压、②三相电流、③有功功率、④无功功率、⑤频率、⑥功率因数、⑦四象限电能、⑧开关量输入/输出状态等)。通过LCD显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。具有高峰期、正常用电、低谷期电能分时付费率计量功能，带RS485接口、MODBUS协议或DL/T645规约，可组网。需注意的是，此类仪表同时最大接入80A的三相电流，超出此范围则需电流互感器采集，精度为0.5级。如果在某些重要场合，需要进行谐波监测，可使用具备谐波测量功能的多功能表(需包含一般的电参数以及最大需量、2～31次谐波电流、电压波峰系数、电压谐波分量、电话波形因子、电流波形系数K、正负零序分量分析、电流电压不平衡度等功能)。

电力仪表通过和智能断路器的配合完成遥测、遥控功能。断路器控制的原理为：电动机的转动传递给机械传动机，机械传动机将转动行程变为升降行程，以实现断路器的分闸、合闸控制。当断路器为开状态时，主电路处于闭合状态，辅助触点动作并将仪表置位；当断路器为关状态时，主电路处于断开状态，辅助触点复位，具备遥测和遥控功能。

中间层是现场层和主控层中间的一层，它的主要目的是完成现场层设备和控制层计算机之间的网络连接、数据传输。一般带有2个400V的光电隔离和多个RS-485接口，通过PCI方式连接到监控计算机主板之上。

主控层一般位于中控室或现场值班室，由计算机、UPS、打印机、报警装置等构成。通过软件实现对整个配电系统的实时监控。

电能监控管理系统的目的是通过自动化控制以达到节能的目的。其通过专用的传输线路与现场设备进行连接，实时采集相关数据，然后进行分析、处理，并以图形、报表的方式进行展现。系统管理人员能够通过此系统方便地掌握系统的运行情况及电能使用情况，从而完成发现、纠正不正确的用电行为。此系统还能提供远程监控手段，使得系统管理人员远程监控设备运行状态的改变及完成紧急故障的处理。

5 结束语

当今国家大力提倡绿色建筑概念，其主要目的是减轻建筑对环境的负担，节约能源。电能做为建筑运行的主要能源，对其进行科学合理的设计、对电能合理的管理和利用，才能节约电能，为建筑工程的绿色建筑评价奠定基础。

[1] 中国建筑东北设计研究院主编. 民用建筑电气设计规范(JGJ 16-2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.供配电系统设计规范(GB 50052-2009)[S].北京：中国计划出版社，2010.