刍议建筑智能化过程中的电气节能问题

2015-04-28张隋七冶安装工程有限责任公司贵州贵阳550014

中国科技纵横 2015年8期

张隋（七冶安装工程有限责任公司，贵州贵阳 550014）

刍议建筑智能化过程中的电气节能问题

张隋
（七冶安装工程有限责任公司，贵州贵阳 550014）

自世界上第一幢智能大厦--City Place于1984年1月在康乃狄格州建成后，现代建筑越来越重视运用计算机技术、控制技术、通讯技术和建筑技术来对自身的结构、服务、设备和管理进行最优化组合，从而确保为用户提供一个便利、高效和舒适的人性化建筑环境。建筑智能化对智能控制提出了较高的要求，而这取决于智能化建筑电气如何实现高效节能，也取决于如何通过电气节能技术的革新来降低智能化建筑的电气耗能，故本文将对此展开深入探讨。

建筑智能化电气节能

1　建筑智能化过程中电气节能的应用原则及问题

1.1建筑智能化过程中电气节能技术的应用原则

第一，满足智能建筑的功能。在智能化建筑电气节能设计时，首先要根据建筑物的功能类型进行设计，针对用户使用的安全性和舒适性进行合理分析，然后才是满足电气节能的要求。

第二，考虑实际经济效益。智能化建筑电气节能的着眼点，应该是节省无谓消耗的能量，而不是用更多资金的投入去节能。在实际施工中要合理选择节能设备，根据国情考虑实际经济效益，对于节能增加的投资，要确保在较短的时间内进行回收。

第三，采用先进的技术。首先要分析哪些能耗是与实现智能化建筑功能无关、与环保理念相悖的，再考虑采取什么节能措施。这些技能措施必须用科学先进的技术手段来完成，否则不仅达不到电气节能的目的，还会增加多余的能耗。

1.2建筑智能化过程中电气节能存在的问题

我国在智能化建筑电气节能方面的研究起步较晚，目前还存在如下方面的问题：不合理的建筑设计与普通存在的浪费现象（如建筑外部围护结构不节能，设备选用时只能选用较大容量的设备），导致电气节能效果不明显；智能化建筑中的电气设备种类不断增加，很多电气设备没有设置必要的调节装置，这使设备长期处于大能耗的运行状态；过多的设备采用变频技术，给电网带来了谐波分量；照明光源、控制方式的选择不合理，导致照明系统能量过高。

2　建筑智能化过程中的电气节能措施

2.1供配电系统的节能

（1）变压器的节能。变压器的有功损耗计算公式为：P=P0+β2Pk。式中，ΔP为变压器的有功损耗，P0为变压器的空载损耗，Pk为变压器的短路损耗。

为了降低变压器的能耗，笔者认为要采取如下措施：①选择节能型的变压器，如S9、S10、SC8等型油浸式变压器或干式变压器，以减少漏磁损耗；②在选择变压器时，要选择阻值较小的变压器（如铜芯变压器），从而降低Pk；③通过变压器有功损耗的计算，当变压器在轻载下运行时，空载损耗的比重增加，功率因数降低（低于0.5），这将造成电力系统的电能损耗增加；当变压器的负荷率过高（高于 0.85），变压器的寿命将缩短，效率变低，因此变压器的负荷率过高也会增加电能损耗。考虑长期发展的需要，变压器的负荷率不易取得过高，因此变压器的负荷率控制在75%-85%比较合适；④负荷变化时，变压器应该具备投入和切除的方法，如智能化建筑应用于学校时，在学校放假期间变压器的负荷率将降低，因此为了降低不必要的损耗，可以将相关变压器进行切除，从而大量减少不必要的浪费。

（2）功率因素的提高。笔者认为，智能化建筑可以采取如下措施来提高功率因素：①用电容器进行无功补偿。在配电系统中，无功补偿后希望功率因素在0.9以上，为达到这个要求，在供配电系统中要安装合适的补偿设备，既不能欠补偿，也不能过补偿；②减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因素。感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯），限制电动机的空载运行等；③根据智能化建筑的具体情况，采用三相集中补偿或单相智能无功补偿。当三相负荷不平衡时，如果采用三相补偿方式会造成某相过补偿或欠补偿，采用单相智能无功补偿可以解决这一问题，根据单相无功检测，自动投切单相电容器就地补偿，从而提高效率。

2.2照明节电类设备的选用

第一，动态照明控制装置。动态照明控制装置将市电直接进行“AC-AC”变换，系统的工作过程依据设备工作现场的照明需要，采用“光控+时控”的混合控制策略，通过软件控制来调节PWM控制信号的占空比，设备输出的电压幅值随之变化，从而达到现场需要的灯光亮度。在智能化建筑中采用动态照明控制装置，可以节约15%-60%的电能，并且根据用户需求来调节灯光照度，从而确保在满足用户照度需求的同时最大限度的节能。

第二，照明节电调控装置。照明节电调控装置采用了智能化控制技术，在可控和平缓的方式下智能调节，使输出电压稳定在设定的额定值范围内。公共照明系统可以根据实际情况，自动调节系统的工作电流，从而在保证正常照明功能的同时来节约电能。

第三，路灯节能控制柜。路灯节能控制柜实为路灯节电器与路灯控制柜的整合，在控制路灯的同时，对路灯照明线路进行智能化控制，达到节能的目的。路灯节电控制柜内有照明节电器模块，通过电磁感应方式，将供电系统的输入电压给予优化，AC-AC调整电压，保证路灯能工作在最佳电压状态。控制系统内置天体钟开关，根据准确的太阳升落时间确定路灯的灭亮时间。当节电器发生故障，系统可自动切换到旁路，保证路灯的正常照明。

2.3新技术和新能源的使用

（1）太阳能光伏技术的使用。目前我国主要利用太阳能热水器提供热水，随着科学技术的迅速发展，人们正在利用太阳能做更多的工作，例如利用太阳能电池接受太阳能，产生电能后存储在蓄电池中转换为化学能，当光照不足时负荷需求较大，蓄电池将存储的能量释放出来，提供给用电器。

（2）半导体照明技术的使用。LED（发光二极管）具有寿命长、耗电量低、反应速度快等优点，是目前我国大力发展的半导体照明器件。LED能够发出多种颜色的光，应用其光色的变化及数字控制技术，能够形成光影、色彩和明暗等变换，表达娱乐、审美等要求。在普通照明中还未能普及，主要因为发光二极管的发光效率还不够高，相信日后随着半导体技术的发展，其发光效率会不断提高。