對智能建筑與節能的探析
[論文關(guān)鍵詞] 電氣 智能 節能 設計 用電
[論文摘要] 隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步與發(fā)展，我們越來(lái)越重視智能建筑與節能，做好智能建筑與節能工作具有非常重要的意義。本文主要介紹建筑電氣智能建筑節能的基本情況。
引言
建筑物建成投運后，其能源的消耗量是巨大的。目前，大多數存量建筑缺乏完善的節能技術(shù)措施，節能的空間也是巨大的。我們的調查數據反映，完備、規范的物業(yè)管理可以有效節省能源消耗，提高服務(wù)質(zhì)量。尤其需要指出的是，通過(guò)加強管理，充分發(fā)揮BA系統的作用，增加建筑設備的優(yōu)化控制措施，能夠快速地把一部分浪費的能源降下去。
1. 智能建筑節能概況
智能建筑的節能是指智能建筑內能源的消費和合理利用之間的平衡關(guān)系。實(shí)現智能建筑的節能是建設智能建筑的目標，通過(guò)節能管理，節省大廈的運行和管理費用，是智能建筑高效率和高回報率的具體體現。通常建筑物節能的內容和對象包括建筑設計、空調系統、照明與設備。智能建筑節能不但包括原有傳統建筑所采用的節能方法，更重要的是采用高科技手段來(lái)達到更準確的調整和控制，即“主動(dòng)節能”。
1.1節能墻體的應用
我國傳統圍護結構墻多為無(wú)機材料組成，如磚石砌體、混凝土、水泥砂漿等。如今為了節能保溫的需要，引入了大量有機保溫材料如摸塑聚苯乙烯泡沫板、擠塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等，因為這些有機保溫材料的保溫性能要比傳統墻體材料的保溫性能強，所以有機保溫材料在建筑圍護結構節能中廣泛應用，形成了一種無(wú)機材料與有機材料復合墻體。這樣就對施工工藝提出了新的要求。典型的保溫墻體，是有機與無(wú)機材料相問(wèn)復合而成，而這種墻體除傳統的承重、隔聲要求外。還增加了保溫隔熱的要求。要求無(wú)機材料和有機材料組合成—個(gè)整體，在自然環(huán)境中能共同作用，因此對組成墻體的材料性能及施工工藝有了新的要求。
1．2節能門(mén)窗的應用
門(mén)窗是建筑物內外進(jìn)行能量交換的主要通道。因此門(mén)窗的節能對整體建筑節能具有很大意義，建筑門(mén)窗的節能除了從提高玻璃和框扇本身的熱工性能和盡量使用中空玻璃并保證中空玻璃的密閉性外，還應該從玻璃和邊框接縫以及門(mén)窗框扇搭接處的嚴密程度著(zhù)手，因為各搭接處嚴密才能保證空氣流通量的減少。門(mén)窗節能從設計、施工、材料等方面應做到門(mén)窗安裝必須采用預留洞口施工工藝．嚴禁采用邊安裝邊砌口或先安裝后砌口；根據門(mén)窗不同材質(zhì)來(lái)決定采用焊接、膨脹螺栓等工藝進(jìn)行門(mén)窗固定，無(wú)論采用何種工藝均應保證其安裝牢固；設計時(shí)應盡量增加其開(kāi)啟縫隙的搭接量從而減少開(kāi)啟縫隙寬度；根據門(mén)窗材質(zhì)選用各種密封條進(jìn)行密封，保證外窗的氣密性；對金屬框門(mén)窗在保證足夠空間的條件下采用塑料、橡膠等隔熱材料進(jìn)行斷橋處理，斷橋的長(cháng)度及寬度均應保證，并應保證其在安裝配件時(shí)不破壞斷橋、門(mén)窗四周與墻體連接處縫隙采用聚苯板或聚氨酯等材料嵌填而不得采用水泥砂漿嵌填，以保證其嚴密性等。
2．用電設備方面
2．1制冷主機的能量調節（暖通系統的節能控制）
冷機是否能節能主要取決于其部分負荷時(shí)能量調節的性能，即控制制冷量和冷負荷保持平衡的調節能力。能量調節技術(shù)各有不同，其中需要提到的是熱氣體旁通調節，其原理是當壓縮機吸氣壓力低于下限值時(shí)，能量調節閥自動(dòng)按比例打開(kāi)，使排氣口部分高溫、高壓冷媒氣體旁通到吸氣管，形成不經(jīng)過(guò)冷凝器和蒸發(fā)器的體外循環(huán)，達到防止吸氣壓力下降和降低壓縮機產(chǎn)冷量的目的。由于無(wú)用壓縮功的產(chǎn)生，采用這種技術(shù)的機組在部分負荷條件下運行并不經(jīng)濟，對因小流量帶來(lái)的系統負荷降低幾乎是視而不見(jiàn)，對節能貢獻難有作為，甚至會(huì )使其COP下降。
2.2 BA樓宇設備控制系統
近年來(lái)，隨著(zhù)管理、節能和環(huán)境舒適化需求的增長(cháng)，樓宇控制(BA)技術(shù)在國內的發(fā)展極為迅速，不但新建高層建筑廣泛采用BA系統，許多舊樓宇在設備改造時(shí)也使用BA從技術(shù)上提升樓宇管理水平。于是，采用什么樣的結構構建性能價(jià)格比最好的BA系統就成為業(yè)界和用戶(hù)極為關(guān)注的問(wèn)題。不言而喻，BA是基于工業(yè)控制和現代信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，結合樓宇管理的需求，從工業(yè)控制脫胎而出的。BA的控制對象基本上是機電設備，從根本上看，沒(méi)有工業(yè)控制技術(shù)就沒(méi)有BA。因此，當我們在制訂BA系統方案時(shí)，應將重點(diǎn)放在如何將工業(yè)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)有效結合，構建成本低廉、功能完備、高度開(kāi)放和高度兼容的系統。
2.3照明的節能設計
照明節能設計就是在保證不降低作業(yè)面視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下,力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度的利用光能。通常的節能措施有以下幾種：
1．充分利用自然光。這是照明節能的重要途徑之一，在設計中電氣設計人員應多與建筑專(zhuān)業(yè)配合，做到充分合理地利用自然光使之與室內人工照明有機地結合，從而大大節約了人工照明電能。
2．照明設計規范規定了各種場(chǎng)所的照度標準、視覺(jué)要求、照明功率密度等等。照度標準是不可隨意降低的，也不宜隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿(mǎn)足照明質(zhì)量的前提下，一般房間（場(chǎng)所）應優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈（如T5、T8管）及緊湊型熒光燈，高大車(chē)間、廠(chǎng)房及體育館場(chǎng)的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。
3．推廣使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等，公共建筑場(chǎng)所內的熒光燈宜選用帶有無(wú)功補償的燈具，緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮流器，氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器。
4．改進(jìn)燈具控制方式，采用各種節能型開(kāi)關(guān)或裝置也是一種行之有效的節電方法。根據照明使用特點(diǎn)可采取分區控制燈光或適當增加照明開(kāi)關(guān)點(diǎn)。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開(kāi)關(guān)，高級客房采用節電鑰匙開(kāi)關(guān)，公共場(chǎng)所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開(kāi)關(guān)，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場(chǎng)所可采用節能自熄開(kāi)關(guān)。
2.4提高供配電系統的功率因數
大多數用電設備均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機等，它們都是依靠建立交變磁場(chǎng)才能進(jìn)行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場(chǎng)和感應磁通而需要的電功率稱(chēng)為無(wú)功功率，在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱(chēng)為功率因數cosφ，其計算公式為：cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2在電網(wǎng)的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，如何使得配電系統功率因數盡可能接近于1，使得電路中的無(wú)功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。降低配電系統的電能損耗，是配電系統節能的途徑之一。采用無(wú)功補償通常有二種方式，集中自動(dòng)補償和就地固定補償。
功率因數提高了可以減少線(xiàn)路無(wú)功功率的損耗，從而達到節能目的。前面提到的輸電線(xiàn)路損耗ΔＰ中包含了線(xiàn)路傳輸有功功率時(shí)而引起的線(xiàn)損和線(xiàn)路傳輸無(wú)功功率時(shí)引起的線(xiàn)損。傳輸有功功率是為了滿(mǎn)足建筑物功能所必須的，是不變的。而在供配電系統中的某些用電設備如電動(dòng)機、變壓器、燈具的鎮流器以及很多家用電器等都具有電感性，會(huì )產(chǎn)生滯后的無(wú)功電流,它要從系統中經(jīng)過(guò)高低壓線(xiàn)路傳輸到用電設備末端，無(wú)形中又增加了線(xiàn)路的功率損耗。然而這部分損耗是可以避免的，具體方法有：
1．減少用電設備無(wú)功損耗，提高用電設備的功率因數。在設計中盡可能采用功率因數高的用電設備如同步電動(dòng)機等,電感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備（如配有電容補償的熒光燈）等。
2．用靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補償，電容器可產(chǎn)生超前無(wú)功電流抵消用電設備的滯后無(wú)功電流從而達到提高功率因數同時(shí)又減少整體無(wú)功電流。在具體工程設計中有采用分散就地補償和高低壓柜集中補償等方式，可根據具體情況具體分析。
3.提升智能建筑節能水平
3.1增強物業(yè)管理公司節能意識
此次調研的10幢甲級智能建筑都具備有智能化系統。這幾年的實(shí)際運行的事實(shí)證明當初的系統設計比較合理，采用的技術(shù)也比較先進(jìn)，滿(mǎn)足了整個(gè)大廈的功能需求。在大廈的使用與運行中，智能化系統為物業(yè)管理人員簡(jiǎn)化操作、方便維護發(fā)揮了很大的作用，物業(yè)管理人員都認為建設智能化系統非常必要，投入很大的人力、物力去了解、學(xué)習、掌握智能化系統的使用，使其真正發(fā)揮作用。
但是，也有個(gè)別物業(yè)管理公司對智能化系統認識不足，以為建設初期選擇了先進(jìn)的技術(shù)設備、安裝了超前的軟件系統就足夠了，忽視了對智能化系統后期的維護保養。智能化系統功能的體現與物業(yè)管理息息相關(guān)。在良好的使用、維護過(guò)程中，物業(yè)人員能夠不斷地對智能化系統進(jìn)行改進(jìn)，從而提升系統功能，更好地為大廈管理服務(wù)。
3.2通過(guò)設備改造進(jìn)行節能
這種方式已經(jīng)成為現在節能的主要手段。在調研的智能建筑中，節能設備的引進(jìn)是一種常見(jiàn)而有效的方式。常見(jiàn)的節能手段是變頻技術(shù)的使用。一些樓宇對冷凍水泵，冷卻水泵的控制增加變頻器，還有一些大樓對風(fēng)機加入變頻器，這些變頻器均由BA系統進(jìn)行狀態(tài)控制。對于風(fēng)機和水泵設備，其風(fēng)量與轉速的一次方成正比，風(fēng)壓H與轉速的平方成正比，軸功率N與轉速的三次方成正比。采用變頻器進(jìn)行調速，當風(fēng)量下降到80％時(shí)，轉速也下降到80％，而軸功率N將下降到額定功率的51．2％；如果風(fēng)量下降到60％，軸功率N可下降到額定功率的21．6％，因此采用轉速控制方式來(lái)調節風(fēng)量，在節能方面具有顯著(zhù)的效果。如果對一個(gè)額定75kW、50Hz的風(fēng)機進(jìn)行變頻控制，當它的頻率降低到40Hz的時(shí)候，所消耗的功率僅為額定功率的53．3％。也就是說(shuō)，采用變頻技術(shù)把風(fēng)量降低到原來(lái)的80％的時(shí)候，所消耗的風(fēng)機功率僅占原來(lái)的53．3％。物業(yè)管理機構了解了變頻技術(shù)的這一優(yōu)點(diǎn)，紛紛在樓宇中采用變頻技術(shù)對風(fēng)機水泵的控制進(jìn)行改造。有不少建筑物的能源系統在建設時(shí)存在缺陷或不合理的問(wèn)題，在能耗費用的壓力下，物業(yè)管理機構不惜化大代價(jià)進(jìn)行改造。除了油改氣外，還有一些大廈新置一臺小容量的冷凍機來(lái)配合大容量冷凍機工作，使得冷凍機組群可以處于滿(mǎn)負荷狀態(tài)從而使運行效率最高，在低負荷運行時(shí)減少了大型機組效率低下的現象。
結束語(yǔ)
為了應對我國的能源供應不能持續滿(mǎn)足我國經(jīng)濟發(fā)展的狀況，我國已把節能減排作為重要的大事而列入對各級政府的考核要求�？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步使電能得到了大幅的提高，但我們更應該注意并認識到由此而產(chǎn)生的相應危害，節約用電，從而保證我們在享用科技進(jìn)步成果的同時(shí)，其不會(huì )對我們的生活現狀造成明顯的損害。
參考文獻
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