建筑智能化過程中電氣節(jié)能研究

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摘要：為解決建筑智能化過程中能源消耗量過大，違背綠色建設(shè)目標的問題，開展對其電氣節(jié)能研究。首先，通過太陽能光伏組件單點接入設(shè)計方案、多晶硅光伏組件技術(shù)參數(shù)選擇，實現(xiàn)對太陽能光伏發(fā)電一體化設(shè)計。其次，通過能源管理架構(gòu)，實現(xiàn)對能耗管理體系設(shè)計。再次，從供電體系、建筑照明、建筑設(shè)備選型等方面完成對電氣節(jié)能方案設(shè)計。最后，通過節(jié)能效果對比分析，驗證新的電氣節(jié)能方案能夠?qū)崿F(xiàn)對負載損耗量的降低，滿足建筑智能化過程中的綠色節(jié)能要求。

關(guān)鍵詞：智能化；電氣；過程；節(jié)能；建筑

０引言

相關(guān)建筑節(jié)能的研究是我國建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的長久研究話題，在社會不可再生能源短缺的背景下，應(yīng)將開發(fā)可持續(xù)再生能源作為建筑節(jié)能設(shè)計的重點，通過合理規(guī)劃建筑資源，實現(xiàn)對建筑能耗的降低，從而達到緩解市場能源緊張的目的。

１太陽能光伏發(fā)電一體化設(shè)計

１．１太陽能光伏組件單點接入設(shè)計方案

為了實現(xiàn)建筑智能化中的節(jié)能設(shè)計，引進新能源技術(shù)，在建筑的頂層安裝太陽能光伏電池板，利用光生福特效應(yīng)，實現(xiàn)將太陽光輻射的能量轉(zhuǎn)化為可用于建筑供電的電能［１］。為了確保光伏組件的接入可以發(fā)揮既定效果，可根據(jù)建筑屋頂?shù)拿娣e與實際布置需求，進行接入方案的設(shè)計。以某大型銀行建筑為例，根據(jù)此建筑的整體設(shè)計需求，在屋面安裝３５０．０～４００．０塊光伏組件，設(shè)定每串聯(lián)的１６．０塊組件為一路，在每路中接入逆變裝置。接入方案如圖１所示。按照上述圖１進行接入設(shè)計，將接入中的逆變裝置采用專門的支架安裝在屋面，但相關(guān)安裝位置的設(shè)計，仍需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。

１．２多晶硅光伏組件技術(shù)參數(shù)選擇

為了確保接入的太陽能光伏組件在建筑中可以發(fā)揮較好的節(jié)能效果，本次設(shè)計選擇的光伏組件為多晶硅光伏組件［２］。此組件在應(yīng)用中的技術(shù)參數(shù)見表１。

２能耗管理架構(gòu)設(shè)計

為了實現(xiàn)對建筑智能化能耗的實時監(jiān)測，需要根據(jù)國家現(xiàn)有文件要求，進行建筑能耗管理的設(shè)計。管理架構(gòu)如圖２所示。圖２將能源管理劃分為四個功能層，分別為能源管理層、能耗監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)連接層與現(xiàn)場設(shè)備層。在此基礎(chǔ)上，明確建筑耗能電氣包括照明、采暖、空調(diào)等。在進行能耗分析時，可設(shè)定一個建筑耗能標準值，根據(jù)建筑中不同電氣耗能數(shù)據(jù)，進行不同時段的電氣耗能分析。

３建筑智能化過程中的電氣節(jié)能

３．１供電體系節(jié)能設(shè)計

在實現(xiàn)電氣節(jié)能時，從供電體系角度出發(fā)，根據(jù)建設(shè)項目的規(guī)劃要求，為其構(gòu)建相應(yīng)規(guī)模的配電室以及變配電室各１座［３］。針對其中高壓部分，可選用城市市政１０ｋＶ電源實現(xiàn)供電，以此能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)中一級負荷用電設(shè)備的穩(wěn)定運行需要。針對電源的線路，在敷設(shè)時，應(yīng)當盡可能采用電纜材料，并在室外以直埋方式完成敷設(shè)。針對部分需要在室內(nèi)完成的電纜敷設(shè)，應(yīng)當采用橋架敷設(shè)模式。同時，確保在整個供電體系當中，電源電壓等級為１０ｋＶ。針對供電體系中的變壓器用電負荷的設(shè)置，應(yīng)當根據(jù)不同用電設(shè)備對其相應(yīng)參數(shù)進行設(shè)置。例如，針對建筑中機房配電，其用電設(shè)備安裝容量應(yīng)當在１００～１２０ｋＷ，功率因數(shù)應(yīng)為０．８５；針對廚房配電，其用電設(shè)備安裝容量應(yīng)當在２５０～３００ｋＷ，功率因數(shù)應(yīng)為０．６５。

３．２建筑照明節(jié)能設(shè)計

針對建筑中的照明設(shè)備，對其進行電氣節(jié)能設(shè)計，按照正常照明和應(yīng)急照明分類，并根據(jù)不同建筑場所，對節(jié)能燈具的類型進行選擇。結(jié)合建筑照明設(shè)計標準，按照表２內(nèi)容，完成對建筑照明節(jié)能目標參數(shù)的設(shè)置。在對照明設(shè)備進行控制時，可采用集中和分散兩種控制方式。除了設(shè)置單個燈具的建筑空間以外，每個建筑空間當中都需要安裝至少２個控制開關(guān)，以此實現(xiàn)對所在區(qū)域范圍內(nèi)燈具的控制［４］。針對控制的燈具隊列，應(yīng)當沿著水平于窗戶的方向，以分區(qū)的方式控制。

３．３建筑設(shè)備選型節(jié)能設(shè)計

將分項計量統(tǒng)計和評價管理技術(shù)作為基礎(chǔ)，將提升建筑智能化建設(shè)過程中的能效作為目標，對建筑設(shè)備進行節(jié)能選型設(shè)計。針對空調(diào)設(shè)備，選用具有低能耗的設(shè)備，同時采用合理的保溫措施，并在空調(diào)設(shè)備周圍設(shè)置冷熱計量裝置［５］。根據(jù)空調(diào)設(shè)備冷熱負荷對空調(diào)機組進行合理選擇，確保機組的容量能夠始終與空調(diào)的運行負荷相匹配，從而防止出現(xiàn)裝機容量空閑的問題。針對建筑電氣設(shè)備中的風機水泵，根據(jù)其負荷特性對電動機進行合理選擇，采用符合國家標準、具有高效率的電動機、風機等電氣設(shè)備。針對在運行過程中負荷極易發(fā)生改變的設(shè)備，應(yīng)當選擇２臺相同型號的設(shè)備，并將其中１臺作為主設(shè)備，另１臺作為備用設(shè)備。針對電梯設(shè)備選型，對所負責的建筑智能化施工項目的服務(wù)對象進行分析，在明確業(yè)主方對電梯功能的實質(zhì)需求情況下，結(jié)合規(guī)范要求對普通電梯、消防電梯等進行設(shè)計，并明確電梯設(shè)備的具體型號、臺數(shù)、運行速度等參數(shù)。同時，還應(yīng)當根據(jù)電梯的客流量對其電梯運行方案進行配置，以此在滿足電梯使用需求的情況下達到綠色節(jié)能效果。

４節(jié)能效果對比分析

按照上述方法，完成對某地區(qū)建筑智能化建設(shè)項目當中的電氣設(shè)備的節(jié)能改造，將改造后的設(shè)備投入正常使用和運行，結(jié)合實際項目運行情況，對其節(jié)能效果進行對比分析。首先，從太陽能光伏發(fā)電一體化節(jié)能效果分析，該改造項目所在地區(qū)對太陽能光伏發(fā)電的推廣形式主要為光伏建筑一體化，在項目運行過程中，提供的電能主要用于對本地負載的消耗。已知在該工程項目當中，設(shè)計的裝機容量為８６．２３４ｋＷｐ，將光伏組件采用支架固定的方式安裝在建筑結(jié)構(gòu)屋面上，通過測量得出其安裝傾斜角度為２１．３°，從理論層面對其分析得出，其每年的發(fā)電量可達到１２．５萬ｋＷｈ。其次，再從能耗方面對節(jié)能效果進行分析，在實施本文上述設(shè)計的電氣節(jié)能方案時，將主要目的設(shè)置為實現(xiàn)建筑智能化過程中的節(jié)能降耗。在該項目運行一段時間后，對各個環(huán)節(jié)的負載損耗減小百分比進行計算，并將其與傳統(tǒng)節(jié)能改造方案的負載損耗減小百分比進行對比，如圖３所示。從圖３可以看出，本文提出的節(jié)能方案在應(yīng)用到該項目當中后，有效減小了負載損耗，達到了建筑智能化建設(shè)過程中的綠色節(jié)能效果。

５結(jié)束語

為了解決建筑智能化發(fā)展中的能耗高、資源利用不合理等問題，開展本課題的研究。為了證明本文設(shè)計的節(jié)能方案集成在建筑中具有一定可行性，將其在實際建設(shè)項目中進行了應(yīng)用，并通過對比實驗證明了本文設(shè)計的節(jié)能方案具有更好的節(jié)能效果。在此次研究中，嘗試以新能源作為依托，對建筑電氣進行了改造，盡管設(shè)計已初見成果，但在后期的研究中仍不可松懈對能耗管理的研究。綜合現(xiàn)如今建筑市場的需求，可在后續(xù)的研究中，從建筑供水、供暖等方面，進一步完善節(jié)能方案，豐富節(jié)能手段，確保我國建筑智能化節(jié)能技術(shù)持續(xù)深化發(fā)展。

〔參考文獻〕

［１］李莉芳，沈飛．綠色建筑電氣節(jié)能設(shè)計與能源管理系統(tǒng)可行性研究及解決方案［Ｊ］．現(xiàn)代建筑電氣，２０２１，１２（１）：８－１２．

［２］鐘坤．關(guān)于綠色節(jié)能技術(shù)在民用建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用路徑試析［Ｊ］．陶瓷，２０２１（２）：１２６－１２７．

［３］雒力斌．建筑電氣安裝領(lǐng)域的綠色節(jié)能理念及其應(yīng)用探析［Ｊ］．綠色環(huán)保建材，２０２１（４）：２９－３０．

［４］李建平，黃向陽．建筑電氣設(shè)計中節(jié)能降耗措施探討———以沙北實驗學校為例［Ｊ］．昆明冶金高等專科學校學報，２０２１，３７（１）：９０－９３．

［５］陳小林．建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計技術(shù)要點分析［Ｊ］．中國設(shè)備工程，２０２１（１３）：２１５－２１６．

作者:柏青 單位:北京達其科技有限公司