建筑智能化过程中电气节能研究

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摘要：为解决建筑智能化过程中能源消耗量过大，违背绿色建设目标的问题，开展对其电气节能研究。首先，通过太阳能光伏组件单点接入设计方案、多晶硅光伏组件技术参数选择，实现对太阳能光伏发电一体化设计。其次，通过能源管理架构，实现对能耗管理体系设计。再次，从供电体系、建筑照明、建筑设备选型等方面完成对电气节能方案设计。最后，通过节能效果对比分析，验证新的电气节能方案能够实现对负载损耗量的降低，满足建筑智能化过程中的绿色节能要求。

关键词：智能化；电气；过程；节能；建筑

０引言

相关建筑节能的研究是我国建筑行业可持续发展的长久研究话题，在社会不可再生能源短缺的背景下，应将开发可持续再生能源作为建筑节能设计的重点，通过合理规划建筑资源，实现对建筑能耗的降低，从而达到缓解市场能源紧张的目的。

１太阳能光伏发电一体化设计

１．１太阳能光伏组件单点接入设计方案

为了实现建筑智能化中的节能设计，引进新能源技术，在建筑的顶层安装太阳能光伏电池板，利用光生福特效应，实现将太阳光辐射的能量转化为可用于建筑供电的电能［１］。为了确保光伏组件的接入可以发挥既定效果，可根据建筑屋顶的面积与实际布置需求，进行接入方案的设计。以某大型银行建筑为例，根据此建筑的整体设计需求，在屋面安装３５０．０～４００．０块光伏组件，设定每串联的１６．０块组件为一路，在每路中接入逆变装置。接入方案如图１所示。按照上述图１进行接入设计，将接入中的逆变装置采用专门的支架安装在屋面，但相关安装位置的设计，仍需要根据现场实际情况进行调整。

１．２多晶硅光伏组件技术参数选择

为了确保接入的太阳能光伏组件在建筑中可以发挥较好的节能效果，本次设计选择的光伏组件为多晶硅光伏组件［２］。此组件在应用中的技术参数见表１。

２能耗管理架构设计

为了实现对建筑智能化能耗的实时监测，需要根据国家现有文件要求，进行建筑能耗管理的设计。管理架构如图２所示。图２将能源管理划分为四个功能层，分别为能源管理层、能耗监控层、网络连接层与现场设备层。在此基础上，明确建筑耗能电气包括照明、采暖、空调等。在进行能耗分析时，可设定一个建筑耗能标准值，根据建筑中不同电气耗能数据，进行不同时段的电气耗能分析。

３建筑智能化过程中的电气节能

３．１供电体系节能设计

在实现电气节能时，从供电体系角度出发，根据建设项目的规划要求，为其构建相应规模的配电室以及变配电室各１座［３］。针对其中高压部分，可选用城市市政１０ｋＶ电源实现供电，以此能够满足建筑结构中一级负荷用电设备的稳定运行需要。针对电源的线路，在敷设时，应当尽可能采用电缆材料，并在室外以直埋方式完成敷设。针对部分需要在室内完成的电缆敷设，应当采用桥架敷设模式。同时，确保在整个供电体系当中，电源电压等级为１０ｋＶ。针对供电体系中的变压器用电负荷的设置，应当根据不同用电设备对其相应参数进行设置。例如，针对建筑中机房配电，其用电设备安装容量应当在１００～１２０ｋＷ，功率因数应为０．８５；针对厨房配电，其用电设备安装容量应当在２５０～３００ｋＷ，功率因数应为０．６５。

３．２建筑照明节能设计

针对建筑中的照明设备，对其进行电气节能设计，按照正常照明和应急照明分类，并根据不同建筑场所，对节能灯具的类型进行选择。结合建筑照明设计标准，按照表２内容，完成对建筑照明节能目标参数的设置。在对照明设备进行控制时，可采用集中和分散两种控制方式。除了设置单个灯具的建筑空间以外，每个建筑空间当中都需要安装至少２个控制开关，以此实现对所在区域范围内灯具的控制［４］。针对控制的灯具队列，应当沿着水平于窗户的方向，以分区的方式控制。

３．３建筑设备选型节能设计

将分项计量统计和评价管理技术作为基础，将提升建筑智能化建设过程中的能效作为目标，对建筑设备进行节能选型设计。针对空调设备，选用具有低能耗的设备，同时采用合理的保温措施，并在空调设备周围设置冷热计量装置［５］。根据空调设备冷热负荷对空调机组进行合理选择，确保机组的容量能够始终与空调的运行负荷相匹配，从而防止出现装机容量空闲的问题。针对建筑电气设备中的风机水泵，根据其负荷特性对电动机进行合理选择，采用符合国家标准、具有高效率的电动机、风机等电气设备。针对在运行过程中负荷极易发生改变的设备，应当选择２台相同型号的设备，并将其中１台作为主设备，另１台作为备用设备。针对电梯设备选型，对所负责的建筑智能化施工项目的服务对象进行分析，在明确业主方对电梯功能的实质需求情况下，结合规范要求对普通电梯、消防电梯等进行设计，并明确电梯设备的具体型号、台数、运行速度等参数。同时，还应当根据电梯的客流量对其电梯运行方案进行配置，以此在满足电梯使用需求的情况下达到绿色节能效果。

４节能效果对比分析

按照上述方法，完成对某地区建筑智能化建设项目当中的电气设备的节能改造，将改造后的设备投入正常使用和运行，结合实际项目运行情况，对其节能效果进行对比分析。首先，从太阳能光伏发电一体化节能效果分析，该改造项目所在地区对太阳能光伏发电的推广形式主要为光伏建筑一体化，在项目运行过程中，提供的电能主要用于对本地负载的消耗。已知在该工程项目当中，设计的装机容量为８６．２３４ｋＷｐ，将光伏组件采用支架固定的方式安装在建筑结构屋面上，通过测量得出其安装倾斜角度为２１．３°，从理论层面对其分析得出，其每年的发电量可达到１２．５万ｋＷｈ。其次，再从能耗方面对节能效果进行分析，在实施本文上述设计的电气节能方案时，将主要目的设置为实现建筑智能化过程中的节能降耗。在该项目运行一段时间后，对各个环节的负载损耗减小百分比进行计算，并将其与传统节能改造方案的负载损耗减小百分比进行对比，如图３所示。从图３可以看出，本文提出的节能方案在应用到该项目当中后，有效减小了负载损耗，达到了建筑智能化建设过程中的绿色节能效果。

５结束语

为了解决建筑智能化发展中的能耗高、资源利用不合理等问题，开展本课题的研究。为了证明本文设计的节能方案集成在建筑中具有一定可行性，将其在实际建设项目中进行了应用，并通过对比实验证明了本文设计的节能方案具有更好的节能效果。在此次研究中，尝试以新能源作为依托，对建筑电气进行了改造，尽管设计已初见成果，但在后期的研究中仍不可松懈对能耗管理的研究。综合现如今建筑市场的需求，可在后续的研究中，从建筑供水、供暖等方面，进一步完善节能方案，丰富节能手段，确保我国建筑智能化节能技术持续深化发展。

〔参考文献〕

［１］李莉芳，沈飞．绿色建筑电气节能设计与能源管理系统可行性研究及解决方案［Ｊ］．现代建筑电气，２０２１，１２（１）：８－１２．

［２］钟坤．关于绿色节能技术在民用建筑电气设计中的应用路径试析［Ｊ］．陶瓷，２０２１（２）：１２６－１２７．

［３］雒力斌．建筑电气安装领域的绿色节能理念及其应用探析［Ｊ］．绿色环保建材，２０２１（４）：２９－３０．

［４］李建平，黄向阳．建筑电气设计中节能降耗措施探讨———以沙北实验学校为例［Ｊ］．昆明冶金高等专科学校学报，２０２１，３７（１）：９０－９３．

［５］陈小林．建筑电气照明系统节能优化设计技术要点分析［Ｊ］．中国设备工程，２０２１（１３）：２１５－２１６．

作者:柏青 单位:北京达其科技有限公司