论文部分内容阅读
【摘要】智能楼宇建筑中，电气节能是一项重点解决的问题，从楼宇建筑电气节能系统上看，智能楼宇的供电配电系统中，节能设计和照明系统节能设计两个方面成为了设计及管理过程中的一些重点和难点。
【关键词】智能楼宇；电气节能设计；变压器
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
一．前 言
在城市化的步伐不断加速的今天，智能楼宇建设中电气节能已成为我们国家建筑发展的方向和目标之一。在新的形势下，加强对智能化建筑电气节能现状和节能设计的研究，具有十分重要的意义。
二．城市建筑能耗消费
就目前的情况来看，我国的城市化建设项目，各项累计总建筑面积非常之大，达到了几百亿平方米，并且每年还在以上十亿平米的速度在增加。这样多的建筑，其能耗的消耗占到了整个国家所有能耗的百分之三十左右，建筑用材不断的消费，资源使用急剧增长，这种情况会导致社会的资源越来越少，能源面临着紧缺的局面。
我国是一个能源消耗量非常大的国家，处在发展中国家的水平，一些建设和施工，都在大量的消耗着资源和能源，其中天然气、石油等，消耗的总数量很大。与发达国家相比，我国每人每年的能源消耗量虽然不到世界人均水平的二分之一，但是相对于发展中国家来说，也是不少的了。能源的紧缺，已经成为了全球面临的资源挑战，加上我国又是一个能源消耗大的发展中国家。
我国人口众多，在能源的生产和需求上，不及发达国家，但是在能源的利用率上，我们国家比照发达国家，还是比较低的。在建筑能源消耗上，其他发达国家的建筑能源消耗节约率达到百分之五十以上，而我国，却是这些国家建筑能源消耗的二倍。看来，我国在建筑能源的消耗上，是具有非常大的节能潜力的，因此，节省建筑能源的使用，对推动我国社会主义经济可持续发展，具有重要的作用。
1、建筑电气在楼宇建设中的节能方式
在我国，建筑上电气节能的方面，目前还没有即定的方案出台，所以在各方面的节能降耗工作中，没有即定的方案和措施，也没有参照资料，以供分析和统筹，建设参与者中的各类工程师，也没有可参照的资料，只能从片面的单一的方面，进行节能减排的设计。楼宇建筑中，在安装了电气系统以后，无法对相应的数据和运行效果进行记录与参照，也无法完成跟踪调查、统计与分析，所以，电气系统的节能产品的减排措施，在没相应的数据及资料的情况下，是很难做出计划和调整的。通过各类的工程师，对电气系统的产品的判断和选型安装，或是分项的进行节能方案的设计，只能对消耗做单一的分析判断，这导致了在开展节能的工作时，只能对各类产品实行单一的分项节能减耗方案。在楼宇建设中缺少自动化的设备，当电气系统安装以后，相关联的一些设备与设施，不能协调有效的运行。无法完成节能减耗的工作，只能依据工程师的经验进行安装。
一套完整的节能设备，其自动化控制系统的工作，可以使建筑能耗减少百分之三十到百分之五十。在相关能耗自动控制系统的管理与维护过程中，建筑能耗的节能系统在不能进行现场调控时，节能效果也不明显，其节能作用就不能持续的发展下去。
2.电气节能的智能化
在电气节能安装与设计中，改造和提高智能楼宇的综合服务能力，是节能的一项具体而有效的措施，在保障建筑物内部的各个系统正常运转的情况下，针对电气系统的优化，将起到一定的作用。这种措施，可以保障建筑内部的各系统正常运转。也可以对电气系统进行控制和管理，从总体上对各系统进行控制，也可以对电气系统进行优化管理，从而能减少电气系统的能耗消耗，是降低能源消耗的一种有力的手段。
三．电气系统的节能设计
在建筑施工中，电气的安装完成以后，通过计算，统计分析出建筑物内部的电气总消耗量以后，根据实际情况灵活的设计配电和配气系统，做到一次投入多系统受益，从成本上节约各项的成本支出。在设计过程中，本着科学合理的原则，提高建筑的经济性。还可以在今后的使用过程中，达到节能的目的。在楼宇建设过程中，配电系统也是建筑中的最为关键的一点。
1.根据建筑用电产生的数据，准确统计整个工程中所需的电的容量和等级，并结合建筑中住宅面积的多少，分析需要用电的总量，和所需的电的负荷为多少。在建筑群中，可以根据电量的需求，为了提供稳定的电源电量，避免出现往返长距离供电的现象，和电线电缆的使用，可在附近增加变电设备，如变电所或箱式变电站。这种设备的增加，应选择安置在住宅区的中部，以减少电缆和电线的支出，同时还可以减少线路上的损耗，有效地提高用电的质量，增强用电质量，借以保证电气设备的高效稳定的运行，以此达到节能的目的。
2.竖井的布置
在建筑物内部，建设配电系统时，需要配置电气竖井和配电箱、柜等元素。在安置这些配电元素时，在工程设计的过程中，应尽量考虑将其设置在用电的中心位置附近，以此减少配电线路，也可以减少电缆电线的数量，减少资源的浪费和成本的消耗，从另一个角度来看，也可以看作是一种节能措施。
3.变压器的选择
选择合理的变压器类型，是电气节能在高层建筑中实现的关键。其中变压器設备，在正常运行时，会由于内部交变的电磁力线，在变压器内部铁芯叠片处出现磁滞及涡流的现象，从而产生了空载损耗，指的是铁损。由于材料物理学的不断发展，被广泛作为变压器铁芯材料的非晶态合金，其作为一种新型的节能材料，出现节能的非晶合金铁芯变压器。在工程中常用S11、S13等型号的变压器，是指对传统变压器的结构，在进行了优化以后，并且改良了的产品。并通过改变传统的叠片式的铁心结构，是可以减少变压器的铁心内部磁阻的，并使空载损耗减少到传统变压器的60%～80%，变压器的功率因数被有效的提高，并且降低了工程区的供配电系统综合线损，使系统供电质量水平得到了改善，并且使空载损耗降低到了原来的60%～80%，从配电的源头开始达到节能降耗的目的。其中，也为了使变压器能正常的运行，并且使其负载率能接近最佳的工况条件值，我们应在变压器的负载率设计，充分考虑变压器的铜耗，下面有具体的计算公式：
我们从上述的式子中，可以看出，变压器的铜耗与负载率的平方成正比。现以一个实际例子，来分析变压器的负载率的特性关系。如，一台S9-400kVA/10kV的10kV/0.4kV配电变压器，通过式子的计算后，得到的结果如下表1 所示：
从表1 可知，当变压器负荷率在0.5 左右时，它的运行综合效率是最高的，这个时候，变压器的线损最小，但是，并没有减少变压器内部的铁损，这也就是说明，单方面从负荷率改善变压器的线损方面，是不能确切体现变压器的节能效果的。在0.5的负荷率条件下，一方面由于整个系统的变压器以及各类配电开关的容量相应会增加，也会引起较大的设备购置费用；还有一个方面，设备的运行管理和检修维护等费用，也会相应增加，也就是说，单方面从低负荷率条件，选取配电变压器将会得不偿失。在经过了综合的考虑上述因素以后，加上在设计时，还要充分考虑供配电系统后期的扩容需求，所以就需要预留一定量的富裕容量，是不允许变压器的负荷率取过高和过低两种极端的。在工程设计过程中，一般情况下，变压器的负荷率应选取在75% ～85% 左右是比较合适的。
四．照明系统节能设计
智能楼宇节约照明用电的方式有好多，比如在满足照度的条件下减少灯具数量、改善照明系统节能控制方式以及选用节能灯等等，但是仅凭以上方式进行照明系统的节能设计还不够，在此我们主要讨论如何充分利用自然光等光源以达到建筑节能的目的。在靠近室外部分的建筑面积，是可以采用透光率比较好的玻璃和门窗等，来增加建筑物白天的照明度的，在室内实现少开灯，并且能充分利用自然光源，来节约电能资源的目的。建筑内部照明这部分，凡是可以利用自然光的，可按建筑物的照度标准检测现场照度情况，进行照明设计，并配备相应的灯光控制系统，来实现灯具照明的自动化，以满足不同照明区域的功能需求。对于建筑物夜景照明的设计中，电气设计人员要考虑到城市规划这方面，与城市景观规划人员相互沟通，不光要在灯光烘托效果下体现建筑总体风格，还要表现出应有的文化底蕴、艺术效果；并且，应将照明与美学和艺术等内容相互结合起来，为营造出优美、优雅、舒适的建筑物夜景环境而努力。在进行照明设计时，还要注意照明系统的控制，光也可对环境产生污染，尽量避免，也可达到节能降耗的目的，同时也要注意对人文与生态环境等的保护。
五．结束语
节约用电，不仅仅在智能楼宇的电气工程设计中被重视，在其他的建筑工程施工中，也同样占据着重要的作用，不仅仅从成本上降低消耗，从经济上，也有利于推进市场化的建设。尤其是在照明用电的设计上，能利用自然光照明的部分，为了节能减耗，采取自然光照射，由于电气系统在建筑过程中涉及多个部门，所以还要分别对不同的减少消耗的系统进行设计，做好节能措施，掌握好节能技术，把节能减耗推广应用开来，争取运用到智能楼宇建设的每一项工程中去。
参考文献:
[1] 王丽恒. 《智能楼宇建筑电气节能現状及节能设计研究》 才智. 2011(23)
[2] 王海波. 《民用建筑电气节能设计》 科技传播. 2011(17)
[3] 汤蕾蕾. 《智能楼宇电气系统安装技术的分析探讨》 无线互联科技. 2011(04)
[4] 齐笑. 《开创建筑节能新理念——访北京中创立方软件有限公司总经理陈军》[5]. 智能建筑. 2009(08)
[6] 钟衍,张自强. 《建筑电气节能技术研究与探讨之一》 建筑智能化系统与建筑节能 智能建筑. 2007(12)
[7] 陈经纬. 《楼宇通信综合布线系统的设计研究》科技创新导报. 2010(31)
【关键词】智能楼宇；电气节能设计；变压器
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
一．前 言
在城市化的步伐不断加速的今天，智能楼宇建设中电气节能已成为我们国家建筑发展的方向和目标之一。在新的形势下，加强对智能化建筑电气节能现状和节能设计的研究，具有十分重要的意义。
二．城市建筑能耗消费
就目前的情况来看，我国的城市化建设项目，各项累计总建筑面积非常之大，达到了几百亿平方米，并且每年还在以上十亿平米的速度在增加。这样多的建筑，其能耗的消耗占到了整个国家所有能耗的百分之三十左右，建筑用材不断的消费，资源使用急剧增长，这种情况会导致社会的资源越来越少，能源面临着紧缺的局面。
我国是一个能源消耗量非常大的国家，处在发展中国家的水平，一些建设和施工，都在大量的消耗着资源和能源，其中天然气、石油等，消耗的总数量很大。与发达国家相比，我国每人每年的能源消耗量虽然不到世界人均水平的二分之一，但是相对于发展中国家来说，也是不少的了。能源的紧缺，已经成为了全球面临的资源挑战，加上我国又是一个能源消耗大的发展中国家。
我国人口众多，在能源的生产和需求上，不及发达国家，但是在能源的利用率上，我们国家比照发达国家，还是比较低的。在建筑能源消耗上，其他发达国家的建筑能源消耗节约率达到百分之五十以上，而我国，却是这些国家建筑能源消耗的二倍。看来，我国在建筑能源的消耗上，是具有非常大的节能潜力的，因此，节省建筑能源的使用，对推动我国社会主义经济可持续发展，具有重要的作用。
1、建筑电气在楼宇建设中的节能方式
在我国，建筑上电气节能的方面，目前还没有即定的方案出台，所以在各方面的节能降耗工作中，没有即定的方案和措施，也没有参照资料，以供分析和统筹，建设参与者中的各类工程师，也没有可参照的资料，只能从片面的单一的方面，进行节能减排的设计。楼宇建筑中，在安装了电气系统以后，无法对相应的数据和运行效果进行记录与参照，也无法完成跟踪调查、统计与分析，所以，电气系统的节能产品的减排措施，在没相应的数据及资料的情况下，是很难做出计划和调整的。通过各类的工程师，对电气系统的产品的判断和选型安装，或是分项的进行节能方案的设计，只能对消耗做单一的分析判断，这导致了在开展节能的工作时，只能对各类产品实行单一的分项节能减耗方案。在楼宇建设中缺少自动化的设备，当电气系统安装以后，相关联的一些设备与设施，不能协调有效的运行。无法完成节能减耗的工作，只能依据工程师的经验进行安装。
一套完整的节能设备，其自动化控制系统的工作，可以使建筑能耗减少百分之三十到百分之五十。在相关能耗自动控制系统的管理与维护过程中，建筑能耗的节能系统在不能进行现场调控时，节能效果也不明显，其节能作用就不能持续的发展下去。
2.电气节能的智能化
在电气节能安装与设计中，改造和提高智能楼宇的综合服务能力，是节能的一项具体而有效的措施，在保障建筑物内部的各个系统正常运转的情况下，针对电气系统的优化，将起到一定的作用。这种措施，可以保障建筑内部的各系统正常运转。也可以对电气系统进行控制和管理，从总体上对各系统进行控制，也可以对电气系统进行优化管理，从而能减少电气系统的能耗消耗，是降低能源消耗的一种有力的手段。
三．电气系统的节能设计
在建筑施工中，电气的安装完成以后，通过计算，统计分析出建筑物内部的电气总消耗量以后，根据实际情况灵活的设计配电和配气系统，做到一次投入多系统受益，从成本上节约各项的成本支出。在设计过程中，本着科学合理的原则，提高建筑的经济性。还可以在今后的使用过程中，达到节能的目的。在楼宇建设过程中，配电系统也是建筑中的最为关键的一点。
1.根据建筑用电产生的数据，准确统计整个工程中所需的电的容量和等级，并结合建筑中住宅面积的多少，分析需要用电的总量，和所需的电的负荷为多少。在建筑群中，可以根据电量的需求，为了提供稳定的电源电量，避免出现往返长距离供电的现象，和电线电缆的使用，可在附近增加变电设备，如变电所或箱式变电站。这种设备的增加，应选择安置在住宅区的中部，以减少电缆和电线的支出，同时还可以减少线路上的损耗，有效地提高用电的质量，增强用电质量，借以保证电气设备的高效稳定的运行，以此达到节能的目的。
2.竖井的布置
在建筑物内部，建设配电系统时，需要配置电气竖井和配电箱、柜等元素。在安置这些配电元素时，在工程设计的过程中，应尽量考虑将其设置在用电的中心位置附近，以此减少配电线路，也可以减少电缆电线的数量，减少资源的浪费和成本的消耗，从另一个角度来看，也可以看作是一种节能措施。
3.变压器的选择
选择合理的变压器类型，是电气节能在高层建筑中实现的关键。其中变压器設备，在正常运行时，会由于内部交变的电磁力线，在变压器内部铁芯叠片处出现磁滞及涡流的现象，从而产生了空载损耗，指的是铁损。由于材料物理学的不断发展，被广泛作为变压器铁芯材料的非晶态合金，其作为一种新型的节能材料，出现节能的非晶合金铁芯变压器。在工程中常用S11、S13等型号的变压器，是指对传统变压器的结构，在进行了优化以后，并且改良了的产品。并通过改变传统的叠片式的铁心结构，是可以减少变压器的铁心内部磁阻的，并使空载损耗减少到传统变压器的60%～80%，变压器的功率因数被有效的提高，并且降低了工程区的供配电系统综合线损，使系统供电质量水平得到了改善，并且使空载损耗降低到了原来的60%～80%，从配电的源头开始达到节能降耗的目的。其中，也为了使变压器能正常的运行，并且使其负载率能接近最佳的工况条件值，我们应在变压器的负载率设计，充分考虑变压器的铜耗，下面有具体的计算公式：
我们从上述的式子中，可以看出，变压器的铜耗与负载率的平方成正比。现以一个实际例子，来分析变压器的负载率的特性关系。如，一台S9-400kVA/10kV的10kV/0.4kV配电变压器，通过式子的计算后，得到的结果如下表1 所示：
从表1 可知，当变压器负荷率在0.5 左右时，它的运行综合效率是最高的，这个时候，变压器的线损最小，但是，并没有减少变压器内部的铁损，这也就是说明，单方面从负荷率改善变压器的线损方面，是不能确切体现变压器的节能效果的。在0.5的负荷率条件下，一方面由于整个系统的变压器以及各类配电开关的容量相应会增加，也会引起较大的设备购置费用；还有一个方面，设备的运行管理和检修维护等费用，也会相应增加，也就是说，单方面从低负荷率条件，选取配电变压器将会得不偿失。在经过了综合的考虑上述因素以后，加上在设计时，还要充分考虑供配电系统后期的扩容需求，所以就需要预留一定量的富裕容量，是不允许变压器的负荷率取过高和过低两种极端的。在工程设计过程中，一般情况下，变压器的负荷率应选取在75% ～85% 左右是比较合适的。
四．照明系统节能设计
智能楼宇节约照明用电的方式有好多，比如在满足照度的条件下减少灯具数量、改善照明系统节能控制方式以及选用节能灯等等，但是仅凭以上方式进行照明系统的节能设计还不够，在此我们主要讨论如何充分利用自然光等光源以达到建筑节能的目的。在靠近室外部分的建筑面积，是可以采用透光率比较好的玻璃和门窗等，来增加建筑物白天的照明度的，在室内实现少开灯，并且能充分利用自然光源，来节约电能资源的目的。建筑内部照明这部分，凡是可以利用自然光的，可按建筑物的照度标准检测现场照度情况，进行照明设计，并配备相应的灯光控制系统，来实现灯具照明的自动化，以满足不同照明区域的功能需求。对于建筑物夜景照明的设计中，电气设计人员要考虑到城市规划这方面，与城市景观规划人员相互沟通，不光要在灯光烘托效果下体现建筑总体风格，还要表现出应有的文化底蕴、艺术效果；并且，应将照明与美学和艺术等内容相互结合起来，为营造出优美、优雅、舒适的建筑物夜景环境而努力。在进行照明设计时，还要注意照明系统的控制，光也可对环境产生污染，尽量避免，也可达到节能降耗的目的，同时也要注意对人文与生态环境等的保护。
五．结束语
节约用电，不仅仅在智能楼宇的电气工程设计中被重视，在其他的建筑工程施工中，也同样占据着重要的作用，不仅仅从成本上降低消耗，从经济上，也有利于推进市场化的建设。尤其是在照明用电的设计上，能利用自然光照明的部分，为了节能减耗，采取自然光照射，由于电气系统在建筑过程中涉及多个部门，所以还要分别对不同的减少消耗的系统进行设计，做好节能措施，掌握好节能技术，把节能减耗推广应用开来，争取运用到智能楼宇建设的每一项工程中去。
参考文献:
[1] 王丽恒. 《智能楼宇建筑电气节能現状及节能设计研究》 才智. 2011(23)
[2] 王海波. 《民用建筑电气节能设计》 科技传播. 2011(17)
[3] 汤蕾蕾. 《智能楼宇电气系统安装技术的分析探讨》 无线互联科技. 2011(04)
[4] 齐笑. 《开创建筑节能新理念——访北京中创立方软件有限公司总经理陈军》[5]. 智能建筑. 2009(08)
[6] 钟衍,张自强. 《建筑电气节能技术研究与探讨之一》 建筑智能化系统与建筑节能 智能建筑. 2007(12)
[7] 陈经纬. 《楼宇通信综合布线系统的设计研究》科技创新导报. 2010(31)