智能建筑节能模式研究

蔡美善

摘要 在对我国节能建筑现状进行调查的基础上，针对对智能建筑节能措施进行了研究，指出智能管理系统与电气设计在智能建筑节能方面的重要性。

关键词 智能建筑 能源管理 电气节能

TE08

1 引言

所谓智能建筑(Intelligent Building)，是以现代计算机技术、通信技术、现代控制技术和建筑技术为依托，通过对建筑设备自动监控和对信息资源管理，从而为用户提供安全、高效、舒适、便利的人性化建筑环境。

为了适应时代的发展，智能楼宇未来的发展必须是以楼宇能源管理为核心，将所有与用能相关的系统进行集成，并进行协调控制，统一管理，提高建筑内各能耗系统的运行效率，以降以降低对能源的消耗。

2智能建筑节能现状

近些年，随着我国节能减排工作的不断深入，具备节能特点的智能化系统相继出现在北京、上海、广州等一线城市的公共建筑中，成为建筑节能的主要措施之一。 然而尽管很多建筑采用了先进的楼宇自控技术、系统集成技术等，但由于不少智能化工程存在质量不过关、后期维护保养不到位等问题，智能化系统的利用率并不高，甚而为一种“摆设”，节能效果更是无从谈起。统计数据表明，我国大型智能建筑能耗是美国、日本等发达国家同类型建筑能耗的1．5—2倍。由此可见，我国与发达国家建筑能源利用率的差距还很大，这也引发了人们对智能建筑运用现状的思考。

3 智能建筑节能措施

3.1 智能楼宇能源管理

对于智能建筑节能而言，采用建筑智能化系统集成平台，实行切实可行的节能策略，可以挖掘建筑节能潜力，达到精细管理的目的，提升建筑节能管理水平。如常见的空调设备节能控制与照明系统节能控制。

3.1.1空调设备的节能控制

作为建筑楼宇中耗能大户，中央空调系统是楼宇自动化系统节能的重点，其监控方案非常重要。由于中央空调系统十分庞大，反应速度较慢、滞后现象较为严重，给机组运行的稳定性增加了很多困难。传统控制技术如积分微分调节法（PID）对工况及环境变化适应性差，控制惯性较大，易造成控制阀门频繁开关，温度波动大，节能效果不理想。而采取非常规的控制策略，如死区方式、变PID控制方式，能有效应对环境微小波动，根据目标参数与设定值偏差大小调整控制作用强弱，减小控制动作次数与幅度，达到节能目的。

除了采用智能监控方案，还可根据外部环境实时协调时间排程，达到节能目的。

最佳启动：根据人员使用情况及室外温度情况，充分利用大楼储存的能量，自动延迟开启HVAC设备。同时采用自适应算法在周末和节假日选择合适的开启时间。

最佳关机：根据人员使用情况，在人员离开之前的最佳时间，关闭HVAC设备，既能使人员离开之前空间维持舒适的水平，又能尽早地关闭设备，减少设备能耗。

夜间循环程序：分别设定低温极限和高温极限，根据室内温度决定“供热”或“制冷”命令的发出，实现加热循环控制或冷却循环控制。

相关技术还有零能量区域设置、非占用周期程序、夜间空气净化程序、负荷间隙运行等，运用现代计算机控制技术从各个细节方面进行节能控制。

3.1.2智能照明的节能控制

智能建筑照明控制系统根据时间、环境、场合、人流量的不同，采取不同的“预设值”控制方式，对的光照度进行精确设置和合理管理，不仅节省了能源开支，还延长了灯具的寿命。采用智能控制系统节电效果十分明显，一般可达30％以上。

时间表控制模式。不同时间段给予不同工作模式，如根据人员活动规律控制背景照明的定时关闭，并采用智能传感器检测技术，在有人通过时打开相应区域的灯光，从而实现降低电能消耗的目的。

按“需”提供照明控制模式。在使用频率低设备区域，如电梯机房、水泵房、地下配电间等场所，灯设为常闭状态，在人员进入时，探测器接通开关，当人员离去，探测器控制延时工作一段时间，自动断开开关。

维持光通量控制模式。在建筑中，采用调光控制方式，调节灯具输出，始终维持灯具光通量最小水平，既满足照明要求，又节约电能。

引入自然光控制模式。利用光导管将自然光引入室内，能使室内空间更加活泼自然。

3.2 智能建筑电气节能

作为建筑节能的重要组成部分，电气节能设计举足轻重。在不降低工作或生活标准，满足建筑使用功能及需求的前提下，通过合理的运行方案等来减少不必要的能源损耗，如合理设计供配电系统与线路。

3.2.1 合理设计供配电系统

根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点及负荷等级来设计供配电系统，使系统运行在最佳状态下，将供配电系统损耗减至最低，达到节能的目的。设计应从下面几个方面考虑：

(1)系统尽量简单可靠。同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于两级，尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。

(2)合理选择供电电压。同等情况下，电压越高损耗越小。民用建筑用电设备电压等级多为220／380V，但一些大型或特大型的民用建筑的空調主机为达到节能目的，经方案比较可选择10／6kV的制冷设备。

(3)变电所应靠近负荷中心，低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在200m以内。供电线路的电压损失满足规范的允许值的情况下，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行经济效益。

(4)合理选择变压器容量、台数。变压器负载率宜为0．7～0．85，其接线应能适应负荷变化，按经济运行原则灵活投切变压器，使变压器在最佳状态下运行，从而减少损耗。

(5)合理选择电缆、电线截面。在满足允许载流量、运行电压损失等各项技术指标的前提下，按经济电流密度选择电线截面。

(6)合理提高供配电系统的功率因素。在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下，若自然功率因素达不到接入电网要求，应进行无功功率的补偿，提高功率因素可以减少线路及变压器损耗。

3.2.2 合理设计配电线路

配电线路电能损耗取决于线路的阻抗和电流，与阻抗成正比、与电流的平方成正比；线路阻抗取决于导体的导电率、长度、截面积。因此，在电气配电线路设计中要抓以上几个因素进行优化设计，是电气线路耗能达到最低，从而达到节能的目的。

(1优先采用高导电率的导体。在经济条件允许的情况下，选择高导电率材料导体，如相比铝电线（电缆）而言，优先考虑铜电线（电缆）。

(2)尽量减少配电线路的长度。在设计中尽量走直线，可减少供电线路长度，从而减小线路损耗，并且减小线路压降，提高供电质量；各层配电间、配电箱尽量设置在负荷中心，减少线路的长度。

(3)按经济电流选择电线（电缆）截面积。按经济电流选择电线、电缆截面的方法可以尽量减少配电线路中的电能损耗，实现节能，并且随着电缆电压损失的减小，电网电压质量得到改善；电缆发热减少，延长电缆的使用寿命等。

3.3 新技术、新材料应用（智能玻璃幕墙为例）

智能玻璃幕墙(Intelligent glass facade)是指幕墙以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化自动调节幕墙的保温、遮阳通风设备系统，以达到最大限度地降低建筑物所需次性能

源，同时又能最大限度地创造出健康、舒适的室内环境。

智能玻璃幕墙的设计不是一种独立的纯外墙构造性设计，而是先进的整体建筑能耗平衡设计的重要组成部分。通过外墙构造的调节机制，配合整个建筑技术设备之间的互动，达到

能源优化的效果。智能玻璃幕墙的设计原则概括起来有以下几点：1．利用太阳辐射热，节约冬季采暖所需能源；2．最大限度地利用自然采光以减少人工照明；3．精心组织自然通风与排风系统，以减少机械通风能耗；4．利用建筑楼板、墙体的蓄热性和昼夜温差，减少夏季制冷需求量。配合楼板采暖制冷系统创造舒适健康的室内环境；5．各种幕墙机制、通风、遮阳、蓄热和建筑空调供暖通风等相互之间智能配合，以达到最高效率。

智能玻璃幕墙主要通过双层幕墙的形式得以实现。其内层幕墙相当于传统的玻璃幕墙，是室内外的分界线，通常由中空保温玻璃构成，并设可开启窗扇；外侧玻璃通常南单层钢化

玻璃构成(也有外侧玻璃采用中空保温玻璃的实例，属于机械通风式双层幕墙系统)。外侧玻璃的主要功能是承受风载，防雨水、风沙，噪声以及形成两层玻璃之间一个相对稳定的、可

以调节的空气缓冲层。

4 结语

建筑节能是一个关乎国计民生的大问题，我国95％的既有建筑属于高耗能建筑，它们每年要消耗大量的能源。智能建筑的节能是全方位的、持久的和综合性的系统工程。智能建筑的设计者必须努力推动节能技术措施的实施和应用，同时对已投入运行的节能设施和系统进行科学管理也是重要措施和手段。

参考文献

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