绿色建筑中电气节能设计的探讨

赵永钊

摘 要：文章从绿色建筑体系出发，通过工程实例列举电气设计中变配电、照明、智能化等系统在绿色建筑中的节能应用，并分析其各项特点和优势，以及在整个绿色建筑中所起到的作用。说明电气节能不仅仅是绿色建筑评价的技术要点之一，也是通过创新技术提升建筑使用水平的重要一环。

关键词：绿色建筑；电气节能；电气设计；照明控制

引言

伴随着环境问题日益增多，绿色环保的生活方式逐渐为人们所接受。我国早已提出实施可持续发展战略，而在建筑业界，对绿色建筑的设计研究与实践就是对于其最为积极的回应。电气系统是绿色建筑重要组成部分，是使其高效稳定运行的基础系统；同时，建筑电气耗能占据了建筑总能耗的绝大部分。因此，对于建筑电气系统的设计以及节能技术的研究对于整个绿色建筑体系具有非常深重的意义。

1 工程案例分析

1.1 工程概况

本工程为中山市某展览馆，层高2层，建筑高度为14米，总建筑面积为7713平方米。本工程电气设计立足于满足现有规范法规要求的前提下，运用科学创新的理念，将绿色节能与整个电气系统有机结合起来，务求使得整栋建筑无论从运营以及管理成本上都能得到不同程度的优化和提升。

1.2 变配电系统

本工程的变配电房位于主体建筑的东南方向的副楼内，变配电房内设置两台容量为630KVA的户内型干式变压器。在其选型上，遵循总费用最低原则，即用变压器初始投资和其使用期间的损耗费用之和，通过比较不同效率和不同价格的变压器的总费用，用其中的最低值来选择变压器的方法。与此同时结合绿色节能的要求，确定选用非晶合金变压器。相对于目前国家广泛使用的低损耗卷铁心变压器S9型和S11型，非晶态合金变压器具有更加大的节能空间和性能上的提升。首先，其最大的特点是，空载损耗值超低、用电效率高。非晶合金变压器还具有运转温度低、使用寿命长、高超载能力以及具有较好的耐谐波能力，很大程度上满足绿色建筑的功能要求。从运行成本以及能源利用率来看，投资回收效益也相对较快。除选用高效节能变压器外，改善负荷功率因数也是很有必要的。为了能够降低供电变压器以及配电线路的损耗，在供电系统中合理增加无功功率补偿装置，改善供电质量，增大了设备利用率，使得供电效率明显提高。

1.3 照明系统

1.3.1 智能照明控制

本建筑主要功能为展示某新区规范建设的成果，建筑中心部位为一个面积将近900m2的展览区域，首层其他区域还有展示体验区、会议室及监控室等功能房间，二层主要为办公区域。基于建筑内大空间区域较多，采用智能照明控制系统更为合理以及管理更为方便。

比较传统照明控制方式，智能照明控制系统具有以下特点：（1）系统回路简便，方便维修及管理，减少线材消耗，降低投资成本及维修管理费用。（2）运用先进的电力电子技术，不但可以实现多点控制，自动或手动控制，而且还可以根据不同需求设置不同的场景模式来自动调节。（3）系统采用软启动、软关闭技术，可使每个照明回路在一定时间内缓慢启动、关闭或者延时启动、关闭，有效避免冲击电压对灯具的损害，有效延长灯具的使用寿命。（4）系统具有开放性与兼容性，能够与物业管理系统（BMS），楼宇自控系统（BA）结合起来，以提高建筑的智能化管理水平。

智能照明控制系统由输入单元、输出单元、系统单元组成。系统遵循国际通讯协议标准，且所有的单元模块均内置微处理器和储存单元，只需要一根信号线将系统各个输入、输出和系统支持单元连接成网络。外界通过输入单元输入指令，信号经过系统总线送达至指定的输出单元，再通过系统判断后控制相应照明回路。

在首层主展览厅内以投光灯及局部装饰性射灯为主，系统可以根据设置不同的照明模式。如根据展览顺序，控制不同区域灯光的第次明灭或者亮度的强弱；根据展览时段及人流多少，控制整个展览区域的灯具开启数量。在会议室及多功能厅以筒灯及LED灯带为主，系统可以设定不同的场景，如入场、报告、研讨、退场等。根据不同场景的需求，调节灯管开启的数量和灯光的亮度。二层办公区域考虑到人数较多，分成若干个独立的照明区域，实现多点控制，在每个区域的出入口都能控制开启、关闭或调节整个办公区域的所有照明灯具。亦同时设置照明的自动开启、关闭时间，如早上上班时间自动开启，下班时自动关闭，若有加班时可手动控制。走廊、楼梯间采用红外移动控制方式，人来灯明，人走后延时关闭。

1.3.2 节能光源

在满足照明设计规范要求的前提下，有效地控制单位面积灯具安装功率，优先选用光效高、显色性好的光源及配光合理、安全高效的灯具。纵观目前照明灯具的发展趋势，LED灯具无疑是现有较为高效节能的光源。LED比节能灯更加节能，且光线質量较高，基本上无辐射，使用寿命更长，属于新型的绿色照明光源。

在首层主展览厅内的沙盘局部展示照明，主要以LED射灯为主。会议室及多功能厅以LED筒灯及LED灯带为主。二层办公区域以LED线形灯为主要照明灯具，相较于传统镇流器的日光灯，LED照明减缓这种100HZ的频闪对工作人员做成的眼睛疲劳，克服了启辉时造成的亮度不稳定，创造了一个健康、舒适的工作环境，从而提升了工作效率。走廊、楼梯间等公共区域也选用了LED筒灯、埋地灯及LED灯带等装饰性照明。

1.4 能耗分项计量系统

建立全面的能耗分项计量系统，依据各项用能数据分析，是建筑明确节能方向的重要手段。分项计量系统是指通过对建筑内各项能耗系统安装分类和分项能耗计量装置，通过远程传输手段等及时采集能耗数据，实现对能耗的实时监测和动态分析的系统。

系统能够与楼宇自控系统（BA）兼容，采用总线制分布式架构，通过在现场装设的电子式电能表数据通过总线上传至终端处理服务器。在以下地方装设计量装置：（1）变配电房各出线回路。（2）制冷机房，生活水泵房等用能密度高、耗能大的设备。（3）室内照明分层计量。（4）空调末端设备分层计量。综合数据能够通过软件处理，用图表的方式向操作人员直观地展示出来。

1.5 楼宇自控系统（BA）

系统本身主要对展览馆内各种动力设备进行全面的监控和集中管理。系统主要由各类传感器、执行期、现场控制器（DDC）及监控中心组成。由传感器现场监测得到各种的数据，如温度、压力、湿度及流量等，上传至每个现场控制器后通过系统总线远程传输至首层监控中心，经过系统分析判断后反馈控制指令。例如采集新风的温湿度、回风温湿度、CO2浓度监测等；还能通过与智能照明系统的兼容，结合窗磁感应和空调末端联动，实现办公室空间的灯光、窗帘、空调等综合智能场景控制。

1.6 光伏发电系统

在展览馆天面安装容量为50千瓦的太阳能光伏发电系统，年发电量约为6万千瓦时，所发电力完全自行消耗，不并网售电。发电系统能与楼宇监控系统兼容，能够实施监控其发电量和历史发电量。

2 结束语

随着时代发展的需求，绿色节能的电气设计理念必将被广泛推广。绿色节能并不是盲目地为了节能去追求高科技手段而忽视使用实际情况和投资成本等因数，也不是牺牲建筑使用功能来达到所谓的节能效果，应结合实际合理采用新技术、新方案，以提高建筑本身的绿色节能水平。

参考文献

[1]程大章.智能化大楼的建筑设备[M].建工出版社，1996.

[2]张文才.照明节能设计[J].电气应用，2006（2）.

[3]孙琳.“亮绿”建筑能效的全生命周期管理[J].智能建筑与城市信息，2012（7）.