现代建筑电气的绿色环保与节能控制技术的应用理念与思考
邵民杰 （华东建筑设计研究院有限公司 上海 200002）
摘 要： 本文主要阐述了现代建筑中电气绿色环保与节能控制技术的应用理念，并揭示了建筑电气的绿色、环保、节能对于构建绿色建筑具有重要的意义。
关键词： 绿色建筑 光伏发电 电气节能 节能控制技术 楼宇监控
1.概述
绿色、节能已成为当今现代建筑业发展的一个重要因素，也是未来全球可持续发展的主题。所谓绿色建筑，就是在建筑周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供键康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。绿色建筑倡导建设者注重绿色、节能和可持续发展，将低碳环保技术、节能控制技术、智能信息技术应用于各个方面，用最新的理念、先进的技术去解决生态节能与环境舒适问题
我国正处在经济的高速发展时期，经济的高速发展所带来的能源短缺是国家所面临的重大挑战，我国的能源消耗要比国际先进国家高出数倍之多。我国单位GDP能耗约为美国的3~4倍，日本的9倍；2008年我国GDP约占世界的6%，一次能源消耗约占世界的18%，CO2排放量约占世界的20%，已成为世界第一大碳排放国，加之我国能源人均储量小，消耗总量大，耗能高，因此有效节约使用能源，已不仅是经济问题，更是关系到国家的战略问题。我国政府承诺到2020年单位GDP CO2排放量要比2005年降低40~45%，我国的节能减碳面临着巨大的挑战。
我国建设领域的高能耗现象也相当严重，目前建筑能耗约占全国总能耗的28%左右，作为大量消耗能源和资源的建筑业，做好建筑（特别是现代大型公共建筑）的节能降耗工作，改变当前高投入、高消耗、高污染、低效率的模式，对政府所倡导的生态环保、节能减排能起到重要作用。
2. 建筑电气业的绿色节能
绿色建筑追求的是自然、建筑与人三者之间的和谐统一，他的重点就是绿色、
- 1 -
节能。现代建筑业的绿色、节能涉及到诸多方面，就建筑电气行业就有许多，例如：太阳能、风能等可再生能源的有效利用，国内的一些建筑做了许多建筑一体化太阳能光伏发电系统（BIPV），而且发电容量很大，如：2010年上海世博场馆工程及配套工程———上海虹桥枢纽京沪高铁站、上海世博主题馆、上海世博中心场馆等，并与建筑体结合得非常好。其中虹桥枢纽京沪高铁站总装机容量6688千瓦,年均发电可达630万度,每年发电可供12000户居民使用一年。 项目每年可以减排二氧化碳6600多吨，节约标准煤2254吨，其经济效益和节能减排作用十分明显。虽然目前这些可再生能源利用的新技术会存在着投入价格与产出以及某些技术的制约，从投入产出比的关系上看可能回收的时间要很长，但从绿色环保的理念去考虑，这是对绿色建筑的一种贡献。国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006也将这一内容列为了评价指标的优选项之一。
当然还有电气系统自身的绿色节能，如供配电环节的节能，变电站的设置靠近负荷中心，尽可能地减少线路的损耗，在变压器容量的选择上考虑变压器的节能性以及经济运行要求。变压器是供配电系统中的主要耗电设备之一，变压器容量偏小，负荷率过高会引起负载损耗增大，效率变低，寿命变短；而变压器容量偏大，负荷率过低，又会引起空载损耗增大，效率也变低；因此要根据实际负荷情况合理选择变压器容量，使变压器尽可能运行在最佳负荷状态。变压器自身也要采用节能型变压器，并在各个环节采取提高功率因数的措施。还有照明系统的节能措施，如建筑室内照明充分利用自然光，达到节能效果以及高光效光源、高效率灯具的使用，节能、环保、耗电低的LED光源来替代传统光源等等。
另外还要考虑对谐波的治理和降损节能。由于较多建筑物中电力电子设备使用较多，会产生许多谐波，除变压器、电力电容器外，各种电力电子装置、变频装置、电子镇流器、VAV 空调等非线性的设备都会产生谐波。谐波电流流入电网后，通过电网阻抗产生谐波压降，从而引起电网的电压畸变，给配电系统的各个环节带来严重的谐波问题。谐波也降低了电能的利用率，引起用电设备涡流损耗增加、过热，绝缘老化，甚至发生故障或烧毁。因此治理谐波有助于提高设备的使用寿命，减少电能损耗，达到节能目的。选用的电气设备还要注重产品的环保性、材料可再生利用，这些都是对建筑绿色环保节能的贡献。
- 2 -
电气绿色节能的方法还有很多，除了设备自身固有的节能因素外，另一个不可忽视因素就是对设施进行节能控制运行管理，而且这又是个极为有效的主动性节能方法。例如在现代大型建筑物中常会采用楼宇监控管理系统来对楼内设施进行节能控制与管理，可以说也这是实现现代建筑绿色节能的有效方法之一。
3. 楼宇监控管理系统是实现建筑绿色节能的有效方法
建筑绿色节能离不开采用先进的智能化技术手段来实现，而楼宇监控管理系统则是实现建筑绿色节能的有效方法之一。
楼宇监控管理系统是运用现代控制技术、计算机技术、网络通信技术，结合科学有效的管理方式、策略，对建筑内部环境参数、机电设施运行状况、能源使用进行监测、节能控制与管理，提供一个安全可靠、舒适环保、高效节能的生活与工作环境。
在现代建筑中，每实现一项功能都要配置相关的设施，例如：空调、照明、电梯、水泵、智能化设施等，这些设施的运行，又是建立在电气、设备的用能之上，而据统计：我们现有的建筑用能设备的设计选择通常是以能满足较高负荷情况下正常运行为原则的，实际测试情况也表明：在那些并未采取节能运行措施的大部分机电设备中，一旦设备开启，大多是处于高限运行或满负荷运行状态，这样其不仅过多的消耗能源，同时还降低设备运行寿命。因此有必要对其进行监控、节能运行管理。
另一方面，随着社会的不断进步，人们对现代建筑要求的多样化与服务需求日益提高，越来越重视生活工作条件和环境的舒适性，设施运行的安全高效性，管理服务的完善性，而楼宇设备监控系统成为能够解决这些问题，满足这些需求的一个不可缺失的重要组成部分。
4. 楼宇监控管理系统实现建筑绿色节能的主要功效体现
楼宇监控管理系统实现的绿色、节能功效主要体现在以下几个方面： 1）实现环境监测控制
国外一项调查发现在办公建筑中，合适的家具，适宜的照明，舒适合理的环境温湿度，清洁的空气等几个因素对办公人员的效率影响很大，可能会导致增加或减少40%~50%的工作效率，而以改善人们工作环境，提高工作效率的环境监测控制能够很好地满足环境舒适度这一要求。
- 3 -
楼宇自控系统通过对工作环境照明的监测控制，利用光照传感器使环境的照度基本维持在适合的范围中，并可最大限度地利用好自然光；通过对工作环境温湿度、二氧化碳浓度的监测，动态控制室外新风空气的取入量，动态增减室外新风的风量；根据不同季节对温湿度的需求，合理调节室内温湿度，使室内保持在舒适的环境中；并可实现对有害污染物排放浓度超标进行实时监测报警。
2） 实现对楼宇用能设施的监测、控制、管理
对建筑内用能设施，包括：用电、用气、用水、用煤、冷热源等进行全面监测、计量；对电力、空调、照明等主要用电设备的供电回路进行监测计量；对冷热源进行监测计量；对空调末端用能、空调用水、生活用水监测计量；对厨房餐厅用水用气以及燃油、燃气用量进行监测计量。所有实时监测的各用能计量数据被按不同种类，不同区域进行归类，计算，存储，并进行能耗分析、评估，在需要时可利用现代负荷预测方法，提供用电负荷的预测、空调新风量需求预测、空调环境温湿度控制预测等，并建立好能耗数据与相关机电设备的互联关系。
通过对建筑内各用能设施的监测计量，有助于发现设备运行的问题及用能薄弱环节，有助于系统进行分析评估，从而通过管理手段来全面降低建筑设施的能源消耗和运行成本。
另外能够根据实际需求对建筑内各用能设施进行节能控制管理。主要包括：
（1） 实施对空调冷热源设施的最优投运控制。
（2） 室内温湿度控制。室内温湿度的变化与能耗有着密切的关系，保持好室内温湿度也是建筑室内舒适度的重要指标之一。夏季若将室内温度设定值下调1oC,可增加8~9%的能耗；如果对室内环境温度不加控制的话，极可能造成夏季室内温度过低，冬季温度过高的现象，不但浪费能源，舒适性也不好。
（3） 设备的最佳启停控制，最佳能量控制。
（4） 负荷间隙运行控制，也就是在满足舒适性要求的极限范围内，按实测温度和负荷确定循环周期与分断时间，通过固定周期性或可变周期性间隙运行某些设备来减少设备开启时间，减少能耗。
- 4 -
相关推荐：
loading