智能樓宇中的節(jié)能技術(shù)

摘要：本文介紹了智能樓宇中主要的節(jié)能技術(shù)，如太陽能技術(shù)、暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)、配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及綜合能效管理系統(tǒng)，實(shí)際工程中可以綜合考慮利用這些技術(shù)，達(dá)到降低能耗的目的。

關(guān)鍵詞：太陽能；空調(diào)系統(tǒng)；照明系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；綜合能效管理；節(jié)能

Abstract: this paper introduces the main energy saving technology are intelligent, such as solar energy technology, hvac system energy saving technology, lighting system energy saving technology, power distribution system energy saving technology and comprehensive energy efficiency management system, practical projects can use these technologies comprehensive consideration, achieve the purpose of reducing energy consumption.

Keywords: solar; Air conditioning system; Lighting system;power distribution system; Comprehensive energy efficiency management; Energy saving

0引言

目前我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快發(fā)展的階段，隨著建筑舒適度要求的提高，建筑能耗問題日益嚴(yán)重，給社會、能源和環(huán)境帶來巨大壓力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)建筑直接能耗已從20世紀(jì)70年代末的10%，上升到近年的25%左右。同時(shí)，基于先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)的樓宇智能化趨勢正日益明顯，而傳統(tǒng)的樓宇智能化主要集中在通風(fēng)空調(diào)、給排水、安全防范、火災(zāi)報(bào)警等專業(yè)的監(jiān)視和控制，對樓宇節(jié)能和綜合能效管理關(guān)注較少，隨著低碳經(jīng)濟(jì)的到來，人們希望樓宇的智能化還能提供節(jié)能環(huán)保、高效舒適的工作生活環(huán)境，因此有必要對適用于智能樓宇的節(jié)能技術(shù)及綜合能效管理系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，以實(shí)現(xiàn)樓宇用能的智能化，支撐國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1太陽能技術(shù)

太陽能技術(shù)在樓宇中的應(yīng)用主要應(yīng)用于如下領(lǐng)域：1)太陽能熱水系統(tǒng)。太陽能熱水器是我國太陽能光熱轉(zhuǎn)換中最成熟的方法。太陽能熱水系統(tǒng)常常由太陽能集熱器、循環(huán)管道、儲熱水箱以及控制部件等相關(guān)裝置組成[1]。2)太陽能光伏發(fā)電。太陽能光伏發(fā)電是當(dāng)前智能樓字住宅利用太陽能的一種重要方式，其基本原理是通過光伏電池板吸收太陽輻射并產(chǎn)生電能，多余的電能被儲存于蓄電池中，以滿足下次用電需要。隨著住宅設(shè)計(jì)理念的不斷更新，光伏構(gòu)件與玻璃幕墻一體化，出現(xiàn)了光電幕墻、光電屋頂、光電遮陽板、墻面光伏方陣以及屋頂光伏方陣等光伏建筑一體化形式。3)太陽能空調(diào)技術(shù)。太陽能空調(diào)在有兩種不同的控制方式，一種是以太陽能發(fā)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，通過產(chǎn)生的電能來驅(qū)動家用空調(diào)實(shí)現(xiàn)制冷；另一種方式則是充分利用太陽能集熱器，通過將其吸收的太陽輻射產(chǎn)生的熱空氣和熱水，輸入到制冷機(jī)中實(shí)現(xiàn)制冷，該種方式特別適合設(shè)有中央空調(diào)的現(xiàn)代智能樓宇住宅之中[2]。

2暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

對智能樓宇建筑而言，其內(nèi)部暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能耗占據(jù)整個(gè)樓宇建筑能耗的60%以上[3]，暖通空調(diào)節(jié)能是建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，在智能樓宇建筑節(jié)能中具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

1）冰蓄冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)。冰蓄冷技術(shù)，即是在電力負(fù)荷很低的夜間用電低谷期，采用制冷機(jī)制冷，利用冰蓄冷介質(zhì)的顯熱或者潛熱特性，用一定方式將冷量存儲起來。在電力負(fù)荷較高的白天，把儲存的冷量釋放出來，以滿足空調(diào)或生產(chǎn)的需要[4]。冰蓄冷空調(diào)有移峰填谷、均衡用電的作用，同時(shí)利用電力公司分時(shí)段電價(jià)刺激機(jī)制，可降低整個(gè)樓字建筑空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省了整個(gè)樓宇建筑電費(fèi)開支。

2）變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)。當(dāng)變頻空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定溫度后，可以利用內(nèi)部自動控制策略，使空調(diào)自動進(jìn)入低頻運(yùn)轉(zhuǎn)階段，從而有效提高了空調(diào)系統(tǒng)的能效比，達(dá)到暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗運(yùn)行控制的目的，節(jié)能效果大于30%。

3照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

智能樓字建筑電氣照明系統(tǒng)的能耗與照明系統(tǒng)運(yùn)行過程中的很多因素有關(guān)，其具體函數(shù)表達(dá)式可以表示為[5]：

式中：P為為電氣照明系統(tǒng)各電氣設(shè)備總耗電量；F為光通量；N為照明設(shè)備的發(fā)光效率。

而

式中：E 為房間最小照度標(biāo)準(zhǔn)；K 為減光補(bǔ)償系統(tǒng) ；S為照明設(shè)備所安裝的房間面積；Z為照明器的數(shù)量；Q為光通量的綜合利用系數(shù)。

在進(jìn)行智能樓宇建筑照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要充分結(jié)合樓宇建筑工程實(shí)際情況，，通過合理設(shè)置和搭配，構(gòu)筑完善的照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方案，達(dá)到節(jié)能降耗的目的[6]。

智能樓宇節(jié)約照用電還要充分利用自然光等光源。在靠近室外部分的建筑面積，可以采用透光率較好的玻璃門窗等來增加建筑物白天照度，按建筑物照明設(shè)計(jì)中的照度標(biāo)準(zhǔn)檢測現(xiàn)場照度情況，并配備相應(yīng)的燈光控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)燈具照明的自動調(diào)節(jié)，以滿足不同照明區(qū)域功能需求，從而達(dá)到充分利用自然光源節(jié)約電能資源的目的[7]。

4配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

利用具有高效節(jié)能特性的非晶合金變壓器或S12、S11節(jié)能變壓器替代傳統(tǒng)的S7、S9高能耗變斥器是建筑電氣系統(tǒng)配電變壓器節(jié)能降損的主要措施。建筑區(qū)變配電所或變電站的選址應(yīng)盡量靠近用電負(fù)荷中心，這樣可以減少樓宇建筑電半徑，降低線損，減少供電電力電纜總長度，降低供電系統(tǒng)的投資；同時(shí)在配電變壓器運(yùn)行過程中，合理優(yōu)化變壓器調(diào)度運(yùn)行模式也是建筑配電變壓器節(jié)能降耗的另一重要技術(shù)措施；在建筑供配電系統(tǒng)中合理設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償方案，通過對無功補(bǔ)償裝置容量、安裝位置、以及切投方案的優(yōu)化調(diào)度，可以有效提高建筑供配電系統(tǒng)功率因素值，從而有效降低配電變壓器和整個(gè)供配電系統(tǒng)的綜合能耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

5 樓宇綜合能效管理系統(tǒng)

智能樓宇綜合能效管理系統(tǒng)是利用通信、控制以及信息化技術(shù)，對樓宇進(jìn)行綜合能效管理，從管理角度實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能減排。綜合能效管理系統(tǒng)采用高度集成的樓宇智能化管理模式，系統(tǒng)以能效管理系統(tǒng)為中心，利用三維綜合展示系統(tǒng)進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)再現(xiàn)，通過與樓宇自動化系統(tǒng)（安保系統(tǒng)、樓宇物業(yè)管理系統(tǒng)等）、樓宇微網(wǎng)及其他各自動化系統(tǒng)的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)能耗的實(shí)時(shí)分項(xiàng)監(jiān)測、環(huán)境數(shù)據(jù)分析、能效評估、自動電源調(diào)配、實(shí)時(shí)用能預(yù)警、綜合能效可視化展示等智能化能效管理功能。典型的智能樓宇綜合能效管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 典型樓宇綜合能效管理系統(tǒng)架構(gòu)

6結(jié)束語

在智能樓宇設(shè)計(jì)中，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)考慮相應(yīng)的節(jié)能方案。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，不僅要充分了解相關(guān)建筑節(jié)能原則和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)還要掌握先進(jìn)的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)方法和新型節(jié)能產(chǎn)品特點(diǎn)，以全面綜合的視角，把各種節(jié)能措施靈活運(yùn)用到智能樓宇建筑節(jié)能中，在保證樓宇舒適便捷，安全可靠的前提下，有效改進(jìn)用能方式，實(shí)現(xiàn)科學(xué)用能、合理用能、節(jié)約用能，提高清潔能源在終端能源消費(fèi)中的比重，促進(jìn)節(jié)能減排，服務(wù)“兩型”社會建設(shè)。

6參考文獻(xiàn)

[1] 陳華用.淺談太陽能新技術(shù)在智能樓宇住宅中的應(yīng)用[J].工會博覽,2011.07:159

[2] 梁銳，張群.結(jié)合太陽能應(yīng)用技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)[J].陜西建筑，2010.06:4-7.