摘要：為進(jìn)一步提高建筑電氣節(jié)能降耗設(shè)計質(zhì)量，以實際工程為研究對象，介紹現(xiàn)階段建筑電氣節(jié)能降耗設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，闡述可再生能源利用、照明系統(tǒng)節(jié)能以及能效管理系統(tǒng)在建筑電氣節(jié)能降耗中的應(yīng)用，提出實際工程中的節(jié)能降耗措施。分析結(jié)果表明，綜合可再生能源利用、照明系統(tǒng)節(jié)能以及能效管理系統(tǒng)的建筑電氣節(jié)能降耗技術(shù)能節(jié)約建筑電氣28.54%的總能耗量，具有顯著的節(jié)能效果。研究內(nèi)容對于提高建筑電氣節(jié)能技術(shù)、降低建筑能耗具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；節(jié)能降耗；照明系統(tǒng)；光伏發(fā)電

中圖分類號：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.065

Research on Building Electrical Energy Saving and Consumption Reduction Technology

QIAN Hong

（Jiangsu Zhiqiaotong Engineering Consulting Co.， Ltd.， Nanjing 210000， China）

Abstract： In order to further improve the quality of building electrical energy saving and consumption reduction design， we take the actual project as the research object， introduce the key technology of building electrical energy saving and consumption reduction design at the present stage， describe the application of renewable energy utilization， lighting system energy saving and energy efficiency management system in building electrical energy saving and consumption reduction， and put forward the energy saving and consumption reduction measures in the actual project. The analysis results show that the integrated renewable energy utilization， lighting system energy saving and energy efficiency management system of building electrical energy saving and consumption reduction technology can save 28.54% of the total energy consumption of the building electrical， which has a very obvious energy saving effect. The content of the study has a certain reference significance for improving building electrical energy-saving technology and reducing building energy consumption.

Keywords： building electrical ; energy saving ; lighting system ; photovoltaic power generation

某大型商業(yè)建筑總高度約為75 m，地上21層，地下3層，總建筑面積為20 869.25 m2。地下3層主要作為地下車庫、建筑設(shè)備用房等；地上部分中，1樓作為大廳及安保、消防監(jiān)控室使用，2～4樓作為餐廳，剩余樓層作為辦公用房和賓館用房。該樓棟屬于一類高層公共建筑，建筑采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，耐火等級為一級，抗震設(shè)防烈度為7度。建筑總占地面積約為1 250 m2，建筑密度約為42%。本項目計劃采用光伏發(fā)電、能源控制系統(tǒng)等一系列手段控制建筑電氣能耗，以達(dá)到節(jié)能降耗、減少碳排放的目的。

1 建筑電氣節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)

可再生能源作為一種更加高效、環(huán)保且可靠的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，是重要的資源。其中，太陽能光伏發(fā)電、太陽熱能利用及地源熱泵等技術(shù)在建筑行業(yè)也得到了應(yīng)用[1]。光伏發(fā)電具有安全、無污染、不受地形限制及建設(shè)周期短等優(yōu)勢，對于建筑物而言，可將其設(shè)備架設(shè)在屋面并通過設(shè)備連接建筑物內(nèi)部的供電系統(tǒng)，但其同樣具有占用面積較大、間歇性、區(qū)域性等問題[2]。光伏發(fā)電系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能降耗特征，經(jīng)計算，在太陽能資源豐富地區(qū)，1 MWp太陽能電站能夠節(jié)約330 t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放量為858 t，減少二氧化硫排放量約為8.0 t。與建筑相結(jié)合的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要將封裝好的光伏組件安裝在建筑物屋頂，組成光伏發(fā)電系統(tǒng)，并入建筑本身能源系統(tǒng)，能夠一定程度上減少建筑能源消耗[3]。

照明系統(tǒng)是建筑電氣中能源消耗較大的部分，也是建筑節(jié)能降耗的主要設(shè)計內(nèi)容。在建筑照明設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)工作特點以及作業(yè)需求，遵循相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適光源[4]。選用光通維持率高、配光曲線合理、利用系數(shù)高的燈具是提高照明能效的主要方法。

建筑能效管理系統(tǒng)主要由管理控制系統(tǒng)軟件、輔助設(shè)備、電能計量裝置以及區(qū)域網(wǎng)組數(shù)據(jù)采集器等部分構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)實時自動化采集數(shù)據(jù)、提高能耗可視化水平、能耗溯源以及能耗信息分析等功能。建筑能效管理系統(tǒng)能夠分析實際能耗與能耗控制目標(biāo)的差異，并溯源和分析已發(fā)生的能耗，定位能耗過大部分，為能耗過大部位改進(jìn)提供依據(jù)[5]。同時，建筑能效管理系統(tǒng)能夠制定個性化能耗管理方法，如自動感應(yīng)燈具、自動感應(yīng)用水設(shè)備、動態(tài)溫度設(shè)置方案、風(fēng)系統(tǒng)及熱回收裝置等。

2 節(jié)能降耗具體措施

2.1 可再生能源的利用

本項目的經(jīng)度為118°55′48″E，緯度為32°0′18″N，年日照時數(shù)為2 021 h，年總輻射量為4 586.53 MJ/m2，K值為3.15，年日照大于6 h天數(shù)為180 d。結(jié)合相關(guān)設(shè)計參數(shù)，并根據(jù)建筑物可供使用場地條件，綜合選定在項目屋面位置安裝364塊光伏組件，單個組件最大接入功率為245 Wp，安裝傾斜角度為24°，正南朝向，單點接入設(shè)計方案如圖1所示[6]。

光伏發(fā)電系統(tǒng)整體主要由光伏方陣、匯流設(shè)備、逆變器、儲能與控制設(shè)備以及監(jiān)測與布線系統(tǒng)等內(nèi)容組成。其中，光伏組件技術(shù)參數(shù)如表1所示，逆變器具備過載、短路、停電、過流保護(hù)、直流電壓等保護(hù)功能，用于保障線路安全。此外，本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置了監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測光伏發(fā)電設(shè)備的直流側(cè)電壓、電量，交流測電壓、電流、電量、功率及頻率等參數(shù)，并且具備統(tǒng)計發(fā)電量、消耗量、項目節(jié)能率等功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測光伏發(fā)電系統(tǒng)，并與既定節(jié)能減排指標(biāo)進(jìn)行對比，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2.2 照明系統(tǒng)節(jié)能

建筑照明系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)不同場所選用不同的節(jié)能燈具。針對照明燈具的選擇，《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50034—2024）規(guī)定了相應(yīng)的照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，其中與本建筑相關(guān)的照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

在選用節(jié)能燈具的基礎(chǔ)上，本項目采用“1、3、6原則”，具體如下?？傮w照明系統(tǒng)中10%光源為應(yīng)急安全照明，主要用于保障建筑物基礎(chǔ)照明，此部分并非消防應(yīng)急照明，但涵蓋消防應(yīng)急照明；30%光源為基礎(chǔ)照明，并通過節(jié)能控制系統(tǒng)進(jìn)行定時控制；60%光源為適應(yīng)性照明，根據(jù)環(huán)境因素、用途以及照度要求等情況合理布置，并設(shè)置只能開關(guān)。除此之外，本項目設(shè)置了智能控制系統(tǒng)。智能控制系統(tǒng)通過各類感光設(shè)備和相應(yīng)配件，進(jìn)行燈管智能啟動與關(guān)閉的管理，同時可以通過終端設(shè)備了解和控制燈管情況。

2.3 能效管理系統(tǒng)

根據(jù)建筑實際需求，采用能效管理系統(tǒng)控制建筑整體能效，主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、能耗統(tǒng)計以及能耗對比分析3個部分功能。能效管理系統(tǒng)主要由能源管理應(yīng)用層、監(jiān)控層、通信層以及設(shè)備層4部分組成。其中，能源管理應(yīng)用層主機(jī)設(shè)置在消防控制室內(nèi)，用于實時監(jiān)控建筑物整體設(shè)備運轉(zhuǎn)情況以及能耗數(shù)據(jù)分析，為管理者實時提供建筑物設(shè)備信息；監(jiān)控層主要為分系統(tǒng)監(jiān)控，分別監(jiān)控電梯設(shè)備、照明設(shè)備、熱源設(shè)備等；通信層主要用于傳輸設(shè)備終端數(shù)據(jù)；設(shè)備層是在設(shè)備終端中設(shè)置傳感器，實時收集設(shè)備能耗信息與工作信息，為分析系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)。

能耗管理系統(tǒng)能夠不間斷地收集建筑物能耗數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析的方式，對比每日、每月、每季度以及每年的能耗數(shù)據(jù)，并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，給出能耗分析報告。同時，位于設(shè)備層的終端傳感器還能夠?qū)崟r檢測設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，為設(shè)備維修與升級提供依據(jù)。

3 案例節(jié)能實效分析

經(jīng)計算，本項目所采用的光伏發(fā)電一體化設(shè)備樁基總?cè)萘繛?9.180 kWp，理論年發(fā)電量約為10 kW·h，能夠用于本地負(fù)荷消耗，同時通過智能管理系統(tǒng)，分時段地應(yīng)用光伏發(fā)電量，最大化降低能源使用費用，發(fā)揮光伏發(fā)電的優(yōu)勢。除此之外，建筑能效管理系統(tǒng)的使用能夠改善以往粗放的能耗方式，精細(xì)化控制各用電終端能耗量。照明系統(tǒng)選用發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）光源，并配套相應(yīng)的高反射比反射罩。10年時間，100盞LED燈具與普通熒光燈具相比，能夠節(jié)約的使用費用約為1.956 6萬元。

本項目通過各種節(jié)能降耗方式改造建筑電氣系統(tǒng)，對比節(jié)能降耗項目改造前后的平均年單位面積耗電量，如表3所示。能夠節(jié)約總能耗量的28.54%，其中照明系統(tǒng)選用LED燈具，節(jié)約的能源消耗量約為36.65%，冷暖空調(diào)系統(tǒng)節(jié)約的能源量約為34.27%，同時結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)的投入使用，年節(jié)約電量約為70萬 kW·h。由此說明，節(jié)能降耗項目改造后，達(dá)到了高效節(jié)約能源的目的，實現(xiàn)節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效果的匹配。

4 結(jié)論

為提高建筑工程節(jié)能降耗技術(shù)，論述再生能源利用、照明系統(tǒng)節(jié)能以及智能控制系統(tǒng)在建筑電氣節(jié)能降耗方面的應(yīng)用價值及應(yīng)用方式。通過實際案例分析可知，綜合再生能源利用、照明系統(tǒng)節(jié)能以及能效管理系統(tǒng)的建筑電氣系統(tǒng)能夠節(jié)約約28.54%的能耗量，節(jié)能降耗效果明顯，對于提高建筑工程節(jié)能降耗水平具有一定的意義。

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