【摘要】文章對電氣工程及其自動化技術在綠色建筑土建項目中的應用及重要性進行了研究，對現(xiàn)有技術進行了詳盡分析，提出了電氣自動化系統(tǒng)在綠色建筑設計、施工、運維各階段的具體應用策略，并結合實際項目，驗證了這些技術手段的有效性。對位于上海某棟高層辦公樓的電氣自動化項目進行了詳細介紹，該建筑通過應用先進的電氣自動化技術，實現(xiàn)了能耗的顯著降低與能源使用的優(yōu)化。此外，研究還探討了電氣自動化技術在未來綠色建筑發(fā)展中可能面臨的挑戰(zhàn)，包括技術層面的能耗模擬軟件預測誤差、智能控制系統(tǒng)的適應性不足等問題，以及經(jīng)濟與政策方面的挑戰(zhàn)，并提出了相應的應對措施。研究結果為相關領域的研究人員提供了有價值的參考。

【關鍵詞】電氣工程；自動化技術；綠色建筑；節(jié)能減排

【中圖分類號】TU198 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）02-0070-03

0 引言

隨著全球可持續(xù)發(fā)展理念的深化推廣，綠色建筑作為實現(xiàn)節(jié)能減排目標的重要途徑，已經(jīng)成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。電氣工程及其自動化技術在此背景下顯得尤為重要，它們不僅是建筑智能化的關鍵支持，也是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段。當前，電氣工程正朝著智能化、集成化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術的融入使得電氣設備之間的互聯(lián)成為可能，而大數(shù)據(jù)與云計算的應用則進一步提升了數(shù)據(jù)處理的能力。建筑作為重要的能源消耗體，其綠色化對于節(jié)能減排有著直接的影響。綠色建筑不僅在設計階段考慮了節(jié)能高效、節(jié)水環(huán)保、材料環(huán)保、室內環(huán)境健康以及生態(tài)協(xié)調等多重因素，還在施工和運營期間采取了一系列措施來減少對環(huán)境的影響。然而，綠色建筑的建設和推廣仍面臨著技術、經(jīng)濟和政策上的挑戰(zhàn)，需要提出相應的應對措施。

1 電氣工程及其自動化概述

電氣工程涵蓋電能產(chǎn)生、傳輸、分配及電氣設備的設計與應用，19世紀末隨電力工業(yè)興起而快速發(fā)展。自動化技術通過機械設備或電子設備自動完成任務，減少人工干預，提高效率與質量，在電力系統(tǒng)運行維護、電氣設備控制管理及智能電網(wǎng)建設中至關重要。隨著工業(yè)4.0概念的推廣，自動化技術越來越重要，智能家居系統(tǒng)集成傳感器網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)家電智能化控制。當前電氣自動化技術正向智能化、集成化、網(wǎng)絡化演進，物聯(lián)網(wǎng)技術促進電氣設備互聯(lián)，大數(shù)據(jù)與云計算提升數(shù)據(jù)處理能力，支持電力系統(tǒng)監(jiān)測與預測，人工智能算法優(yōu)化電力調度與故障預測，適應可再生能源并網(wǎng)需求，推動電力行業(yè)數(shù)字化轉型，構建清潔高效的能源體系[1]。

2 綠色建筑的概念與評價標準

2.1 綠色建筑的基本概念及其特點

綠色建筑是指在全生命周期內最大限度地節(jié)約資源、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。這類建筑的設計理念強調可持續(xù)性，通過采用先進的設計理念和技術手段，使建筑在整個生命周期內達到最佳的資源利用效率。綠色建筑的特點主要包括以下幾個方面：①節(jié)能高效，通過優(yōu)化建筑設計、選用高效建筑材料等方式降低能耗；②節(jié)水環(huán)保，采取雨水收集再利用、廢水處理回用等措施減少水資源浪費；③材料環(huán)保，優(yōu)先選用可再生、無毒害的建筑材料；④室內環(huán)境健康，注重通風采光、空氣質量等要素，確保使用者身心健康；⑤生態(tài)協(xié)調，建筑與周圍自然環(huán)境相融合，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。通過這些特性，綠色建筑不僅提高了建筑本身的性能，還促進了社會整體環(huán)境質量的改善[2]。

2.2 電氣工程在綠色建筑中的地位與作用

電氣工程在綠色建筑中的地位至關重要，它是實現(xiàn)建筑智能化與節(jié)能減排目標的關鍵技術支持。在設計階段，電氣工程師利用計算機模擬技術對建筑能耗進行預測分析，通過優(yōu)化配電方案、照明系統(tǒng)設計等手段，減少不必要的能源消耗。在施工過程中，電氣自動化技術的應用使得施工更加精確可控，減少了施工過程中對環(huán)境的負面影響。在建筑運營期間，電氣工程更是發(fā)揮了不可或缺的作用。先進的樓宇自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)對暖通空調、照明、安防等系統(tǒng)的集中控制與管理，確保各種設施設備高效運行。此外，通過安裝太陽能光伏板、風力發(fā)電機等可再生能源發(fā)電裝置，電氣工程還能夠幫助建筑增強能源自主能力，并作為外部電網(wǎng)的重要補充，減少對外部電網(wǎng)的依賴。

3 電氣自動化技術在綠色建筑中的應用

3.1 能耗模擬與優(yōu)化設計

在綠色建筑設計階段，電氣自動化技術扮演著多元化且不可或缺的角色，其應用范圍涵蓋了能耗預測、系統(tǒng)優(yōu)化、智能集成等多個方面。首先，通過能耗模擬與分析，使用專業(yè)的軟件（如EQuest、EnergyPlus）對建筑未來的能源消耗進行預測，通過輸入建筑參數(shù)、氣候條件、設備效率等因素生成詳細的能耗報告，幫助設計師識別高能耗環(huán)節(jié)，并提出改進措施。其次，在優(yōu)化設計方面，基于能耗模擬的結果，結合數(shù)據(jù)驅動的設計方法，利用機器學習算法分析大量已有的建筑性能數(shù)據(jù)，找出影響能耗的關鍵因素，從而指導設計師優(yōu)化建筑圍護結構、選擇合適的暖通空調系統(tǒng)配置等，確保設計方案既科學又合理[3]。

電氣自動化技術還涉及系統(tǒng)集成與自動化規(guī)劃，即規(guī)劃并設計樓宇自動化系統(tǒng)（BAS），實現(xiàn)對暖通空調、照明、安防等系統(tǒng)的集中控制與管理，提高系統(tǒng)的運行效率和建筑物的智能化水平。同時，在可再生能源系統(tǒng)設計中，評估和設計太陽能光伏板、風力發(fā)電機等裝置的安裝位置及規(guī)模，以最大化能源收集效率，并考慮與電網(wǎng)之間的互動策略。電力質量與配電系統(tǒng)設計也是重要的一環(huán)，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，設計合理的配電方案，包括選用高效的變壓器、電纜和其他配電設備，以及考慮諧波治理和無功補償措施，提高電能質量。最后，照明控制系統(tǒng)設計采用感應器、定時器和調光器等設備，根據(jù)自然光照強度自動調整室內照明亮度，減少不必要的能源浪費。

3.2 智能控制系統(tǒng)

在施工階段，電氣自動化技術同樣發(fā)揮著重要作用。BIM技術在電氣施工中的應用，實現(xiàn)了從二維圖紙向三維模型的轉變，不僅提高了設計信息傳遞的準確性，還便于施工團隊理解和執(zhí)行復雜的電氣安裝任務。模型包含了詳細的電氣元件位置、連接方式等信息，有助于預防施工錯誤且減少返工。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術也在施工階段大顯身手，通過在施工現(xiàn)場部署各類傳感器，可以實時監(jiān)控施工進度、設備狀態(tài)以及環(huán)境條件。這些數(shù)據(jù)上傳至云端后，經(jīng)過處理分析，能夠及時反饋給管理人員，以便做出快速響應，確保施工質量和安全。例如，溫度、濕度傳感器可以監(jiān)測到不利于電纜敷設的環(huán)境變化，提前預警，避免潛在風險。物聯(lián)網(wǎng)技術的應用不僅提升了施工效率，還為后續(xù)的建筑運維奠定了堅實基礎。

3.3 能源管理系統(tǒng)

當綠色建筑投入運營后，電氣自動化技術繼續(xù)在其高效運作中扮演重要角色。智能電網(wǎng)技術與建筑能源管理系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)了對建筑內部能源使用的精細化管理。智能電網(wǎng)通過雙向通信技術和高級計量基礎設施，實現(xiàn)了電力供需雙方的信息交換，幫助建筑內部動態(tài)調整用電負荷，平抑峰谷差異。此外，智能電網(wǎng)還可以整合分布式能源資源，如屋頂光伏板產(chǎn)生的電能，通過儲能裝置和微電網(wǎng)技術，既滿足了建筑自身的用電需求，又能在必要時向外部電網(wǎng)供電，形成良性互動。數(shù)據(jù)分析支持下的能耗優(yōu)化則是通過收集建筑運營期間的各項數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析工具挖掘隱藏模式，識別能耗異常點，見表1?；谶@些分析結果，可以制定具體的節(jié)能策略，從而達到持續(xù)改進的目的。這種閉環(huán)式的能源管理機制，不僅降低了建筑的整體能耗水平，還提升了用戶的居住體驗，真正實現(xiàn)了綠色建筑的理念。

4 項目分析

4.1 典型綠色建筑電氣自動化項目介紹

位于上海某棟高層辦公樓是典型的綠色建筑電氣自動化項目，該項目建筑面積約為3萬 ㎡，共有25層，采用了多項先進的電氣自動化技術。在設計階段，使用了EQuest軟件對建筑全年能耗進行了模擬，并依據(jù)模擬結果調整了建筑朝向、外墻保溫材料厚度以及玻璃窗的熱工性能。在施工過程中，引入BIM技術創(chuàng)建了詳細的三維模型，確保所有電氣線路和設備的位置準確無誤。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術也被廣泛應用于施工現(xiàn)場，通過部署各類傳感器監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，有效預防了施工風險。

在運營階段，大廈配備了完整的能源管理系統(tǒng)。智能電網(wǎng)技術允許建筑根據(jù)外部電價波動調整內部用電負荷，同時利用屋頂安裝的太陽能光伏板產(chǎn)生的電能補充部分日常消耗。數(shù)據(jù)分析平臺通過收集來自建筑內各種傳感器的數(shù)據(jù)，如溫濕度、光照強度等，實現(xiàn)對暖通空調系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等的智能化控制。據(jù)統(tǒng)計，在過去1年中，“綠洲大廈”的總能耗相比同等規(guī)模的傳統(tǒng)辦公樓降低了30%，二氧化碳排放量減少了25%。此外，由于采用了高效節(jié)能的LED燈具和智能調光系統(tǒng)，大廈每年節(jié)省了大約15%的照明電費。

4.2 實施效果評估與經(jīng)驗總結

通過對項目的效果評估發(fā)現(xiàn)，電氣自動化技術的應用顯著提升了建筑的能效水平。能耗模擬軟件在設計初期介入，幫助設計團隊優(yōu)化了建筑結構，減少了后期因設計缺陷導致的能源浪費。施工階段運用BIM技術，提高了施工精度，減少了由于設計與施工不符而造成的返工現(xiàn)象。物聯(lián)網(wǎng)技術的應用不僅加強了施工過程中的質量控制，也為后期的運維工作積累了寶貴的數(shù)據(jù)資源。運營期間，能源管理系統(tǒng)通過對各種能源消耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控與分析，實現(xiàn)了建筑能耗的精細化管理。實踐證明，電氣自動化技術在綠色建筑中的應用不僅帶來了經(jīng)濟效益，還促進了可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)[4]。

4.3 成功經(jīng)驗與對其他項目的啟示

項目的成功為其他綠色建筑提供了寶貴的借鑒意義。首先，在設計階段，應充分利用能耗模擬軟件，基于數(shù)據(jù)驅動的方法進行優(yōu)化設計，確保建筑從源頭上具備良好的節(jié)能性能。其次，在施工過程中，推廣使用BIM技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，提高施工效率和工程質量，減少施工過程中可能產(chǎn)生的額外能耗。最后，在建筑運營階段，建立完善的能源管理體系，利用智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)分析技術，實現(xiàn)對建筑能耗的動態(tài)調節(jié)與優(yōu)化。通過上述措施，可以有效降低建筑能耗，提高能源使用效率，為實現(xiàn)綠色建筑的目標奠定堅實基礎。

5 面臨的問題與挑戰(zhàn)

盡管電氣自動化技術在綠色建筑中取得了進展，但仍面臨技術、經(jīng)濟和政策挑戰(zhàn)。能耗模擬軟件在復雜環(huán)境下的預測誤差、智能控制系統(tǒng)的適應性不足、物聯(lián)網(wǎng)技術的數(shù)據(jù)安全問題以及能源管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分析的效率低下，都是技術層面應解決的問題。經(jīng)濟上，綠色建筑初期投資高，自動化技術增加了設備和集成成本，投資回報周期長，加大了財務壓力。政策方面，標準體系不統(tǒng)一影響激勵機制，財政補貼和稅收減免力度不足。通過技術創(chuàng)新降低成本、探索商業(yè)模式、強化政策支持，可以克服這些挑戰(zhàn)，推動綠色建筑的普及與發(fā)展[5]。

6 結語

本文通過分析電氣工程及其自動化技術在綠色建筑中的應用，揭示了這些技術對于提高建筑性能、降低能耗的重要性。結合具體實例，展示了技術實施成功的項目，并指出了目前存在的問題與挑戰(zhàn)。未來的研究應進一步探索如何克服障礙，促進電氣自動化技術在綠色建筑中的更廣泛應用。同時，呼吁社會各界給予更多的關注和支持，共同推動綠色建筑事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1] 劉書友.自動化技術在建筑電氣工程中的應用[J].工程抗震與加固改造，2024，46（1）：190.

[2] 黃永杰，林金燕.電氣自動化技術在電氣工程中的應用研究[J].工業(yè)建筑，2022（6）：234.

[3] 陳宇翔，鮑鴻，徐悅.基于BACnet協(xié)議的智能建筑系統(tǒng)集成的實現(xiàn)[J].電氣自動化，2006，28（4）：42-44.

[4] 唐悅.電氣工程及其自動化技術在智能建筑中的應用[J].數(shù)碼精品世界，2023（7）：412-414.

[5] 賈新輝.電氣工程及其自動化技術在智能建筑中的應用[J].電子測試，2020（16）：2.

[作者簡介]王蕊（1987—），女，北京人，本科，高級工程師，研究方向：建筑電氣。