摘 要：針對(duì)建筑電氣系統(tǒng)之中節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容與綠色建筑電氣技術(shù)應(yīng)用的問(wèn)題，首先分析了建筑工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，分別為確保三相平衡、提升功率因數(shù)、控制諧波含量。其次，研究了綠色建筑電力技術(shù)，涉及太陽(yáng)能技術(shù)、光伏建筑一體化技術(shù)、建筑能耗監(jiān)控技術(shù)。總結(jié)了建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)和綠色建筑電氣技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，包括綠色節(jié)能技術(shù)在動(dòng)力系統(tǒng)、照明設(shè)計(jì)、暖通空調(diào)之中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：建筑；電氣系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計(jì)；綠色建筑電氣技術(shù)
0 引言
建筑領(lǐng)域在建設(shè)期間和投入使用之后均會(huì)消耗大量的能源與資源，如果沒(méi)有做到節(jié)能措施的落實(shí)，出現(xiàn)資源與能源浪費(fèi)情況的可能性將會(huì)加大。對(duì)于建筑工程而言，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)在其中占據(jù)著關(guān)鍵地位，對(duì)這項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化能夠?yàn)榻ㄔO(shè)綠色建筑目標(biāo)的達(dá)成奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
基于此，相關(guān)主體應(yīng)當(dāng)注重電氣節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容的落實(shí)，同時(shí)應(yīng)用更加可行、更加可靠的綠色建筑電氣技術(shù)，并在電氣系統(tǒng)之中的各個(gè)部分做到有效應(yīng)用。
1 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
對(duì)于當(dāng)前存在的大多數(shù)的建筑物而言，配供電系統(tǒng)的供電水平和質(zhì)量是能夠?qū)σ粋€(gè)單獨(dú)的建筑物內(nèi)部與外部電氣系統(tǒng)的運(yùn)行能否實(shí)現(xiàn)低能耗化、高效化和穩(wěn)定化產(chǎn)生直接影響的關(guān)鍵要素，而對(duì)配供電系統(tǒng)供電質(zhì)量產(chǎn)生決定性作用的因素則主要包含三個(gè)方面，即三相平衡、功率因數(shù)以及諧波含量。基于此，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)之中，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容即為這三項(xiàng)內(nèi)容。
（1）確保三相平衡
所謂三相，指的是三相交流電源，亦可以將其理解為三相交流電源或三相電線。三相電線即三根電線，也就是火線、零線和地線。三相交流電源指的則是由三個(gè)相位依次互差 120 度的、振幅與頻率均一致的交流電勢(shì)共同組成的電源。
現(xiàn)階段，三相是一種使用廣泛的多相交流電系統(tǒng)。在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)之中，落實(shí)三相平衡是一個(gè)至關(guān)重要的組成部分。一旦電氣系統(tǒng)之中的三相處于不平衡狀態(tài)，將會(huì)引發(fā)一系列的不良后果，例如電機(jī)使用壽命大幅縮減、電機(jī)附加發(fā)熱與振動(dòng)、線路損耗等等。
因此，為了能夠?yàn)槿嗥胶馓峁┍Ｕ希趯?shí)際開(kāi)展建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)做好如下幾方面的工作：首先，在對(duì)建筑物之中存在的各種用電設(shè)備進(jìn)行 220V/380V 的三相系統(tǒng)設(shè)計(jì)接入時(shí)，要將三相平衡嚴(yán)格執(zhí)行下去，從根本上避免三相負(fù)荷不平衡情況的產(chǎn)生，做到高效治理；其次，針對(duì)電氣系統(tǒng)的實(shí)際功能展開(kāi)更加深入且細(xì)致的劃分。
在此之中，建筑物中的照明系統(tǒng)所接入的電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)為 220V 的低壓電網(wǎng)用以供電。倘若電流不足 60A，在供電時(shí)也可以通過(guò)單向供電的形式，落實(shí)三相平衡供電的形式。倘若電流超過(guò) 60A，則需要通過(guò) 220V/380V三相四線制供電，始終保證三相平衡；為了切實(shí)達(dá)成三相平衡，還需要將平衡裝置安裝在電氣系統(tǒng)之中。
（2）提升功率因數(shù)
從物理學(xué)的角度來(lái)看，有功功率和實(shí)際功率的比值即為功率因數(shù)，它是電壓與電流之間相位差的余弦，功率因數(shù)為cos，用公式表示為SPcos（P 為有功功率，S 為實(shí)際功率）。
這是電力系統(tǒng)之中的重要技術(shù)數(shù)據(jù)之一，是用于對(duì)電氣設(shè)備的效率高低進(jìn)行衡量和評(píng)估的基本系數(shù)。如果功率因數(shù)較小，則表明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率較大，在這種情況下，線路供電損失將會(huì)上升，基于此，針對(duì)用電單位功率因數(shù)這一內(nèi)容，供電部門設(shè)定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于電氣節(jié)能設(shè)計(jì)而言，功率因數(shù)具備十分深刻的現(xiàn)實(shí)意義。原因在于建筑物之中存在的電氣設(shè)備大部分為感性負(fù)載，這也使得這些設(shè)備本身的功率因數(shù)往往保持在較低的水平。
此外，由于存在無(wú)功功率，因此，若想避免不利影響的產(chǎn)生，須得促使實(shí)際功率提升，以此實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的提升。在這種情況下，諸如變壓器和電動(dòng)機(jī)一類設(shè)備的裝機(jī)容量將會(huì)不斷增加。在提升功率因數(shù)的過(guò)程中，還需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝，一方面，這能夠達(dá)成電能資源損耗規(guī)模的減少，另一方面，僅將一些容量較小的變壓器和電動(dòng)機(jī)配備在電氣系統(tǒng)之中即可以滿足實(shí)際的用電需求，并且還能夠在電氣系統(tǒng)之中實(shí)現(xiàn)一些小截面導(dǎo)線的安裝。
（3）控制諧波含量
在用電設(shè)備、供電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)多個(gè)要素的整體作用之下，原本的 50Hz 正弦交流電在實(shí)際傳送至建筑物的電氣系統(tǒng)之后，將會(huì)出現(xiàn)一定的改變，出現(xiàn)一定量的諧波夾雜其中，這對(duì)于電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行而言是一種損害，并且還會(huì)引發(fā)額外的電力能源損耗和浪費(fèi)的情況。
舉例來(lái)說(shuō)，攜帶有諧波的電流將會(huì)使得用電設(shè)備和線路出現(xiàn)發(fā)熱甚至是發(fā)燙的情況，比如變壓器過(guò)熱、線纜發(fā)燙等，而在這個(gè)過(guò)程中，將會(huì)浪費(fèi)大量的電力能源，情節(jié)嚴(yán)重時(shí)，還可能會(huì)對(duì)建筑物電氣系統(tǒng)功能體驗(yàn)帶來(lái)消極影響，比如電子元件被燒毀、跳閘頻率較高等等。所以，若想切實(shí)達(dá)成建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)對(duì)諧波含量進(jìn)行有效控制。
當(dāng)前，在治理諧波時(shí)，常見(jiàn)的方法基本為以下兩類：首先，立足于電網(wǎng)進(jìn)行諧波治理，借助非線性負(fù)載設(shè)備的功能，促使電流中的諧波含量有效降低；第二，立足于建筑電氣系統(tǒng)之中存在的各個(gè)處于運(yùn)行狀態(tài)的電氣設(shè)備，換言之，在開(kāi)展建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)各項(xiàng)可能影響到電氣系統(tǒng)的因素進(jìn)行綜合考慮，借助科學(xué)計(jì)算的形式，充分控制保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行的供電系統(tǒng)中的諧波含量，使之處于安全范圍，減少電能損耗。
2 綠色建筑電氣技術(shù)分析
（1）太陽(yáng)能技術(shù)
現(xiàn)如今，可再生的清潔能源已經(jīng)成為綠色建筑建設(shè)期間廣泛應(yīng)用的能源類型。在此之中，作為一種獲取難度低、應(yīng)用效果好、成本投入少的清潔能源，太陽(yáng)能在綠色建筑之中實(shí)現(xiàn)了大面積的應(yīng)用。將太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用到建筑電氣系統(tǒng)之中同樣可以發(fā)揮良好作用。太陽(yáng)能本身屬于自然能源的一種，具備可再生和清潔的特征，將其作為一種綠色建筑電氣技術(shù)加以應(yīng)用時(shí)，主要是使用太陽(yáng)光進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)還能夠作為加熱水的能源，將原本使用電能加熱水時(shí)消耗的一部分電能進(jìn)行有效節(jié)約，這充分展現(xiàn)了太陽(yáng)能技術(shù)綠色節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。
為此，需要在建筑物之中進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能熱水器裝置的安裝，對(duì)自然資源進(jìn)行充分利用。在未來(lái)的發(fā)展中，相關(guān)領(lǐng)域的研究人員需要在開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能技術(shù)之中投入更多的努力，探尋更加高效、更加科學(xué)的太陽(yáng)能資源利用方式。
（2）光伏建筑一體化技術(shù)
光伏建筑一體化技術(shù)在應(yīng)用到建筑物中之后，其本身的優(yōu)勢(shì)十分明顯，即其在應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生附加的污染物質(zhì)，能夠發(fā)揮可觀的節(jié)能環(huán)保效果。在一定程度上，光伏建筑一體化技術(shù)能夠?qū)鹘y(tǒng)電能加以取代，通過(guò)相應(yīng)的發(fā)電裝置的安裝能夠?yàn)榻ㄖ锾峁└忧鍧嵉哪茉础Ｔ趹?yīng)用這一技術(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以與建筑物自身的功能需求和實(shí)際使用特點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行獨(dú)立形式或并網(wǎng)形式的光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)在太陽(yáng)能電池組的幫助下，將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)變?yōu)楣┙ㄖ锸褂玫碾娔苜Y源，這也意味著建筑物中各個(gè)電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行能夠獲取到更加清潔的無(wú)污染能源的支撐，落實(shí)節(jié)能減排。
（3）建筑能耗監(jiān)控技術(shù)
在應(yīng)用建筑能耗監(jiān)控技術(shù)之后，能夠?qū)崿F(xiàn)跟蹤并監(jiān)控建筑物內(nèi)部各種電氣設(shè)備實(shí)際能源消耗情況的目標(biāo)。依托于專業(yè)技術(shù)人員和系統(tǒng)的支撐，可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)控建筑物內(nèi)部的光源系統(tǒng)，不僅如此，借助高級(jí)傳感器裝置，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制建筑物內(nèi)部照明設(shè)備明暗程度的目的，在一定程度上，還可以按照實(shí)際使用需求，控制建筑物中的電梯等多種類型的電氣設(shè)備。不過(guò)，我國(guó)當(dāng)前還未實(shí)現(xiàn)建筑能耗監(jiān)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用與普及，僅在一些商業(yè)場(chǎng)所中實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。
3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及綠色建筑電氣技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
（1）動(dòng)力系統(tǒng)中綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用電動(dòng)機(jī)是支撐家用電器設(shè)備和大型電力設(shè)備可以
始終維持在正常運(yùn)行狀態(tài)下的關(guān)鍵要素，同時(shí)，它也是動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分。通常情況下，確保電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行需要大量的電力能源作為支撐，基于這種情況，在落實(shí)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中，須得針對(duì)電動(dòng)機(jī)展開(kāi)相應(yīng)的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)電力能源損耗規(guī)模的充分縮減。
在這個(gè)過(guò)程中，第一，需要確保動(dòng)力系統(tǒng)中選用的電動(dòng)機(jī)足夠合理，盡量選擇一些效率較高的電動(dòng)機(jī)設(shè)備，同時(shí)不斷優(yōu)化電動(dòng)機(jī)控制形勢(shì)，很大限度的降低電動(dòng)機(jī)處于空載和負(fù)載狀態(tài)下?lián)p耗的電力能源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行質(zhì)量和效率的提升；第二，需要確保動(dòng)力系統(tǒng)中選用的電動(dòng)機(jī)設(shè)備的使用型號(hào)足夠合理，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在與建筑工程電氣設(shè)備的具體使用需求和環(huán)境進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，分析并評(píng)估電動(dòng)機(jī)的符合要求，基于不同使用型號(hào)電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特點(diǎn)，同時(shí)充分遵循經(jīng)濟(jì)性選擇，確保選用的電動(dòng)機(jī)可以在滿足使用需求的前提下，消耗少的能源。
（2）照明設(shè)計(jì)中綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
電力是保障建筑工程項(xiàng)目規(guī)劃和建設(shè)順利落實(shí)的關(guān)鍵所在，不過(guò)，在研究實(shí)際情況之后可以發(fā)現(xiàn)，由于電氣設(shè)備依舊存在相應(yīng)的問(wèn)題，難以與節(jié)能的要求相匹配，這也意味著可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際開(kāi)展建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，照明設(shè)計(jì)是其中的重要一環(huán)，為了確保這一部分能夠切實(shí)做到節(jié)能環(huán)保，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)借助有效手段對(duì)自然光進(jìn)行很大限度的利用，將人造照明的使用時(shí)間盡可能地縮短。與此同時(shí)，建筑物中所使用的照明燈具也應(yīng)當(dāng)盡可能地選擇節(jié)能燈具，從而實(shí)現(xiàn)有效控制照明過(guò)程中消耗電能的目的。
此外，還可以與建筑物中各個(gè)功能區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行深度融合，確保設(shè)計(jì)的照明系統(tǒng)能夠滿足相應(yīng)區(qū)域的實(shí)際使用需要。值得一提的是，在設(shè)計(jì)建筑照明方案之時(shí)，需要科學(xué)利用一些具備較高光通量的照明燈具，提升整體光能利用率。
（3）暖通空調(diào)中綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
為了與當(dāng)前我國(guó)的生態(tài)文明建設(shè)理念相契合，在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)與新形勢(shì)所提出的現(xiàn)實(shí)要求進(jìn)行充分結(jié)合。就現(xiàn)階段建筑電氣設(shè)計(jì)的情況來(lái)看，在應(yīng)用自動(dòng)控制時(shí)還存在著一定的問(wèn)題和缺陷，比較典型的一項(xiàng)表現(xiàn)即為空調(diào)系統(tǒng)和供暖通風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用期間存在能源消耗規(guī)模較大的現(xiàn)象，暖通空調(diào)是建筑物中能源損耗嚴(yán)重的一個(gè)方面。
基于這種情況，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制建筑工程項(xiàng)目中包含的暖通系統(tǒng)，這能夠直接影響到節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的落實(shí)效果。
為此，開(kāi)發(fā)人員應(yīng)當(dāng)與低電流工程師展開(kāi)緊密合作 ， 逐 步 改 良 HVAC （ Heating Ventilating Air Conditioning）接口，通過(guò)智能接口的應(yīng)用準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)并分析風(fēng)速和空調(diào)溫度等內(nèi)容。同時(shí)，在空調(diào)接口之處，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行低電流傳感器的安裝，從而做到監(jiān)督和控制能源消耗的實(shí)時(shí)化，達(dá)成節(jié)約能源的目的。
4 Acrel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)
4.1概述
安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生態(tài)體系A(chǔ)crel-EMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)通過(guò)在企業(yè)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)企業(yè)能耗總量和能耗強(qiáng)度，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能效，保護(hù)企業(yè)運(yùn)行安全可靠，提高企業(yè)能效，為企業(yè)的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
4.3系統(tǒng)架構(gòu)
AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)，采用B/S架構(gòu)，集成Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)，企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側(cè)的整體監(jiān)控，提供變電站綜自系統(tǒng)，電力監(jiān)控，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，電氣保護(hù)，電能統(tǒng)計(jì)。對(duì)企業(yè)的用電管理起到的幫助。
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
綜合看板
系統(tǒng)提供低壓配電監(jiān)測(cè)大面板，提供變電站和光伏電站運(yùn)行情況展示，通過(guò)地圖顯示各電站具體位置，并展示目前告警數(shù)目和具體信息。
?地圖支持放大縮小且響應(yīng)迅速。
?報(bào)警信息支持輪播功能。
4.4.2 35kV配電系統(tǒng)
系統(tǒng)提供35kV/10kV一次系統(tǒng)圖展示全站電氣主接線圖（支持縮放方式）包括顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各主要電氣量(電流、電壓、頻率、有功、無(wú)功)等的實(shí)時(shí)值。
圖 35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)界面圖
4.4.3變電所運(yùn)行看板
展示單個(gè)變電站運(yùn)行狀況，并提供系統(tǒng)一次圖。
變電站基礎(chǔ)信息維護(hù)，包括變壓等級(jí)，裝機(jī)容量，申報(bào)需量，變壓器數(shù)量等。
?提供變電所實(shí)時(shí)負(fù)荷曲線查詢，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新。
?提供變電站分時(shí)段用電今日昨日對(duì)比柱狀圖。
?提供低壓側(cè)系統(tǒng)一次圖，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新。
圖 企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)變電所運(yùn)行看板界面圖
4.4.4直流屏監(jiān)測(cè)
提供直流屏遙測(cè)數(shù)據(jù)，一/二路交流電壓監(jiān)測(cè)。
圖 企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)直流屏監(jiān)測(cè)界面圖
4.4.5 變壓器監(jiān)測(cè)
展示所選變壓器實(shí)時(shí)負(fù)載率，頻率，三相電壓電流，三相繞組溫度，電壓/電流不平衡度。提供負(fù)載率、有功功率、無(wú)功功率曲線。如圖7.3.6所示。
?數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，響應(yīng)迅速。
?支持三相功率曲線同時(shí)展示。
圖 企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)變壓器監(jiān)測(cè)界面圖
4.4.6電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)
提供電能質(zhì)量檢測(cè)儀所采集數(shù)據(jù)，如電壓值，偏差率，諧波畸變率，電流值，分相功率，總功率等。如圖所示。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，響應(yīng)迅速。
圖 企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)檢測(cè)界面圖
4.4.7電能質(zhì)量諧波監(jiān)測(cè)
通過(guò)柱狀圖展示電能質(zhì)量檢測(cè)儀諧波和間諧波各頻譜。如圖7.4.3所示。
圖 企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)電能質(zhì)量諧波檢測(cè)界面圖
4.4.8數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)
4.4.8.1數(shù)據(jù)采集和處理
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