建筑电气的发展与应用研究

(整期优先)网络出版时间:2025-01-24
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建筑电气的发展与应用研究

范国峰  372324198512035733

摘要:本论文聚焦建筑电气领域,深度剖析其发展现状,详细阐述关键技术在建筑中的应用,深入探讨节能措施,旨在为建筑电气行业的持续进步提供理论与实践参考。

关键词:建筑电气;智能技术;节能策略;供配电系统

一、引言

在现代建筑体系中,建筑电气贯穿建筑的全生命周期,从规划设计、施工建设到后期运营维护,其重要性不言而喻。它不仅关乎建筑的基本功能性,如照明、电力供应,还与建筑的智能化、舒适度以及绿色环保特性紧密相连。随着科技的飞速发展,建筑电气领域不断涌现新技术、新理念,推动着建筑行业向更高水平迈进。

二、建筑电气发展现状

2.1 智能化深入发展

智能化已成为建筑电气领域的核心发展方向。以智能照明系统为例,除了依据环境光线自动调节亮度外,还能结合人员活动情况,实现人来灯亮、人走灯灭的精准控制。例如,某高端写字楼采用了智能照明控制系统,通过传感器实时监测室内人员分布和光线强度,自动调整灯具亮度和开关状态,相较于传统照明系统,节能效果达到 30% 以上 ,同时提升了办公环境的舒适度。智能安防系统借助人工智能图像识别技术,不仅能实现对人员、车辆的精准识别,还能对异常行为进行预警。智能家居系统则进一步拓展了建筑电气的智能化边界,用户可以通过手机 APP 远程控制家中的各种电器设备,还能实现设备之间的联动控制,如回家前提前开启空调、热水器等。

2.2 绿色节能成为行业共识

随着全球对可持续发展的关注度不断提高,建筑电气的绿色节能要求日益严格。在照明领域,LED 灯具凭借其高效节能、长寿命、低污染等优势,市场占有率持续攀升。高效节能变压器在降低能耗方面成效显著,新型非晶合金变压器的空载损耗比传统硅钢变压器降低 70% - 80% 。智能能源管理系统更是成为建筑电气节能的关键技术,通过实时采集和分析建筑内的能源消耗数据,实现对电气设备的智能化调控,优化能源使用效率。

三、建筑电气在建筑中的重要技术应用

3.1 供配电系统

供配电系统是建筑电气的基石,其设计的合理性直接影响建筑的电力供应稳定性和可靠性。在大型商业综合体中,由于用电设备种类繁多、负荷变化大,需要精确计算负荷需求,合理配置变压器容量和台数。例如,某大型商场采用了两台不同容量的变压器,根据不同时间段的负荷变化,灵活切换运行方式,既满足了高峰时段的用电需求,又避免了低谷时段的能源浪费。高压深入负荷中心的供电方式在高层建筑中广泛应用,有效缩短了低压配电线路长度,降低了线路损耗,提高了供电质量。应急电源系统的配置也至关重要,在医院、数据中心等对电力供应连续性要求极高的场所,柴油发电机和 UPS 系统互为备用,确保在市电停电时,关键设备能够持续运行,保障医疗救治、数据存储等工作的正常进行。

3.2 照明系统

照明系统在满足建筑基本采光需求的同时,还承担着营造空间氛围、提升视觉体验的重要功能。在酒店大堂,通过巧妙运用不同色温、亮度和照射角度的灯具,营造出温馨、舒适的接待环境。在博物馆展示厅,采用无紫外线、无频闪的专业照明灯具,既能清晰展示文物细节,又能保护文物不受光照损伤。照明控制系统的发展为节能和个性化照明提供了有力支持,通过智能调光、场景切换等功能,实现照明效果的多样化和节能化。例如,在会议室中,可根据会议类型和需求,一键切换不同的照明场景,如报告模式、讨论模式等。

3.3 消防电气系统

消防电气系统是建筑消防安全的生命线,其可靠性直接关系到人员生命和财产安全。火灾自动报警系统不断升级,采用了更加灵敏的烟雾探测器和温度探测器,结合智能算法,能够快速准确地判断火灾隐患并发出警报。消防联动控制系统在火灾发生时,能够迅速启动消防泵、喷淋系统、防排烟系统等设备,形成有效的灭火和疏散体系。例如,某高层住宅建筑安装了先进的消防电气系统,在一次小型火灾事故中,火灾自动报警系统在 30 秒内发出警报,消防联动系统迅速启动,成功控制了火势蔓延,为人员疏散争取了宝贵时间。

3.4 智能化控制系统

智能化控制系统将建筑内的各类电气设备有机整合,实现集中管理和远程控制。建筑自动化系统(BAS)通过对空调系统、给排水系统、电梯系统等设备的实时监测和调控,优化设备运行参数,提高能源利用效率。例如,某智能写字楼的 BAS 系统根据室内外温度、湿度等环境参数,自动调节空调系统的运行模式,实现了节能 25% 的目标。智能化控制系统还与物业管理系统深度融合,通过设备运行数据的分析,提前预测设备故障,实现预防性维护,降低设备故障率和维修成本。

四、建筑电气节能措施

4.1 选用节能设备

选用节能型电气设备是实现建筑电气节能的基础。在变压器选型上,优先选用高效节能的非晶合金变压器或立体卷铁心变压器,这些新型变压器在降低空载损耗和负载损耗方面表现出色。在照明设备方面,大力推广 LED 灯具,其发光效率比传统白炽灯提高 8 - 10 倍,寿命延长 10 - 20 倍 。在空调系统中,选用高能效比的制冷机组和空调末端设备,如采用磁悬浮离心式制冷机组,其能效比传统螺杆式制冷机组提高 20% - 30% 。

4.2 优化供配电系统设计

优化供配电系统设计是降低能耗的关键环节。合理规划供配电线路布局,减少线路迂回和电阻,采用大截面导线和低电阻电缆,降低线路损耗。通过无功补偿技术,提高功率因数,减少无功功率在线路上的传输,降低线路电流,从而降低线路损耗。根据建筑负荷的变化规律,合理配置变压器容量,采用变压器经济运行技术,避免变压器长时间轻载或过载运行,提高变压器的运行效率。

4.3 智能能源管理系统的应用

智能能源管理系统通过对建筑内能源消耗数据的实时采集、分析和处理,实现对能源的精细化管理。该系统可以根据建筑的实际需求,自动调整电气设备的运行状态,实现节能运行。例如,在夜间或节假日,自动降低非必要设备的运行功率或关闭设备;根据室内外温度变化,自动调节空调系统的运行参数。通过大数据分析和人工智能算法,预测能源需求,提前优化设备运行策略,进一步提高能源利用效率。

五、结论

建筑电气作为现代建筑的重要支撑,在智能化和绿色节能的道路上不断前行。通过持续创新和应用先进技术,优化系统设计,选用节能设备,建筑电气将为建筑的高效运行、舒适居住和可持续发展提供坚实保障。未来,随着 5G、物联网、人工智能等新兴技术与建筑电气的深度融合,建筑电气领域有望迎来更多的突破和创新,为建筑行业的高质量发展注入新的活力。

参考文献

[1] 陈敏。智能建筑电气技术 [M]. 北京:中国电力出版社,2021.

[2] 王强。建筑电气节能设计与应用 [J]. 电气技术与经济,2020 (3): 15 - 18.

[3] 李华。基于物联网的建筑电气智能化控制系统研究 [D]. 广州:华南理工大学,2019.

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