智能技術在現代建築中的節能效益分析論文

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本文從智能建築與綠色建築的構建需求着手,以建築物的能源消耗資源管理與使用控制爲目標,從智能照明、能量計量、自動遮陽等方面論述了智能技術在現代建築中的節能效益。

智能技術在現代建築中的節能效益分析論文

引言:

隨着社會經濟的高速發展,我國越來越提倡節能減排,推廣綠色建築可以有效提升建築物的資源利用率,與此同時儘可能地減少建築物對人身安全造成的損害。下文將從樓宇自控、智能照明、能量計量、自動遮陽等方面詳細闡述了智能技術在現代建築中的節能效益。

1 智能照明技術的節能效益

現代建築物中,照明不單純是爲滿足人們視覺上的明暗效果,更應具備多種控制方案,使建築物整體實用提高,更生動,藝術性更強,給人豐富的視覺美感。系統以計算機作爲主控中心,通過通信裝置與網絡實現編程、監控、故障報警等功能,能有效突出照明控制系統智能化、科學管理和節省能源、節省運營費用的特點。

1.1降低電能消耗

(1)採用智能照明控制系統的主要目的是節約能源。(2)透過調光控制可將燈具輸出控制在想要的亮度值上,可避免不必要的浪費。(如調光90%輸出時,節省10%的電力消耗;調光80%輸出時,節省20%的電力消耗。)(3)通過計算機時序控制可自動開啓或關閉每一盞燈,使燈光能在有效時間內自動亮起,避免因人爲因素而造成的電力消耗(如忘記關燈、整體建築中個別區域不需要光源或不需要強的光照以及分時段點亮不同的燈具等)。通常,在只保留外圍效果光照的情況下,可節電50%以上。(4)智能照明控制系統可藉助各種不同的“預設置”控制方式和控制組件,對不同時間、不同環境的光照度參數進行精確設置和合理管理,實現節能目的。(5)採用自動調節照度的方式,充分利用室外自然光,僅當必需時才點亮燈,並控制在要求的亮度下,利用最少的能源保證所要求的照度水平。(6)採用智能照明控制系統後,其節電效果十分明顯,一般可達30%以上。此外,智能照明控制系統還可對熒光燈等光源進行調光控制。

1.2節約人力

(1)若燈具壽命因調光控制單元的作用而延長使用壽命,則相對人工更換燈具成本也隨之降低。(2)現如今人工工資高漲,如何精簡人力是企業管理首要目標之一,高檔的智能科技控制系統將是最主要的選擇。(3)智能照明控制系統對照明的控制以自動控制爲主,手動控制爲輔,各種使用需求下的照明控制參數以數字信號形式存儲在系統中,這些信息的設置和更換十分方便,使整個照明系統的管理和設備維護變得更加簡單。

1.3經濟回報率分析

以某商場各種照明設備容量2630kW爲例計算,按每天營業時間12h計算(9:00~21:00),有無智能燈光控制系統預計電費支出對比如下:(1)無智能燈光控制系統全年電費計算。每天消耗電能爲2630×12=31560kWh,全年消耗電能爲31560×365=11519400kWh,按商業用電1元/kWh計算,全年支付電費爲11519400×1=11519400元。(2)有智能燈光控制系統後全年電費計算。按每天營業時間12h,早晨開業前保安巡視15min開啓總量5%燈具:營業員開業準備15min,開啓總量30%的燈具,非節假日11:00前開啓總量80%的燈具,晚間歇業清場、保潔員清潔商場、營業員清點貨物30min,開啓總量80%的燈具,其餘營業時間全亮。每天節約電能爲2630×12-2630×(0.25×5%+0.25×30%+1.5×80%+0.5×80%+9.5×100%)=2136kWh,全年節約電能爲2136×365=779822kWh,全年節約電費爲7798225×1=779822元。僅從節電和減少光源更換這兩項內容進行估算,可得出結論:需3~5a時間,業主可基本收回投資照明控制系統建設所增加的全部費用。採用智能照明控制系統後,環境得到改善,提高了員工的工作效率,減少了維修和管理費用,爲業主節省了一筆可觀的日常使用費用。

2 能量計量系統的節能效益

能量計量系統採用先進計量科技、微電子、計算機控制和數據庫技術而開發的智能系統對大樓內空調能量、水和電進行合理規劃,實行遠程集中抄表。不僅能夠準確地計量各計量區域的能量消耗,合理地計算和分攤各單位應繳費用,而且能夠爲管理者提供並分析控制能量,降低大樓運營成本,提高效益,杜絕惡意消費,表現出良好的節能效果。能量計量系統的節能分析如下:(1)節能型建築的需要。早期中央空調按用戶租用的面積的大小來平攤,該方式造成了大廈的中央空調費用一直高居不下。若按面積平攤收費,用戶使不使用或用多用少都一樣收費,因此有的'用戶就肆意使用空調。這樣就造成中央空調系統無法降低能耗,特別是主機,最終造成的結果是整棟大樓的空調費用極高。某大型商場安裝能量管理系統前後空調能耗對比如表1所示。

表1 能耗對比

在增加計費系統之後,該大廈平均每月節約電費3萬元左右。同時由於使用了計費管理系統,還對物業管理公司減輕工作量、降低管理成本起到很大的作用,經濟效益比較明顯。

(2)合理計量空調費用、提高智能化管理水平的需要。傳統計費模式的弊端是界限不清,容易產生惡性循環,造成能源浪費巨大,也會產生一定的經濟糾紛。採用按量收費“多用多付,少用少付”、“用多少付多少”的基本收費原則,使能量的使用由“供多少用多少”到“用多少供多少”質的轉變,體現了按需使用。這樣不僅可以使每個樓層或不同部門(或單位)在繳費問題上有據可依,減輕物業的工作量,提高工作效率,同時也提高計費工作的準確性、合理性,還可以引導每個部門進行能量分析,合理地控制成本。這樣的結果也直接減少了設備的工作負荷,延長設備的使用壽命,降低運行費用,達到減負增收的雙重效果,又會取得很好的社會和經濟效益。系統方案主要計量點爲用電、用水以及風機盤管的空調能源計量。計量點可細分到每一個使用單位。物業部門可以通過以上數據的詳細分析,分析能耗和費用的分佈,達到優化管理和節能管理,同時爲費用的核算提供了科學的依據。

3 自動遮陽系統的節能效益

遮陽系統爲建築幕牆或門窗提供陽光遮擋,當需要陽光的時候再收起遮陽設施,既能使人們充分享受陽光,又能節約資源。自動遮陽系統的節能分析如下:某商場建築中央設計玻璃頂,白天可充分引用自然光解決室內的照明,大量節省了白天的照明耗電。但在玻璃建築亮麗的外表下面,不能忽略一個關鍵因素,即日照對於室內的影響。在一年內的很大部分時間(5~10月)太陽光照直射強烈,經常會讓人產生不適。在所有季節中,它也成爲眩光源,需要能夠控制,以免造成視覺不適。如果面朝太陽的立面或頂面由50%或者更多的無遮陽保護玻璃立面或頂面構成,室內平均溫度在關窗狀態下要達到比室外高10~15℃,假如室外溫度爲25℃,室內溫度要達到35~40℃。採用自動窗簾遮陽系統很好地解決上述問題,具體可概括爲三個方面:(1)具備顯著的隔熱節能作用。建築遮陽技術是建築節能措施中的一種操作簡單、行之有效的手段。以一棟辦公大樓爲例,其空調耗電最大,其次是照明耗電,兩者消耗的能源幾乎佔整棟大樓的90%以上。如果採用遮陽系統,可阻擋太陽輻射熱能入侵,使建築物室內溫度降低,從而大幅度降低電能消耗。(2)具備優良的綠色環保作用。通過科學合理地選擇遮陽系統和遮陽材料,可以有效地解決建築節能和減少陽光中的紫外線所帶來的各種危害以及合理利用陽光。(3)具備有效的建築裝飾作用。根據有關報道,建築設計採用了遮陽系統,就建築製冷系統單項來說,因減少設計製冷負荷可降低成本約26%,減少建築物運行費用(製冷和採暖)30%左右。室內外遮陽體系解決了大量陽光照射產生的明顯的“溫室效應”,從而增加能耗,面料的不規則空隙有利於遮陽系統和玻璃之間的通風。對於一個建築,在設計過程中就應考慮到如何發揮室內空調的最佳效率。按照建築東南面置於陽光12h計算:單層玻璃的能耗爲559W/(m2·h);單層玻璃,但帶有室內遮陽系統的能耗387W/(m2·h);能夠節約的能源172W/(m2·h);單層玻璃,但帶有室外遮陽系統的能耗287W/(m2·h);能夠節約的能源272W/(m2·h)。由此可見,室內外遮陽體系對於大型建築內減少大量能耗,節約能源起到極爲關鍵的作用。現代建築遮陽系統在着力改善人們的工作和生活環境,提高建築品質的同時,還將有效降低建築建造和運行成本。

4 結語

通常情況下,合格的智能化建築會具備齊全的辦公自動化設備、安防自動化設施等,與此同時,還可以對樓宇內部的各種資源實施科學高效的管理與控制,對內部機電設施實施集成式的管理,也只有這樣開展智能樓宇建設,建築物纔可以真正意義上“智能”、“綠色”。