黄玉良
（宁夏建筑设计研究院有限公司）
随着信息技术的不断成熟，智能化成为各行各业发展改革的重要趋势，智能建筑是一种涉及多学科、多技术的新型建筑，融合了现代建筑、智能通信、自动化控制、多媒体等多个领域，在楼宇管理、实时通信、公共安全、环境营造等方面效果突出，体现出高效性、舒适性、便捷性、灵活性等特点，而电气设计是智能建筑实现诸多功能的基础，需要将电气技术与信息技术有效结合，才能提高建筑的智能化水平。
智能建筑电气系统主要包括楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统等，正是由于这三种系统的协同工作，提升了建筑的智能化水平。其中，楼宇自动化系统是智能建筑电气设计的基础内容，需要控制智能建筑所有机电设备，包括照明、供配电、给排水、通风、供热、电梯、空气调节等，采用信息通信网络，构建分层管理、集中监视、层级控制体系，实时检测机电设备的运行参数，能够根据外界环境变化，自动调整设备运行状态，实现智能建筑的基本功能。通信自动化系统融合了计算机、网络通信系统、接入系统，以中央集控器为核心，利用数字远程交换机和网络布线组成完整系统，可实现与互联网、卫星通信的有效连接，为建筑内外通信需求提供有力支撑。办公自动化系统主要针对建筑运营服务、物业管理等公共管理工作。另外，综合布线系统、系统集成中心也在智能建筑电气系统中发挥着关键作用。
2.1 变压器设计
作为供配电网与供配电系统进行电能转换的媒介，变压器是重要的电能分配设备，智能建筑用电负荷大，大部分的变压器需要常年接入电网运行，有些变压器选型不合理、设计容量不合适，随着使用年限的增长，变压器的损耗逐渐增大，而且出现老化现象，不能满足用电设备运行需求。系统电能总损耗量越来越多，容易出现一些安全性、稳定性、经济性问题。所以，要做好智能建筑变压器选型设计，充分考虑环境温度、运行方式、技术条件、经济效益、高效节能等综合因素，发挥变压器的最佳功效[1]。
2.2 供配电线路设计
智能建筑的电气设备比较多，需要应用到各种型号的供配电导线电缆，由于线路较多分布复杂，在进行输配电时，会消耗大量有功功率，有必要在线路设计时充分考虑线路损耗问题。在许多智能建筑中，经常会出现导线截面选择不合适、布线迂回混乱、绝缘体老化等现象，而且随着机电设备的不断增多，以前的线路截面可能难以满足系统正常工作需求，影响了系统工作的可靠性，而且整个线路电能损耗也会明显增加，不符合节能化设计的基本理念，所以需要优化供配电线路设计。
2.3 照明系统设计
照明系统设计主要是为了通过灯光营造方便和美化生活工作环境，为人们创造良好的空间氛围，减少身体和心理压力。在智能建筑照明系统设计中，由于传统设计理念和方法的影响，依然存在灯具类型不合适、光源搭配不科学、设计照度不达标、控制管理性能差、能源消耗量大等问题，限制了照明系统功能发挥，影响了建筑的智能化效果，需要从实用性、审美性、节能性、自动化等多个角度出发进行优化调整，提高照明系统在智能建筑中的地位。
2.4 电梯系统设计
电梯在智能建筑中发挥着越来越重要的作用，尤其对高层建筑而言更为关键，要采取针对性的优化设计措施，提高电梯控制和服务水平，在最短时间内科学决策，优化电梯资源配置，为人们出行提供高效服务[2]。
3.1 遵循基本原则
智能建筑电气设计是一项具有较强综合性的技术，需要遵循一定的设计原则，包括节能性、实用性、安全性、经济性、智能性等。节能减排是当前工程建设行业的主要发展趋势，有利于提高资源利用率、降低能源消耗、减少环境破坏，而电气系统节能则是重点所在，需要从设计上着手，降低建筑运行整体能耗水平。随着智能建筑功能性需求的持续增加，电气材料设备的类型越来越多，有些设备、材料、技术应用不成熟，在系统运行过程中存在许多问题，所以要慎重选择新型电气产品，采用技术更成熟、设备更实用的产品，符合国家相关标准要求，避免出现质量安全隐患。设计与施工是密不可分的，从设计方面加强经济性控制，能够减少施工过程中的资源浪费，尤其是面对电气系统材料、设备采购量较大的情况，加强电气设计的经济性至关重要。另外，智能建筑必须能够提供智能化的服务和体验，而电气系统是体现智能化、支持智能化的基础，在设计时适当增加智能设备、智能技术的应用，能够提高智能建筑的自动化控制水平。
3.2 优化变压器设计
变压器在不同环境下有着不同的性能参数，所以，在设计时，要根据建筑实际需求，选择合适参数的变压器，在电量传输效果不受影响的基础上，优化变压器运行模式，最大程度发挥变压器性能。
从理论上讲，在不变损耗等于可变损耗的条件下，负荷系数为0.6 时，单个变压器能够达到最高效率，对于多台变压器联合使用的情况，因为铜耗和负载水平成正比例关系，需要通过调整变压器的容量和数量进行优化调整，系统性地分析变压器节能经济运行方式，从有功功耗损失最小、无功功耗损失最小、综合运行功效损失最小等方面出发，优化比选，确定变压器经济运行工况区。
建筑用电负荷是不断波动的，在计算变压器装机容量时，不能直接选取最佳负荷率，而应该采用稍高于最佳负荷率的负荷率，同时，要考虑到多台变压器同时使用时的相互作用系数，能够满足不同建筑组团用电调节需求。
在高温条件下，变压器会逐渐出现绝缘老化的问题，运行效率越来越低，所以，需要将变压器室设计在阳光照射较弱的位置，并且具备良好的通风散热条件。在变压器类型的选择上，尽可能选用新型节能变压器，提高变压器运行效率水平，减少能源损耗，比如，非晶合金铁芯变压器具有明显的节能效果，空载损耗和负载损耗较低，这些都是在变压器设计时需要重点优化的方面[3]。
3.3 优化供配电线路设计
智能建筑电气系统设计应该根据设备布局、供电距离、设备参数、负荷容量等情况进行综合考量，保证供电系统结构可靠，所有机电设备的配电级数不超过三级。作为电能输送的主要载体，必须充分重视供配电线路的优化设计，合理选择导线类型，电力线缆要具有良好的供电稳定性和环境适应性，能够承受一定的拉力、压力作用，通过采取有效措施，降低线路电压损耗，尽可能减少输电线路长度，选择直线布线方式，避免低压回头线路，将变压器设置在负荷中心附近，能够缩短输电线路。同时，低压配电室要接近竖井，防止出现电能倒送导致的额外损耗。
如果其他因素不变，线缆横截面越大，电能损耗越小，但会增加建设费用，需要考虑成本回收问题，可以适当增加线缆截面，能够兼顾经济性、节能性要求，满足智能建筑电气系统未来发展扩容需求。
在高层建筑电气设备供电线路布设时，倘若无功功率需求较大、距离较远，那么则需要采用就地无功补偿措施，可以有效提升供电稳定性，达到节能降耗水平，供配电系统线路设计要根据实际情况结合运用多种技术措施，提升供电质量。
3.4 优化照明系统设计
在照明系统设计时，综合多种情况，系统分析解读各种信息，通过科学性规划、针对性设计，优化照明系统整体运行水平。明确各种灯具的主要照明参数，根据应用场景需求，采用高效节能的灯具和光源，在开阔空间可以选用敞开式灯具，满足光照、审美等多种需求。同时，选择合适材料和形态的反射罩也能够提高灯具反光率。
根据照度计算理论，采用多种照明方法，能够使配光更加合理。一方面，要降低房间减光效应，如果受光面比较洁净，那么就能获得更好的配光效果，如果房间比较高、下面空间相对狭窄，那么选用窄配光照明器能够有效提升利用系数。另一方面，要采取不同的照明对配光进行调配。不同区域，照明空间和照明功能都是不同的，在不同季节、不同时间段，照明需求也不同，要结合多种照明方法，灵活运用一般照明法、局部照明法、重点照明法、混合照明法、应急照明法、点缀照明法、装设照明法、泛光照明法等，满足多元化照明需求。
另外，提高照明系统的自动化控制水平也是优化设计的主要方面，采用智能照明装置，通过智能传感器，能够对不同场景、不同环境进行自动调光，充分利用自然光的补光效果，在拥有更为理想光照效果的同时，实现照明节能的目的，引入智能照明电压控制系统，能够保证灯具输出电压的稳定性，延长灯具使用寿命，提高照明光线的均匀度、柔和度。
3.5 优化电梯系统设计
在制定电梯系统电气控制方案时，要充分考虑高效、节能、经济、可靠等方面因素，改变传统继电控制方式，采用变频调速控制方法，按照要求调整和控制电源输入端的频率，使电机拖拽系统处于相对平衡状态，改变电机驱动容量，有利于在保证电梯运行安全可靠的情况下，达到最佳运行状态。
采用电梯群控呼梯分配控制技术，针对高层建筑空载、轻载问题，可以在相同群控系统下设置目标导向层，确定公共呼叫按键，通过智能分析技术，选择最能满足实际需求的运行方式，提高电梯系统的响应速度和服务效率。面对重载下行、轻载上行的工作状态，拖拽电机是在制动发电状态下运行的，受变频控制器的限制，产生的再生电能无法有效利用，易造成能源浪费和消耗。采用电梯回馈技术，能够将电梯运行中产生的部分能耗重新转换并流入配电系统中，实现电能的回收利用[4]。
综上所述，在智能建筑中电气系统和电气设备越来越多，需要在整个建筑物中进行穿插覆盖，如果设计不合理，不但影响智能建筑的正常运行，而且还有可能引发重大安全事故。所以，要正确认识智能建筑电气设计中存在的不足之处，结合工程特点和实际需求，不断调整设计思路，改善设计方法，促使电气技术与信息技术的深度融合。
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