談低碳節能理念在建筑電氣設計中的應用

摘要：隨著國家經濟的不斷發展，城市建設也日新月異，城市建筑耗能也在不斷增多。據悉，電力在建筑總耗能中占60％～90％這一比例段，這也預示著其中有很多節能潛力可以挖掘。建筑行業是一種商業行為，很多開發商對于節能成本投入持保留態度，但是隨著國家對于低碳節能理念的不斷重視，建筑行業對于這一課題也越來越重視。在這樣一種形勢下，研究如何在建筑電氣設計中兼顧低碳節能理念就非常有意義。本文主要通過研究建筑電氣設計中通過多方面措施來實現低碳節能理念，從而實現建筑整體的節能環保理念。

關鍵詞：建筑電氣設計；實現；低碳節能理念

引言

隨著國民經濟的高速發展，電力需求量持續大幅度增加，造成電力供應相對不足，出現供不應求的電力供應緊張局面。去年7月14日，國家能源局發布6月份全社會用電量等數據顯示，6月份，全社會用電量3965億千瓦時，同比增長13.0%。1-6月，全社會用電量累計22515億千瓦時，同比增長12.2%，但是從電力生產來看，同期全國發電設備累計平均利用小時為2306小時，同比增加44小時。其中水電設備1413小時，與去年同期基本持平；火電設備2592小時，增加59小時，出現了比較嚴重的缺電現象。電力的缺乏，直接制約著國家的經濟建設。同時在城市化日益加劇的今天，隨著城市一座座高樓拔地而起，能源消耗的不斷增大這是不言而喻的事實。所以，在建筑電氣設計中加入低碳節能理念，將這一理念在設計中加以實現，是電氣設計人員應該重視起來的問題。

1 建筑電氣設計中關于低碳節能的問題

現如今，很多建筑設計工程雖然符合國家規范，但是很多設計講究“奢華”，很不注重低碳節能的設計理念，很多商業建筑的電氣對于低碳節能也沒有要求。在一些公共場所的建筑的設計中，也沒用關于這一方面的專篇來進行研究。一些大型公共建筑電氣設備低碳節能的控制措施不完善，如建筑物照明（室內照明、立面照明及庭院照明）及空調系統等未考慮智能化的節能控制方式，照明、空調風機及水泵起停控制僅采用手動控制；電梯未設群控或其它節能控制模式、自動扶梯未設節電感應控制等。這些問題的出現都表現出一些建筑設計施工團隊對于低碳節能的忽視，過分注重施工的進度和當前經濟效益，因此，在后續使用上很容易出現能源損耗嚴重的現象。

2 建筑電氣設計低碳節能理念的原則分析

2.1 滿足功能需求。

建筑電氣設計的基礎是滿足建筑物功能對能源的需求，其中又包含多個方面，如在電力供應照明中，應該保證亮度，建筑物使用者的舒適度及各項標準指數；其次，保持正常運行還應該兼顧一些特殊場所的用電，達到設計的標準。

2.2 經濟效益兼顧。

建筑是一種商業行為，因此，經濟效益是需要考慮的重要方面，低碳節能理念在建筑設計上的應用應該在當前經濟條件可以達到的情況下進行，如果僅僅為了在建筑運行后的節能，大量的進行成本投入，勢必會造成低碳節能的效益大打折扣，在設計上應該適當進行投入，實現經濟效益的盡快實現。

2.3 減少損耗

減少損耗是在設計中實現低碳節能理念的中心內涵，在設計前，應該找準實現低碳節能的潛力發掘點，研究哪些現如今常用的設計方式對功能的影響不大，然后深入挖掘這一方面實現低碳節能理念的潛力，制定出科學可行的措施。

3 低碳節能理念在建筑電氣設計中的實際應用

3.1 低碳節能照明系統設計

照明系統是實現節能地碳的重要環節，照明系統的使用在能源使用上有很大潛力可以挖掘，上在低碳節能理念，通過總結研究，在照明系統中實現低碳環保，一般要在與照明器的數量、功耗、使用時間、配套照明設備上做文章。但是電氣設計，需要遵循保證照明質量的條件下，來減少電量的不必要損耗。首先應該在設計上考慮自然光與電力供應的光進行互補結合使用，通過“采光窗.采光井.光導纖維”“光導管”等各種采光、集光和導光裝備，將天然光引入室內，從而減少照明器的使用。同時，還應該選擇合適的照明器，當然應該考慮建筑的功能來選擇照明器，比如在室外供照明的照明器應該選用高壓鈉燈等使用時間較長的氣體光源。同時，還要在一些公共場所合理設計一些光電感應開關、聲控開關，減少能源的損耗。

照明用電量L=WT(EA/FUM)=EA/UTη

T——開燈時間

E——平均設計熱度

A——地板面積

U——照明率

F——每臺燈具的燈泡光通量

M——保持系統

η——燈泡的綜合效率

在一些情況下，如果合理使用變壓器，也能達到低碳節能的效果。有功損耗包括鐵損和銅損，鐵損又稱空載損失，其值與鐵芯材質等因素有關，與負荷大小無關，且基本不變；銅損與負荷電流平方成正比，變壓器的有功損耗可用下式計算：

△P=P0+Pkβ2

△P——有功損耗

P0——空載損耗

Pk——短路損耗

Pk——負載率

無功損耗由兩部分組成，一部分是由勵磁電流即空載電流造成的損耗Ｑ0，它與鐵芯有關而與負荷無關，可用下式計算：

Q0=I0Sn10（-2）

I0——空載電流百分率

Sn——變壓器額定容量（kVA）

另一部分無功損耗是指一、二次繞組的漏磁電抗損耗，其大小與負載電流的平方成正比，此損耗又稱變壓器無功漏磁損耗Ｑｋ，用下式計算：

Qk=UkSn10(-2)

Uk——變壓器阻抗電壓）（%）

變壓器綜合功率損耗是指變壓器的有功損耗、無功損耗折算成有功損耗的兩者之和，可用下式計算：

△Pz=△P+△Q

△Pz——變壓器綜合功率損耗（kW）

Kq——無功經濟當量，指的是變壓器每減少1kvar

無功功率損耗，引起連接系統有功損耗下降的千瓦值．

變壓器的效率η是變壓器二次側輸出功率Ｐ２與電源側輸入功率Ｐ１之比的百分數，可按下式計算：

η=P2/p1=βSncos2Φ/βSncos2Φ+P0+Pkβ2

在變壓器的使用上，我們應該考慮增加其使用效率，而變壓器的效率與其負荷和損耗有著直接或者間接的關系，同時又與負荷功率的因數的關系非常大。其中，負載率為０．３～１時效率在實踐中發現較高，但是負載率控制在０．５～０．６時效率則是最高的；當負載是非變量的時候，功率因數與變壓器效率是正相關的關系。因此，在電氣設計中，應該合理選擇變壓器的容量和臺數，實現對負荷的合理分配，同時，還應該通過科學管理，實現變壓器的節能運行。

3.2 低碳節能的線路設計

電能在傳輸過程中，會不可避免的產生能量損耗，首先，線路的長短和電能損耗的量呈正比例關系，所以在線路設計中應該提高系統的功率系數、減少導線的電阻，從而降低其損耗。首先應該合理設計線路的路徑。有效的減小導線的長度。其次，還要合理選擇加大導線的截面，在滿足電路使用指標的情況下實現實現最大限度的節能。（3）在電路設計的低碳節能理念實施，最為恰當的著力點是是降低整個線路系統的電阻。導線電阻=電阻率×導線長度/導線截面積。電阻率越小，電能的利用率就越高，所以銅材質在這一方面有很大優勢。

3.3 低碳節能的空調系統設計

研究發現，空調系統在建筑總能耗中占有的能源消耗是非常可觀的，有時甚至占到電能的50%，所以對于空調系統設計加以改進，使其適應低碳節能的理念是非常重要的一方面。因此，在減少建筑物外面面積以及窗墻比的前提下，再進一步采用合適的結構和材料降低維護結構的傳熱性能，能更進一步降低空調的制冷負荷，依據目前的技術條件，應該采用新型節能墻體。除此之外，設置合理的室內參數對于空調系統的節能也很重要，根據實測，在夏季，室內溫度網上調高兩度，冷負荷相應減少約1/5左右。

4 結論

通過分析，建筑電氣設計實現低碳節能是一項非常重要的工程，它的實施將對能源的節約和推動可持續發展有著重要的作用，這項工程的要求是非常理性的，它要求在電氣設計過程中不僅要實現建筑的電氣功能，還要減少能量的不必要流失，實現低碳節能的理念在未來電氣設計行業將成為一種風尚，也有很多可以挖掘的潛力，比如現如今節能燈具已經在很多建筑中被使用，另一方面，科技的發展也將推動建筑設計低碳節能理念的踐行，如智能化控制科技的不斷發展，它將代替管理員，運用更加科學的系統來合理規劃能源使用。