建筑電氣系統的節能設計分析

張 超

（成都雙流國際機場股份有限公司， 四川 成都 610220）

1 我國建筑電氣節能發展概述

20世紀80年代我國政府便頒發了《民用建筑節能設計》，這在一定程度上推動了建筑電氣節能發展。但受限于各方面因素影響，導致實際執行建筑電氣節能措施的工程占比相對低下。進入21世紀以后，建筑電氣節能得到了大力推廣[1]。特別是在部分發達地區都制定了建筑能耗調研及評判指標，這使得建筑電氣節能管理變得愈來愈規范。同時，建筑節能技術也到了快速發展，部分城市構建了一批具有代表性的示范性綠色節能建筑，進一步提升了建筑節能技術的覆蓋范圍，帶來了較為可觀的經濟效益與社會效益。照明節能是建筑電氣節能的重要構成部分。盡管目前大多數建筑已經應用了照明節能控制系統，但相關技術普及面較為狹隘，主要是因為照明節能控制系統的核心技術都在國外廠商手中。這不僅增加了照明節能系統維護難度，也在一定程度上增加了系統應用成本。總體上來看，我國建筑電氣節能經過多年發展，在部分領域已經取得了一定成果，甚至能夠達到國際先進水準，但在部分環節上還需要進一步加強。

2 建筑電氣節能的重要意義

從宏觀上來看，在社會經濟及工業快速發展的情況下，能源消耗變得愈來愈大，能源問題也逐漸成為了限制人類文明發展的重要問題之一。任何節能舉措對于人類未來發展均有著重要的意義[2]。同時，主流能源對生態環境會產生一定程度影響。能源消耗愈大意味著生態環境破壞程度愈大。發展建筑電氣節能事實上也能夠為生態環保提供一定支持。在建筑物構建過程中，通過利用新型節能技術，不僅能夠增加建筑物的附加性能，還能夠提升建筑物內部環境的舒適度，讓用戶獲得良好的居住體驗。另外，發展建筑電氣節能技術還能夠帶動部分相關產業，所產生的經濟效益與社會效益不容忽視。

3 建筑電氣節能設計原則

在建筑電氣節能設計過程中，應遵循以下原則[3]：（1）確保建筑物使用功能不受影響。雖然節能對建筑物而言十分重要，但節能不能以影響建筑物本身功能為代價。在保證建筑物各項基礎功能的前提下，通過利用技能技術、節能設備，降低建筑物整體能耗，達到節能目的。（2）盡可能消除無謂能耗。通過合理確認供電中心、合理利用節能技術、設備、材料等，盡可能消除與建筑物功能不相關的能耗，確保建筑物的實用性與經濟性。（3）經濟效益原則。在節能設計過程中，需要充分考慮整體經濟效益。不能為了節能而節能，不能過于追求節能而增加其他運行費用。而是應該讓增加的部分投資能在短的時間內利用節能將減少的運行費用收回。（4）適用性。在進行節能設計后，要保證相關設計不會影響居住者在建筑物內的舒適度。

4 照明系統節能設計

照明系統節能設計是建筑電氣系統節能設計的重要構成部分之一。在建筑電氣系統當中，照明系統所消耗的電能大約占電力總消耗的1/6。提升照明系統能效水準可在一定程度上降低照明能耗，有利于緩解建筑物整體供電壓力[4]。在照明方案篩選方面，需要嚴格控制照明用電指標，盡可能選擇利用系數較高的照明設計方案，切不能因為節能而降低推薦照度。在照明系統節能設計過程中，需要結合房間具體情況，如面積、高度等參數，準確計算是室空間比。根據室空間比合理篩選不同光束的照明燈具。然后再結合天花板、墻面以及地面反射系數，獲得燈具在室內的利用系數，最后合理選取燈具配光來達到節能目的。如果選用光通利用系數較高的布燈方案，優先采取分區一般照明方式。在照明及空調容量較大的室內場所，可采取空調回風口與照明燈具結合的方式進行設計。若室內環境存在改善光色要求，則需要利用兩種以上光源，構建混光照明。室內表面材料可篩選具備高反射率的淺色飾面材料，讓光能得到充分利用。

照明光源方面盡可能篩選高光效光源，并根據工作環境的不同合理篩選光源。例如，燈具安裝高度較低的場所可選擇緊湊型熒光燈。緊湊型熒光燈光效較高，且壽命較長，具有較好的顯色性與光通維持效率。對于燈具安裝高度相對較高的場所則可采取金鹵燈。在高大廳堂等場所，由于燈具安裝較高且維護不方便，可選用高頻無極熒光燈。此類燈具壽命極長，光效可達60～70 lm/W，且顯色性良好。除此之外，還要對燈具附件進行優選。傳統電感鎮流器不僅功率損失較高，且存在頻閃、噪音等問題。在部分使用年限較久的老建筑物當中，條件允許的情況下，應該將這些傳統電感鎮流器更換為新型節能鎮流器。新型節能鎮流器使用壽命相對較長，諧波含量低，且性價比高。在節能型電感鎮流器應用時，還需要充分考慮功率因素補償，保證其穩定運行。在部分建筑物當中，還可加入被動式天然導光系統（由導光管、漫射器等設備組成）。利用導光管及漫射器可將室外光線引至室內，在陽光充足的情況下，白天不需要其他電光源也能夠滿足室內采光需求。

5 太陽能系統節能設計

在我國大部分地區日照時間較為充足，太陽能利用基礎條件良好。在建筑電氣節能當中，利用太陽能光伏發電技術能夠有效降低建筑物整體能耗，達到節能目的。從形式上來看，建筑太陽能發電系統主要包含兩類，即集中式與分布式。集中式太陽能發電系統應用范圍較廣，主要安裝在建筑屋頂或外墻上，通過密集陣列進行發電，發電量相對較大，所獲得的電能具有多種用途。分布式太陽能發電系統主要是借助離散型、小規模太陽能電池板實現發電，發電量相對較小，主要用于建筑物附屬設備電能供應，用途相對單一[5]。太陽能發電系統結構主要涵蓋了光伏整列、DC/DC轉換電路以及負載設備。其中光伏陣列由官府電池組件構成，包括多晶硅、非晶硅以及單晶硅。DC/DC轉換電路能夠對光伏陣列產生的電能進行整理、變換，進行穩定電能輸出，供于相關設備應用。要對太陽能系統進行優化設計，一方面，要提升發電效率；另一方面，要提升太陽能利用率。利用聚光系統能夠增強太陽能電池板接受輻射的強度，即可提升太陽能利用率，增加太陽能電池發電量。聚光系統主要由聚光器、聚光太陽能電池、散熱器以及追蹤控制機構組成。其中聚光器可將分散的光線集中于較小的面積上，從而提升被集中面積上的輻射能量。換句話說，利用聚光系統能夠克服陽光分散特性，將閑置空間充分利用起來，有利于提升太陽能系統整體發電效率。

6 結語

在能源資源日趨緊張的情況下，節能技術愈來愈受到關注。城市建筑物是能源消耗大戶，其中大部分能源消耗都來自于建筑電氣系統。在建筑電氣系統節能設計過程中，不僅要對相關用電設備如照明設備等進行節能設計，還可利用外部能源如太陽能來緩解建筑物本身的能耗壓力，以此來提升能源整體利用率。