關于建筑電氣設計中的節能技術應用探討

文/湯曉芳 浙江省城鄉規劃設計研究院 浙江杭州 310012

1、節能技術在我國建筑電氣中的應用現狀

因為中國情況的特殊性，我國的電力事業與發達國家相比起步的相當晚，所以在節電技術這方面還欠缺了很多，但即使如此，我國的節電事業也存在一定的特點。首先，我國制定了大量的法律法規來限制電量的使用，并且進行了大量的宣傳來樹立公民的節電意識，同時，我國在近些年來，也投入了大量的人力物力財力來開設研究項目、劃出獨立的資金進行電氣節能技術的研究。除此之外，電氣節能也被確立為我國可持續發展戰略的重要組成部分，是我國進行經濟戰略的重要方向之一。

2、常見建筑電氣設計中的節能技術

2.1 清潔能源技術

清潔能源技術始于德國，20世紀70年代，德國科學家在慕尼黑的基地進行了建筑節能設計的廣泛嘗試，系統提出并論證了清潔能源技術的價值和運用方式。如太陽能技術，該技術是指應用光電轉化設備對電能進行存儲，用于建筑內電能的日常需求。此外，我國廣東地區的閉路水循環空調、美國各地廣泛運用的地道風空調，也有助于通過降低建筑常規能耗的方式實現節能。

2.2 照明節能技術

照明節能技術體現在兩個層面，一是做好建筑內照明需求的分析，合理進行電氣參數設計、設備選取；二是采用現代音控技術（也稱聲控技術），使設備的在非作業狀態下處于關閉狀態，實現電能的節約。在此前學者的研究中，照明能耗約占民用建筑電能消耗的 9%～14%、占商用建筑的 22%～26%，在推行上述技術后，均可實現能耗降低，民用建筑下降約3.4%，商用建筑下降約2.1%。

2.3 補償技術

補償技術此前主要用于平衡電壓，確保建筑的供電質量，現代補償技術在此基礎上擁有了節能功效，該功效主要體現在有功補償方面。如此前建筑作業過程中，各類用電器的工作態勢存在動態變化，供電部門無法獲知建筑用電的精準信息，傳輸的電能可能超過實際需求，導致電能浪費。有功補償機制是指對多余電能、太陽能轉化的電能等進行存儲，供電部門傳輸的電能可酌情少見，在建筑用電增加的情況下，啟動補充設備保證足量供電，避免電能過量傳輸造成的浪費。

3、建筑電氣設計中節能技術的應用方法

3.1 太陽能應用

太陽能應用的基本原理為光電轉化，其主要工作設備為光伏發電設備，利用太陽電池板、控制器和逆變器構成總體設備，借助半導體的光電轉化效應進行電能的轉化。太陽能電池板在光照條件下，可將電子吸收，使其成為光電子、形成電流。在電氣設計中，利用太陽能實現節能，需要重視半導體材料的選取，一般單晶硅的生產轉化率為 17.5%，多晶硅的生產轉化率為 16%，砷化鎵的生產轉化率為 23%，但價格較高，無法普及。以單晶硅應用為例，某建筑為多層建筑，電氣設計采用常規模式，為保證節能效果，額外應用太陽能設備。建筑占地面積 369.3m2，處于北緯 41 °40′，東經117 °20′，太陽照射的入射角相對較小，應用單晶硅設備的面積應在 20～25m2 左右，與地面水平角為 30 °～33 °左右。因發電總量有限，無需單獨設置大容量蓄電池，完成光電轉化后的電能直接存儲于小容量設備中。上午電池板傾角為 30 °，中午為33 °，下午為30 °，非陰雨天氣持續工作 10h 的情況下，可產生電能 11～15kWh，滿足40L 水加熱的需求，減少建筑用于冷水加熱的能耗 12～18kWh。

3.2 動力設計中節能技術的應用

無論是在家用電器還是現代建筑中動力電動機的應用非常廣泛，但其在運行過程中的所消耗的電量非常大，據相關人士的調查后發現，電動機的負荷大約能占到所有發電量的65%左右，而在整個電機中交流點估計能夠占據總電量的 85%左右，所以在其中應用節能技術十分關鍵。主要可以從以下幾方面開始展開：第一使用效率較高的電動機。使用效率較高的電動機例如Y 系列或者是Y2 系列，能夠有效的降低實際耗電量，而且將其與其他電動機相互對比，能夠減少總消耗量的25%左右，實際效率能夠提升5%左右。而且在其中使用相應的節能措施，還能夠有效的降低內冬季內部的損耗狀態，例如負載與空載的實際損耗，從而有效的提升電動機的實際效率與功率。第二依據負荷特性挑選電動機。在挑選電動機的時候一定要充分的考慮到負荷特性、特點與工作環境，從而選取最為適合的電動機，以免出現大材小用的現象。第三按照負載的實際狀況展開就地補償。對于供電地點較遠且容量較大的電動機，可以針對電動機采用無功率的就地補償裝置，但是對于單獨的電動機補償裝置的實際容量不能太大，從而避免會在電動機運行的過程中出現自勵磁的過電壓現象。

3.3 供配電系統的節能設計

為了可以更好的實現供配電系統的節能設計，就需要采用可以提高系統運行電壓的因素以及降低無用功率與導線中的電阻等方式，同時還需要降低供配電系統線路出現損耗的情況，一般情況下供配電系統的節能設計可以通過以下幾個方面來實現：第一個方面是根據負荷容量、供電距離、分布以及用電設備的特點等方面，設計出相對而言更加合理的供配電系統以及選擇的供電電壓，同時供配電系統需要盡可能的簡單，而且相同電壓的供電系統最高變配電級數不可以超過兩級；第二個方面是在設計變電所的過程中，需要盡可能的將其靠近負荷中心，同時需要所見配電的半徑距離、降低線路的損耗，而且還需要盡量縮短相應的用電客戶內部變電所之間的宜敷設聯絡線，并根據實際負荷情況切除部分變壓器。

結語：

綜上所訴，由于我國在建筑方面的能源消耗量過于龐大，所以在現代建筑設計電氣的過程中，一定要充分的了解到節能技術，不僅能夠緩解電力供需之間所產生的矛盾，也能夠對社會與市民的經濟發展起到一定的保障作用，而且屬于一種經濟收益較為明顯的電力開發方式。因此，在針對現代建筑的電氣展開設計時，一定要采用最為合理、有效的節能技術，還可以在確保廣大市民的生活不受到影響的同時使城市生態環境不再受到破壞。