建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及綠色建筑電氣技術(shù)分析探討

王志斌

摘要：本文首先分析了建筑電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性，接下來詳細(xì)闡述了提高現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果的有效方法，希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：建筑事業(yè);電氣工程;節(jié)能減耗

引言

我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展需要更多的資源支持，但是有限的資源供給已經(jīng)越來越難以滿足日益增長的需要。如今，建筑行業(yè)的能耗占比仍然在進(jìn)一步增長，消耗的能源主要是不可再生資源，在這種情況下，必須采取社會與自然和諧共生的策略，減少資源的用量并提高能源的利用率，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。目前國家推出了一系列的政策與法規(guī)促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展，地方也出臺了相關(guān)的政策，這些政策會產(chǎn)生正向的引導(dǎo)作用，推動綠色建筑節(jié)能的發(fā)展。

1建筑電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

1.1建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)有利于緩解能源緊張

在我國現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，能源緊缺問題已成為我國社會發(fā)展中亟待解決的重要問題之一。近幾年隨著我國電力工程事業(yè)的逐漸發(fā)展，對于電力資源的需求量愈加增大，致使我國整體的電力資源越來越緊缺。電氣行業(yè)作為一個能源消耗嚴(yán)重、投入成本較高且存在一定環(huán)境污染的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，節(jié)能減耗已經(jīng)成為了其長效發(fā)展的必然趨勢，就我國現(xiàn)階段建筑電氣工程而言，對其進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計(jì)作為我國電氣工程進(jìn)行施工建設(shè)的重點(diǎn)工作，在緩解能源緊張等方面發(fā)揮著重要的作用。因此，為了有效地緩解能源緊張、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，加強(qiáng)電氣工程節(jié)能化設(shè)計(jì)已成為我國現(xiàn)階段建筑領(lǐng)域電氣工程發(fā)展建設(shè)的重要目標(biāo)。

1.2建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)有利于提高環(huán)境質(zhì)量

近年來，由于我國社會生產(chǎn)力水平的快速提高，環(huán)境污染問題已然成為了我國現(xiàn)階段國家發(fā)展過程中的重點(diǎn)關(guān)注問題。電氣工程作為現(xiàn)代科技領(lǐng)域的核心產(chǎn)業(yè)之一，其在建設(shè)發(fā)展過程中對環(huán)境質(zhì)量造成了一定的影響。因此，在施工建設(shè)前對電氣工程進(jìn)行有效地節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅有利于降低能源消耗、實(shí)現(xiàn)綠色及環(huán)保的發(fā)展模式，還能夠以此來從根本上提高環(huán)境質(zhì)量，為人們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，從而來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的期望，為我國社會主義社會向環(huán)境友好型以及資源節(jié)約型方向的轉(zhuǎn)變打下良好的基礎(chǔ)。

2提高現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果的有效方法分析

2.1提高變壓器設(shè)備選擇的合理性

在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時，變壓器容量的合理選擇是提高建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能效果的重要環(huán)節(jié)。一般變壓器容量小于實(shí)際需要，出現(xiàn)過載情況時，電能損耗將明顯增加，而且變壓器如果長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下時，也會對電氣系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成一定的風(fēng)險隱患。相反，如果變壓器容量明顯超出了實(shí)際的需要，就會增加供電系統(tǒng)的空載損耗，并影響變壓器的使用效率。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解建筑工程的實(shí)際負(fù)荷情況，并合理確定變壓器容量，一般應(yīng)將變壓器的負(fù)荷率控制在30%到80%之間為最佳。目前比較常用的節(jié)能變壓器主要包括箱式變壓器、干式變壓器、單相配電的D10型變壓器、S11型變壓器以及非晶合金型的變壓器設(shè)備等。其中S11型變壓器能夠?qū)⒖蛰d損耗減少約10%到25%左右，且其空載電流能夠比疊片鐵心型降低的50%左右。此外，該類型變壓器在運(yùn)行中所產(chǎn)生的噪音水平也相對較低，減少了周邊環(huán)境的噪音污染。而D10型變壓器由于采用的柱上式的密封結(jié)構(gòu)，可以在負(fù)荷中心附近安裝，且對維護(hù)管理的要求比較低。其負(fù)載損耗以及空載損耗均比相同容量條件下的三相變壓器小，同時所需要的材料用量也比較少，且造價降低了20%到30%左右。節(jié)能效果更為突出的是新型的SBH15型非晶合金節(jié)能變壓器，其空載損耗與傳統(tǒng)的S11型變壓器相比，僅為其20～30%左右，可以有效降低損耗，但是存在價格相對較高的問題，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合建筑工程使用者的用點(diǎn)特點(diǎn)來選擇變壓器的具體類型型號。

2.2合理選擇配電線路的導(dǎo)線

在進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時，導(dǎo)線材料的材質(zhì)和規(guī)格將對其通電效率產(chǎn)生重要的影響，因此也是節(jié)能設(shè)計(jì)中所必須考慮的因素之一。可以通過以下公式來計(jì)算配電線路的能耗：ΔP=3I2R×10-3其中ΔP代表的是輸電線路所產(chǎn)生的功率損耗值，其單位為kW;I和R則代表的是電流值和電阻值，其單位則分別為A和Ω。而電阻值R與導(dǎo)線長度以及電阻率為正比例關(guān)系，而與導(dǎo)線截面則為反比例關(guān)系，其計(jì)算公式為：R=ρL/S其中L代表導(dǎo)線長度，S代表導(dǎo)線截面面積，ρ代表電阻率。現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)中目前主要使用銅芯以及鋁芯這兩類導(dǎo)線。雖然鋁質(zhì)導(dǎo)線的價格相對較低，然而其在導(dǎo)電性能以及安全性方面與銅質(zhì)導(dǎo)線相比也相對較差。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)對各種因素進(jìn)行綜合性的分析評價，如果具備條件時應(yīng)盡可能選擇銅質(zhì)導(dǎo)線以提高其通電效率。例如在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的配電線路時，要減少電能損耗必須根據(jù)電壓降的允許范圍來進(jìn)行導(dǎo)線截面的選擇，同時還要根據(jù)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度以及發(fā)熱條件等來進(jìn)行驗(yàn)算。通常在采取四線三相的配電系統(tǒng)內(nèi)，線路中最大三相不平衡性電流以及單相負(fù)荷的最大值應(yīng)大于其零線截流量的允許范圍，同時還要符合接零保護(hù)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范。而由于相線以及零線在單相線路中所流經(jīng)的電流相同，所以零線與相線也應(yīng)選擇相同的截面面積。以較短距離配電線路的設(shè)計(jì)為例，在確定導(dǎo)線截面時只需要考慮電流值即可;而較長距離的輸電線路設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)對導(dǎo)線采取增加截面面積的方式來提高通電效率，其導(dǎo)線截面的選擇應(yīng)參考電壓降的限定值，以提高節(jié)能的效果。雖然增加導(dǎo)線截面積會增加線路敷設(shè)成本，不過在電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過程中將通過減少能耗、提高通電效率的方式來降低運(yùn)行成本。還可以采取將電壓等級提高方式來減少損耗，當(dāng)電壓增加10%時，可以降低約17.4%的傳輸損耗。

2.3照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

電氣照明技術(shù)作為一種綜合性技術(shù)，在電氣工程施工建設(shè)及運(yùn)行的過程中發(fā)揮著重要的作用，照明系統(tǒng)是建筑工程運(yùn)行過程中進(jìn)行人工照明的各種設(shè)施的總稱，對其進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計(jì)是我國現(xiàn)階段建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)所采取的重要節(jié)能措施，而且照明設(shè)備不僅僅是建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)施，其同樣還是建筑投入使用過程中用戶使用作為頻繁的重要設(shè)備。因此在對其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時，主要應(yīng)該考慮的是根據(jù)用戶的實(shí)際生活需要，在保證建筑照明設(shè)施質(zhì)量安全及照明效果良好的前提下，以此來從根本上降低照明系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的使用功耗，從而達(dá)到節(jié)能減耗的目的。合理選擇照明設(shè)計(jì)將直接關(guān)系到照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。設(shè)計(jì)人員在選擇燈具時應(yīng)充分考慮燈具效率因素，盡量選擇低壓熒光燈、透光罩燈或者開敞型燈燈效率在60%以上的設(shè)備來保證照明效果能夠滿足實(shí)際需要，并減少對能源的消耗。此外，新型的LED燈具具有更大的功率和較好的照明效果，同時能夠有效減少對電力資源的消耗。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合建筑的實(shí)際照明特點(diǎn)和需要，來選擇相應(yīng)的照明設(shè)備。例如在設(shè)計(jì)建筑面積較大的工業(yè)廠房或者體育場等工程項(xiàng)目的照明系統(tǒng)時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇金屬鹵化燈或者高壓鈉燈等照明設(shè)備，以滿足此類建筑對于照明時長以及照明光效的較高要求。而在設(shè)計(jì)辦公樓、學(xué)校以及其他商用建筑的照明系統(tǒng)時，由于其建筑層高大多在4.5m以內(nèi)，因此可以選擇直管熒光燈等照明設(shè)備。特別是目前比較長遠(yuǎn)的T5型燈管不僅具有較好的光效，能夠長時間使用，而且其節(jié)能效果也比傳統(tǒng)燈管提高了10%以上，成為了電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中廣泛使用的一種照明設(shè)備。此外在設(shè)計(jì)住宅、餐飲住宿等建筑的照明系統(tǒng)時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量選擇節(jié)能效果更好的緊湊式熒光燈等照明設(shè)備。雖然該類型的燈具在建設(shè)成本上相對較高，但其在后期使用中的節(jié)能效果十分明顯，同時也能夠很好地滿足照明需要，因此可以極大地彌補(bǔ)初期的建設(shè)成本。

2.4采取抑制諧波方式來提高節(jié)能效果

諧波不僅會影響建筑電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且由于其會降低電動機(jī)以及用電設(shè)備的工作效率，并導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)局部過熱的情況，因此不僅會對設(shè)備造成損耗，同時增加線損。電氣設(shè)計(jì)人員可以采取在變壓器低壓側(cè)設(shè)置無源或者有源濾波裝置的方式來抑制諧波的產(chǎn)生，也可以采取綜合運(yùn)用不同類型濾波裝置的方式來提高抑制效果，從而實(shí)現(xiàn)凈化電路，減少電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全風(fēng)險的目的，同時還能夠有效減少能源以及對電氣設(shè)備的損耗，延長電氣設(shè)備的使用壽命，提高電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能效果。以照明設(shè)備中的熒光燈為例，其負(fù)荷類型為非線性類，在設(shè)備工作過程中會產(chǎn)生諧波，并影響用電設(shè)備以及線性負(fù)荷的正常運(yùn)行。故而設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取單獨(dú)為非線性負(fù)荷設(shè)計(jì)配電回路的方式將其分隔開來，從而減少諧波所造成的能耗，并提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

結(jié)語

在國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，隨著社會各個領(lǐng)域?qū)﹄娏Y源需求量的不斷增加，節(jié)能設(shè)計(jì)作為我國現(xiàn)階段建筑電氣工程的重要設(shè)計(jì)目的，將其廣泛地應(yīng)用到我國電力工程的施工設(shè)計(jì)過程中，不僅有利于我國綠色生產(chǎn)理念的推行和節(jié)能減排發(fā)展策略的貫徹落實(shí)，還能夠有效地解決我國現(xiàn)階段電力能源緊缺的問題，達(dá)到電氣工程在運(yùn)行過程中節(jié)能減耗的目的，以及對電力事業(yè)的發(fā)展有著積極的幫助，為促進(jìn)我國建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。

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