建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)措施

李磊

（國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京 210000）

建筑節(jié)能實(shí)施期間，電氣設(shè)計(jì)是重要環(huán)節(jié)，因此設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合實(shí)際情況，按照建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)開展節(jié)能設(shè)計(jì)工作，確保電氣設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的可靠性與合理性。這些年建筑行業(yè)的快速發(fā)展，也讓資源緊缺問題日益嚴(yán)峻，對行業(yè)的健康發(fā)展造成極大影響，因此需要在電氣設(shè)計(jì)中，強(qiáng)化節(jié)能設(shè)計(jì)，確保電氣設(shè)計(jì)符合行業(yè)需求。

1 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則

1.1 滿足建筑物的使用功能

建筑行業(yè)的發(fā)展需要關(guān)注很多問題，電氣設(shè)計(jì)是重點(diǎn)之一，節(jié)能設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，在確保設(shè)計(jì)滿足節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)，也不能妨礙建筑的正常使用，例如照明系統(tǒng)需要注意色溫、照明的照度等內(nèi)容，確保能滿足正常的使用需求。同時(shí)如果建筑物有特殊的使用功能，一定要在滿足功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。

1.2 經(jīng)濟(jì)成本

建筑電氣設(shè)計(jì)期間需要考慮的一個(gè)重要因素就是成本，在有效的投入內(nèi)發(fā)揮最大價(jià)值，降低資金消耗，并且電氣節(jié)能設(shè)計(jì)在未來有可靠的經(jīng)濟(jì)效益預(yù)期，才能降低建筑工程的整體費(fèi)用。

1.3 節(jié)省無謂消耗的能量

在電氣設(shè)計(jì)過程中，需要注意無謂消耗的能量，是節(jié)能的重點(diǎn)工作，比如大面廣的照明容量等需要注意的問題，這些內(nèi)容都是設(shè)計(jì)者關(guān)注的重點(diǎn)，做好這些內(nèi)容的節(jié)能設(shè)計(jì)，才能確保節(jié)能設(shè)計(jì)的可靠性。

2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的問題

電氣設(shè)計(jì)是建筑工程中的重要環(huán)節(jié)，雖然在電氣設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)者開始注重節(jié)能設(shè)計(jì)，際節(jié)能設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)用中，有與各種情況的存在，使問題較多。①電氣設(shè)計(jì)不合理。由于電氣設(shè)計(jì)不合理，節(jié)能效果大打折扣，導(dǎo)致節(jié)能效果不佳。比如在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)期間，由于選擇大容量的設(shè)備，從而造成能源的浪費(fèi)；②建筑電氣設(shè)計(jì)會受到電氣設(shè)備類型不斷增加的影響，造成節(jié)能設(shè)計(jì)的難度增加，不僅如此也會對電氣設(shè)備的管理造成極大影響；③用變頻技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用比較常見，但是也帶來諧波分量。但是在照明系統(tǒng)中，由于選擇存在不合理性，使能源的消耗增加。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能方案

建筑電氣設(shè)計(jì)期間，如何做好節(jié)能設(shè)計(jì)不僅是設(shè)計(jì)中關(guān)注的焦點(diǎn)，也是整個(gè)行業(yè)及社會關(guān)注的重點(diǎn)。所以能在具體的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，需要讓設(shè)計(jì)符合要求，滿足建筑行業(yè)的發(fā)展。節(jié)能技術(shù)的合理應(yīng)用需要注意很多細(xì)節(jié)，下面就對節(jié)能技術(shù)措施進(jìn)行介紹：

3.1 合理進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算

在電氣設(shè)計(jì)工作中負(fù)荷計(jì)算是基礎(chǔ)，當(dāng)負(fù)荷計(jì)算不符合實(shí)際情況時(shí)，就無法選擇合適的設(shè)備，也會在后期配電系統(tǒng)在運(yùn)行期間出現(xiàn)各種問題。在建筑工程電氣設(shè)計(jì)中，只有保證負(fù)荷計(jì)算的精準(zhǔn)性與可靠性，才能有效控制成本，降低運(yùn)行費(fèi)用。針對不同的建筑用電，在負(fù)荷指標(biāo)商業(yè)存在一定差異，比如居民用地與公共設(shè)施用地用電的負(fù)荷指標(biāo)就不同，分別為100～400kW/ha、300～1200kW/ha、100～400kW/ha[1]。

不同建筑物的用電指標(biāo)也會有所不同，就以公寓、旅館、辦公三張建筑類別為例，對用電指標(biāo)進(jìn)行介紹，其中公寓的用電指標(biāo)為 30～50W/m2、40～70W/m2、30～70W/m2。值得注意的是，空調(diào)在運(yùn)行期間，電動壓縮機(jī)制冷的數(shù)值是用電指標(biāo)的上限值，如果選擇的是直燃機(jī)，空調(diào)冷水機(jī)組的用電指標(biāo)選擇電動壓縮制冷，這時(shí)用電指標(biāo)需要結(jié)合實(shí)際情況降低25～35VA/m2。

3.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動控制

暖通空調(diào)是整個(gè)建筑中能耗消耗占比較大的部分，也是電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，但是需要在節(jié)能設(shè)計(jì)期間，注意系統(tǒng)的自動化控制，確保節(jié)能設(shè)計(jì)的效果。BA 系統(tǒng)是暖通空調(diào)系統(tǒng)采用的自動化系統(tǒng)，也是建筑智能化、自動化的重要標(biāo)志。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動控制中，需要做好下面幾項(xiàng)工作：

①系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)。在對系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化期間，需要合理選擇傳感器，確保檢測參數(shù)的可靠性，對水、風(fēng)等閥門管徑進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，同時(shí)也要合理設(shè)計(jì)原理圖，比如二次接線原理圖；②節(jié)能控制優(yōu)化設(shè)計(jì)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)BA 系統(tǒng)時(shí)需要實(shí)現(xiàn)控制的可靠性與合理性，在設(shè)計(jì)期間需要對機(jī)電設(shè)備的啟動、低溫送風(fēng)系統(tǒng)控制等進(jìn)行優(yōu)化[2]。

3.3 降低變壓器損耗

變壓器也是節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，一般情況下在設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇非晶合金鐵芯變壓器，這類變壓器的噪聲不高，而且能耗較低，與常規(guī)變壓器進(jìn)行對比，會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的空載損耗更低，而且在維護(hù)期間費(fèi)用更低。設(shè)計(jì)者也要關(guān)注很多問題，尤其是要針對實(shí)際情況，選擇節(jié)能效果好的變壓器[3]。比如在建筑工程中，可以現(xiàn)在SGB11-R 這類型具有良好節(jié)能效果的變壓器。由于SGB11-R 型號的變壓器在實(shí)際應(yīng)用中，空載電流與負(fù)載損耗等都比常規(guī)的變壓器下降很多。變壓器在實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)行效率最高、損耗最小時(shí)，負(fù)載率一般維持在40%～70%。

3.4 電氣照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑的正常使用中電氣照明是十分重要的組成部分，也是能耗較大的部分，所以需要在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)期間，電氣照明在設(shè)計(jì)期間，節(jié)能是重點(diǎn)。尤其是智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，也讓控制系統(tǒng)更加的智能，并且控制效果與節(jié)能效果更佳。總線型式的標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)絡(luò)是智能照明控制系統(tǒng)的型式。智能照明控制系統(tǒng)的組成部分為系統(tǒng)、輸入與輸出單元組成。微處理器和存儲單元是全部器件的關(guān)鍵部位，控制器件的連接是通過五類數(shù)據(jù)通信線完成的。每個(gè)單元器件都有自己唯一的地址，功能設(shè)定是在軟件的應(yīng)用下完成的。

智能照明節(jié)能控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，具有多種優(yōu)勢，所以在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中經(jīng)常被設(shè)計(jì)者使用，具體的優(yōu)勢體現(xiàn)為：①光照度是否需要照明等都可以針對不同的區(qū)域進(jìn)行控制，所以在時(shí)鐘管理器的運(yùn)用下能對照明系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理。比如在休息室，樓道等不同的功能區(qū)域，可以對照明系統(tǒng)進(jìn)行切換，滿足不同的功能需求；②照度可以自動調(diào)節(jié)，并且可以對自然光進(jìn)行合理利用，在滿足照明需求的基礎(chǔ)上，有效降低能源消耗；③燈具的使用壽命延長，在智能控制下，通過軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)的應(yīng)用，能防止電流對燈絲的熱沖擊，減少燈具出現(xiàn)損壞的概率[4]。

3.5 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)也是建筑電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)期間，需要注意的地方較多，也有很多細(xì)節(jié)需要合理控制，具體需要做好下面幾項(xiàng)工作：

（1）系統(tǒng)設(shè)置簡單。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)是節(jié)能，所以要想得到節(jié)能效果最大化，就要在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，簡化設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)簡單可靠，比如供配電系統(tǒng)要控制在兩級以內(nèi)，這樣就能對電能損耗進(jìn)行控制。

（2）合理選擇供電電壓。通過供電電壓的合理確定，對損耗的控制十分重要，一般情況下在其他條件一樣時(shí)，電壓與損耗呈反比。民用建筑的用電設(shè)備電壓在設(shè)計(jì)時(shí)，需要控制在220/380V，如果民用建筑是大型項(xiàng)目，為確保節(jié)能效果，制冷設(shè)備一定要合理選擇[5]。

（3）供電網(wǎng)絡(luò)合理設(shè)置。變電所造設(shè)置時(shí)，要注意的是不能與負(fù)荷中心距離太遠(yuǎn)，低壓配電間也是如此，不能與電氣豎井距離過遠(yuǎn)，而且需要對供電電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，確保低壓供電半徑在200m 以內(nèi)。同時(shí)也要做好供電線路的電壓損失控制，避免線路電壓的損失的出現(xiàn)，而且需要在供電網(wǎng)絡(luò)可靠性與合理性的基礎(chǔ)上，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的成本。

3.6 電梯節(jié)能技術(shù)

電梯再生能量回饋是實(shí)現(xiàn)電梯動力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵，在變頻器的運(yùn)用下，機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為電能，這樣用電設(shè)備就可以對電能進(jìn)行使用，從而對電機(jī)在運(yùn)行期間的電能損耗下降。二極管整流橋是常規(guī)變頻器交流電轉(zhuǎn)化成直流的重要工具，并在IGBT 逆變技術(shù)的應(yīng)用下，直流與頻率分別可以轉(zhuǎn)化為電壓與可調(diào)整的交流。IGBT 功率模塊在實(shí)際運(yùn)行期間，能量可以實(shí)現(xiàn)雙向流動，當(dāng)整流橋選擇為IGBT 時(shí)，SPWM 控制脈沖可以在DSP 的應(yīng)用下產(chǎn)生。這樣就可以對諧波污染進(jìn)行控制，也可以達(dá)到良好的節(jié)能效果。電梯節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用需要制定節(jié)能控制方案，具體如下：

①電動機(jī)發(fā)電的電能在直流側(cè)電能并聯(lián)控制系統(tǒng)的應(yīng)用下進(jìn)行控制的，這樣就可以讓電梯對電能進(jìn)行平均分配，達(dá)到節(jié)能的效果；②電能如果過剩，不用通過電阻熱耗，電能可以在整流逆變器的應(yīng)用下，將剩余的電能給電網(wǎng)回饋；③當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電電能小于電梯總用電時(shí)，在直流電能并聯(lián)控制的應(yīng)用下，可以對過剩的能量進(jìn)行控制；④當(dāng)有電梯的狀態(tài)為回饋能量時(shí)，其他電梯這時(shí)會停止整流功能，可以有效防止發(fā)生環(huán)流現(xiàn)象；⑤在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要讓電梯保持獨(dú)立運(yùn)行，這時(shí)就要切斷控制器，不再讓電梯變頻器直流側(cè)并聯(lián)。

4 結(jié)束語

“節(jié)能”一直是建筑行業(yè)的主題，電氣設(shè)計(jì)是建筑工程的重要環(huán)節(jié)，也是建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)期間需要遵循基本的設(shè)計(jì)原則，并對負(fù)荷進(jìn)行合理計(jì)算，確保設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的可靠性，確保暖通空調(diào)系統(tǒng)控制的可靠性，降低變壓器損耗等多種途徑，共同優(yōu)化節(jié)能設(shè)計(jì)，確保建筑行業(yè)的綠色發(fā)展。