在建筑電氣設計中的節(jié)能技術措施

薛小剛

（貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000）

1 建筑電氣設計中應用節(jié)能技術的重要性

在建筑工程電氣設計中應用節(jié)能技術能有效促進建筑電氣行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。我國是世界第一人口大國，雖然地域遼闊，物產(chǎn)豐富，但人均資源占有量較低，并且隨著社會的發(fā)展與進步，各行業(yè)對能源的消耗量都在不斷增加，建筑行業(yè)更是能源消耗重點，若不能對其進行有效整改，造成能源短缺，勢必會影響我國經(jīng)濟的發(fā)展速度。建筑工程中電氣設備應用范圍越來越大，通過在建筑電氣設計中應用節(jié)能技術，能有效控制能源的消耗，促進建筑行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)國家能源戰(zhàn)略目標，具有十分重要的意義。

2 建筑電氣節(jié)能設計的基本原則

2.1 經(jīng)濟性原則

為促進建筑企業(yè)的健康發(fā)展，在對建筑工程的電氣系統(tǒng)進行節(jié)能設計時，也應充分考慮經(jīng)濟性原則，實現(xiàn)自身經(jīng)濟效益的最大化，尋求節(jié)能減排和發(fā)展經(jīng)濟的和諧統(tǒng)一，不能進行盲目的節(jié)能減排設計。電氣系統(tǒng)中需要涉及的零部件較多，復雜程度較高，若未能進行科學合理的設計，很容易造成成本的增加，不僅不利于節(jié)省資源，還會加大成本的投入，不利于建筑企業(yè)的長遠發(fā)展。因此，應秉承經(jīng)濟性原則，深入挖掘傳統(tǒng)電氣設計中造成資源浪費的根本原因，采取針對性措施對其進行整改，不斷優(yōu)化電氣系統(tǒng)設計方案，應用先進的節(jié)能技術，切實的降低電氣系統(tǒng)對能源的消耗量。同時，還應全面的考量電系統(tǒng)建設材料的價格，選用性價比最高的材料選購方案，提高建筑工程的核心競爭力。

2.2 功能性原則

電氣系統(tǒng)最主要的功能是為建筑提供基本的用電需求，因此，電氣系統(tǒng)的技能設計也應遵循功能性原則，科學的規(guī)劃設計內(nèi)容，確保各個設備都符合相應的標準；電氣系統(tǒng)的設計位置不應過多地占用建筑的樓梯和走廊，保證各個通道的暢通性，不會影響居民的正常通行；電氣系統(tǒng)的運行不會使周圍環(huán)境的質(zhì)量和溫度產(chǎn)生太大的影響，提高居民在建筑環(huán)境中生活的舒適度；若建筑工程具有特殊的使用需求，還應根據(jù)建筑的功能個性化調(diào)整電氣系統(tǒng)，如酒店、運動場等，使電氣設備能更好地滿足建筑的使用需求。

2.3 環(huán)保先進性原則

在進行建筑電氣節(jié)能設計工作時，應將提高綜合效益和能源利用率作為主要目標，積極應用先進的科學技術，在精確的計算后選擇最合適的電氣設備和控制方式，使電氣系統(tǒng)的建設在不增加成本投入的情況下，提高整體的節(jié)能減排能力。

2.4 能源利用率最大化原則

在進行電氣系統(tǒng)的節(jié)能設計之前，應充分了解建筑各個部分的電氣使用需求，根據(jù)實際需求選用不同的電氣設備，使電氣設備的選用既能滿足功能使用，又不會出現(xiàn)不必要的浪費和重復現(xiàn)象，最大化提升能源的利用效率[1]。同時，應采取有效的措施盡量減少電能在傳輸過程中發(fā)生的損耗，加大對建筑內(nèi)電氣設備的檢修和維護力度，避免因設備老舊、線路老化等問題引發(fā)電能的不必要損耗。除此之外，還應在合適的位置應用光控照明技術，即能滿足居民的用電需求，又能節(jié)省能源的不必要消耗。

3 節(jié)能技術在建筑電氣設計中的應用措施

3.1 建筑電氣供配電系統(tǒng)節(jié)能技術措施

在設計和規(guī)劃供電系統(tǒng)時，電氣設計人員應全面的考量電氣等級、負容量、負荷分布及輸配電距離等多項因素，同時，結(jié)合建筑不同位置的用電需求和電氣設備的特性對整體供配電系統(tǒng)進行科學合理的優(yōu)化，最大化提升電氣系統(tǒng)規(guī)劃設計的合理性。除此之外，還應不斷優(yōu)化供配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使供配電系統(tǒng)在供電過程中的安全性和穩(wěn)定性更高。具體優(yōu)化措施可通過可從以下兩方面入手：

（1）配電變壓器的節(jié)能技術措施。首先，變壓器從電網(wǎng)獲取有功與無功功率：

變壓器有功功率損耗為：ΔP=P0+β2PK[2]。P0-空載損耗，可采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片、非晶合金鐵芯，改進鐵芯結(jié)構(gòu)，降低空載損耗；PK-短路損耗，改進絕緣結(jié)構(gòu)，適當減小電流密度，可降低負載損耗；β-負載率，公用配電變壓器的長期工作β 不宜大于80%，自備的長期工作的β 不宜大于85%[3]。

其次，在進行建筑工程電氣系統(tǒng)的節(jié)能設計時，應盡量采取針對性措施處理負荷等級較高的電氣設備，可采用配備單獨配電變壓器專門供電形式為該類電氣設備輸電，提高對該類電氣設備的能源控制能力，如建筑中負荷等級較高的空調(diào)設備，應用單獨配電變壓器為其供電能使空調(diào)在未運行的情況下，僅通過關閉單獨變壓器就可完成降低空調(diào)運行損耗的目的，不僅操作簡便，而且能獲得較為顯著的效果；再次，在對配電變壓器的數(shù)量和運行方式進行規(guī)劃時，應在滿足經(jīng)濟性、功能性原則的條件下優(yōu)選最大節(jié)能效果、能滿足實際使用需求的配電變壓器，既能使設備滿足節(jié)能需求，又能最大化提升配電變壓器的運行時間。最后，在對企業(yè)低壓側(cè)網(wǎng)絡進行設計的過程中，應充分考慮負荷的分布狀態(tài)和實際容量，同時采取閉環(huán)網(wǎng)絡模式，提高操作人員在設備的使用過程中更好地了解負荷的運行狀況，并根據(jù)運行情況及時的調(diào)整負荷開關和并聯(lián)變壓器的運行模式，使電氣系統(tǒng)的供電更加安全、穩(wěn)定。

（2）供配電線路的節(jié)能技術措施。如果輸電線路導線每相電阻為R（歐姆），則三相輸電線路的率損耗為其中：P-線路輸送的有功率；I-線電流；U：線電壓；cosφ：負荷功率因數(shù)；當線纜的電壓與有功率不變時，減小R、提高cosφ 便可降低線纜損耗。首先，減少R 值的途徑有：變壓器靠近負荷中心，以縮短線纜距離；采用電導率高的導體；優(yōu)化供配電線路的鋪設方式；在滿足導體載流量和線路壓降等技術條件下增大導線的截面積、選用更合適的導線類型等。其次，提高功率因數(shù)節(jié)電：設改善前、后功率因數(shù)分別是 cosφ1=0.6、cosφ2=0.95，代入線路功率損耗降低約為62%。由于提高了功率因數(shù)，供給同一負荷功率所需的視在功率及電流均減少，減小了線路的截面及變壓器的容量，節(jié)能又節(jié)約設備投資。

3.2 電氣照明節(jié)能技術措施

相關數(shù)據(jù)表明，在我國，照明用電量約占總發(fā)電量的10%～12%，隨著建筑工程的現(xiàn)代化程度越來越高，建筑中的照明設備也越來越多，提高照明節(jié)能設計的合理性能有效優(yōu)化電氣設備的整體能耗。結(jié)合目前我國建筑工程的實際特點，可通過以下措施完成優(yōu)化電氣照明設計的目的：

（1）合理利用自然光。采用導光管采光系統(tǒng)，可以解決大進深建筑和地下建筑采光問題，并打破建筑層數(shù)、吊頂隔層的限制。在保證照明質(zhì)量的基礎上，充分利用自然光源，以實現(xiàn)節(jié)省能源的目的。可根據(jù)室外自然光的強度變化調(diào)整人工照明強度，還可將導光和反光裝置加裝在采光條件很差或無自然采光條件的室內(nèi)，將引入的自然光作為除應急照明外的一般照明，如在廠房、體育館等場所中加裝導光管，直接將室外自然光線引入系統(tǒng)中，由導光設備的漫射裝置將自然光漫射到室內(nèi)，以減少對電能的消耗。

（2）合理選擇光源和燈具。在相同照明條件下，應用緊湊型熒光燈能獲得比白熾燈更好的節(jié)能效果，如21W 的緊湊型熒光燈與100W 的普通照明白熾燈的照度相同，節(jié)電效果達到79W，節(jié)電率為79%，所以在常規(guī)建筑室內(nèi)可優(yōu)選高效發(fā)光的熒光燈（如T8、T5 直管型熒光燈）或緊湊型熒光燈；氣體放電燈用鎮(zhèn)流器應選用諧波含量低的產(chǎn)品；室外景觀、道路照明應選擇安全、高效、壽命長、穩(wěn)定的光源，避免光污染；在工廠廠房、舉架較高的車間內(nèi)應使用燈光較高的光源，如高壓鈉燈或金屬鹵化物等高效氣體放電光源。

（3）科學制定照明控制方式。提高對照明設備的開關控制，能有效減少照明設備的不必要耗能現(xiàn)象的發(fā)生。在公共建筑中可采用智能控制照明設備，并根據(jù)建筑的照明需求調(diào)整光源的照明強度，以實現(xiàn)最大化節(jié)省能源的目的，如在美術館、候機室、影劇院、博物館等公共場所中應優(yōu)選智能照明控制手段。在居民住宅區(qū)可采用感應自動控制，很多住宅區(qū)建筑本身具有較好的采光能力，除安裝感應自動控制外，還應用節(jié)能自息開關，避免在白天采光較好的情況下造成能源的浪費，實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。在電梯廳、酒店走廊、地下車庫等位置幾乎無自然光源，但此類環(huán)境大部分時間都處于休眠期，只有少部分時間需要使用光源，所以該類場所的照明既要滿足使用時的照明強度，又要保證休眠期的最佳節(jié)能下過，可利用LED 燈自動調(diào)節(jié)燈光的明暗程度，避免在休眠期造成不必要的電能浪費，還能延長設備的使用壽命。

（4）最后，應干戈遵守法律規(guī)定的照明功率密度、視覺要求以及照度標準落實照明系統(tǒng)的設計工作。

4 結(jié)語

隨著社會的進步與發(fā)展，人們的環(huán)保理念越來越強，在提高自身生活質(zhì)量的同時也時刻關注自然環(huán)境的變化，將節(jié)能技術科學合理地應用在建筑工程的電氣設計中，能有效提升電氣設備的經(jīng)濟性、功能性、環(huán)保先進性，并且最大化提高對能源的利用率，切實提升建筑電氣節(jié)能效果，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。