建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)研究

咸世友

山東天啟智能工程有限公司 山東濟(jì)南 250101

1 建筑電氣節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

在體系結(jié)構(gòu)、通信、監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域,先進(jìn)科學(xué)技術(shù)對(duì)體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)及管理的要求都非常高。隨著建筑的演變，用戶擁有了更加實(shí)用、舒適、安全的生活空間，但大量電氣設(shè)備的使用都需要非常嚴(yán)格的控制，因?yàn)槠渲苯記Q定了建筑的能源效率。因此，采用最新最先進(jìn)的技術(shù)，創(chuàng)新研發(fā)、優(yōu)化設(shè)計(jì)是降低建筑能耗的有效途徑。

建筑師必須采取更多的節(jié)能設(shè)計(jì)，統(tǒng)一結(jié)構(gòu)要求，提高電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的綜合水平。設(shè)計(jì)人員可詳細(xì)檢查和規(guī)劃自己的工作，管理節(jié)能項(xiàng)目，不斷促進(jìn)電氣工程技能的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)約型社會(huì)。

設(shè)計(jì)單位必須對(duì)電氣各分項(xiàng)工程進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算并采取相應(yīng)的節(jié)能措施，且在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，要以節(jié)能的設(shè)計(jì)理念為指導(dǎo)，在進(jìn)行任何工程項(xiàng)目之前與客戶進(jìn)行有效溝通，根據(jù)工程應(yīng)用的荷載特性和功能規(guī)范，在綜合技術(shù)分析的基礎(chǔ)上考慮周圍結(jié)構(gòu)和環(huán)境特性，確定最優(yōu)方案[1]。

2 電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)原則

電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)的本質(zhì)是節(jié)約能源，降低能耗，減少經(jīng)濟(jì)成本。因此，電氣工程的節(jié)能設(shè)計(jì)要遵循實(shí)用性、科學(xué)節(jié)能性、低碳經(jīng)濟(jì)性原則。無(wú)論設(shè)計(jì)人員如何節(jié)能，首先要遵循實(shí)用性原則。電氣工程必須能夠穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)影響各用電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，更不會(huì)影響用戶的生活以及安全。此外，還必須保證用電情況符合規(guī)范、規(guī)定。其次，設(shè)計(jì)人員還需要考慮如何科學(xué)節(jié)能。電氣工程節(jié)能其本質(zhì)即提高能源利用率，因此，任何節(jié)能技術(shù)、創(chuàng)新技術(shù)必須符合科學(xué)性原則。此外，設(shè)計(jì)人員需要全面了解整個(gè)建筑工程的概況，只有這樣設(shè)計(jì)人員才能科學(xué)地、合理地推算預(yù)測(cè)整個(gè)工程所產(chǎn)生的電氣能耗和環(huán)保利用效果，設(shè)計(jì)出合理科學(xué)的圖紙，減少施工所產(chǎn)生的能耗。最后，設(shè)計(jì)人員還需要考慮低碳經(jīng)濟(jì)性原則。任何一個(gè)建筑工程在保證工程質(zhì)量的前提下，都會(huì)考慮降低經(jīng)濟(jì)成本，如施工成本等。而降低經(jīng)濟(jì)成本本身就體現(xiàn)了“節(jié)能”原則。電氣工程需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低能源成本和經(jīng)濟(jì)成本。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，選用電氣設(shè)備、節(jié)能設(shè)備時(shí)，需要從一個(gè)建筑物的整體、未來(lái)長(zhǎng)期運(yùn)行的角度進(jìn)行考慮。只有這樣設(shè)計(jì)的圖紙才能規(guī)范化、合理化、高效化，才能有效地控制經(jīng)濟(jì)成本，降低能耗。此外，設(shè)計(jì)人員還需考慮所采用的節(jié)能技術(shù)手段和設(shè)備。適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段能夠有效降低技術(shù)花費(fèi)。而合適的設(shè)備，如可長(zhǎng)時(shí)間使用、能夠循環(huán)使用的設(shè)備則能有效節(jié)省設(shè)備費(fèi)用以及維修費(fèi)用。

3 建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)研究施工方法

3.1 建筑配電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)施工

建筑工程配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)是電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，在進(jìn)行配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從建筑工程電氣系統(tǒng)整體出發(fā)進(jìn)行考慮。依照建筑工程整體布局、區(qū)域用電設(shè)備分配等情況考慮配電系統(tǒng)的設(shè)置，確定配電機(jī)房和豎井的位置。應(yīng)將建筑電氣系統(tǒng)的供配電設(shè)備、變配電靠近電氣系統(tǒng)的負(fù)荷中心，縮短配電系統(tǒng)的配電半徑，兼顧配電系統(tǒng)進(jìn)出線的走線情況，保證進(jìn)出線走線清楚，可使用不同的顏色標(biāo)記，方便后續(xù)維修施工。從建筑工程電氣系統(tǒng)配電設(shè)備整體出發(fā)，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)考慮，以保證最終設(shè)計(jì)的建筑工程配電系統(tǒng)，可達(dá)到節(jié)能使用的目的，建筑電氣系統(tǒng)的配線設(shè)備應(yīng)以合理的供電方式和供電電壓進(jìn)行操作，推動(dòng)建筑行業(yè)綠色發(fā)展。

3.2 照明系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

第一，充分地利用陽(yáng)光。太陽(yáng)光是目前最有效且免費(fèi)的光源，對(duì)于太陽(yáng)光的合理利用，可以大大減少電氣的能源消耗，從而提升高層建筑的環(huán)保效果，另外，還可以降低照明成本，使得高層建筑的經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。對(duì)于高層建筑的內(nèi)部照明設(shè)備，應(yīng)該增加窗戶的面積，使得太陽(yáng)光能夠更多地引入建筑內(nèi)部，可設(shè)置一些側(cè)窗、天窗以及光柵板等，提高陽(yáng)光的入射效果，實(shí)現(xiàn)更好地照明。第二，配置合適的燈具。在進(jìn)行燈具的選擇時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的照明需要選擇光效適合的燈具。對(duì)于陽(yáng)光能夠照射到的地方，應(yīng)該設(shè)置一些光效較暗的燈具，從而更好地配合太陽(yáng)光，實(shí)現(xiàn)高效照明的同時(shí)，提高高層建筑的節(jié)能效果。而在走廊或者門廳處，由于較為昏暗，太陽(yáng)光的照射不足，因此，需要設(shè)置一些亮度較大的節(jié)能燈具，實(shí)現(xiàn)高效的照明效果。第三，選用一些節(jié)能高效的電器附件。通過(guò)選擇一些節(jié)能型的電子觸發(fā)器、電感鎮(zhèn)流器等，對(duì)照明燈具進(jìn)行控制，在光線充足時(shí)減少燈具的工作時(shí)間，降低燈具的功耗，從而起到很好的節(jié)能效果[2]。

3.3 節(jié)能燈具的安裝

變壓器作為電氣工程的主要原件，變壓器的質(zhì)量和效率能夠直接影響整個(gè)建筑物電力系統(tǒng)的效率。變壓器首先需要保證整個(gè)建筑物的需求，其次考慮節(jié)能、環(huán)保、低損耗。選擇變壓器時(shí)要考慮變壓器的容量，容量過(guò)低容易損壞甚至燒壞變壓器；而高容量的變壓器雖然能夠滿足建筑物的需求，但是會(huì)造成資源浪費(fèi)。因此，如何選擇適宜的變壓器是減少變壓器能耗的關(guān)鍵步驟。目前，常用的選擇變壓器依據(jù)是變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，而當(dāng)負(fù)荷率能夠維持在70%左右時(shí)是比較適合的變壓器。此外，選擇變壓器時(shí)，還需要因地制宜。不同的環(huán)境和建筑物，選擇變壓器的方式也不同。當(dāng)建筑物類型為大型時(shí)，如圖書館、體育館時(shí)，通常采用節(jié)能的干式變壓器；而當(dāng)所處環(huán)境為電壓波動(dòng)較大的場(chǎng)所時(shí)，則應(yīng)采用有載調(diào)壓功能的變壓器。

3.4 降低建筑線路電能損耗

可以通過(guò)減少建筑工程電氣系統(tǒng)線路的電能損耗，達(dá)到建筑電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)施工的目的。電線線路是建筑工程電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行實(shí)施的基礎(chǔ)條件，電能須通過(guò)電線線路的傳輸運(yùn)送到指定部件進(jìn)行操作，因此，電線線路傳輸過(guò)程中，可能造成的電能浪費(fèi)量較多。

建筑工程電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)可從降低電線線路電能損耗入手。在建筑工程電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可從實(shí)際需求出發(fā)，以機(jī)械長(zhǎng)度和發(fā)熱需求為電線線路設(shè)計(jì)的導(dǎo)向，選擇低壓線路截面，減少電線線路的電能傳輸距離，使用電阻率較小的材料或能耗較低的變壓器，減少電能在線路傳輸過(guò)程中的浪費(fèi)。

3.5 電梯系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

對(duì)于高層建筑的電氣設(shè)備組成來(lái)說(shuō)，電梯系統(tǒng)也是重要的組成部分，同時(shí)，電梯系統(tǒng)的能耗情況也不容小覷。對(duì)于一些高層建筑而言，其超高的樓層意味著電梯設(shè)備的使用情況十分頻繁，同時(shí)，產(chǎn)生的能耗非常多。因此，在對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，必須從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：第一，在高層建筑的電梯系統(tǒng)中使用變頻調(diào)速的控制方式，實(shí)現(xiàn)電梯設(shè)備能耗的降低。傳統(tǒng)的電梯設(shè)備自動(dòng)化控制程度不高，對(duì)于電梯沒(méi)有合理的調(diào)速控制，造成了大量的能源消耗，因此，安裝變頻調(diào)速控制器，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)電梯的運(yùn)行速度，使得電梯系統(tǒng)的能耗大大降低。第二，根據(jù)電梯的實(shí)際運(yùn)行情況，合理地設(shè)置電機(jī)的驅(qū)動(dòng)容量，大大降低電機(jī)的能源損耗，在提高電梯運(yùn)行效果的同時(shí)降低能耗，達(dá)到很好的節(jié)能效果。第三，合理地設(shè)置控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電梯的位置，實(shí)現(xiàn)電梯利用率的最大化，減少電梯空載的情況，降低電梯系統(tǒng)的能源損耗。第四，采用能量回饋技術(shù)，使電梯在運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)于電氣的消耗相對(duì)穩(wěn)定，減少配電變壓器的損耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

3.6 補(bǔ)償技術(shù)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮所設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)能夠覆蓋整個(gè)建筑物，而且需要考慮電力系統(tǒng)的補(bǔ)償。由于電力系統(tǒng)中大部分設(shè)備屬于感性特性的負(fù)載，而這種特性將直接造成這些電氣設(shè)備功率因素下降，進(jìn)而增大電能和能耗。此外，其他因素也會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生能耗。因此，需要補(bǔ)償設(shè)備或技術(shù)手段進(jìn)行電力系統(tǒng)的補(bǔ)償。補(bǔ)償設(shè)備或技術(shù)手段使得電力系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定，進(jìn)一步保證用戶的生活質(zhì)量和安全性能。設(shè)計(jì)人員需要加深對(duì)電氣設(shè)備參數(shù)的了解，能夠合理地分析數(shù)據(jù)如電壓、電容量等，只有這樣才能較好地完善設(shè)計(jì)方案。此外，設(shè)計(jì)人員可采用先投入應(yīng)用的方式，通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤了解、分析所用設(shè)備的電功率變化情況，進(jìn)行選擇相應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)備或技術(shù)手段[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展,環(huán)境污染、全球變暖、自然資源枯竭等問(wèn)題越來(lái)越突出,中國(guó)開始倡導(dǎo)節(jié)能減排和保護(hù)環(huán)境。在建筑領(lǐng)域,推廣節(jié)能智能技術(shù),致力于節(jié)能建筑的建設(shè),節(jié)約自然資源,保護(hù)環(huán)境。研究對(duì)中國(guó)的建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和分析,提出了我國(guó)建筑節(jié)能存在的問(wèn)題并采取了相應(yīng)的措施,以期能為人們創(chuàng)造更舒適的環(huán)境。