關(guān)于節(jié)能技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)用的研究

裴雁鴻

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

目前，電氣設(shè)計(jì)在建筑工程設(shè)計(jì)中占有重要地位。不合理的問題會影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，阻礙建筑業(yè)的健康發(fā)展。當(dāng)前，我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對建設(shè)項(xiàng)目的需求和標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。這將促進(jìn)建筑業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)，中國的能源短缺問題將更加嚴(yán)重。在這種情況下，需要推動建筑電氣工程節(jié)能發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)建筑企業(yè)的健康發(fā)展，逐步提高建筑節(jié)能的重要性，在建筑電氣設(shè)計(jì)中樹立降低能耗的設(shè)計(jì)理念，積極采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，充分發(fā)揮其功能和價(jià)值。

在建設(shè)工程的建設(shè)中，電氣設(shè)計(jì)直接關(guān)系建設(shè)工程的整體質(zhì)量和功能，是影響電力系統(tǒng)正常的關(guān)鍵因素，對建筑業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展也有很大的影響。隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長和人均物質(zhì)生活水平的顯著提高，給建筑企業(yè)的發(fā)展帶來了廣闊的發(fā)展空間，但也出現(xiàn)了各個層面的資源短缺問題，為有效降低能耗，建筑企業(yè)需要建立節(jié)能技術(shù)措施，優(yōu)化建筑電氣設(shè)計(jì)，盡可能降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)建筑業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。因此，加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)措施在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有助于改善過去的能源轉(zhuǎn)型問題，減少對環(huán)境的破壞和影響，并考慮建筑業(yè)的后續(xù)發(fā)展。下文分析了節(jié)能技術(shù)的現(xiàn)狀與意義，提出了節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)措施。

1 節(jié)能技術(shù)在我國建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 能源消耗問題嚴(yán)重

現(xiàn)階段，我國建筑工程快速發(fā)展，能源消耗問題也越來越嚴(yán)重，成為大眾廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。具體數(shù)據(jù)顯示，我國建筑耗能占耗能總量的30%以上，而且在未來的發(fā)展過程中還有持續(xù)上升的趨勢。此外，目前建筑電氣設(shè)計(jì)中部分設(shè)計(jì)師過于注重經(jīng)濟(jì)成本和能源成本，導(dǎo)致建筑舒適度大打折扣，不僅不能滿足建筑使用者的需求，也不能充分發(fā)揮建筑的功能。因此，應(yīng)采用更加科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，在滿足建筑功能和舒適性的前提下應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，使建筑投入使用時(shí)達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益[1]。

1.2 建設(shè)單位管理人員缺乏節(jié)能意識

施工過程中還存在一些不利于節(jié)能環(huán)保技術(shù)實(shí)施的問題。例如，管理者環(huán)保意識的缺失可能會導(dǎo)致建筑工程朝著節(jié)能環(huán)保理念以外的方向發(fā)展，使得節(jié)能技術(shù)難以在建筑電氣設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用，從而造成能源和資源的浪費(fèi)。一些建筑企業(yè)把經(jīng)濟(jì)效益作為企業(yè)建設(shè)的最重要內(nèi)容，而忽視了節(jié)能技術(shù)在建筑工程電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不利于節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。因此，企業(yè)應(yīng)將節(jié)能意識作為建筑電氣設(shè)計(jì)的重要組成部分，在建筑項(xiàng)目開發(fā)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會的共同發(fā)展。

1.3 節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用存在障礙

節(jié)能技術(shù)開發(fā)要花費(fèi)大量的成本。在實(shí)際的R&D過程中，既要注意最大限度的節(jié)能，又要考慮技術(shù)投入的適用性。但是在研究的過程中，二者往往會互相排斥，從而忽略了技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中需要考慮的很多因素，投資成本也會增加。另外，要考慮節(jié)能技術(shù)投資的具體經(jīng)濟(jì)效益，不能盲目發(fā)展以經(jīng)濟(jì)為唯一內(nèi)容的技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)能技術(shù)也面臨很多障礙，替代的速度和成本也是應(yīng)用中需要考慮的。

2 節(jié)能技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 供配電系統(tǒng)方面的應(yīng)用

在住宅供電設(shè)計(jì)中，建筑師應(yīng)制定出相應(yīng)的供電配置、配電方案、供電高度、配電方向、供電線路、配電線路等。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)條件、建筑整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、各建筑業(yè)主的實(shí)際供電要求、電氣設(shè)備的供電要求。在電纜選擇過程中，通過估算輸電線路所需的最大電流和電流值，可以選擇電流力最小的電纜，從而更有效地減少輸電線路中大電流的損耗。在制定供電計(jì)劃的過程中，為了有效地保證供電平衡，配電間必須相對靠近驅(qū)動裝置，以減少驅(qū)動裝置與配電間的差異。電源應(yīng)安裝無功補(bǔ)償。對于互補(bǔ)型無功補(bǔ)償電容器設(shè)備，為了提高電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量和性能，需要保證報(bào)廢時(shí)處于無電狀態(tài)，合理降低功耗。在建筑內(nèi)設(shè)計(jì)配置電源出線時(shí)，要考慮建筑系統(tǒng)各組成部分對電力資源的實(shí)際需求，最大限度地覆蓋整個電力線路，最大限度地縮短電力電纜與用電設(shè)備之間的距離，減少電流傳輸過程中的損耗，快速實(shí)現(xiàn)建筑供電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。

2.2 節(jié)能技術(shù)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

在建筑電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，照明設(shè)備是電氣設(shè)計(jì)的主要部分。我國照明用電量僅占全國總發(fā)電量的10%，而且大部分是低效照明機(jī)構(gòu)。因此，將省電方法應(yīng)用于照明系統(tǒng)可以節(jié)省大量空間。因此，在實(shí)際使用過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下3個方面：首先，如果符合建筑業(yè)態(tài)、使用要求和標(biāo)準(zhǔn)，請選擇相應(yīng)的照明參數(shù)，如照明標(biāo)準(zhǔn)、亮度標(biāo)準(zhǔn)、色溫、色彩指數(shù)等。選擇合適的照明方式：一般照明、局部照明、混合照明等。請選擇合適的節(jié)能照明設(shè)施，包括T8和T5標(biāo)準(zhǔn)窄管熒光燈、金屬鹵化物燈、小型熒光低碳燈、LED照明等。在各種類型的照明設(shè)備中，LED照明設(shè)備因其節(jié)能、壽命長、體積小、環(huán)保等諸多特點(diǎn)，可以在各個方面得到合理利用。在選擇理想照明電路的過程中，照明電路的功耗約占總輸入功率的4%，所以供電方式和導(dǎo)線截面積是影響照明電路功耗的主要原因。以三相四線供電系統(tǒng)作為照明電網(wǎng)的主供電方案，可以最大限度地實(shí)現(xiàn)三相供電平衡。其次，根據(jù)自然環(huán)境照明區(qū)域功能要求、自然采光度和照明環(huán)境條件，通過完善照明系統(tǒng)、關(guān)閉和照明運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。例如，在C-BUS智能照明系統(tǒng)中，光傳感器可以根據(jù)環(huán)境光的變化自動開啟和關(guān)閉照明電路，也可以在環(huán)境光較亮?xí)r手動關(guān)閉一些照明設(shè)備。另外，當(dāng)空調(diào)和電燈的門窗被人體紅外傳感器自動控制時(shí)，可以直接關(guān)閉空調(diào)。利用光傳感器，可以隨著夏天的光線降低百葉窗，防止室內(nèi)溫度過度升高，某種意義上可以達(dá)到節(jié)能的目的。最后，在設(shè)計(jì)照明控制系統(tǒng)的過程中，要根據(jù)工程要求，充分利用自然光，盡可能縮短照明使用時(shí)間，延長壽命，防止不必要的電力消耗。通過自然光，可以有效改善工作環(huán)境，給人以舒適的感覺，保證居住人員的心理健康。此外，室內(nèi)和室外照明表面的自然反射率可以提高光源的效率。例如，白墻的自然反射系統(tǒng)可以節(jié)約70%～80%的節(jié)能[2]。圖1為聲光控系統(tǒng)照明設(shè)計(jì)、圖2為照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

圖1 聲光控系統(tǒng)照明設(shè)計(jì)

圖2 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.3 變壓器方面的應(yīng)用

交流變壓器節(jié)電可以降低自身消耗，提高交流變壓器的使用效果。因此，為了節(jié)約能源，員工必須科學(xué)合理地選擇變壓器設(shè)備的數(shù)量、類型和體積。但是，如果變壓器設(shè)備的容量選擇范圍過大，或者長時(shí)間進(jìn)行性能降級操作，變壓器設(shè)備本身的消耗就會增加。由于交流變壓器容量范圍廣，數(shù)量多，為了降低交流變壓器的消耗，必須減少交流變壓器的數(shù)量，或者選擇更大的交流變壓器，使負(fù)荷分配更加科學(xué)合理。節(jié)能變壓器的鐵損一般由漏磁損耗與極貼心化密渦流損耗串聯(lián)而成。隨著硅鋼片的特性和鐵芯的制造技術(shù)，交流變壓器的鐵損越來越小，所以變壓器系統(tǒng)設(shè)備必須采用節(jié)能型變壓器。選擇合適的變壓器系統(tǒng)設(shè)備的接線組別、變壓器比以及電流分接頭，可以起到變壓器系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行和節(jié)電的作用。圖3為變壓器的應(yīng)用。

圖3 變壓器的應(yīng)用

2.4 節(jié)能技術(shù)動力設(shè)備中的應(yīng)用

建筑行業(yè)使用的動力設(shè)備主要是工廠制造新產(chǎn)品和非標(biāo)設(shè)備，符合一定的節(jié)能減排要求。因此，要實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的二次節(jié)能，保證勵磁設(shè)備的正常運(yùn)行，降低電能消耗，就必須避免電力設(shè)備的空載運(yùn)行。在啟動過程中，電力線產(chǎn)生的許多功率器件的電流發(fā)生變化，造成啟動功率的浪費(fèi)。因此，可以通過增加電流控制系統(tǒng)中軟啟動裝置和發(fā)電機(jī)的啟動電流來降低功率損耗，在日常使用過程中，空調(diào)用電量占比最大。因此，在空調(diào)設(shè)計(jì)中，我們必須選擇最佳的空調(diào)設(shè)計(jì)方案。在空調(diào)設(shè)計(jì)和布置中，應(yīng)根據(jù)建筑物不同區(qū)域?qū)諝鉁囟群拖鄬穸鹊囊螅茖W(xué)合理地設(shè)置建筑物。在設(shè)計(jì)中，也要選擇節(jié)能效果好的空調(diào)。根據(jù)中央空調(diào)設(shè)計(jì)的要求，科學(xué)合理地布置電氣設(shè)備，使建筑技術(shù)設(shè)計(jì)的功能和作用在電氣設(shè)計(jì)中得以發(fā)揮。電力中的大多數(shù)電氣設(shè)備都消耗能量。當(dāng)無功功率較低時(shí)，需要下載電纜功率因數(shù)，因此合理設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償裝置也是一個重要的方法。圖4為動力設(shè)備中的應(yīng)用。

圖4 動力設(shè)備中的應(yīng)用

3 建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1 降低日常電力損耗

在電力傳輸過程中可能會損耗一定的電力資源。如果能減少這種損耗，電力系統(tǒng)的傳輸效率將會大大提高。通過相關(guān)內(nèi)容的分析，相關(guān)損耗與傳輸線的長度和負(fù)載密切相關(guān)，應(yīng)通過降低負(fù)載電阻來優(yōu)化。這一目標(biāo)主要通過選擇合適的導(dǎo)線來實(shí)現(xiàn)。特別是在輸電線路較長的情況下，要使用相對大面積的導(dǎo)線，以保證輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。在敷設(shè)電線的過程中，盡量減少纏繞、無效線和運(yùn)輸損耗。或者在冷卻管上工作。通過這兩點(diǎn)，可以最大限度的控制電路損耗，解決能源問題。

3.2 在照明系統(tǒng)中充分應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

通過制定節(jié)電規(guī)劃，積極采用高效節(jié)電技術(shù)和產(chǎn)品，優(yōu)化用電方式，提高能源效率，減少電力消耗，并配合落實(shí)各項(xiàng)負(fù)荷管理措施。電氣系統(tǒng)最重要的方面是照明系統(tǒng)。如果這種控制合理，建筑系統(tǒng)的功率損耗可以大大降低。節(jié)能照明技術(shù)可以有效解決這一問題，相關(guān)研究表明更容易適應(yīng)節(jié)能照明設(shè)計(jì)。為了增強(qiáng)群眾的節(jié)能意識，首先解決照明能源問題，我們首先應(yīng)該選擇合適的照明設(shè)備。相較而言，LED照明價(jià)格低、壽命長、環(huán)保、能耗低，非常適合在建筑中使用。在燈具的零部件選擇方面可以選擇節(jié)能的鎮(zhèn)流器，節(jié)能鎮(zhèn)流器比傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器更節(jié)能。此外，智能照明系統(tǒng)可以節(jié)省能源，探照燈是最常用的智能照明系統(tǒng)[6]。

3.3 選擇合適的變壓器，增強(qiáng)電氣資源的利用效率

目前大部分建筑都是采用高壓供電方式，選擇合適的變壓器能夠保證電源的穩(wěn)定性。但是變壓器本身也會帶來一些損耗。這是節(jié)能工作中不可避免的。為了盡量減少變壓器的損耗，需要根據(jù)情況選擇最佳的變壓器，這也是建筑電氣設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。變壓器主要考慮銅耗和鐵耗兩個方面。影響鐵耗的主要因素是制造技術(shù)。為了減少這部分，必須選擇制造標(biāo)準(zhǔn)更高的產(chǎn)品。銅耗的主要影響因素是負(fù)載，控制器的銅耗要定量控制[7]。

4 結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，有必要加強(qiáng)綠色節(jié)能建筑的電氣設(shè)計(jì)，這將有助于促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。當(dāng)前，在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循改革創(chuàng)新的原則，逐步改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，不斷學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，引導(dǎo)建筑電氣設(shè)計(jì)向綠色節(jié)能方向發(fā)展。具體而言，需要進(jìn)一步優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，在滿足人們基本需求的同時(shí)避免能源浪費(fèi)，增加新能源利用的占比，提高各方面的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，以綠色節(jié)能建筑的電氣設(shè)計(jì)為發(fā)展目標(biāo)，有效促進(jìn)我國社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。