綠色建筑電氣系統及其節能設計的探討

遆茂文

（太原智博熱電工程設計有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

在現階段我國建筑行業發展中，綠色建筑的受重視程度越來越高，其作為推動建筑行業節能減排以及優化建筑物居住舒適度的重要建筑工程項目類型，確實表現出了較為理想的應用價值，應該引起高度重視。為了切實提升綠色建筑構建和應用水平，在前期規劃設計中，切實踐行節能理念極為必要，節能設計應該貫徹落實到綠色建筑的方方面面，尤其是對于電氣系統這一能源消耗較大的構成部分，設計人員更是需要引起高度重視，以便更好實現對于整體電氣節能效益的提升，解決原有電氣系統運行中存在的能耗損失問題，相關研究極為必要。

1 綠色建筑電氣系統概述

綠色建筑是現階段建筑行業發展的一個重要趨勢，其主要目的是推動建筑工程項目的綠色化發展，力求切實增強建筑工程項目的節能效益、資源節約效益以及綠化環保效果，最終營造出更為宜居的建筑物。電氣系統作為綠色建筑中不容忽視的重要構成部分，必然也就需要引起高度關注，以便切實解決原有電氣系統運行中容易出現的問題和缺陷，維系綠色建筑電氣系統的高效可持續發展，尤其是對于建筑電氣系統運行中存在的嚴重電力能源損耗現象，設計人員更是需要予以切實解決，以便由此更好優化綠色建筑應用價值。

具體到綠色建筑電氣系統的構建和運用而言，因為面臨著當前建筑物使用者越來越高的要求以及綠色建筑體系的不斷完善和發展，自身復雜性更為突出，要求能夠圍繞著電氣系統的各個構成部分以及功能需求進行綜合分析，以便更好優化綠色建筑的應用價值。比如針對整個綠色建筑的供電需求就需要予以滿足，設計人員應該確保供配電設計方案較為適宜合理，避免在供電層面遇到較為嚴重的隱患。在此基礎上，綠色建筑電氣系統中涉及的所有電氣設備以及相關用電系統，都需要引起重視，以便在優化配置的基礎上，保障相應功能得以發揮[1]。當然，鑒于綠色建筑的特點，在電氣系統構建中還需要切實考慮到節能方面的需求，因為電力能源是綠色建筑中最為普遍使用的一類能源，該方面一旦出現問題，則必然也就會影響到綠色建筑的應用效果。

2 綠色建筑電氣系統設計要求

2.1 滿足功能要求

在綠色建筑電氣系統設計中，為了形成較為理想的優化效果，確保相應電氣系統設計方案得以形成有序指導，能促使綠色建筑電氣系統得以發揮出應有價值，從各個方面的功能需求著手予以滿足極為必要，應該將其作為設計人員的重要原則。基于此，綠色建筑電氣系統設計人員需要全方位分析了解整個綠色建筑中的所有電氣系統構成部分，尤其是需要結合綠色建筑后續應用功能需求，探討如何借助于合理適宜的電氣系統布置方案予以滿足，解決功能層面存在的限制問題。例如，為了較好滿足綠色建筑在后續長期應用中的照明需求，設計人員就需要重點圍繞著照明系統予以優化設計，確保照明設施布置較為適宜合理，同時配置好供電線路，避免在照明功能方面出現嚴重限制問題[2]。因為當前綠色建筑項目應用要求越來越高，和電氣系統相關聯的功能要求往往表現在多個方面，設計人員應該予以綜合兼顧，以便更好優化相應系統功能價值，最終更好為綠色建筑服務，提升綠色建筑應用性能。

2.2 契合綠色建筑項目需求

綠色建筑電氣系統設計還應該注重契合綠色建筑項目，設計人員需要保障相應設計方案較為適宜合理，能夠形成較為理想的針對性和個性化特點。因為各個綠色建筑之間往往存在著較為明顯的差異，不存在任何一套電氣系統設計方案適應于所有綠色建筑，無論是在電氣設備的應用需求，還是在相關電力線路的配置中，往往都表現出了明顯不同，如此也就需要相應電氣系統設計工作予以適應性處理，避免在設計方案中出現不可行或者不合理因素。基于此，綠色建筑電氣系統設計人員應該以自身項目為出發點，在綜合分析明確自身個性化需求的基礎上，匹配性進行電氣系統優化設計。例如，綠色建筑電氣系統設計人員應該首先針對項目整體結構進行深入分析，從結構入手明確項目各個空間需要的照明條件以及其他功能要求，進而才能夠匹配性設置相關電氣設備，同時布置好相應線路，促使最終相應電氣系統可以較好服務于綠色建筑項目[3]。

2.3 節能降耗

綠色建筑電氣系統設計往往還需要重點從節能降耗入手，這也是確保綠色建筑特點得以凸顯的重要手段，應該引起設計人員高度重視。基于綠色建筑電氣系統設計中節能降耗要求的滿足，設計人員應該首先綜合全面分析整個電氣系統的布置要求，在滿足上述功能要求以及體現適應性的基礎上，分析明確其中可能存在的所有能耗損失問題，進而針對這些問題進行調整和改進，最終盡量避免任何不必要的電力能源消耗。因此，綠色建筑電氣系統設計人員應該具備較高節能意識，力求注重實現所有能耗問題的準確掌握，在被動采取優化策略予以改進和調整的同時，還應該注重運用一些先進技術手段，以便更大程度上提升綠色建筑電氣系統的節能效益。比如綠色建筑電氣系統中可以適當引入運用一些先進節能設施，同時注重運用自動化調控手段，由此更好發揮出相應電氣系統的應有功能價值，同時避免可能出現嚴重能耗損失問題，避免和綠色建筑的基本要求相違背。

3 綠色建筑電氣系統節能設計策略

3.1 配電系統節能設計

綠色建筑電氣系統節能設計應該首先從配電系統入手，配電系統作為整個綠色建筑電氣系統中比較關鍵的構成部分，一旦該方面出現問題，不僅僅會直接影響到整個綠色建筑的供電效果，同時也會產生嚴重能耗損失，設計人員應該秉持節能理念予以優化設計。基于綠色建筑配電系統的設計要求來看，為了形成較為理想的節能效益，設計人員應該首先注重明確用電負荷中心，進而將變配電所設置在用電負荷中心，避免兩者間存在的明顯偏差，產生嚴重能耗問題。在此基礎上，配電系統方面的節能設計還需要重點關注于變壓器的恰當選擇，因為變壓器運行不當帶來的能耗損失問題同樣也不容忽視，設計人員應該結合市政供電電壓以及綠色建筑供電電壓，確定好適宜合理的配電級數后，選擇相匹配的變壓器設備，以便通過變壓器的合理設置來有效提升其節能效益[4]。在變壓器選用設計時，設計人員還需要重點考慮到負載率狀況，一旦變壓器的負載率不當，則會影響到變壓器運行效率，進而容易產生嚴重能耗損失問題。基于該方面訴求，設計人員應該盡量確保變壓器的負載率在40%～70%，由此更好提升其應用性能，在長期運行中具備更強節能效益。當然，具體到配電系統中變壓器選用上，設計人員還應該注重優先選擇節能型變壓器，逐步淘汰一些傳統滯后的變壓器設備，由此解決變壓器運行中可能出現的嚴重能耗損失問題。

3.2 線路節能設計

綠色建筑電氣系統節能設計還應該高度關注所有線路，這也是針對性處理相應能耗損失問題的關鍵手段。在綠色建筑電氣系統中的線路節能設計中，設計人員應該首先具備全局性視野，全方位關注從變配電所到所有用電設備的距離長度，進而確保相應總長度盡可能地短，由此實現相應線路過長帶來能耗損失的防控。在變配電所能夠盡量處于綠色建筑用電負荷中心的同時，設計人員還需要重點從線路的布置入手，盡量避免走彎路，由此更好縮短不必要的線路，以此形成理想的節能效果。因為當前綠色建筑電氣系統中布線復雜性更為突出，為了有效實現所有線路的綜合優化設計，除了設計人員要理清思路，明確所有設計目標外，積極引入運用一些先進輔助設計工具極為必要，比如BIM 技術的應用就可以形成理想優化輔助設計效果，便于在解決線路相互之間矛盾沖突問題的同時，促使總線路長度更短。當然，為了更好從綠色建筑電氣系統的線路層面進行節能設計，設計人員往往還需要具體關注線路自身的優化設計，以此更好解決線路運行中出現的嚴重線損問題。比如設計人員在確保綠色建筑工程造價符合要求的基礎上，優先運用銅線，且適當增加銅線截面積，如此也就可以促使相應線路的電阻值降低，有效實現線路長期運行中損耗的降低，符合節能設計要求[5]。

3.3 無功補償設計

綠色建筑電氣系統節能設計工作的開展還應該重點考慮到無功補償的合理運用，以便借助于無功補償實現對于原有電氣系統運行中明顯能耗損失問題的防控。基于綠色建筑電氣系統的長期運行狀態進行分析，如果功率因數控制不當，相對過低，則會明顯增加電氣系統運行過程中的能耗損失問題。設計人員在該方面問題解決時，合理運用無功補償極為必要，無功補償方案的應用可以實現相應能耗損失問題的緩解，促使電氣系統在運行中維持較高的功率因數，進而也就可以更好實現對于電氣系統運行穩定性的優化保障，同時有效解決不必要的能耗損失問題。結合現階段綠色建筑電氣系統運行要求來看，為了形成理想節能效益，功率因數不應該低于0.9，如此也就需要以此為目標進行無功補償設計，避免在無功補償中出現明顯不到位或者偏差問題。這也就對于電氣設計人員提出了較高要求，其不僅僅需要具備扎實的理論知識和專業技能，往往還需要對于綠色建筑電氣系統較為熟悉，如此才能夠更為有效地設置無功補償裝置，促使其可以在電氣系統節能方面發揮最佳作用。

3.4 照明系統節能設計

綠色建筑電氣系統節能設計還應該積極關注照明系統，照明系統作為綠色建筑中不可或缺的重要構成部分，日常應用相對較為頻繁，雖然照明系統總的耗電量并不是特別突出，相對于其他很多高能耗電氣設備，照明系統的用電量較低；但是因為照明系統的應用時間相對較長，必然也就容易出現一些不必要的能耗損失，成為節能設計的重要目標。在綠色建筑照明系統節能設計中，設計人員應該首先從照明設備入手，不同照明設備的能耗往往存在明顯差異，設計人員也就應該在確保照明效果的同時，優先選擇一些低能耗照明燈具，由此更好提升整個照明系統的節能效果，比如當前越來越普遍使用的三基色熒光燈以及LED 燈，均可以表現出較高的節能效益，應該逐步替代傳統的各類滯后照明燈具[6]。此外，在綠色建筑照明系統節能設計中，設計人員還應該注重規避因為不必要的照明時間啟動，出現能耗損失問題，這也就需要從控制方式入手進行優化，借助于智能化控制手段，實現所有照明燈具的最優化啟動和關閉，避免任何照明設備長時間啟動，如此也就能夠在滿足人們照明需求的基礎上，體現更強節能效果。

3.5 電氣設備節能設計

綠色建筑電氣系統節能設計除了關注照明系統中的所有照明燈具，其他電氣設備同樣也應該予以優化控制，以便更好實現這些方面能耗損失問題的防控，保障整個電氣系統更為節能高效。因為當前綠色建筑中電氣設備越來越多，在營造舒適健康生活空間的同時，必然也伴隨著較為明顯的能耗損失問題，電氣節能設計人員應該予以積極關注，力求確保所有電氣設備能夠在高效運行的同時，避免不必要的能耗損失。比如針對綠色建筑中的暖通系統、給排水系統、電梯設施等，在長期運行中都會需要大量的電力能源，而其中必然也存在能耗損失，基于這部分電力能耗損失進行優化控制同樣極為必要。具體到這些電氣設備的節能優化設計中，設計人員不僅僅需要具體到單個電氣設備的優化選型入手予以把關，往往還應該重點考慮到相關系統的整體運行狀況，規避各個系統運行中出現的相互矛盾和異常問題，由此更好提升其運行效率，避免電力能源嚴重損耗[7]。

4 結語

綜上所述，綠色建筑作為未來建筑行業重要發展趨勢，針對其中電氣系統進行優化布置極為必要，尤其是從節能設計入手，更為契合綠色建筑要求。為了更好優化綠色建筑電氣系統節能設計效果，設計人員應該立足于各個常見能耗損失問題，采取相匹配的策略予以優化處理，進而提高電力能源利用率。