建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及綠色建筑電氣技術(shù)

李世峰

（中外建工程設(shè)計(jì)與顧問(wèn)有限公司山西分公司，山西 太原 030000）

0 引言

近些年，隨著能源問(wèn)題日漸嚴(yán)峻，國(guó)民整體素質(zhì)的提升，對(duì)建筑電氣的綠色節(jié)能有著越來(lái)越高的關(guān)注度，電氣風(fēng)格也隨之發(fā)生了一定的變化。在現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中需要以國(guó)家相關(guān)政策和要求為基礎(chǔ)合理地完成電氣系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和應(yīng)用，要保證所有的細(xì)節(jié)都能夠和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求相符合。

1 節(jié)能降耗建筑電氣設(shè)計(jì)的重要性

在保障電氣系統(tǒng)運(yùn)行效率與質(zhì)量的基礎(chǔ)上，為達(dá)到有效降低電氣能耗的目標(biāo)，在涉及建筑電氣的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，通過(guò)多元化的技術(shù)手段與建設(shè)理念，對(duì)建筑電氣的耗能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，就是建筑電氣節(jié)能降耗設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)與內(nèi)容。社會(huì)是隨著能源的損耗而進(jìn)步的，現(xiàn)階段我國(guó)各項(xiàng)基礎(chǔ)能源相對(duì)緊缺，而建筑能耗在整體社會(huì)的總能耗中占十分重大的比例，并且建筑能耗的占比是相對(duì)動(dòng)態(tài)的，會(huì)隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的進(jìn)步而不斷上升。在建筑項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，各個(gè)建筑的電氣設(shè)備、供電系統(tǒng)所耗費(fèi)能源的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了我國(guó)發(fā)電領(lǐng)域的進(jìn)步水平，這一問(wèn)題從而引發(fā)了建筑能源供不應(yīng)求的矛盾，因此建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能降耗愈加重要，遵循節(jié)能降耗的電氣設(shè)計(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 建筑工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展中存在的不足

2.1 電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

我國(guó)對(duì)建筑領(lǐng)域的發(fā)展要求不斷提升，在建筑工程電氣設(shè)計(jì)工作中，要求保證建筑電氣工程設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。但是，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的提升，電氣設(shè)備的數(shù)量不斷提升，建筑工程電氣設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出多養(yǎng)護(hù)發(fā)展特點(diǎn)，其能源消耗量明顯提升。但是，在實(shí)際發(fā)展中，相關(guān)技術(shù)人員基于自身專業(yè)技術(shù)水平等因素現(xiàn)象，導(dǎo)致建筑電氣設(shè)計(jì)與我國(guó)電氣工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在差距，部分新型電氣設(shè)備安裝以及調(diào)試中存在較大的問(wèn)題，甚至電氣設(shè)計(jì)技術(shù)人員在工作中出現(xiàn)盲目設(shè)計(jì)的情況，沒(méi)有結(jié)合建筑電氣工程的實(shí)際情況以及電氣設(shè)計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致建筑電氣設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于建筑工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的重視程度降低，相關(guān)的環(huán)保意識(shí)不足。

2.2 建筑電氣設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性

建筑工程發(fā)展中，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)占據(jù)非常關(guān)鍵的地位，電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響建筑工程的整體設(shè)計(jì)水平。但是，當(dāng)前我國(guó)建筑電氣設(shè)計(jì)施工中，由于多種因素的影響，建筑工程電氣設(shè)計(jì)環(huán)保性不能達(dá)到新時(shí)代要求，與當(dāng)前綠色建筑施工發(fā)展趨勢(shì)相背離。在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)分析中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的建筑電氣工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有結(jié)合工程實(shí)際情況，導(dǎo)致電氣設(shè)計(jì)與實(shí)際連接不夠緊密，電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題，嚴(yán)重降低建筑電氣工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，引發(fā)建筑電氣安全隱患，增添安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。另外，我國(guó)相關(guān)部門對(duì)建筑電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)的重視程度較低，沒(méi)有制定相關(guān)的管理制度，導(dǎo)致建筑能源消耗過(guò)大，存在能源浪費(fèi)現(xiàn)象。

3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)遵循的原則

3.1 基于建筑工程的實(shí)際情況出發(fā)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣設(shè)備成為建筑工程中重要的一部分，并且能提升人們的生活質(zhì)量，因此，在建筑電氣設(shè)計(jì)占據(jù)非常關(guān)鍵的地位。隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的不斷提高，開展建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)非常關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)人員要基于建筑工程的實(shí)際情況出發(fā)，保證電氣設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)外形設(shè)計(jì)要滿足當(dāng)代人們審美要求。其次，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要考量電氣設(shè)備的適用性，在保證其質(zhì)量的基礎(chǔ)上開展建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。

3.2 經(jīng)濟(jì)性原則

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)工作中，一定要基于經(jīng)濟(jì)性原則，整合我國(guó)電氣市場(chǎng)中先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)手段，結(jié)合建筑工程的實(shí)際情況，保證建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)成本穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，最大限度地提升資金的利用率，降低建筑電氣成本消耗過(guò)量的情況，保證建筑電氣工程穩(wěn)定開展。

3.3 節(jié)能環(huán)保性原則

在當(dāng)前建筑電氣工程發(fā)展中，保證其節(jié)能性原則是非常關(guān)鍵的，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員要具備節(jié)能環(huán)保施工理念，降低建筑能源消耗過(guò)大，調(diào)整我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[3]。因此，建筑工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要基于節(jié)能環(huán)保行為原則，最大限度地降低電氣能源消耗，積極采用先進(jìn)的技能技術(shù)手段，降低建筑電氣工程對(duì)自然環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保發(fā)展目標(biāo)。

4 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)策略

4.1 照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)策略

在建筑工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之中，需要工作人員合理分析照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合照明系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行層次化分析研究，照明系統(tǒng)是建筑工程的必備設(shè)施之一，也需要由工作人員從細(xì)節(jié)快速把控照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法與原則，及時(shí)開展的照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，將照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引入建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)具體環(huán)節(jié)之中，充分運(yùn)用綠色建筑電氣技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)工作的整體步驟[4]。伴隨著現(xiàn)代化節(jié)能技術(shù)以及綠色施工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，各式各樣的節(jié)能型照明設(shè)備已逐漸應(yīng)用于建筑工程施工建設(shè)具體環(huán)節(jié)之中，廣大人民群眾也已充分意識(shí)到節(jié)能型照明設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值。首先，工作人員以及技術(shù)操作人員需要選用節(jié)能型照明燈具以及相關(guān)設(shè)備，必須要保障照明燈具可以長(zhǎng)時(shí)間使用，必須保證照明燈具可以在一段時(shí)間之內(nèi)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，隨后對(duì)照明設(shè)備的節(jié)能效果進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化與調(diào)整。在工作人員應(yīng)用照明系統(tǒng)的過(guò)程中，必須要對(duì)照明系統(tǒng)內(nèi)部的每一個(gè)照明設(shè)備進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)與分析，必須對(duì)照明設(shè)備的電壓以及電流進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，必須保證照明設(shè)備的電壓可以符合行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免照明設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)電壓不穩(wěn)或者是電流較大的情況，從而為建筑工程的合理開展以及后續(xù)管理工作提供有效保障。在開展電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝工作的過(guò)程中，也需要由工作人員分析光源所在的角度與位置，合理分析自然光源與人工光源的設(shè)計(jì)模式，調(diào)整人工公園的設(shè)計(jì)角度以及照射位置，在設(shè)計(jì)方案之中對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)以及各種信息進(jìn)行多次運(yùn)算與處理。其次，在選擇燈具的過(guò)程中，工作人員必須要選擇質(zhì)量上乘的照明器具，避免在照明設(shè)備使用的過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)備故障問(wèn)題，從而嚴(yán)重影響到建筑工程施工建設(shè)進(jìn)度，甚至為后續(xù)的驗(yàn)收工作以及管理工作造成許多麻煩與困難。現(xiàn)階段，出現(xiàn)了一部分智能型照明設(shè)備，與傳統(tǒng)類型的掌能設(shè)備相比，智能型智能設(shè)備可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效控制，也可以運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)或者是半自動(dòng)化控制技術(shù)和控制照明設(shè)備的亮度與照明市場(chǎng)也可以控制照明設(shè)備的照射角度，通過(guò)智能調(diào)控等方式，合理控制智能型智能設(shè)備的亮度與強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電力資源的目的。我國(guó)也有一部分建筑工程開始應(yīng)用智能型照明設(shè)備，逐步組建現(xiàn)代化智能照明系統(tǒng)，對(duì)照明時(shí)間以及照明強(qiáng)度、亮度的控制，可以實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)內(nèi)部電壓的自我調(diào)節(jié)，可以精確計(jì)算照明設(shè)備的耗電量，以便工作人員及時(shí)調(diào)整照明設(shè)備的使用方式。

4.2 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)策略

在建筑工程開展設(shè)計(jì)工作以及施工工作的過(guò)程中，需要相關(guān)工作人員將電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)融入整個(gè)設(shè)計(jì)圖紙之中，工作人員需要考慮電動(dòng)機(jī)的耗能情況，適當(dāng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式，結(jié)合電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率以及功率的相關(guān)數(shù)值，逐步減少電力資源，避免浪費(fèi)過(guò)程電力資源，從而影響建筑工程施工建設(shè)質(zhì)量。當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于非正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)度的能源損耗問(wèn)題，這些能源損耗問(wèn)題可能無(wú)法被及時(shí)察覺(jué)，可能會(huì)在潛移默化的過(guò)程中浪費(fèi)諸多電力資源，對(duì)此公司人則必須要在設(shè)計(jì)或安裝電動(dòng)機(jī)設(shè)備的過(guò)程中，科學(xué)、合理控制電動(dòng)機(jī)的能源損耗，或者是在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝補(bǔ)償電容設(shè)備以及其他類型的智能控制設(shè)備，也可以選擇在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部核心零部件表面安裝自動(dòng)化控制設(shè)備以及遠(yuǎn)紅外監(jiān)控設(shè)備，全過(guò)程監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，一旦電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)非正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況或者是出現(xiàn)過(guò)度的能源損耗情況，則需要由工作人員通過(guò)血紅外監(jiān)控設(shè)備，及時(shí)了解電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，及時(shí)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，避免再度出現(xiàn)能源損耗或者是電力資源浪費(fèi)問(wèn)題。最后，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)圖紙之中，工作人員需要精確計(jì)算某一電動(dòng)機(jī)的實(shí)際耗能情況，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)以及數(shù)字化整合技術(shù)，針對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌與分析，集中計(jì)算某一電動(dòng)機(jī)的耗能量，避免使用耗能量過(guò)大的電動(dòng)機(jī)以及相關(guān)電動(dòng)設(shè)備。

4.3 合理選擇變壓器

如果變壓器負(fù)載率偏低，將增加一次投資和二次運(yùn)行費(fèi)用，十分不利于節(jié)能。在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況，綜合考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用，合理分配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)三相負(fù)荷平衡。大量實(shí)踐證明，變壓器負(fù)載率為70%～85%時(shí)最經(jīng)濟(jì)節(jié)能。應(yīng)選用新型節(jié)能低損耗變壓器，如非晶合金變壓器，并合理安排變壓器的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，在運(yùn)行時(shí)隨各變壓器的負(fù)載率及時(shí)調(diào)整負(fù)荷，以使變壓器盡量處于接近最佳負(fù)載率的運(yùn)行狀態(tài)[5]。

4.4 提高電梯的運(yùn)作效率

在建筑中，使用相對(duì)頻繁的動(dòng)力設(shè)備包括電梯、消防樓梯、貨梯等。在選擇電梯的電力拖動(dòng)方式和控制方式時(shí)，要以載重量、上升高度和停層方式等作為依據(jù)，進(jìn)行全面對(duì)比，合理選擇控制、管理計(jì)劃等，從而提升運(yùn)作效率和水平。電梯的電力驅(qū)動(dòng)的形式包括交流驅(qū)動(dòng)和直流驅(qū)動(dòng)兩種類型。在一些中、高檔電梯中，可借助變壓變頻調(diào)速的辦法，以對(duì)、組作為單位設(shè)置電梯組，并采用并聯(lián)控制或者群控的形式。在計(jì)算多部電梯的電源容量時(shí)，需要考慮到同時(shí)系數(shù)，以220V 單相電源作為建筑電梯的電源。如果選擇的是多級(jí)梯或者雙自動(dòng)扶梯，負(fù)荷要和三相線路連接，讓三相負(fù)荷趨于穩(wěn)定。

4.5 完善暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果

作為現(xiàn)代建筑設(shè)備中的關(guān)鍵部分，暖通空調(diào)系統(tǒng)是智能化管理的關(guān)鍵，能夠?yàn)槿藗兲峁┻m宜的環(huán)境。但是，在建筑整體中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗也十分大，針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行研究具有突出價(jià)值。暖通空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，涉及冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、熱交換器系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)作表現(xiàn)出間接性的特點(diǎn)，需要使用可以自動(dòng)開啟和停止的控制設(shè)備，控制空調(diào)、新風(fēng)機(jī)組等設(shè)備的開啟和停止。

5 建筑電氣節(jié)能技術(shù)

5.1 建筑耗能監(jiān)控技術(shù)

建筑耗能監(jiān)控技術(shù)主要是對(duì)建筑電氣系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)控，基于實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)降低能源消耗的目標(biāo)。在建筑耗能監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要是基于建筑物照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)，利用現(xiàn)代化傳感技術(shù)以及設(shè)備，對(duì)建筑能源消耗實(shí)施監(jiān)控并進(jìn)行全面的分析。如：分時(shí)段分區(qū)域調(diào)節(jié)燈具的亮度、根據(jù)室內(nèi)環(huán)境溫度調(diào)整空調(diào)功率、根據(jù)用水量調(diào)整水泵輸出功率等，在保證建筑工程實(shí)際需要的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在我國(guó)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展背景下，建筑耗能監(jiān)控技術(shù)的適用性較差，受建筑工程施工類型的限制，導(dǎo)致其應(yīng)用程度較低，現(xiàn)階段建筑耗能監(jiān)控技術(shù)主要應(yīng)用在大型綜合體以及商場(chǎng)中。但是，建筑能耗監(jiān)控技術(shù)在部分發(fā)達(dá)國(guó)家較為先進(jìn)，能夠取得較為明顯的節(jié)能效果。

5.2 太陽(yáng)能技術(shù)

在節(jié)能環(huán)保意識(shí)發(fā)展背景下，我國(guó)不斷提升新能源開發(fā)重視程度，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能等等，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，強(qiáng)化太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用，既滿足現(xiàn)代化建筑工程功能性要求，又能實(shí)現(xiàn)降低成本以及能源消耗的目的。

5.3 節(jié)能照明技術(shù)

在節(jié)能照明技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，基于建筑工程的實(shí)際情況，基于光源實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電能源節(jié)能發(fā)展的效果，例如積極應(yīng)用節(jié)能型燈具設(shè)備等等。在建筑電氣設(shè)計(jì)中采用LED 燈具能夠降低87%的電能消耗，并且能夠有效地提升燈泡的使用年限，降低成本消耗。因此，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，積極開展節(jié)能照明技術(shù)，提升LED 燈具設(shè)備的應(yīng)用程度，在提升建筑設(shè)計(jì)美感的同時(shí)節(jié)省電能源的消耗。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑工程中，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)一直是大眾關(guān)注的熱點(diǎn)。目前我國(guó)提倡發(fā)展綠色環(huán)保電氣設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)了建筑工程的自動(dòng)化、信息化、節(jié)能化管理，明確了現(xiàn)代化建筑工程的發(fā)展方向。同時(shí)，希望越來(lái)越多的建筑工程技術(shù)人員把握目前的綠色建筑發(fā)展方向，采用更多先進(jìn)的電氣節(jié)能措施，減少能源消耗，提高居住環(huán)境質(zhì)量。