淺述建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

錢 冰

南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司

1 建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能降耗措施的意義

實(shí)施電氣設(shè)計(jì)的最重要因素是采取措施，確保建筑物的有效實(shí)施。的能源和電力消耗減少的標(biāo)準(zhǔn)，以減少建筑物的電力損失，并確保建筑物的充分電力運(yùn)作。隨著國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，工業(yè)化水平顯著提高，能源危機(jī)已成為當(dāng)前影響社會(huì)發(fā)展的主要問題。同時(shí)，作為一個(gè)能源貧乏的國家，中國仍需進(jìn)口天然氣和石油等大量能源。減少實(shí)際生活和生產(chǎn)中的能源消耗是所有部門面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。在建筑部門，建筑能源消耗是社會(huì)能源消耗。占有重要地位，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑能耗在社會(huì)能耗中所占的比例趨于逐步提高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國電力設(shè)備的增速相對(duì)于發(fā)電設(shè)備的增速較快，這將加劇對(duì)國家能源供應(yīng)的威脅。因此，關(guān)于節(jié)能措施的研究對(duì)社會(huì)發(fā)展很重要，因?yàn)樗梢詼p少電力消耗或減緩建筑物的電力增長。

2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則

雖然建筑行業(yè)已開始強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)節(jié)能電氣系統(tǒng)，但許多細(xì)節(jié)仍然不足以有效執(zhí)行工程，工作人員的總體專業(yè)水平不足以完成所有建筑工程，而且設(shè)計(jì)計(jì)劃往往與工程不符。作為一項(xiàng)技術(shù)工作，節(jié)能設(shè)計(jì)人員必須表現(xiàn)出更大的專業(yè)精神，這樣他們就不能通過盡量減少業(yè)主的經(jīng)驗(yàn)和干擾項(xiàng)目本身來減少能源節(jié)約，否則，投資將超過能源節(jié)約。因此，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展必須遵循以下原則。

2.1 使建筑物正常運(yùn)作

對(duì)于普通建筑，必須保證空氣進(jìn)入，以滿足室內(nèi)空調(diào)的舒適性；不同環(huán)境的柔和亮度；體育場(chǎng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等設(shè)施。在實(shí)際實(shí)施節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到設(shè)計(jì)是否會(huì)影響到正常運(yùn)行，并使用設(shè)計(jì)來確保是否合理可行。

2.2 考慮實(shí)際投資回報(bào)

作為提高工程項(xiàng)目建設(shè)效率的重要措施，不能僅僅在乎節(jié)能而忽視投資的經(jīng)濟(jì)效益，否則，對(duì)節(jié)能設(shè)備的投資將超過預(yù)期。因此，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況綜合分析節(jié)能措施的使用情況。在選擇高能效材料和設(shè)備的基礎(chǔ)上制定科學(xué)合理的節(jié)能措施，并在一定時(shí)間內(nèi)采用了節(jié)能方法，實(shí)現(xiàn)投資回收目標(biāo)。

2.3 減少不必要的能源消耗

節(jié)省能源的方法是，根據(jù)其他一般用途的功能，減少不必要的能源消耗。因此，節(jié)能設(shè)計(jì)過程首先是確定與建筑本身運(yùn)作無關(guān)的能源消耗，然后設(shè)計(jì)節(jié)能措施。經(jīng)驗(yàn)表明，不必要的能量消耗主要包括電路傳輸過程中的能量消耗、電壓轉(zhuǎn)換過程中的能量消耗，以及不會(huì)根據(jù)場(chǎng)景變化自動(dòng)調(diào)整亮度的大規(guī)模照明損失。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

3.1 建筑用電的設(shè)計(jì)和研究

與其他發(fā)達(dá)國家相比，我國的建筑電氣發(fā)展較晚，所以，即便已經(jīng)較高的層次，仍然需要解決初始階段落后造成的問題。因此需要采用更加全面和先進(jìn)的新技術(shù)來應(yīng)對(duì)這種情況。但是，建筑需求增加的同時(shí)，對(duì)相關(guān)設(shè)備的需求逐漸增加，導(dǎo)致建筑能源消耗增加，特別是在電力領(lǐng)域，而我國的建筑用電又存在發(fā)展不足、不平衡的問題，這將對(duì)未來我國建筑發(fā)展造成巨大影響。

3.2 對(duì)設(shè)計(jì)重視不夠

目前，所有部門都提高了節(jié)能和減排的意識(shí)，特別是建筑行業(yè)。盡管各個(gè)領(lǐng)域的壓力越來越大，但設(shè)計(jì)人員通常在相同的熱負(fù)荷條件下使用成本更低的設(shè)備，以降低材料預(yù)算，并在特定設(shè)計(jì)過程中獲得更高的利潤。但這些設(shè)備并不節(jié)能，而且因?yàn)榛静考r(jià)格低廉，在使用過程中，能耗過高，影響性能，不符合節(jié)能減排。

4 建筑電氣設(shè)計(jì)中的具體節(jié)能措施

4.1 流程設(shè)計(jì)

在建筑的傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)中，對(duì)前期工作缺乏重視，在設(shè)計(jì)過程中造成了許多規(guī)劃問題。因此，在未來的建筑工程中，改進(jìn)和優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)可以有效地確保建筑電氣系統(tǒng)的性能，但這可能會(huì)影響能源控制效率并增加工程成本。目前，電氣設(shè)計(jì)工作應(yīng)遵循節(jié)能理念，做好前期控制，妥善規(guī)劃運(yùn)行流程，通過嚴(yán)格控制流程有效控制能源浪費(fèi)。此外，作為方案設(shè)計(jì)的一部分，每個(gè)參與者都必須分析所需的材料、設(shè)備和操作程序，并酌情進(jìn)行模擬模型，以提高設(shè)計(jì)過程的效率和科學(xué)性質(zhì)，以避免問題的發(fā)生。在選擇計(jì)劃時(shí)，應(yīng)合理使用比較分析方法，從眾多計(jì)劃中選擇經(jīng)濟(jì)上合理的計(jì)劃，并將其應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。這樣，在降低工程成本的同時(shí)還可以滿足節(jié)能和降低建筑能耗的要求，從而提高整體設(shè)計(jì)效率。

4.2 電力和配電系統(tǒng)

4.2.1 電纜選擇

建筑工程電氣設(shè)計(jì)不斷變化，電力系統(tǒng)電壓為380V，這是電纜丟失的主要原因。研究表明，如果電纜長度超過200m，就無法保證成本效益。因此，在建筑電氣設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，變壓器和電氣設(shè)備之間的距離必須控制在200m以內(nèi)。同時(shí)，布線電纜時(shí)，必須嚴(yán)格遵循直線布線原則，以縮短距離并最大限度地節(jié)省能源。例如，在設(shè)計(jì)小容量供電和配電設(shè)備時(shí)，為了增加電纜和電線部分，需要科學(xué)地集中和提供必要的供電服務(wù)。這樣有助于減少線路在隨后投入使用時(shí)的纜線損失，但存在相對(duì)較高初始投資的缺點(diǎn)。

4.2.2 科學(xué)選擇變壓器

減少變壓器損耗的關(guān)鍵措施之一是科學(xué)提高變壓器功率，從而節(jié)省能源。在選擇變壓器設(shè)備時(shí)，必須考慮功率指標(biāo)，有效應(yīng)用本地?zé)o功率補(bǔ)償。例如，在低壓設(shè)備的無功補(bǔ)償中，應(yīng)選擇低壓電容器，在高壓設(shè)備的無功補(bǔ)償中要選擇高壓電容。

4.2.3 盡量保持三相負(fù)載平衡

2.當(dāng)前存在 “奢侈化”包裝設(shè)計(jì)的現(xiàn)象，包裝設(shè)計(jì)過于高端，甚至包裝的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)品本身。企業(yè)并未形成獨(dú)立化、人文化的設(shè)計(jì)機(jī)制，因此設(shè)計(jì)活動(dòng)未能實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有價(jià)值。隨著當(dāng)前人們消費(fèi)理念的不斷成熟，人們?cè)谌粘ＯM(fèi)過程中逐漸傾向于個(gè)性化與差異化的消費(fèi)。因此，若企業(yè)不能根據(jù)大眾的消費(fèi)需求來進(jìn)行包裝設(shè)計(jì)，那么其將很難有效實(shí)現(xiàn)包裝設(shè)計(jì)的活動(dòng)價(jià)值。

如果難以有效地平衡三相負(fù)載，變壓器和配電線路的功率損失會(huì)增加，配電會(huì)有序電流。從三相公路不平衡與電力損失的比例分布關(guān)系可以看出三相公路不平衡正在減少，功率損耗減小，兩者之間的具體關(guān)系是將三相電路不平衡現(xiàn)象減少50%，功率損耗減少15%。因此，為了有效改善三相負(fù)載的平衡，有必要減少功率損耗現(xiàn)象。在實(shí)際運(yùn)行中，不對(duì)稱負(fù)荷可以采用交換相等的方法進(jìn)行分配，以充分保證不同供電點(diǎn)對(duì)應(yīng)的不對(duì)稱載荷之間的連接。在此過程中，必須對(duì)接入點(diǎn)的短路容量進(jìn)行科學(xué)管理，并通過反應(yīng)性補(bǔ)償裝置調(diào)整不平衡，以最大限度地實(shí)現(xiàn)三相負(fù)載平衡狀態(tài)，并最大限度地減少三相負(fù)載不平衡帶來的損失。

4.3 節(jié)能設(shè)備

4.3.1 選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩?/p>

因?yàn)榻ㄖ锏碾娏茈y避免高壓供電，選擇合適的變壓器非常重要。變壓器的功率損耗在整個(gè)建筑的總電能消耗中占很大比例，變壓器的主要能耗是鐵耗和銅耗，這將直接影響系統(tǒng)的負(fù)荷。因此，在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)充分考慮變壓器兩者之間。結(jié)合實(shí)際施工項(xiàng)目負(fù)荷變化，嚴(yán)格控制變壓器的數(shù)量和使用能力，設(shè)計(jì)變壓器，有效控制影響變壓器負(fù)荷變化的銅鐵耗。

4.3.2 選擇合適的電源

電氣設(shè)計(jì)對(duì)于風(fēng)扇、泵等電氣設(shè)備的應(yīng)用至關(guān)重要。但是，這些設(shè)備的使用也消耗大量能源，因此必須首先選擇電機(jī)，主要基于節(jié)能環(huán)保，并在充分考慮建筑項(xiàng)目實(shí)際需要的情況下確定電機(jī)類型。但是，當(dāng)使用引擎時(shí)，空氣負(fù)荷問題更為常見，因此需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理，以盡可能減少發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗，前提是滿足使用要求。

4.3.3 電力的專工業(yè)計(jì)量和科學(xué)管理

電氣設(shè)備的實(shí)際能耗直接關(guān)系到電氣系統(tǒng)測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)確性和專業(yè)性，因此，測(cè)量和管理電力需要科學(xué)和專業(yè)的方法。第一，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇電能計(jì)量設(shè)備。第二，電力計(jì)量系統(tǒng)指標(biāo)的確定不能僅僅由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值參數(shù)來決定，而是由有源電力、電壓、無功等參數(shù)的計(jì)算來決定。第三，選擇測(cè)量儀器時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循合理性和科學(xué)性的原則，避免因計(jì)量誤差而造成能量損失。

4.4 建筑照明

建筑照明設(shè)計(jì)的發(fā)展需要自然和人工照明的有機(jī)結(jié)合。在可能的情況下，在建筑中引入自然光源可以滿足室內(nèi)照明的要求，同時(shí)提高室內(nèi)的實(shí)際溫度并節(jié)省能源，同時(shí)減少室內(nèi)照明的能量損失。

4.4.2 節(jié)能燈的科學(xué)選擇

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，燈具的合理選擇應(yīng)作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。傳統(tǒng)熒光燈具的光效為50m∕W～70lm∕W，電源效率為65%，但LED燈具光效100lm∕W～150lm∕W，電源效率為95%。節(jié)能燈雖然價(jià)格比熒光燈高，但降低了能耗的同時(shí)增加了使用時(shí)間?？紤]整體經(jīng)濟(jì)效益，選擇節(jié)能燈比選擇普通熒光燈要更科學(xué)。

4.4.3 合理設(shè)置燈光控制模式

有必要建立合理的照明控制模式來滿足在建筑照明設(shè)計(jì)中的節(jié)能目標(biāo)。充分利用自然光，正確選擇自然采光，靠近外窗的燈具可單獨(dú)控制，也可考慮采用光傳感器控制。在樓梯、樓梯間、樓梯前室在公共區(qū)域（例如）中，為了節(jié)省照明能源，您必須使用聲音、觸控和偵測(cè)控制來控制照明。對(duì)于大型公共區(qū)域，可以使用智能照明系統(tǒng)按時(shí)間、區(qū)域和場(chǎng)景控制照明。合理控制燈具的供電時(shí)間，盡量減少能耗問題。根據(jù)實(shí)際照明需求，應(yīng)配置照明電路，穩(wěn)定供電，合理控制照明燈具的供電時(shí)間，避免照明燈具引起的大量能耗問題。

4.4.4 提高有效利用太陽能資源

我國太陽能資源豐富，在滿足節(jié)能降耗的目的時(shí)，可以在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中合理利用這種可再生資源，充分利用建筑屋面，合理設(shè)計(jì)建筑光伏一體化，充分利用太陽能資源，發(fā)電可用于建筑公共區(qū)域（如地下停車場(chǎng)）用電。這種方法既滿足了日常生活的電力需求，也滿足建筑物的節(jié)能需求。

5 結(jié)束語

建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能是實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)節(jié)能減排的一個(gè)重要步驟，可持續(xù)發(fā)展的概念可以付諸實(shí)施。因此，為了應(yīng)對(duì)不斷變化的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)，專業(yè)設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要優(yōu)化設(shè)計(jì)，并采取有針對(duì)性的節(jié)能措施，以充分確保建筑電氣節(jié)能，進(jìn)一步促進(jìn)建筑工程的發(fā)展，最后達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。