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

岳斌

（湖北工業(yè)大學(xué)湖北武漢430000）

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

岳斌

（湖北工業(yè)大學(xué)湖北武漢430000）

在城市發(fā)展的過程中，建筑工程建設(shè)所消耗的建筑能源日益增加，甚至在一定程度上給能源消耗增加了負(fù)擔(dān)。節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，本文重點(diǎn)探討了建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施，從而為實(shí)施過程提供了有力保障。

節(jié)能技術(shù)；建筑電氣設(shè)計(jì)；供配電

1 引言

電氣設(shè)計(jì)不僅是工程設(shè)計(jì)中不可或缺的一環(huán)，還是保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要步驟，它直接關(guān)系著建筑行業(yè)的生存與發(fā)展。為節(jié)約能源，穩(wěn)定企業(yè)的發(fā)展，建筑行業(yè)采取了一些節(jié)能措施，并將其應(yīng)用到建筑電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中來減少能源消耗，以起到節(jié)能的目的。

2 概述

2.1 建筑電氣節(jié)能的意義

隨著近年來經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的消耗日俱增，造成能源的日益枯竭。而在建筑業(yè)的建設(shè)中，電梯、照明、空調(diào)、給排水裝置等諸多設(shè)備都會(huì)消耗大量能源。我國當(dāng)前在建筑工程的節(jié)能技術(shù)方面，仍然有所欠缺。所以，建筑電氣節(jié)能的研究至關(guān)重要，成為了當(dāng)前工程建設(shè)中，急需解決的問題。而通過節(jié)能化、智能化技術(shù)的實(shí)施，能夠在工程的設(shè)計(jì)、施工管理和后期運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)中，以有效降低建筑工程成本，利于對(duì)自然資源的保護(hù)，提高實(shí)際利用率。

2.2 建筑電氣節(jié)能要求

（1）在對(duì)建筑電氣進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)的同時(shí)，要將建筑居民的適用以及方便納入考慮，建筑的本身是要服務(wù)于人的，所以應(yīng)該在居民滿意的前提下盡量的對(duì)其進(jìn)行節(jié)能方面的設(shè)計(jì)。這里最重要的就是不能因?yàn)閷?duì)節(jié)能過于看重而忽視了人們對(duì)于建筑的適用要求。

（2）對(duì)于建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方面還要有一部分的初期啟動(dòng)資金，這種做法可以對(duì)能源進(jìn)行一定的回收，但對(duì)于這一過程我們也要全面的進(jìn)行考慮，不能因一味的要求節(jié)能而將大部分資金投入其中。

（3）當(dāng)人員對(duì)建筑電氣方面進(jìn)行節(jié)能規(guī)劃的時(shí)候，也要對(duì)全局進(jìn)行考量，這樣就能在保證建筑電氣的節(jié)能環(huán)保以及整體布局上都獲得人們想要達(dá)到的效果。

2.3 建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)原則

2.3.1 功能性原則

對(duì)于一項(xiàng)建筑工程來說，首先要滿足的就是建筑本身功能，例如：用電安全，舒適性等。建筑工程的施工首先需要滿足照明要求，從而保證所涉及的數(shù)據(jù)能夠滿足建筑使用標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于建筑內(nèi)部空間溫度、風(fēng)量等，均要求具備相應(yīng)舒適度；建筑內(nèi)部的樓梯、走道路線設(shè)計(jì)，必須保證其實(shí)用性。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)性原則

設(shè)計(jì)建筑電氣節(jié)能裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)符合企業(yè)自身發(fā)展目標(biāo)，避免因?yàn)楹鲆暪こ坛杀绢A(yù)算，給建筑企業(yè)增添壓力。而在電氣設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員則應(yīng)當(dāng)全面考慮，以不超出工程成本預(yù)算作為前提，選擇節(jié)能材料，在保障質(zhì)量的同時(shí)提高施工效率，減少后期的維修費(fèi)用。

2.3.3 降低損耗原則

建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)了解建筑施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，以便于準(zhǔn)確找到各電氣設(shè)備的位置，進(jìn)而詳細(xì)了解其功用，然后將這些電器設(shè)備中過多以及重復(fù)性的環(huán)節(jié)進(jìn)行刪減，達(dá)到降低能源損耗的目的。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)措施

3.1 變壓器節(jié)能

變壓器需要根據(jù)其規(guī)格、型號(hào)等參數(shù)，結(jié)合建筑實(shí)際需要進(jìn)行選擇，從而在保證投資成本的同時(shí)，滿足實(shí)際需求。為滿足不同季節(jié)的建筑用電負(fù)荷，可在運(yùn)行側(cè)運(yùn)用并聯(lián)的方式，在配電側(cè)運(yùn)用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。而變壓器負(fù)載率的高低應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，確保節(jié)能效果，避免資源投入的浪費(fèi)。

3.2 電動(dòng)機(jī)節(jié)能

建筑用電動(dòng)機(jī)是由風(fēng)機(jī)、水泵組成的，其主要功能在于為建筑提供通風(fēng)、供水等動(dòng)力能源。而依據(jù)建筑的實(shí)際用途，設(shè)備能耗也存在差異。以高層建筑為例，水泵的耗電量高達(dá)筑總耗電量的30%以上。

例如：在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能時(shí)采用軟起動(dòng)器，其接線如圖1所示，它根據(jù)具體起動(dòng)時(shí)間對(duì)導(dǎo)通角進(jìn)行逐步調(diào)控，繼而控制電壓的實(shí)際變化，由于可對(duì)電壓進(jìn)行持續(xù)調(diào)節(jié)，所以能保證起動(dòng)的平穩(wěn)性，從起到開始到結(jié)束，都能以全壓的狀態(tài)彎沉運(yùn)行。

圖1 軟啟動(dòng)器接線圖

3.3 照明系統(tǒng)節(jié)能

照明系統(tǒng)的使用是建筑建設(shè)過程中最為頻繁的，直接關(guān)系到基本功能的發(fā)揮。照明系統(tǒng)的節(jié)能應(yīng)當(dāng)重視以下兩點(diǎn)：①要求應(yīng)當(dāng)充分合理地運(yùn)用自然采光，實(shí)現(xiàn)人造照明的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到節(jié)約電能的效果；②根據(jù)場(chǎng)所不同，照明要求也不同，必須嚴(yán)格控制好單位面積以內(nèi)的燈具安裝功率。

3.4 暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

在現(xiàn)代設(shè)計(jì)控制建筑工程中，暖通空調(diào)能源消耗占據(jù)重要地位。暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與弱電工程師之間的交流，從而通過優(yōu)化空調(diào)接口，實(shí)現(xiàn)電氣的節(jié)能。此外，在空調(diào)的接口處，還需要導(dǎo)入弱電傳感器，以便進(jìn)行暖通空調(diào)風(fēng)速、溫度的檢測(cè)，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)，借助智能化接口進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，以節(jié)省電能。

3.5 電氣線路節(jié)能

電氣線路施工過程中，電能傳輸可能會(huì)產(chǎn)生部分的消耗，從而產(chǎn)生相應(yīng)的能耗，而具體的能耗程度，關(guān)系到電氣線路的規(guī)劃建設(shè)。能耗影響因素是眾多的，主要包括：線路長度、負(fù)載。所以，電氣線路施工中需要重視電纜和電線的合理選擇，從而降低線路電阻。不僅可提高系統(tǒng)功率，還可有效減少傳輸?shù)哪芎?，從而?shí)現(xiàn)線路節(jié)能的目的。

4 建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能實(shí)例分析

某辦公樓，總建筑面積8200m2，地下2建筑層，地上8建筑層。項(xiàng)目計(jì)算負(fù)荷800kW，其中一級(jí)負(fù)荷容量220kW，二、三級(jí)負(fù)荷容量580kW。

4.1 供配電設(shè)計(jì)

4.1.1 供電電壓確定

在相同的輸送容量下，隨著電壓的不斷升高，實(shí)際損耗越小。在設(shè)計(jì)工作中，支持高壓配電的需要優(yōu)先使用高壓，若負(fù)荷較大，最需使用的低壓降低損耗。

4.1.2 供電線路選擇

在對(duì)線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵循“降低線路損耗”的基本原則，由于電流在流經(jīng)線路時(shí)，會(huì)損耗一部分功率，若線路電阻保持不變，則隨線路的不斷延長，其損耗將越老越大?；诖耍谠O(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選取小電阻率導(dǎo)線，如當(dāng)前常用的銅芯導(dǎo)線。此外，線路敷設(shè)應(yīng)盡可能的平直，減少繞彎。

4.2 變壓器設(shè)計(jì)

針對(duì)變壓器設(shè)計(jì)，需要結(jié)合變壓器對(duì)應(yīng)的工序損耗計(jì)算公式：

△P0=P0+Pkβ2

其中：△P0代表變壓器空載損耗；Pk代表變壓器有載損耗；β2代表變壓器負(fù)載率；P0代表鐵損，主要由鐵芯制造工藝與硅鋼片基本性能決定。

為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，在選取變壓器時(shí)，需要優(yōu)先選擇干式、油浸式變壓器。此外，為有效降低損耗，如果變壓器的數(shù)量較多，或容量很大，需要在負(fù)荷分配合理的基礎(chǔ)上，盡可能的縮減變壓器數(shù)量，選用大容量變壓器替換小容量變壓器。

4.3 線路設(shè)計(jì)

對(duì)于線路設(shè)計(jì)而言，由于電線自身有一定電阻，所以當(dāng)電流通過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生功率損耗，線路損耗計(jì)算公式為：

△P=3I準(zhǔn)2R×10-3

其中：準(zhǔn)代表相電流；R表示電阻值；I表示電流值；△P表示線路損耗。

建筑工程中，輸電線路很長，甚至可以達(dá)到萬米以上，所以會(huì)產(chǎn)生很大的線路損耗，必須對(duì)此引起足夠的重視，當(dāng)電流固定時(shí)，只能采取減小電阻的方法來降低損耗。因此，應(yīng)優(yōu)先選擇小電導(dǎo)率導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線等。此外，為降低銅材使用量，在負(fù)荷相對(duì)較大的建筑中可使用銅導(dǎo)線，而在負(fù)荷相對(duì)較小的建筑中，可使用鋁芯導(dǎo)線，并在此前提下盡量縮短線路長度，進(jìn)而降低線路實(shí)際損耗。

4.4 暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在暖通空調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)中，在空調(diào)接口處導(dǎo)入了弱電傳感器，并將接口設(shè)計(jì)為獨(dú)立的通信控制口，嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)氐募竟?jié)特征，對(duì)暖風(fēng)空調(diào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，針對(duì)其變風(fēng)量和變流量系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制暖通空調(diào)風(fēng)量，同時(shí)針對(duì)機(jī)電設(shè)備采取了汽艇措施，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

4.5 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑工程中照明系統(tǒng)會(huì)消耗大量的電能并且涉及面較廣，因此可以對(duì)照明系統(tǒng)中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，主要從以下幾方面考慮：

（1）充分利用自然光。對(duì)于建筑照明設(shè)計(jì)，首先應(yīng)充分利用自然光，同時(shí)和室內(nèi)的照明進(jìn)行緊密結(jié)合。比如，建筑的室外景觀燈需要使用太陽能燈具，對(duì)于具有照度調(diào)節(jié)功能的燈具，需要合理采用分片分區(qū)的控制方法來降低能耗。

（2）采用高效節(jié)能燈。在設(shè)計(jì)建筑的照明用燈光時(shí)，為了滿足眩光、配光方面的需求，采用了具有較高效率的燈具。其中，以熒光燈的效率作為標(biāo)準(zhǔn)：建筑開敞式大于或等于75%；建筑透明保護(hù)罩大于或等于65%；建筑磨砂類的保護(hù)罩大于或等于55%；格柵大于或等于60%，因此，燈具的選擇要根據(jù)建筑場(chǎng)所的不同采用合理的燈具。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑電氣設(shè)計(jì)過程中，為了能夠全面落實(shí)環(huán)保節(jié)能理念，需要在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的分析，遵循經(jīng)濟(jì)性、合理性與舒適性的基本原則，保證環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)揮出應(yīng)有的作用和效果，為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

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[2]許青青.智能化建筑電氣的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2014，40（11）：223～225.

[3]劉偉華.論現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的若干因素[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（28）：74～75.

TU113.6

A

1004-7344（2016）30-0303-02

2016-10-12

岳斌（1985-），男，工程師，本科，主要從事電力營銷工作。