建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能方法的重點分析

薛 源

近年來，建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢，建筑工程數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，人們對建筑節(jié)能設(shè)計也越來越關(guān)注。建筑屬于高耗能、高污染行業(yè)，尤其是建筑電氣設(shè)備，在運(yùn)行過程中需要消耗大量能源。在這種情況下，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)樹立節(jié)能環(huán)保理念，認(rèn)真研究建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能方法，并將其應(yīng)用到具體工作中。根據(jù)實際情況優(yōu)化設(shè)計方案，以此降低建筑工程中電氣能源消耗量，充分利用新能源和新技術(shù)，推動建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。文章介紹了建筑電氣設(shè)計的基本原則，針對現(xiàn)階段建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能方法進(jìn)行具體分析，以期為建筑設(shè)計師提供參考。

1 建筑電氣設(shè)計原則

1.1 經(jīng)濟(jì)性原則

在建筑電氣設(shè)計中，其設(shè)計基礎(chǔ)就是經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計師不能忽略實際情況，盲目增加投資。在選擇電氣設(shè)備、材料時，必須嚴(yán)格按照經(jīng)濟(jì)、合理、科學(xué)的原則，以此實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行，從整體上提高建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 適用性原則

在建筑物內(nèi)部創(chuàng)設(shè)或者維持良好的人工環(huán)境時，必須以一定的能源作為基礎(chǔ)，這就是建筑電氣設(shè)計的適用性原則。例如：針對一些建筑電氣設(shè)備，在滿足其動力、負(fù)荷容量以及電能質(zhì)量需求的前提下，對用電設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，從而做到合理利用電能。

1.3 節(jié)能性原則

電氣設(shè)備的損耗應(yīng)當(dāng)作為節(jié)能設(shè)計關(guān)鍵，包括輸電線路額外損耗以及變壓器功率損耗等，通過制定科學(xué)合理的節(jié)能措施，實現(xiàn)建筑電能損耗的減少，這就是建筑電氣設(shè)計的節(jié)能性原則[2]。

2 建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能方法分析

2.1 風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能方法

選擇效率較高的風(fēng)機(jī)水泵。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，國產(chǎn)風(fēng)機(jī)和水泵類型越來越多，效率也明顯提升，應(yīng)將其推廣應(yīng)用到建筑電氣設(shè)計中；根據(jù)工況進(jìn)行風(fēng)機(jī)水泵等設(shè)備型號、額定值的選擇，確保其運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最佳，運(yùn)行效率達(dá)到最高；通過調(diào)速控制流量，以免出現(xiàn)過多節(jié)流損失。當(dāng)前在流量控制上，一般采用閥門或者擋板，即通過人為操作的方式降低流量，這種方法不夠經(jīng)濟(jì)合理，因此可以對原動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，代替人工操作的方式控制流量；對管網(wǎng)進(jìn)行合理設(shè)計，以此降低管道阻力。在電力輸送管網(wǎng)設(shè)計過程中，設(shè)計師應(yīng)仔細(xì)計算管徑、管道走向等，確保管道內(nèi)壁光滑無雜物，從而減少功率損失；將復(fù)合材料涂刷在管網(wǎng)及葉輪表面，使其與金屬粘接更牢固。在葉輪及管道內(nèi)部涂刷復(fù)合材料，能夠減小管道、葉輪及流體摩擦系數(shù)，同樣可以實現(xiàn)損耗的降低；將葉輪直徑控制在合理范圍內(nèi)。如果風(fēng)機(jī)與水泵的額定值超出所需風(fēng)壓、流量時，可以將葉輪直徑適當(dāng)減小，以此降低風(fēng)機(jī)和水泵輸入功率，減少能源消耗量；對入口處的導(dǎo)向葉片進(jìn)行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)離心式、軸流式風(fēng)機(jī)水泵時，這種方法較為常用。對入口處的導(dǎo)向葉片進(jìn)行調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)流量與壓力曲線的改變，相較于閥門或者擋板的調(diào)節(jié)方式，該方法軸功率較低[3]。

2.2 照明系統(tǒng)的節(jié)能方法

首先，選擇高效光源作為照明系統(tǒng)，發(fā)光效率比較高的照明設(shè)備有氣體放電燈。在設(shè)計建筑照明系統(tǒng)時，還要對建筑環(huán)境加以考慮，高壓鈉燈不僅使用壽命長，而且色溫優(yōu)良，適用于大體型建筑物。如果建筑高度比較小，日光燈無論是使用壽命還是光照效果，都是一項不錯的選擇。緊湊型熒光燈既能保證照明效果，又能減少能源消耗，盡管前期費用較高，但是長期使用還是比較經(jīng)濟(jì)合理的；其次，選用高效的照明燈。在建筑照明系統(tǒng)中，照明燈與光源的作用同樣重要，選擇高效照明燈能夠大幅度節(jié)約能源。在民用建筑電氣設(shè)計中，不僅要考慮到燈具的裝飾效果，還要考慮其電能利用率、照明效率等，以免出現(xiàn)能源浪費現(xiàn)象，同時影響照明效果。在選擇、布置燈具時，應(yīng)同時考慮美觀、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等各類要素。加強(qiáng)照度控制，以此減少建筑照明系統(tǒng)的電能消耗量。采取有效措施提升能源利用效率。在燈具選擇過程中，還要設(shè)置必要的鎮(zhèn)流器，以此強(qiáng)化節(jié)能效果；最后，對照明控制方法進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計時，設(shè)計師除了要考慮光源、燈具的用電效率，還要認(rèn)真研究照明控制方法，做到設(shè)計科學(xué)。

2.3 供電設(shè)施的節(jié)能方法

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計過程中，不但要關(guān)注照明系統(tǒng)的節(jié)能方法，還要重點關(guān)注供電設(shè)施的節(jié)能方法。在節(jié)約電能上，一個性能優(yōu)良的電動機(jī)可以起到關(guān)鍵作用。在電動機(jī)選擇過程中，首先要對發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率加以關(guān)注，有效提高電動機(jī)的電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率。除此之外，電動機(jī)的選擇還要考慮到用電設(shè)備，確保前者的輸出功率與后者的額定功率相互適應(yīng)，以免造成電能浪費。安全設(shè)計在電氣設(shè)計中也是不容忽視的重要內(nèi)容，建筑中有許多配電設(shè)備，通常分為變壓設(shè)備、應(yīng)以供電設(shè)備兩種類型，選擇真空開關(guān)手車式的開關(guān)柜，可以有效確保變壓供電設(shè)備運(yùn)行安全。為防止火災(zāi)事故，油浸變壓器不可作為應(yīng)急供電設(shè)備，此外，選用燃?xì)庾鳛閼?yīng)急設(shè)備的動力安全性較高[4]。

2.4 輸電線路的節(jié)能措施

在建筑電氣設(shè)計中，就配電、供電線路而言，降低輸電階段的能源消耗是電氣設(shè)計的主要目的之一。首先，要想節(jié)約變壓器能耗，最重要的是降低其有功功率消耗。因此，變壓器設(shè)計要點應(yīng)放在兩次變壓上，通過有效措施將兩次變壓過程中的電力損耗降低。在這種情況下，設(shè)計師可將變壓器容量、變壓器負(fù)荷適當(dāng)增加，以此提升變壓器能源利用效率。其次，對于建筑電氣系統(tǒng)的傳輸電路，在輸電線路上不可避免地會存在電阻，由此會導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)能源損耗。設(shè)計師可以通過合理計算，結(jié)合自身設(shè)計經(jīng)驗，將輸電線路的電阻降低，例如，使用性能良好的輸電線，以此實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。除此之外，在輸電線路設(shè)計中還能通過變壓器將電壓提高，再進(jìn)行傳輸，這樣同樣可以實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。我國建筑使用的標(biāo)準(zhǔn)電源電壓很大，并且利用單母線實現(xiàn)自動切換，為了避免線路低壓段出現(xiàn)短路現(xiàn)象，通常要將聯(lián)絡(luò)裝置設(shè)置在變壓器之間。在選擇配電線路時，高低壓線路的放射狀連接是應(yīng)當(dāng)極力避免的連接方式，最好采用高低壓線路混合式連接，這樣不但能提高輸電設(shè)備的質(zhì)量，還能減少輸電線路的能源損耗。

2.5 變壓器的節(jié)能方法

功率因數(shù)和變壓器損耗呈反比關(guān)系，要想將變壓器損耗降低，針對無功消耗大、長時間運(yùn)行的電氣設(shè)備，需加設(shè)補(bǔ)償裝置，從而將供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高。除此之外，在建筑電氣設(shè)計中，設(shè)計師可以對系統(tǒng)功率因素和理想值的偏差范圍進(jìn)行計算，電容補(bǔ)償可通過設(shè)置靜電電容器來實現(xiàn)，以此確保電氣節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行正常。在建筑電氣系統(tǒng)中，非線性設(shè)備應(yīng)盡量避免使用，以免出現(xiàn)線路電壓損失過高的情況。電線線路傳輸有兩種，即無功功率傳輸、有功功率傳輸。前者在向用電設(shè)備輸送過程中，功率損耗已經(jīng)在線路上產(chǎn)生，要想實現(xiàn)電能節(jié)約，需要有效減少這部分損耗。

2.6 合理利用新能源與新技術(shù)

2.6.1 利用太陽能光伏供電

這種供電方式能夠?qū)⒐饽芟螂娔苻D(zhuǎn)化，供電系統(tǒng)主要由三部分組成，即太陽電池板、充電控制單元以及放電控制單元。太陽能照明、太陽能熱水器都是通過太陽能光伏供電實現(xiàn)的。隨著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能光伏供電方式將會向更多領(lǐng)域普及。

2.6.2 建筑電氣新技術(shù)的運(yùn)用

由于變壓器的無功補(bǔ)償和功率因數(shù)存在密切聯(lián)系，要想節(jié)約能源，可以將功率因數(shù)提高。傳統(tǒng)的低壓補(bǔ)償對于負(fù)荷不高的電力網(wǎng)絡(luò)比較適用，但是隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，單相負(fù)載在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域越來越普遍，導(dǎo)致傳統(tǒng)三相的不平衡增加。現(xiàn)階段，科學(xué)先進(jìn)的控制方法能夠有效解決這一問題。比如：利用計算機(jī)對建筑溫度、照度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此降低電能消耗等。

3 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了建筑行業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)階段，建筑工程數(shù)量和規(guī)模有了較大提升，其能源消耗量也越來越大，已經(jīng)影響到社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在這種情況下，必須加強(qiáng)建筑節(jié)能設(shè)計，尤其是建筑電氣節(jié)能設(shè)計。加強(qiáng)設(shè)計優(yōu)化，利用先進(jìn)技術(shù)降低電能消耗，能夠大大緩解我國能源供需矛盾，有效達(dá)成建筑節(jié)能目標(biāo)。設(shè)計師應(yīng)當(dāng)了解和熟悉節(jié)能電氣設(shè)備的性能、工作原理以及效果，在此基礎(chǔ)上開展設(shè)計工作，對設(shè)計方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證，不斷提高建筑電氣設(shè)計水平，降低建筑運(yùn)行能耗，在保障人們居住質(zhì)量的同時，實現(xiàn)能源資源節(jié)約，推動建筑行業(yè)健康發(fā)展。