建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及綠色建筑電氣技術(shù)分析探討

王志斌

摘要：本文首先分析了建筑電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性，接下來(lái)詳細(xì)闡述了提高現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果的有效方法，希望通過(guò)本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：建筑事業(yè);電氣工程;節(jié)能減耗

引言

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展需要更多的資源支持，但是有限的資源供給已經(jīng)越來(lái)越難以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需要。如今，建筑行業(yè)的能耗占比仍然在進(jìn)一步增長(zhǎng)，消耗的能源主要是不可再生資源，在這種情況下，必須采取社會(huì)與自然和諧共生的策略，減少資源的用量并提高能源的利用率，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。目前國(guó)家推出了一系列的政策與法規(guī)促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展，地方也出臺(tái)了相關(guān)的政策，這些政策會(huì)產(chǎn)生正向的引導(dǎo)作用，推動(dòng)綠色建筑節(jié)能的發(fā)展。

1建筑電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性

1.1建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)有利于緩解能源緊張

在我國(guó)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，能源緊缺問(wèn)題已成為我國(guó)社會(huì)發(fā)展中亟待解決的重要問(wèn)題之一。近幾年隨著我國(guó)電力工程事業(yè)的逐漸發(fā)展，對(duì)于電力資源的需求量愈加增大，致使我國(guó)整體的電力資源越來(lái)越緊缺。電氣行業(yè)作為一個(gè)能源消耗嚴(yán)重、投入成本較高且存在一定環(huán)境污染的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，節(jié)能減耗已經(jīng)成為了其長(zhǎng)效發(fā)展的必然趨勢(shì)，就我國(guó)現(xiàn)階段建筑電氣工程而言，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計(jì)作為我國(guó)電氣工程進(jìn)行施工建設(shè)的重點(diǎn)工作，在緩解能源緊張等方面發(fā)揮著重要的作用。因此，為了有效地緩解能源緊張、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，加強(qiáng)電氣工程節(jié)能化設(shè)計(jì)已成為我國(guó)現(xiàn)階段建筑領(lǐng)域電氣工程發(fā)展建設(shè)的重要目標(biāo)。

1.2建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)有利于提高環(huán)境質(zhì)量

近年來(lái)，由于我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力水平的快速提高，環(huán)境污染問(wèn)題已然成為了我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)家發(fā)展過(guò)程中的重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題。電氣工程作為現(xiàn)代科技領(lǐng)域的核心產(chǎn)業(yè)之一，其在建設(shè)發(fā)展過(guò)程中對(duì)環(huán)境質(zhì)量造成了一定的影響。因此，在施工建設(shè)前對(duì)電氣工程進(jìn)行有效地節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅有利于降低能源消耗、實(shí)現(xiàn)綠色及環(huán)保的發(fā)展模式，還能夠以此來(lái)從根本上提高環(huán)境質(zhì)量，為人們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的期望，為我國(guó)社會(huì)主義社會(huì)向環(huán)境友好型以及資源節(jié)約型方向的轉(zhuǎn)變打下良好的基礎(chǔ)。

2提高現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果的有效方法分析

2.1提高變壓器設(shè)備選擇的合理性

在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，變壓器容量的合理選擇是提高建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能效果的重要環(huán)節(jié)。一般變壓器容量小于實(shí)際需要，出現(xiàn)過(guò)載情況時(shí)，電能損耗將明顯增加，而且變壓器如果長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，也會(huì)對(duì)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。相反，如果變壓器容量明顯超出了實(shí)際的需要，就會(huì)增加供電系統(tǒng)的空載損耗，并影響變壓器的使用效率。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解建筑工程的實(shí)際負(fù)荷情況，并合理確定變壓器容量，一般應(yīng)將變壓器的負(fù)荷率控制在30%到80%之間為最佳。目前比較常用的節(jié)能變壓器主要包括箱式變壓器、干式變壓器、單相配電的D10型變壓器、S11型變壓器以及非晶合金型的變壓器設(shè)備等。其中S11型變壓器能夠?qū)⒖蛰d損耗減少約10%到25%左右，且其空載電流能夠比疊片鐵心型降低的50%左右。此外，該類(lèi)型變壓器在運(yùn)行中所產(chǎn)生的噪音水平也相對(duì)較低，減少了周邊環(huán)境的噪音污染。而D10型變壓器由于采用的柱上式的密封結(jié)構(gòu)，可以在負(fù)荷中心附近安裝，且對(duì)維護(hù)管理的要求比較低。其負(fù)載損耗以及空載損耗均比相同容量條件下的三相變壓器小，同時(shí)所需要的材料用量也比較少，且造價(jià)降低了20%到30%左右。節(jié)能效果更為突出的是新型的SBH15型非晶合金節(jié)能變壓器，其空載損耗與傳統(tǒng)的S11型變壓器相比，僅為其20～30%左右，可以有效降低損耗，但是存在價(jià)格相對(duì)較高的問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合建筑工程使用者的用點(diǎn)特點(diǎn)來(lái)選擇變壓器的具體類(lèi)型型號(hào)。

2.2合理選擇配電線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)

在進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)材料的材質(zhì)和規(guī)格將對(duì)其通電效率產(chǎn)生重要的影響，因此也是節(jié)能設(shè)計(jì)中所必須考慮的因素之一?？梢酝ㄟ^(guò)以下公式來(lái)計(jì)算配電線(xiàn)路的能耗：ΔP=3I2R×10-3其中ΔP代表的是輸電線(xiàn)路所產(chǎn)生的功率損耗值，其單位為kW;I和R則代表的是電流值和電阻值，其單位則分別為A和Ω。而電阻值R與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度以及電阻率為正比例關(guān)系，而與導(dǎo)線(xiàn)截面則為反比例關(guān)系，其計(jì)算公式為：R=ρL/S其中L代表導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，S代表導(dǎo)線(xiàn)截面面積，ρ代表電阻率?，F(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)中目前主要使用銅芯以及鋁芯這兩類(lèi)導(dǎo)線(xiàn)。雖然鋁質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)的價(jià)格相對(duì)較低，然而其在導(dǎo)電性能以及安全性方面與銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)相比也相對(duì)較差。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)各種因素進(jìn)行綜合性的分析評(píng)價(jià)，如果具備條件時(shí)應(yīng)盡可能選擇銅質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)以提高其通電效率。例如在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的配電線(xiàn)路時(shí)，要減少電能損耗必須根據(jù)電壓降的允許范圍來(lái)進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)截面的選擇，同時(shí)還要根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度以及發(fā)熱條件等來(lái)進(jìn)行驗(yàn)算。通常在采取四線(xiàn)三相的配電系統(tǒng)內(nèi)，線(xiàn)路中最大三相不平衡性電流以及單相負(fù)荷的最大值應(yīng)大于其零線(xiàn)截流量的允許范圍，同時(shí)還要符合接零保護(hù)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范。而由于相線(xiàn)以及零線(xiàn)在單相線(xiàn)路中所流經(jīng)的電流相同，所以零線(xiàn)與相線(xiàn)也應(yīng)選擇相同的截面面積。以較短距離配電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)為例，在確定導(dǎo)線(xiàn)截面時(shí)只需要考慮電流值即可;而較長(zhǎng)距離的輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)采取增加截面面積的方式來(lái)提高通電效率，其導(dǎo)線(xiàn)截面的選擇應(yīng)參考電壓降的限定值，以提高節(jié)能的效果。雖然增加導(dǎo)線(xiàn)截面積會(huì)增加線(xiàn)路敷設(shè)成本，不過(guò)在電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中將通過(guò)減少能耗、提高通電效率的方式來(lái)降低運(yùn)行成本。還可以采取將電壓等級(jí)提高方式來(lái)減少損耗，當(dāng)電壓增加10%時(shí)，可以降低約17.4%的傳輸損耗。

2.3照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

電氣照明技術(shù)作為一種綜合性技術(shù)，在電氣工程施工建設(shè)及運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，照明系統(tǒng)是建筑工程運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行人工照明的各種設(shè)施的總稱(chēng)，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能化設(shè)計(jì)是我國(guó)現(xiàn)階段建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)所采取的重要節(jié)能措施，而且照明設(shè)備不僅僅是建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)施，其同樣還是建筑投入使用過(guò)程中用戶(hù)使用作為頻繁的重要設(shè)備。因此在對(duì)其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，主要應(yīng)該考慮的是根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際生活需要，在保證建筑照明設(shè)施質(zhì)量安全及照明效果良好的前提下，以此來(lái)從根本上降低照明系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的使用功耗，從而達(dá)到節(jié)能減耗的目的。合理選擇照明設(shè)計(jì)將直接關(guān)系到照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。設(shè)計(jì)人員在選擇燈具時(shí)應(yīng)充分考慮燈具效率因素，盡量選擇低壓熒光燈、透光罩燈或者開(kāi)敞型燈燈效率在60%以上的設(shè)備來(lái)保證照明效果能夠滿(mǎn)足實(shí)際需要，并減少對(duì)能源的消耗。此外，新型的LED燈具具有更大的功率和較好的照明效果，同時(shí)能夠有效減少對(duì)電力資源的消耗。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合建筑的實(shí)際照明特點(diǎn)和需要，來(lái)選擇相應(yīng)的照明設(shè)備。例如在設(shè)計(jì)建筑面積較大的工業(yè)廠房或者體育場(chǎng)等工程項(xiàng)目的照明系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇金屬鹵化燈或者高壓鈉燈等照明設(shè)備，以滿(mǎn)足此類(lèi)建筑對(duì)于照明時(shí)長(zhǎng)以及照明光效的較高要求。而在設(shè)計(jì)辦公樓、學(xué)校以及其他商用建筑的照明系統(tǒng)時(shí)，由于其建筑層高大多在4.5m以?xún)?nèi)，因此可以選擇直管熒光燈等照明設(shè)備。特別是目前比較長(zhǎng)遠(yuǎn)的T5型燈管不僅具有較好的光效，能夠長(zhǎng)時(shí)間使用，而且其節(jié)能效果也比傳統(tǒng)燈管提高了10%以上，成為了電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中廣泛使用的一種照明設(shè)備。此外在設(shè)計(jì)住宅、餐飲住宿等建筑的照明系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量選擇節(jié)能效果更好的緊湊式熒光燈等照明設(shè)備。雖然該類(lèi)型的燈具在建設(shè)成本上相對(duì)較高，但其在后期使用中的節(jié)能效果十分明顯，同時(shí)也能夠很好地滿(mǎn)足照明需要，因此可以極大地彌補(bǔ)初期的建設(shè)成本。

2.4采取抑制諧波方式來(lái)提高節(jié)能效果

諧波不僅會(huì)影響建筑電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且由于其會(huì)降低電動(dòng)機(jī)以及用電設(shè)備的工作效率，并導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)局部過(guò)熱的情況，因此不僅會(huì)對(duì)設(shè)備造成損耗，同時(shí)增加線(xiàn)損。電氣設(shè)計(jì)人員可以采取在變壓器低壓側(cè)設(shè)置無(wú)源或者有源濾波裝置的方式來(lái)抑制諧波的產(chǎn)生，也可以采取綜合運(yùn)用不同類(lèi)型濾波裝置的方式來(lái)提高抑制效果，從而實(shí)現(xiàn)凈化電路，減少電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)的目的，同時(shí)還能夠有效減少能源以及對(duì)電氣設(shè)備的損耗，延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命，提高電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能效果。以照明設(shè)備中的熒光燈為例，其負(fù)荷類(lèi)型為非線(xiàn)性類(lèi)，在設(shè)備工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波，并影響用電設(shè)備以及線(xiàn)性負(fù)荷的正常運(yùn)行。故而設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取單獨(dú)為非線(xiàn)性負(fù)荷設(shè)計(jì)配電回路的方式將其分隔開(kāi)來(lái)，從而減少諧波所造成的能耗，并提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

結(jié)語(yǔ)

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，隨著社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域?qū)﹄娏Y源需求量的不斷增加，節(jié)能設(shè)計(jì)作為我國(guó)現(xiàn)階段建筑電氣工程的重要設(shè)計(jì)目的，將其廣泛地應(yīng)用到我國(guó)電力工程的施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅有利于我國(guó)綠色生產(chǎn)理念的推行和節(jié)能減排發(fā)展策略的貫徹落實(shí)，還能夠有效地解決我國(guó)現(xiàn)階段電力能源緊缺的問(wèn)題，達(dá)到電氣工程在運(yùn)行過(guò)程中節(jié)能減耗的目的，以及對(duì)電力事業(yè)的發(fā)展有著積極的幫助，為促進(jìn)我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。

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