建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

賀繼勝

（1.中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600 ；2.蘇州眾通規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，江蘇 蘇州 215131 ）

1 建筑電氣設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

由于我國十分重視節(jié)能環(huán)保理念的落實(shí)情況，因此建筑電氣在設(shè)計(jì)時(shí)，需要在確保電氣系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的前提下，使用形式多樣的方式方法來高效提升建筑電氣設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。建筑電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)特別注意以下四點(diǎn)：

（1）伴隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)中防雷措施的重視程度也逐年提高。所以，建筑電氣設(shè)計(jì)過程中需要高度重視防雷接地工作的執(zhí)行情況，以保證建筑用戶的財(cái)產(chǎn)和人身安全不受到損害。

（2）在電氣照明設(shè)計(jì)的過程中，需全面考慮節(jié)能環(huán)保和照明光亮度等因素，將自熄燈、延時(shí)控制和自動(dòng)控制等智能控制技術(shù)應(yīng)用到電氣照明設(shè)計(jì)中。

（3）在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，需區(qū)分開高壓線纜和低壓線纜，有效管控供電半徑，從而全面落實(shí)分項(xiàng)分類配電工作，以確保整個(gè)供配電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的運(yùn)行。

（4）以建筑實(shí)際功能為基礎(chǔ)，科學(xué)管理用電能級(jí)和用電負(fù)荷，采取合理的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電負(fù)荷的精確管理，同時(shí)正確挑選功率設(shè)備、配電設(shè)備和線纜，使所有的設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止設(shè)備功率出現(xiàn)浪費(fèi)、超標(biāo)或者是功率不足的情況[1]。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)遵循的原則

2.1 實(shí)用性

建筑物的主要用途就是最大程度地提升人們的居住質(zhì)量，因此人們?cè)谔暨x建筑物時(shí)，往往關(guān)注的焦點(diǎn)都是建筑物自身的使用性能和使用價(jià)值。所以，建筑電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)要將建筑的實(shí)用性放在第一位。

2.2 節(jié)能性

節(jié)能是建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的核心，故而建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)必須要保證最基本的特性。對(duì)此，在開展建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)前，要全面掌握建筑物各功能電氣損耗的實(shí)際情況，科學(xué)管控所有不相關(guān)電力的消耗情況。

2.3 差異性

不同建筑物的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部布置都會(huì)存在很大的不同，因此建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)需要具體問題具體分析，針對(duì)不同的建筑物采取不一樣的設(shè)計(jì)思路，以滿足建筑物自身的實(shí)際需求。建筑電氣設(shè)計(jì)工作為建筑工程內(nèi)部設(shè)備的正常運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支撐，不斷地提升了建筑工程的使用質(zhì)量。

在開展建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)工作時(shí)，需確保所有設(shè)計(jì)工作均能滿足電氣的使用要求，使建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)工作真正的發(fā)揮作用。不僅如此，還需在高度重視設(shè)計(jì)方案質(zhì)量和實(shí)效性的同時(shí)，也要合理地選擇電氣設(shè)備的型號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的不斷優(yōu)化和升級(jí)，從而高效地提升電能的使用率。

2.4 經(jīng)濟(jì)性

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，投入的成本較大即表明設(shè)計(jì)工作的經(jīng)濟(jì)性未能實(shí)現(xiàn)科學(xué)的管理，這間接地表明了此項(xiàng)設(shè)計(jì)工作并不是一項(xiàng)成功的工作。建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是指，保證電氣的基本使用需求，并使用較少的成本來實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗的最大程度降低，同時(shí)杜絕任何的浪費(fèi)問題發(fā)生。因此，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，需要從建筑自身的實(shí)際情況出發(fā)，避免盲目投資和建筑超負(fù)荷運(yùn)行情況，從而更好地實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能的根本目標(biāo)。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)采取的節(jié)能措施

3.1 降低線路損耗

電力在傳輸時(shí)，變壓器和傳輸線路會(huì)出現(xiàn)功率損耗的情況。通常情況下，輸電線路的負(fù)載和長度都會(huì)給功率損耗造成嚴(yán)重的影響[2]。所以，必須要有效地控制輸電線路電阻，從而不斷地提高輸配電效率，并將線路無用的損耗控制在最小范圍內(nèi)：

（1）在選擇電氣用房位置的時(shí)候，需要遵循降低供電半徑的原則。

（2）在選擇導(dǎo)線截面積的時(shí)候，需要以經(jīng)濟(jì)條件和電流指標(biāo)為基礎(chǔ)。對(duì)于長線路來說，要以電壓和電流為核心，適當(dāng)?shù)奶岣邔?dǎo)線截面積。

（3）科學(xué)挑選線路鋪設(shè)路徑和鋪設(shè)方法，采取直線鋪設(shè)的方式，盡可能的控制導(dǎo)線長度，最好在通風(fēng)和散熱條件比較好的位置鋪設(shè)輸電線路。

3.2 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)主要是指在滿足照明質(zhì)量的前提下，有效的降低照明電路中所產(chǎn)生的無用損耗，大幅度的提升電能的使用效率。

3.2.1 照明方式和照明設(shè)備的選擇

以建筑功能為基礎(chǔ)，根據(jù)不同的需要選擇最佳的節(jié)能開關(guān)，例如公共建筑公共區(qū)域(如地下車庫、走廊、樓梯間、門廳或道路等)的照明可采取感應(yīng)延時(shí)、光控延時(shí)、聲控延時(shí)控制或定時(shí)控制等一種或多種集成的控制方式，也可以采用智能燈光控制系統(tǒng)。

3.2.2 光源類型的選擇

根據(jù)不同的使用場所，選擇合適的照明光源，在滿足照明質(zhì)量的前提下，選擇高光效光源和高效燈具，工作場所宜選用T5 熒光燈、緊湊型熒光燈及LED 燈，一般工作場所不應(yīng)選用熒光高壓汞燈、自鎮(zhèn)流高壓汞燈、普通白熾燈。高、大空間照明光源宜選用高光效、長壽命的無極燈及金屬鹵化物燈。常用各類光源的效率及節(jié)能效果詳見下表1 所示。

表1 常用照明設(shè)備的效率與節(jié)能效果

3.2.3 照明方式的選擇

通過使用自然光源，具有有效降低照明產(chǎn)生的電能損耗。對(duì)此，在設(shè)計(jì)建筑電氣時(shí)，設(shè)計(jì)人員要充分考慮自然光與人工照明的有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對(duì)照明所產(chǎn)生的電能損耗的精準(zhǔn)管控。

3.3 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)

在建筑物電氣設(shè)備中，變壓器是不可缺少的裝置，承載著轉(zhuǎn)變電壓的作用，這種轉(zhuǎn)化方式是通過電磁來實(shí)現(xiàn)的，而在轉(zhuǎn)化的過程會(huì)消耗能源則稱之為電損耗。在用電負(fù)荷集中時(shí)，電損耗消耗能量更大。另外，變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)的改變（如適當(dāng)增加變壓線圈匝數(shù)、降低供電電流，減少功率速損耗等），都會(huì)產(chǎn)生空載損耗，因此在電氣設(shè)計(jì)中要選擇節(jié)能性較好的變壓器，同時(shí)要充分考慮供電部門的要求，將對(duì)投資、年運(yùn)行費(fèi)用等合理分配選擇相應(yīng)數(shù)量、容量的變壓器，重要的是達(dá)到高效低耗的目的。

（1）合理選擇變壓器型號(hào)。變壓器應(yīng)選用低損耗高效率的干式變壓器，變壓器不低于SCB11 型，可以大幅度地提高配電變壓器的節(jié)能效率。

（2）合理配置變壓器。當(dāng)變壓器負(fù)載率在50%～70%時(shí)，變壓器的運(yùn)行效率最高。故應(yīng)根據(jù)配變所供負(fù)荷的特點(diǎn)，計(jì)算負(fù)荷變化的范圍，在同時(shí)考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩因素的前提下，合理地配置變壓器的容量及臺(tái)數(shù)，這既可減少基本電費(fèi)和提高運(yùn)行效率，又能降低變壓器損耗。在導(dǎo)線截面一定的情況下，低壓線路越長，損耗越大。因此，配電房應(yīng)設(shè)置在的負(fù)荷中心；另外，應(yīng)增加配變的布點(diǎn)，避免低壓長距離供電[3]。

（3）采用無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)。配電變壓器的效率不僅會(huì)隨著輸送有功功率的變化而變化，還會(huì)隨著負(fù)荷功率因數(shù)的變化而變化。通常來說，當(dāng)功率因數(shù)低時(shí)，變壓器效率相應(yīng)地也降低，此時(shí)應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可以提高其功率因數(shù)，從而大大地減少無功功率在變壓器上的傳輸，以及減少變壓器上的損耗。一般情況下，在在功率因數(shù)較低時(shí)，會(huì)采用就地電容補(bǔ)償或減少感性負(fù)載運(yùn)行。

（4）優(yōu)化變壓器運(yùn)行。對(duì)于變壓器低壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)來說，要合理配置負(fù)荷的分布情況，工作人員就需要依托負(fù)荷運(yùn)行情況，及時(shí)地切換相關(guān)負(fù)荷開關(guān)，并積極改進(jìn)和調(diào)整變壓器的組合形式。這不僅能保證電氣負(fù)荷供電的穩(wěn)定性和安全性，還能也高效地降低并聯(lián)變壓器運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的電能損耗。

3.4 暖通空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)

因在建筑設(shè)計(jì)中沒有完全利用自動(dòng)控制技術(shù)，浪費(fèi)了暖通空調(diào)能源，成為消耗能量中比例最大的一部分。因此，需要嚴(yán)格控制暖通空調(diào)中的能源消耗問題，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能。對(duì)暖通空調(diào)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該保障暖通空調(diào)設(shè)計(jì)師與弱電工程師雙方有效溝通，綜合考量實(shí)現(xiàn)空調(diào)接口的節(jié)能設(shè)計(jì)。

3.5 智能控制系統(tǒng)在電氣節(jié)能中的應(yīng)用

在當(dāng)今科技不斷向前發(fā)展的背景下，智能控制作為新型控制工具成為熱門應(yīng)用。通過智能控制系統(tǒng)科學(xué)控制電氣設(shè)備，將使控制操作更加高效快捷，并且實(shí)現(xiàn)建筑電氣的正常使用，從根本上降低了能源的消耗量。如對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過控制場景、場景的時(shí)間來降低照明設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間，在時(shí)間與使用地點(diǎn)上對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行智能化操作，不但有利于節(jié)能，而且能夠增加照明系統(tǒng)的安全性；對(duì)建筑中采用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)、排水、制冷以及電梯系統(tǒng)等的高效控制，提升電氣建筑的管理效率，最終達(dá)到降低能耗的目的。

3.6 其他措施

3.6.1 加大新技術(shù)的研發(fā)力度

要實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)效果的快速提升，就需要不斷加大新技術(shù)的研究速度。當(dāng)前，我國科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展迅速，建筑電氣行業(yè)也發(fā)生了翻天覆地的變化，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，給這建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)效果帶來了意義深遠(yuǎn)的影響。在新產(chǎn)品、新技術(shù)推廣的過程中，最具典型代表性的就是智能化節(jié)能控制技術(shù)和新型節(jié)能高低壓電氣產(chǎn)品，而在推廣這兩類新技術(shù)和新產(chǎn)品的過程中，需要重點(diǎn)培養(yǎng)相關(guān)的技術(shù)人員，使其能夠全面掌握新技術(shù)和新產(chǎn)品的使用規(guī)則，從而推動(dòng)新技術(shù)和新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)大范圍的普及。

3.6.2 高效利用智能控制體系

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)和智能化技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，這為建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)智能化管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

使用智能化控制系統(tǒng)后，能實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑電氣設(shè)備的全方位、多角度、智能化管理，以更好地實(shí)現(xiàn)建筑電氣設(shè)備的使用效率和節(jié)能降耗的目標(biāo)[4]。

當(dāng)前，在建筑電氣工程中，投入使用的智能化控制系統(tǒng)比較多，最具典型代表的有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)和建設(shè)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)投入使用以后，推動(dòng)了建筑電氣工程朝著更加科學(xué)、智能、健康的方向發(fā)展。另外，在智能化技術(shù)發(fā)展水平不斷加速的背景下，將來會(huì)有更多的智能控制系統(tǒng)被研發(fā)出來，進(jìn)而推動(dòng)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)工作的穩(wěn)健發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)電能的需求量呈現(xiàn)出逐年上漲的趨勢，尤其是建筑行業(yè)，建筑行業(yè)中電氣設(shè)備的種類非常多，其用電負(fù)荷不斷地增加，給供電系統(tǒng)造成了巨大的壓力。當(dāng)前綠色環(huán)保觀念深入人心，而建筑電氣設(shè)計(jì)也高度地重視了對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)理念的有效利用。對(duì)此，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，要積極采取有效措施，降低建筑電氣設(shè)備運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的電能損耗，從而推動(dòng)整個(gè)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)了綠色、健康發(fā)展。