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

牛美英 渠基磊 牛曉波

【摘 ?要】近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無(wú)論是建筑業(yè)，還是電氣技術(shù)都取得了突破性進(jìn)展，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)及綠色建筑電氣技術(shù)走進(jìn)了公眾的視野。論文首先關(guān)注了綠色建筑電氣技術(shù)的作用和建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則的相關(guān)內(nèi)容，并分析了建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)和綠色建筑電氣技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)建筑電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以提高我國(guó)建設(shè)水平，促進(jìn)我國(guó)資源節(jié)約型社會(huì)的實(shí)現(xiàn)。

【Abstract】In recent years， with the rapid development of China's economy， both the construction industry and electrical technology have made a breakthrough. Building electrical energy saving design and green building electrical technology have entered the public's vision. This paper firstly focuses on the role of green building electrical technology and the related contents of the principles of building electrical energy saving design， and analyzes the building electrical energy saving design and green building electrical technology， focusing on the application of building electrical energy saving technology， so as to improve the construction level of our country and promote the realization of resource-saving society in our country.

【關(guān)鍵詞】綠色建筑;建筑電氣;電氣技術(shù);節(jié)能設(shè)計(jì)

【Keywords】green building; building electrical; electrical technology; energy saving design

【中圖分類號(hào)】TU85;TU201.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2021）12-0191-03

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)建設(shè)工程越來(lái)越多，但隨之而來(lái)的建筑資源的消耗和浪費(fèi)問(wèn)題也十分嚴(yán)重。在建設(shè)項(xiàng)目中，如何采取有效措施減少資源浪費(fèi)是一項(xiàng)重要且任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。目前，我國(guó)建筑業(yè)在降低能耗方面遇到不少困難。因此，有必要采取有效措施解決建筑行業(yè)的能源消耗問(wèn)題，這于工程順利實(shí)施具有重要意義。其中，節(jié)能技術(shù)是一項(xiàng)比較重要的工作，對(duì)建筑節(jié)能和能耗成本的方方面面都有重要影響。因此，在實(shí)際的建筑項(xiàng)目實(shí)施中，應(yīng)時(shí)刻將節(jié)能牢記于心，充分利用電氣節(jié)能技術(shù)，最大限度地發(fā)揮能源的價(jià)值，提高其利用率，降低能耗，才能更好地促進(jìn)建筑節(jié)能。

2 綠色建筑電氣技術(shù)的作用

對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展而言，綠色建筑建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義和重要作用，可以更好地實(shí)現(xiàn)綠色建筑項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中環(huán)境污染和能源消耗的減少，從而促進(jìn)企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)雙贏的目的。綠色建筑建設(shè)可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，降低能源消耗，在此基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用和清潔，減輕國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益的提高。綠色建筑建設(shè)的實(shí)質(zhì)意義在于檢測(cè)科技發(fā)展的現(xiàn)狀?？茖W(xué)技術(shù)的不斷更新和提高，可以促進(jìn)建筑施工的合理性。綠色建筑理念在科技進(jìn)步中占有重要地位。這一過(guò)程可以淘汰落后技術(shù)，逐步開發(fā)新技術(shù)和裝備，從而更好地促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)[1]。

3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的原則

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持實(shí)際需求性、經(jīng)濟(jì)適用性及節(jié)約環(huán)保的原則，具體分析如下。

3.1 實(shí)際需求性

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮建筑的實(shí)際需要，兼顧建筑功能的需求和實(shí)際需要。建筑電氣的應(yīng)用是為了更好地服務(wù)人們的生活，使人們?cè)谑褂眠^(guò)程中更加便利?；诖耍诮ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到這一層面，力求能夠滿足人們?cè)诮ㄖ褂眠^(guò)程中的日常需求，如路燈照明、電力的不間斷供應(yīng)、保證管道的通暢、整潔衛(wèi)生等，此外還包括一些對(duì)工藝方面的要求，在保證舒適的基礎(chǔ)上，盡量做到外觀具有美感。對(duì)于建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)而言，滿足實(shí)際需求是基礎(chǔ)，也是根本，只有先滿足實(shí)際需求，其他的需求滿足才有意義?？茖W(xué)合理地控制和管理建筑，可更為高效地利用能源，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)，同時(shí)不對(duì)環(huán)境造成不利影響。但需要注意的是，決不能因噎廢食，過(guò)度強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保的目的，而嚴(yán)格限制建筑電氣，這于建筑業(yè)發(fā)展十分不利[2]。

3.2 經(jīng)濟(jì)適用性

經(jīng)濟(jì)適用性是指在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，充分考慮建筑物的經(jīng)濟(jì)性和適用性，以確保建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益不受影響。目前，市場(chǎng)上各式各樣的建筑節(jié)能方面的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備有很多，但在實(shí)際選用過(guò)程中，應(yīng)兼顧成本和實(shí)際需求，選擇性價(jià)比更高的技術(shù)和設(shè)備。結(jié)合我國(guó)國(guó)情和建筑工程用戶的具體需求，科學(xué)選用電氣技術(shù)和設(shè)備。如果一味地使用高科技和高端設(shè)備，也許非但無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果，還可能導(dǎo)致投資浪費(fèi)等。因此，無(wú)論是在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，還是應(yīng)用建筑電氣節(jié)能技術(shù)時(shí)，經(jīng)濟(jì)適用性都是必須要考慮的一項(xiàng)重要因素。

3.3 節(jié)約環(huán)保

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，能耗和環(huán)境保護(hù)是需要注意的問(wèn)題，二者同樣重要?？茖W(xué)合理地進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)降低能耗、保護(hù)環(huán)境的目的。建筑物的電氣安裝首要任務(wù)是保證建筑物的功能，在確保建筑物功能的基礎(chǔ)上，可通過(guò)優(yōu)化與建筑功能無(wú)關(guān)的電氣部分，對(duì)這些部分進(jìn)行合理的節(jié)能設(shè)計(jì)，降低能耗。此外，為降低建筑能耗，合理運(yùn)用高科技控制技術(shù)也是一項(xiàng)科學(xué)有效手段，如變壓器功率調(diào)節(jié)、智能照明等，在保證設(shè)備選型的原則、性能和效果的基礎(chǔ)上，盡量選擇低能耗、不會(huì)影響環(huán)境的設(shè)備。

4 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的方法

4.1 電燈節(jié)能的方法

對(duì)于施工單位來(lái)說(shuō)，電燈是必不可少的物品，生產(chǎn)中是離不開照明的，沒(méi)有了照明很可能意味著無(wú)法生產(chǎn)，尤其是夜間施工時(shí)，沒(méi)有照明更是寸步難行，建筑物對(duì)照明的需求十分巨大，因此，當(dāng)前基本上采用高功率和功耗大的光源，通常是大容量光源和大功率燈泡，雖然光源種類繁多，但耗電量大。因此，在這方面應(yīng)選擇合理、節(jié)能、明亮的燈泡。其次要充分利用陽(yáng)光，因?yàn)殛?yáng)光是最環(huán)保的照明方式，所以利用一定的反射原理利用陽(yáng)光是最好的方法，也是最節(jié)能的方法。另外，在選擇照明工具時(shí)，一定要合理選擇易于清潔、時(shí)間容易控制的照明工具。在有條件的情況下，應(yīng)盡量選擇智能控制的照明工具，如此可大大節(jié)約電能。最后，盡量選擇新能源照明工具，如太陽(yáng)能燈泡等照明工具[3]。

4.2 在電力系統(tǒng)上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)主要是為了減少輸電過(guò)程中的電力損耗。我們都知道，建筑物的供電系統(tǒng)一般由供電局供電，但在電力轉(zhuǎn)換的過(guò)程中會(huì)有一定的損耗。因此，建筑物的供電設(shè)備必須選擇低能耗設(shè)備并使用高壓電源，另外，變電站的位置對(duì)于能源消耗也存在一定影響，應(yīng)將其設(shè)置在科學(xué)合理的位置上。同時(shí)選用節(jié)能變壓器，通過(guò)改造這些現(xiàn)有設(shè)備，可達(dá)到節(jié)約電能的目的。

4.3 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑電氣節(jié)能電動(dòng)機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)也比較重要，這是降低能耗設(shè)計(jì)的重要組成部分。電動(dòng)機(jī)主要是成套設(shè)備，這使得電氣部分的設(shè)計(jì)具有局限性。在運(yùn)行過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)節(jié)能，需依據(jù)實(shí)際需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。安裝現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償電容器可以減少線損，以及電機(jī)低效率的輕載和空載運(yùn)行條件。通過(guò)應(yīng)用變頻調(diào)速，可使電動(dòng)機(jī)更好地適應(yīng)負(fù)載的變化，進(jìn)而提升電動(dòng)機(jī)的整體效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目標(biāo)?？照{(diào)系統(tǒng)的循環(huán)泵是一種用于交通運(yùn)輸?shù)淖冾l控制技術(shù)，這樣的設(shè)計(jì)有助于有效節(jié)能[4]。

4.4 空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)

空調(diào)是建筑物中不可缺少的電器。無(wú)論是中央空調(diào)還是柜式空調(diào)，它們的耗電量都非常高，尤其是中央空調(diào)，若未合理使用，能耗極高。在整體空調(diào)設(shè)計(jì)中，需要聘請(qǐng)資深專家對(duì)整棟建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理分區(qū)。保證空調(diào)在冬夏兩季合理布置，制冷量和制熱量恰到好處，不浪費(fèi)能源。同時(shí)，盡量使用空調(diào)智能溫控系統(tǒng)，以節(jié)約用電。

5 綠色建筑電氣技術(shù)

綠色建筑電氣技術(shù)通常包括光伏建筑一體化技術(shù)、建筑能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)及綠色照明技術(shù)等，具體分析如下。

5.1 光伏建筑一體化技術(shù)

光伏建筑一體化技術(shù)可以充分體現(xiàn)綠色建筑的無(wú)污染特性，對(duì)于綠色建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，該技術(shù)是首選。光伏建筑一體化技術(shù)替代傳統(tǒng)電能，將太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品應(yīng)用于建筑，可有效降低建筑能耗。因此，根據(jù)建筑的實(shí)際需要，光伏建筑一體化設(shè)計(jì)并網(wǎng)或獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其基礎(chǔ)技術(shù)是太陽(yáng)能電池組，將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為電能[5]。

5.2 建筑能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)

建筑能耗監(jiān)控技術(shù)作為一種綜合控制系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)是指對(duì)綠色建筑中的光伏建筑一體化和綠色照明技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一控制的系統(tǒng)。通過(guò)優(yōu)化建筑能耗監(jiān)測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)綠色建筑中所有用電設(shè)備能耗的統(tǒng)一管理，而且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和信息處理，成為完全滿足綠色建筑需求的建筑。

5.3 綠色照明技術(shù)

綠色照明技術(shù)是電器節(jié)能系統(tǒng)中非常重要的組成部分，主要表現(xiàn)在節(jié)能光源的使用上，如LED等照明設(shè)備。與以往的建筑照明設(shè)備相比，其光利用效率可高達(dá)80%～90%，光質(zhì)高，也有“綠色光源”之稱，使用壽命長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)的理論結(jié)果是10萬(wàn)小時(shí)，綠色環(huán)保，材料中不含汞，所以材料可以回收利用，符合現(xiàn)在的綠色環(huán)保理念[6]。

6 建筑電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

建筑電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，分別是供電設(shè)備中的節(jié)能技術(shù)、照明設(shè)施節(jié)能技術(shù)、中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)，具體分析如下。

6.1 供電設(shè)備中的節(jié)能技術(shù)

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)期間，供配電系統(tǒng)是能耗的關(guān)鍵部分。因此，在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)備本身的性能和特點(diǎn)，根據(jù)用電負(fù)荷和設(shè)備容量要求進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和選型，以保證電氣設(shè)備具有良好的工作狀態(tài)，并確保在實(shí)際應(yīng)用中降低能耗。為進(jìn)一步保證建筑電氣的安全性和合理性，需要合理控制建筑配電和供電系統(tǒng)的水平，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)。如果用戶相同，高壓配電技術(shù)必須控制在2個(gè)層面。在此范圍內(nèi)，低壓配電級(jí)數(shù)控制在3級(jí)以內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)功耗的有效控制。其中，供配電系統(tǒng)主要采用2條進(jìn)線的形式，這樣既要保證兩路電源一致，又要使線路中的電能消耗降到最低。此外，電源電壓的選擇也會(huì)一定程度上影響能源消耗，通常情況下，電源電壓越高，功耗就越低。基于此，可以通過(guò)可靠的電源電壓設(shè)置來(lái)控制功耗。在這個(gè)過(guò)程中，線路保護(hù)是十分必要的，供電質(zhì)量必須有保障。電纜是控制能耗的重要表現(xiàn)形式。一般來(lái)說(shuō)，能耗和電纜的電阻之間呈正比關(guān)系，電纜的電阻越小，能耗越低。如果投資呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，則需要充分評(píng)估長(zhǎng)期和短期收益，合理選擇電纜的材料[7]。

6.2 照明設(shè)施節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)階段，在節(jié)能環(huán)保的發(fā)展中，我國(guó)各領(lǐng)域的行業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到節(jié)能環(huán)保的重要性。對(duì)生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造和創(chuàng)新，設(shè)計(jì)更多新功能。不斷優(yōu)化工作流程，促進(jìn)能源使用量逐步增加。室內(nèi)照明采用節(jié)能設(shè)計(jì)，不僅節(jié)能降耗，節(jié)能設(shè)計(jì)的照明還會(huì)讓人更舒適。在照明設(shè)施的節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)光源和燈具的情況進(jìn)行選擇和布置，從而促進(jìn)智能控制，保證照明節(jié)能運(yùn)行效率的提高。在光源的選擇上，一般選擇LED照明，因?yàn)檫@種照明方式具有環(huán)保效果，使用壽命長(zhǎng)，顯色性高，最重要的是它具有高效節(jié)能的特點(diǎn)。LED照明在發(fā)光二極管的發(fā)展方面取得了重大進(jìn)展，也推動(dòng)了光源向更高層次的發(fā)展。建筑電器照明配件的選擇首先要滿足室內(nèi)裝修風(fēng)格，再?gòu)膶徝郎蠈⒍叽钆淦饋?lái)，才能保證室內(nèi)照明的舒適度。對(duì)于燈具的效率來(lái)說(shuō)，燈具的選擇是重中之重，對(duì)節(jié)能也有一定的作用。當(dāng)前市場(chǎng)上，就外觀層面上來(lái)說(shuō)，LED燈具和其他燈具并無(wú)太大區(qū)別，但在節(jié)能方面存在較大差異，LED是一種高效節(jié)能的燈具，不僅能滿足消費(fèi)者對(duì)外觀美感的追求，在實(shí)際應(yīng)用中節(jié)約能源方面的功效更是十分明顯[8]。

6.3 中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)

中央空調(diào)包括冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)的變頻調(diào)速技術(shù)。冷卻水系統(tǒng)是指收集進(jìn)出水溫差和空調(diào)主機(jī)水溫信息，以滿足自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的效果。溫差調(diào)節(jié)過(guò)程中水泵轉(zhuǎn)速保持不變，系統(tǒng)調(diào)節(jié)不夠準(zhǔn)確。因此，在這種情況下，需要加水進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以促進(jìn)節(jié)能。在冷凍水系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)中，通過(guò)采集冷凍主機(jī)與冷凍泵進(jìn)出水的溫差來(lái)實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)調(diào)節(jié)。其中，溫差信號(hào)能真實(shí)反映制冷主機(jī)在回水與出水之間的溫差，壓差信號(hào)能充分表達(dá)回水與出水制冷泵之間的壓差。如果室內(nèi)溫度有一定的變化，就會(huì)直接用溫差信號(hào)來(lái)表示。然后根據(jù)變頻器對(duì)制冷泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行一定程度的調(diào)整，從而保證有效的控制。當(dāng)壓差信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)利用水泵的輸出功率條件來(lái)保證房間的空氣調(diào)節(jié)。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要使節(jié)能降耗成為現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)人員必須做好前期規(guī)劃，使電氣設(shè)計(jì)在具體應(yīng)用過(guò)程中達(dá)到健康、環(huán)保、節(jié)能、高效的綜合目標(biāo)。目前，節(jié)能已成為綠色建筑的剛性指標(biāo)。 在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別注意中央空調(diào)、照明系統(tǒng)、供配電設(shè)施等大功率電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)。同時(shí)，要在滿足人們基本能源需求的前提下，減少能源浪費(fèi)，采取合理的科技手段，有效控制和利用設(shè)施和能源，打造環(huán)保節(jié)能建筑，使綠色建筑理念家喻戶曉。

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