現(xiàn)代建筑電氣節(jié)能設(shè)計思考

楊 帥 菏澤市規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司

1 前言

建筑用電是社會消費的重要主體，建筑電氣節(jié)能是節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展要求之一。近幾年來，中國一直在研究節(jié)能的方法和措施。本文分析了當前建筑電氣設(shè)計中節(jié)能技術(shù)的發(fā)展狀況，提出了發(fā)展節(jié)能技術(shù)的具體措施，以提高我國建筑電氣設(shè)計的整體節(jié)能效果。

2 建筑電氣設(shè)計中節(jié)能降耗措施的意義

在實施電氣設(shè)計工作的過程中，最重要的是使用多種措施確保建筑電氣節(jié)能降耗標準的有效落實，能夠在降低建筑物電能損耗的同時，全面保障建筑電氣的使用功能。在國民經(jīng)濟快速發(fā)展的前提下，工業(yè)化水平也得到了明顯的提升，能源危機已經(jīng)成為目前影響社會發(fā)展的關(guān)鍵問題。我國作為一個能源緊缺的國家，大量天然氣及石油等能源仍需要進口。在實際生活生產(chǎn)中，如何最大限度降低能源消耗是各個行業(yè)所面臨的一項重要問題。在社會能耗中建筑電氣能耗占據(jù)著重要部分，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑電氣能耗在社會能耗中的占比也呈現(xiàn)出逐漸增長的趨勢。據(jù)不完全統(tǒng)計，相比于發(fā)電設(shè)備增長速度，我國電力設(shè)備增長速度比較迅猛，這樣加劇了我國能源供給的威脅。因此，研究電氣節(jié)能降耗措施，能夠降低建筑電氣的能耗或者減緩建筑電氣的增長速度，這對社會發(fā)展來說意義重大。

3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計原則

3.1 滿足建筑功能的原則

建筑電氣節(jié)能設(shè)計要符合建筑功能的實際需求，即滿足不同照度、色溫和顯色指數(shù)，并且這些標準還要和建筑照明以及其他風量、溫度等因素相吻合，從而更好地實現(xiàn)建筑電氣的使用安全、舒適和健康。

3.2 滿足經(jīng)濟效益的原則

現(xiàn)階段，我國國情主張的是節(jié)能減排、綠色環(huán)保。在建筑電氣設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要按照國情的發(fā)展，從經(jīng)濟效益的角度出發(fā)，合理進行資源投資，真正實現(xiàn)能源的節(jié)約利用；針對不需要增加的部分要避免投資，減少投入成本，加快成本回收，真正實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

3.3 避免盲目消耗能源的原則

電氣節(jié)能設(shè)計主張的是降低能源消耗，設(shè)計人員應(yīng)找出建筑電氣能源消耗的主要因素，比如變壓器的功率損耗和輸電線路的有功功率損耗都是無用的能量損失。

4 建筑電氣節(jié)能設(shè)計的基本要求

4.1 節(jié)能需滿足建筑物的功能

對于建筑電氣節(jié)能方案，技術(shù)人員最應(yīng)當考量的因素就是如何完成設(shè)備的電能安全，只有確保建筑電氣設(shè)備穩(wěn)定可靠，才可以發(fā)揮出預(yù)期效用，為用戶提供舒適的體驗環(huán)境。此外，還應(yīng)當全面測定建筑電氣設(shè)備的性能指標，保證設(shè)備運行時能夠同設(shè)計方案相匹配。

4.2 節(jié)能需滿足建筑物的實際經(jīng)濟效益

從建筑電氣節(jié)能發(fā)展來看，技術(shù)人員要將實際需求同經(jīng)濟目標相結(jié)合，圍繞經(jīng)濟效益做好節(jié)能方案設(shè)計，確保建筑電氣系統(tǒng)不僅能達到節(jié)能目標，還能為企業(yè)創(chuàng)造最大化的經(jīng)濟收益，為國內(nèi)建筑電氣領(lǐng)域的穩(wěn)步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。從實際設(shè)計環(huán)節(jié)來說，不能只關(guān)注節(jié)能方案的數(shù)據(jù)指標，還要充分考量成本投入，綜合評定方案的合理性。承擔建筑電氣方案設(shè)計的工作人員在完成具體工作過程中，應(yīng)充分考量各項因素，選取最優(yōu)材料，保證建筑電氣系統(tǒng)整體資金分配的合理度。應(yīng)當保證電能穩(wěn)定度、用戶舒適感以及運行效率等達到標準，首先要保證基礎(chǔ)的照明系統(tǒng)符合設(shè)計需求，且各項運行參數(shù)均能滿足規(guī)定，建筑質(zhì)量和內(nèi)部環(huán)境直接關(guān)系到用戶是否具有良好的生活環(huán)境，因此也需要重點考量。為保證建筑樓梯和通道布局合理，要選取最佳路徑方案。對于部分特殊建筑，還要為其提供專屬設(shè)計，例如酒店環(huán)境中應(yīng)當進一步完善電力運行管理系統(tǒng)。

4.3 節(jié)能需減少無謂的能量消耗

建筑電氣的節(jié)能方案應(yīng)當根據(jù)能源消耗情況綜合分析，確保建筑電氣系統(tǒng)運行時，能夠消除不必要的額外能耗，提高能源使用率，將節(jié)能理念真正落實到位。實際設(shè)計電氣節(jié)能方案過程中，要充分考量不同階段的電氣消耗度，全面掌握電氣裝置的各項參數(shù)性能，對電氣裝置運行中出現(xiàn)的冗余環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。例如選用合理方案盡量優(yōu)化電能輸送過程中的額外耗損，或?qū)匣€路進行改善，提高線路效率。還需要采用高效的光控技術(shù)，提升照明系統(tǒng)性能，達到降低能耗的目標。

4.4 滿足環(huán)境保護的先進性原則

開展建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計，需要緊緊圍繞綜合效用和轉(zhuǎn)化率兩個標準展開，同時結(jié)合環(huán)境要求、經(jīng)濟效益和技術(shù)水平等方面構(gòu)建起行之有效的設(shè)計方案。通過對各項參數(shù)精確測定，選取最佳設(shè)備和控制體系，在不加大成本投入的基礎(chǔ)上盡可能優(yōu)化節(jié)能性能。

5 建筑電氣節(jié)能設(shè)計存在的問題

5.1 規(guī)章制度不全

從現(xiàn)階段關(guān)于建筑電氣節(jié)能設(shè)計的文獻及規(guī)章制度來看，不僅相關(guān)文件不多且缺乏統(tǒng)一規(guī)定性的文件，這就使得很多建筑設(shè)計單位對建筑電氣設(shè)計缺乏參考依據(jù)，通常是按照用戶需求進行分配，這在一定程度上影響了建筑電氣設(shè)計水平，難以將節(jié)能理念全面落實到建筑設(shè)計中。

5.2 產(chǎn)品不符標準

從現(xiàn)階段建筑工程施工建設(shè)的角度來看，我國的很多施工企業(yè)所使用的電氣產(chǎn)品，有很多已經(jīng)被淘汰，難以確保電器產(chǎn)品的節(jié)能效果。若是在建筑電氣節(jié)能設(shè)計中應(yīng)用這些電氣產(chǎn)品，不僅會浪費電氣運行費用，還會浪費大量的資源，必須對其給予高度的重視。

5.3 不符用戶需求

建筑設(shè)計單位的設(shè)計人員在進行電氣設(shè)計的過程中，對于電氣節(jié)能設(shè)計既需要考慮到用戶的利益與需求，還需要重視用戶對于電氣節(jié)能方法的時序需求。然而，目前建筑設(shè)計人員在電氣節(jié)能設(shè)計的過程中，并沒有充分考慮到這些因素，容易給消費者的使用帶來不便。

5.4 光源選擇不當

從現(xiàn)階段的電氣節(jié)能設(shè)計分析來看，若是設(shè)計人員所選用的照明光源不當，在照度設(shè)計方面缺乏合理性，自然不能符合GB 50034—2004《建筑照明設(shè)計標準》中的相關(guān)規(guī)定及要求。在建筑照明系統(tǒng)設(shè)計的過程中，對于建筑物室內(nèi)的照明、空調(diào)等方面的設(shè)計沒有進行節(jié)能考慮，導致部分照明節(jié)能設(shè)備難以滿足節(jié)能標準。若是對于立面照明、庭院照明等方面的設(shè)計，沒有做好光控設(shè)計，也會造成電能的浪費。

6 建筑電氣節(jié)能設(shè)計

6.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

對于建筑電氣設(shè)備安裝中供配電系統(tǒng)是非常重要的一個組成部分，其安裝主要放在以下幾個方面：第一，合理地選擇變電站和變配電所。在靠近建筑負荷中心的位置要安裝相應(yīng)的箱式變電站，這樣不僅能夠保證電纜供電半徑的縮小，還可以避免在電能整個運行過程中出現(xiàn)能源的浪費。第二，變壓器設(shè)備數(shù)量和容量的選擇。不同的建筑工程，使用到的變壓器數(shù)量和性能會存在一定的差別，因此要結(jié)合建筑工程的實際使用要求選擇相應(yīng)型號的變壓器設(shè)備。隨著季節(jié)的變化，用電量的改變，需要適量地增加變壓器的數(shù)量，防止出現(xiàn)一些不必要的能源浪費問題。第三，明確供配電系統(tǒng)功率影響的相關(guān)因素。在實際建筑工程的施工過程中電氣節(jié)能技術(shù)可以通過功率補償?shù)确绞綄崿F(xiàn)供配電系統(tǒng)功率的穩(wěn)定。在一些民用建筑工程中，還會采取并聯(lián)、集中控制補償?shù)姆绞?，加強對供配電系統(tǒng)的處理這樣可以減少電力能源的損耗。

6.2 變壓器的選擇

建筑電氣對變壓器的選擇實際上是相對繁雜的，變壓器的數(shù)量取決于變電所供電范圍內(nèi)所有用電負荷的電量。為了能夠節(jié)約能源，要對整個供電負荷范圍內(nèi)的用電負荷進行計算，并且要根據(jù)負荷的負荷等級，選用合理的供電方案。對于工程規(guī)模較大的建筑，整個負荷量的統(tǒng)計工作量很大，還要通過各個設(shè)備和各功能性用電負荷的需用系數(shù)來計算有功功率，進而計算出各用電負荷的無功功率。之后，基本就可以進行變壓器的計算和選擇了。簡要地說，要先確定未補償前的總無功功率值，進而計算出補償后的無功功率值，最終算出供電系統(tǒng)的視在功率，也就是供電系統(tǒng)中所需要的變壓器的容量，單位為kVA。不能直接用計算出來的數(shù)值去選擇變壓器，所選擇的變壓器要給一定的容量空間。變壓器覆蓋的供電單位、住宅、人員范圍很大，需要保障其供電的可靠性，所以選擇的變壓器要有一定的容量空間。但是，又不能無限制地擴大變壓器的容量，當變壓器的容量或者變壓器臺數(shù)增加時，會大大增加成本。首先，會增加變電所的占地面積。另外，變壓器臺數(shù)的增加，會增加斷路器、開關(guān)柜等用電設(shè)備的數(shù)量等。所以，這里提出了負荷率這個概念，變壓器的選擇要使其負荷率的值在規(guī)定的范圍內(nèi)，根據(jù)負荷率選擇變壓器的容量和臺數(shù)，既可以滿足實際的應(yīng)用，保障供電的可靠，又可以做到電能的節(jié)約。

6.3 電力線路的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)

電能在整個運行的過程中會產(chǎn)生一定的損耗，因此電力線路的截面積和供電方式會影響到電力功率的消耗情況。如果電壓越高，電線的損耗就會越小。但是在實際的應(yīng)用過程中，很多情況下是不能夠?qū)崿F(xiàn)高壓輸送的。因此，設(shè)計人員和技術(shù)人員要提高對電氣負載能力的重視，做好電氣位置的合理布置，保證整個電力盡量滿足電氣設(shè)備的使用要求。首先，需要將電線的長度盡量縮小，通過點到點的方式能夠有效地減少電線的長度。其次，截面積要適當增加。如果電源線比較長，需要對線路的熱穩(wěn)定進行分析。在明確整個負載量的同時，將電源線的截面積盡量增加，這樣能夠減少電能的損耗，還可以實現(xiàn)節(jié)能效果。最后，合理的選擇電力線路材料，通過銅芯線和鋁芯線能夠有效地降低電阻。

6.4 取暖系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

建筑電氣安裝的過程中取暖系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的組成部分，同時對于綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用也非常重要。在我國北方地區(qū)，由于冬天的氣候比較寒冷，如果建筑中沒有取暖系統(tǒng)，將會給人們的生活帶來嚴重影響。以前使用到的取暖系統(tǒng)會存在較大的能源損耗，取暖效果也無法達到人們的要求。因此，在建筑行業(yè)電氣安裝工作中要盡量選擇一些科學合理的取暖系統(tǒng)，有效地利用可再生能源，減少能源浪費還可以保護環(huán)境。太陽能屬于一種可再生能源，具有豐富的蘊藏量，同時輻射量比較大，可以覆蓋較寬廣的范圍。因此，在這一基礎(chǔ)上可以加強對蓄熱型取暖設(shè)備的應(yīng)用。這種設(shè)備可以將沼氣還有太陽能進行充分應(yīng)用，從而減少電氣能源的損耗，滿足用戶的供暖需求。除此之外，還可以通過分戶計算的方法，在保證用戶利益的基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)對能源使用量的控制，最終達到節(jié)能環(huán)保的作用。

6.5 自然光的節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)階段，我國建筑電氣安裝過程中對于綠色節(jié)能理念的應(yīng)用還可以加強對自然光的使用。使用自然光不僅可以滿足照明系統(tǒng)的要求，同時還可以節(jié)約電能有效降低電力能源的消耗。目前我國使用比較多的自然光技術(shù)主要有以下幾種：第一，導光技術(shù)。這種技術(shù)是通過利用光的傳導方式，有效地彌補一些光照不穩(wěn)定的情況，加強了這一技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。利用這一技術(shù)還可以對光照角度和時間進行改變，實現(xiàn)對光照能源的應(yīng)用，提高整個綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果。

第二，光照的效應(yīng)理論。主要是借助農(nóng)業(yè)種植業(yè)為出發(fā)點使用的一種新型技術(shù)，通過安裝相似的采光棚，可以對太陽能進行回收和轉(zhuǎn)換，合理地安裝在相應(yīng)的位置，加強對能源的充分利用。

6.6 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

對于照明系統(tǒng)，設(shè)計上一般分為正常照明系統(tǒng)和消防照明系統(tǒng)，當計算其消防電量時，只需要計算消防照明系統(tǒng)的電量。當使用燈具的場所屬于消防通道時，需要增設(shè)消防照明用電。此時，可以采用平時與消防能夠兼用的燈具，這樣可以減少一套燈具，降低資金損耗。例如，在高層住宅的電梯前室，很多時候會采用平時與消防兼用的燈具。另外，對于不同功能的房間，不可以隨意增加其照度，應(yīng)在完成規(guī)范對功能房間照度要求的前提下，盡量減少能源浪費，達到節(jié)能的要求。在燈具的選擇上，同樣要做到節(jié)約電能。比如普通的白熾燈和熒光燈，在同樣照度的情況下，會消耗更多的電能，所以目前很多時候都采用節(jié)能燈具，節(jié)能燈具不僅能耗低，并且壽命長，滿足了節(jié)能的各種要求。另外，從燈具控制上來說，有一些燈具可以應(yīng)用在類似學校的教學樓以及自習室等場所，這種燈具一般設(shè)置有人傳感器。學校的教室、走道，當無人在走道走動，或者沒有學生上自習時，燈會自動熄滅；當有人在燈具所覆蓋范圍內(nèi)時，燈具則自動點亮，這樣很大程度地減少了電能的消耗。除此之外，還要根據(jù)所設(shè)計建筑的功能特點，在太陽光照充足時，盡量使用自然光。

對于規(guī)模比較大、功能相對復(fù)雜的建筑，還可以采用智能照明系統(tǒng)進行照明設(shè)計，智能照明系統(tǒng)不僅可以分時分地控制，還可以調(diào)節(jié)光的照度。隨著科技的發(fā)展，可以應(yīng)用的節(jié)能措施將越來越多，一些建筑還應(yīng)用了太陽能等新能源在照明節(jié)能上。照明電能的消耗占全國電力總消耗的13%，所以在設(shè)計上一定要注意它的節(jié)能設(shè)計，節(jié)約國家的能源。

7 結(jié)束語

綜上所述，節(jié)約能源是我國發(fā)展進程上的一個重要環(huán)節(jié)，同時也是建筑電氣設(shè)計必須要重視和實施的一個環(huán)節(jié)。本文根據(jù)建筑電氣設(shè)計的節(jié)能原則，闡述了電線電纜節(jié)能、變壓器節(jié)能、電力和照明系統(tǒng)等方面的節(jié)能措施，使得供配電系統(tǒng)在電能的節(jié)約上，能夠有針對性和實效性地進行優(yōu)化和完善，保障了國家節(jié)能工作的有效推進，以及能源的可持續(xù)性發(fā)展。