建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)分析

秦 園

安徽環(huán)境科技集團(tuán)股份有限公司（230093）

1 電氣設(shè)計(jì)及節(jié)能技術(shù)概述

1.1 建筑電氣設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)電氣行業(yè)起到了促進(jìn)作用。建筑電氣設(shè)計(jì)與其后續(xù)的能源消耗情況有直接關(guān)系。為實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，需要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)電氣系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整。但在現(xiàn)階段的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展過(guò)程中，仍存在對(duì)能源節(jié)約設(shè)計(jì)不重視的情況。大部分設(shè)計(jì)人員為方便省事，按照建筑類型對(duì)傳統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，未能進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致電氣能源消耗大的問(wèn)題無(wú)法得到解決[1]。

1.2 節(jié)能技術(shù)及其重要性

節(jié)能技術(shù)對(duì)于建筑電氣設(shè)計(jì)有著非常重要的作用，可有利于建設(shè)綠色節(jié)能建筑。節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠提升資源的利用率，減少能源消耗和浪費(fèi)的情況，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的保護(hù)作用，而且能夠降低電氣工程中的成本消耗。在工程建設(shè)的過(guò)程需要大量的材料，并且在建筑完畢后電氣系統(tǒng)仍需要進(jìn)行能源的消耗，因此，在電氣系統(tǒng)中融入節(jié)能技術(shù)，能夠減少能源和材料的消耗，使建筑工程在設(shè)計(jì)施工和實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，能夠減少成本消耗，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約和高效利用。

2 建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 照明系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)

照明系統(tǒng)是電氣設(shè)計(jì)中的重要一部分。燈具對(duì)電力的消耗相對(duì)較大，設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆绞絻?yōu)化燈具設(shè)計(jì)，提高燈具的利用效率。

首先，應(yīng)選擇具有高效節(jié)能效果的燈具。與普通燈具相比，節(jié)能燈具的能源消耗僅是普通燈具的1/5 作用，并且使用壽命更長(zhǎng)。LED 節(jié)能燈相比普通節(jié)能燈，能夠降低35%的電能消耗，使用壽命是普通燈具的6～8 倍，具有較強(qiáng)的節(jié)能效果。在建筑電氣設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以根據(jù)建筑成本控制情況，在光源系統(tǒng)中增加LED 節(jié)能燈，減少能源的消耗，達(dá)到節(jié)能的效果[2]。

其次，應(yīng)對(duì)燈具進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)應(yīng)用。在照明時(shí)使燈具能夠充分發(fā)揮作用，將不同類型的燈具組合使用，從而實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約。如在對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)照明燈具組進(jìn)行測(cè)試，了解其照明范圍和強(qiáng)度，在其中選擇若干個(gè)燈具，使用LED 等代替，補(bǔ)充光源的效果，使能源得到有效節(jié)約。該設(shè)計(jì)方式能夠有效對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化，使能源消耗降低50%左右。

最后，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。在公共區(qū)域應(yīng)調(diào)整燈具控制方式，轉(zhuǎn)變控制模式，以便達(dá)到節(jié)能效果。如在公共樓道、衛(wèi)生間等區(qū)域設(shè)置聲控?zé)艋蛘吒袘?yīng)燈，在發(fā)出聲音或者感應(yīng)器識(shí)別到物體后開(kāi)燈，在安靜或識(shí)別無(wú)人的情況下自動(dòng)關(guān)燈，避免長(zhǎng)時(shí)間亮燈造成能源浪費(fèi)的情況。

2.2 電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)

建筑中的電氣系統(tǒng)中，動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)能源的消耗較大。在節(jié)能優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，降低電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能耗，提高建筑節(jié)能效果。想要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)節(jié)能，一方面應(yīng)提高電動(dòng)機(jī)的能源使用效率，另一方面應(yīng)降低無(wú)效能源消耗。

在設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)節(jié)能電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)計(jì)的了解，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)使用情況進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)了解電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性，選擇更加節(jié)能的設(shè)備?？梢愿鶕?jù)不同的負(fù)荷，選擇恰當(dāng)?shù)墓?jié)能優(yōu)化措施。如在連續(xù)負(fù)荷過(guò)程中，應(yīng)分析電動(dòng)機(jī)連接的相關(guān)設(shè)備，了解設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷情況以及電動(dòng)機(jī)輸出功率情況，調(diào)整電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)和水設(shè)計(jì)人員泵的運(yùn)行，使其處于遞減負(fù)荷狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的節(jié)約效果。若為斷續(xù)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)分析停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的多余能量消耗。可以使用逆變器或者變頻裝置等設(shè)備，調(diào)節(jié)對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度，使其能夠根據(jù)實(shí)際的負(fù)荷情況改變運(yùn)行速度，如在輕負(fù)荷的情況下，控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度，使其低速運(yùn)行，減少能量的消耗[3]。

此外，提高負(fù)載能夠使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率提升，減少無(wú)用的消耗。一般在負(fù)載達(dá)到70%時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率相對(duì)較高。若負(fù)載在45%～70%，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率相對(duì)較低。若負(fù)載率在25%～45%時(shí)，應(yīng)及時(shí)降低電動(dòng)機(jī)容量，減少對(duì)能源的消耗。

2.3 配電系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

在對(duì)建筑工程配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為降低對(duì)能源的浪費(fèi)，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)整和設(shè)計(jì)。

首先，電路過(guò)長(zhǎng)會(huì)使電路的損耗提高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量縮短配電系統(tǒng)中的電路結(jié)構(gòu)，形成恰當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)，減少電能浪費(fèi)現(xiàn)象。在10 kV 電纜設(shè)計(jì)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的電網(wǎng)往往呈現(xiàn)放射狀，電網(wǎng)的連接效果不理想，并且距離過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致消耗量較高，因此對(duì)電網(wǎng)優(yōu)化時(shí)可以將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使電網(wǎng)的連接效果和使用效率得到有效提升。

其次，在供配電的過(guò)程中，電能的需求量和供應(yīng)量相近時(shí)，其對(duì)能量的使用效率高，在能量供應(yīng)不變時(shí)需求量降低。系統(tǒng)中用電設(shè)備的負(fù)荷降低時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)電力浪費(fèi)的現(xiàn)象。在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，使用變壓器對(duì)電流的供應(yīng)量進(jìn)行調(diào)整，避免負(fù)荷降低和輕載的情況，根據(jù)電力使用和消耗的情況進(jìn)行合理的供應(yīng)，提高電力的實(shí)際應(yīng)用效果。

再次，在供配電設(shè)計(jì)過(guò)程中，變壓器的應(yīng)用較為重要。恰當(dāng)?shù)刈儔赫{(diào)整能夠起到節(jié)能效果，但變壓器使用不合理，不僅會(huì)浪費(fèi)能源，還會(huì)使配電線發(fā)生損耗，影響整體的管理效果。一般情況下，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)三相不平衡度有一定的要求，其中變壓器出口應(yīng)≤10%，分支線應(yīng)≤20%，行線電流≤25%。不平衡度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)后，會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生較大的不良影響，使變壓器和配電系統(tǒng)中的安全隱患提升，同時(shí)，對(duì)能源的消耗和對(duì)線路的損毀情況均會(huì)提升，因此，在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要盡量降低三相不平衡度數(shù)值，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

最后，為在使配電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中節(jié)能效果更加突出，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)控制。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以嘗試使用智能管理系統(tǒng)，通過(guò)智能技術(shù)對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，有效識(shí)別能源利用效果，對(duì)能源利用系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)能源浪費(fèi)的情況進(jìn)行識(shí)別和控制，從而加大對(duì)能源的節(jié)約。

2.4 可再生能源的利用

可再生資源在建筑中的利用是目前節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的方向之一。常見(jiàn)的可再生能源包括水能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?。我?guó)對(duì)于可再生能源的利用較為重視，2020 年使用可再生能源發(fā)電量達(dá)到了22 148 kW·h，同比增長(zhǎng)8.4%?？稍偕茉吹睦靡呀?jīng)成為節(jié)能技術(shù)的重要組成部分，建筑中對(duì)能源的消耗占比逐漸增大。在現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)中，為減少對(duì)能源的消耗，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，在建筑設(shè)計(jì)中使用可再生能源，減少對(duì)能量的消耗。

2.4.1 太陽(yáng)能資源轉(zhuǎn)化技術(shù)

由于太陽(yáng)能在我國(guó)領(lǐng)土覆蓋率為68%左右，在地球某一點(diǎn)24 h 內(nèi)接收的太陽(yáng)能輻射照度相當(dāng)于102 000 TW 的能量，因此太陽(yáng)能較為豐富。常見(jiàn)的太陽(yáng)能利用方式為光伏和光熱兩種，利用方式相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠在建筑中合理應(yīng)用。如將太陽(yáng)能集熱器融入建筑屋面或圍護(hù)結(jié)構(gòu)，提高建筑的結(jié)合保溫效果，為建筑內(nèi)部提供熱水?；蛘呤褂锰?yáng)能電池板，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為建筑供電，降低建筑的運(yùn)行成本。

2.4.2 加強(qiáng)對(duì)地?zé)崮艿睦?/p>

地?zé)崮苤饕獊?lái)自地球內(nèi)部的熱量，同時(shí)，含有一部分太陽(yáng)能。目前，主要使用地源熱泵技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地?zé)崮艿睦谩Ｏ嚓P(guān)人員在建筑設(shè)計(jì)前，分析地下熱能分布情況，并采取合理的利用方式，充分利用當(dāng)?shù)氐牡責(zé)豳Y源。使用雙循環(huán)系統(tǒng)和熱交換器等設(shè)備，對(duì)地下熱能進(jìn)行合理應(yīng)用，為建筑供暖和供熱水，降低對(duì)能源的消耗。

2.4.3 對(duì)自然溫差的利用

利用白天熱夜晚冷的特點(diǎn)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，使用蓄熱材料將白天的熱量進(jìn)行儲(chǔ)存，在晚上為建筑供暖。利用新材料將夜晚的冷氣儲(chǔ)存，在白天釋放，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的合理調(diào)節(jié)，降低空調(diào)能源耗費(fèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解建筑需求和具體情況，提供針對(duì)性的節(jié)能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的節(jié)約和保護(hù)。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)新材料的使用，提高對(duì)可再生能源的利用，減少能源消耗，達(dá)到節(jié)約成本和保護(hù)環(huán)境的目的。