綠色建筑電氣系統(tǒng)及其節(jié)能設(shè)計(jì)的探討

遆茂文

（太原智博熱電工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

在現(xiàn)階段我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展中，綠色建筑的受重視程度越來(lái)越高，其作為推動(dòng)建筑行業(yè)節(jié)能減排以及優(yōu)化建筑物居住舒適度的重要建筑工程項(xiàng)目類型，確實(shí)表現(xiàn)出了較為理想的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)該引起高度重視。為了切實(shí)提升綠色建筑構(gòu)建和應(yīng)用水平，在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)中，切實(shí)踐行節(jié)能理念極為必要，節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該貫徹落實(shí)到綠色建筑的方方面面，尤其是對(duì)于電氣系統(tǒng)這一能源消耗較大的構(gòu)成部分，設(shè)計(jì)人員更是需要引起高度重視，以便更好實(shí)現(xiàn)對(duì)于整體電氣節(jié)能效益的提升，解決原有電氣系統(tǒng)運(yùn)行中存在的能耗損失問(wèn)題，相關(guān)研究極為必要。

1 綠色建筑電氣系統(tǒng)概述

綠色建筑是現(xiàn)階段建筑行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，其主要目的是推動(dòng)建筑工程項(xiàng)目的綠色化發(fā)展，力求切實(shí)增強(qiáng)建筑工程項(xiàng)目的節(jié)能效益、資源節(jié)約效益以及綠化環(huán)保效果，最終營(yíng)造出更為宜居的建筑物。電氣系統(tǒng)作為綠色建筑中不容忽視的重要構(gòu)成部分，必然也就需要引起高度關(guān)注，以便切實(shí)解決原有電氣系統(tǒng)運(yùn)行中容易出現(xiàn)的問(wèn)題和缺陷，維系綠色建筑電氣系統(tǒng)的高效可持續(xù)發(fā)展，尤其是對(duì)于建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行中存在的嚴(yán)重電力能源損耗現(xiàn)象，設(shè)計(jì)人員更是需要予以切實(shí)解決，以便由此更好優(yōu)化綠色建筑應(yīng)用價(jià)值。

具體到綠色建筑電氣系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)用而言，因?yàn)槊媾R著當(dāng)前建筑物使用者越來(lái)越高的要求以及綠色建筑體系的不斷完善和發(fā)展，自身復(fù)雜性更為突出，要求能夠圍繞著電氣系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)成部分以及功能需求進(jìn)行綜合分析，以便更好優(yōu)化綠色建筑的應(yīng)用價(jià)值。比如針對(duì)整個(gè)綠色建筑的供電需求就需要予以滿足，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該確保供配電設(shè)計(jì)方案較為適宜合理，避免在供電層面遇到較為嚴(yán)重的隱患。在此基礎(chǔ)上，綠色建筑電氣系統(tǒng)中涉及的所有電氣設(shè)備以及相關(guān)用電系統(tǒng)，都需要引起重視，以便在優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上，保障相應(yīng)功能得以發(fā)揮[1]。當(dāng)然，鑒于綠色建筑的特點(diǎn)，在電氣系統(tǒng)構(gòu)建中還需要切實(shí)考慮到節(jié)能方面的需求，因?yàn)殡娏δ茉词蔷G色建筑中最為普遍使用的一類能源，該方面一旦出現(xiàn)問(wèn)題，則必然也就會(huì)影響到綠色建筑的應(yīng)用效果。

2 綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

2.1 滿足功能要求

在綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了形成較為理想的優(yōu)化效果，確保相應(yīng)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案得以形成有序指導(dǎo)，能促使綠色建筑電氣系統(tǒng)得以發(fā)揮出應(yīng)有價(jià)值，從各個(gè)方面的功能需求著手予以滿足極為必要，應(yīng)該將其作為設(shè)計(jì)人員的重要原則。基于此，綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要全方位分析了解整個(gè)綠色建筑中的所有電氣系統(tǒng)構(gòu)成部分，尤其是需要結(jié)合綠色建筑后續(xù)應(yīng)用功能需求，探討如何借助于合理適宜的電氣系統(tǒng)布置方案予以滿足，解決功能層面存在的限制問(wèn)題。例如，為了較好滿足綠色建筑在后續(xù)長(zhǎng)期應(yīng)用中的照明需求，設(shè)計(jì)人員就需要重點(diǎn)圍繞著照明系統(tǒng)予以優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保照明設(shè)施布置較為適宜合理，同時(shí)配置好供電線路，避免在照明功能方面出現(xiàn)嚴(yán)重限制問(wèn)題[2]。因?yàn)楫?dāng)前綠色建筑項(xiàng)目應(yīng)用要求越來(lái)越高，和電氣系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的功能要求往往表現(xiàn)在多個(gè)方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該予以綜合兼顧，以便更好優(yōu)化相應(yīng)系統(tǒng)功能價(jià)值，最終更好為綠色建筑服務(wù)，提升綠色建筑應(yīng)用性能。

2.2 契合綠色建筑項(xiàng)目需求

綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)該注重契合綠色建筑項(xiàng)目，設(shè)計(jì)人員需要保障相應(yīng)設(shè)計(jì)方案較為適宜合理，能夠形成較為理想的針對(duì)性和個(gè)性化特點(diǎn)。因?yàn)楦鱾€(gè)綠色建筑之間往往存在著較為明顯的差異，不存在任何一套電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案適應(yīng)于所有綠色建筑，無(wú)論是在電氣設(shè)備的應(yīng)用需求，還是在相關(guān)電力線路的配置中，往往都表現(xiàn)出了明顯不同，如此也就需要相應(yīng)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作予以適應(yīng)性處理，避免在設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)不可行或者不合理因素?；诖耍G色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該以自身項(xiàng)目為出發(fā)點(diǎn)，在綜合分析明確自身個(gè)性化需求的基礎(chǔ)上，匹配性進(jìn)行電氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先針對(duì)項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，從結(jié)構(gòu)入手明確項(xiàng)目各個(gè)空間需要的照明條件以及其他功能要求，進(jìn)而才能夠匹配性設(shè)置相關(guān)電氣設(shè)備，同時(shí)布置好相應(yīng)線路，促使最終相應(yīng)電氣系統(tǒng)可以較好服務(wù)于綠色建筑項(xiàng)目[3]。

2.3 節(jié)能降耗

綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往還需要重點(diǎn)從節(jié)能降耗入手，這也是確保綠色建筑特點(diǎn)得以凸顯的重要手段，應(yīng)該引起設(shè)計(jì)人員高度重視。基于綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中節(jié)能降耗要求的滿足，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先綜合全面分析整個(gè)電氣系統(tǒng)的布置要求，在滿足上述功能要求以及體現(xiàn)適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，分析明確其中可能存在的所有能耗損失問(wèn)題，進(jìn)而針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，最終盡量避免任何不必要的電力能源消耗。因此，綠色建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備較高節(jié)能意識(shí)，力求注重實(shí)現(xiàn)所有能耗問(wèn)題的準(zhǔn)確掌握，在被動(dòng)采取優(yōu)化策略予以改進(jìn)和調(diào)整的同時(shí)，還應(yīng)該注重運(yùn)用一些先進(jìn)技術(shù)手段，以便更大程度上提升綠色建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能效益。比如綠色建筑電氣系統(tǒng)中可以適當(dāng)引入運(yùn)用一些先進(jìn)節(jié)能設(shè)施，同時(shí)注重運(yùn)用自動(dòng)化調(diào)控手段，由此更好發(fā)揮出相應(yīng)電氣系統(tǒng)的應(yīng)有功能價(jià)值，同時(shí)避免可能出現(xiàn)嚴(yán)重能耗損失問(wèn)題，避免和綠色建筑的基本要求相違背。

3 綠色建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)策略

3.1 配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

綠色建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)該首先從配電系統(tǒng)入手，配電系統(tǒng)作為整個(gè)綠色建筑電氣系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的構(gòu)成部分，一旦該方面出現(xiàn)問(wèn)題，不僅僅會(huì)直接影響到整個(gè)綠色建筑的供電效果，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重能耗損失，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該秉持節(jié)能理念予以優(yōu)化設(shè)計(jì)?；诰G色建筑配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求來(lái)看，為了形成較為理想的節(jié)能效益，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先注重明確用電負(fù)荷中心，進(jìn)而將變配電所設(shè)置在用電負(fù)荷中心，避免兩者間存在的明顯偏差，產(chǎn)生嚴(yán)重能耗問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，配電系統(tǒng)方面的節(jié)能設(shè)計(jì)還需要重點(diǎn)關(guān)注于變壓器的恰當(dāng)選擇，因?yàn)樽儔浩鬟\(yùn)行不當(dāng)帶來(lái)的能耗損失問(wèn)題同樣也不容忽視，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合市政供電電壓以及綠色建筑供電電壓，確定好適宜合理的配電級(jí)數(shù)后，選擇相匹配的變壓器設(shè)備，以便通過(guò)變壓器的合理設(shè)置來(lái)有效提升其節(jié)能效益[4]。在變壓器選用設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要重點(diǎn)考慮到負(fù)載率狀況，一旦變壓器的負(fù)載率不當(dāng)，則會(huì)影響到變壓器運(yùn)行效率，進(jìn)而容易產(chǎn)生嚴(yán)重能耗損失問(wèn)題?；谠摲矫嬖V求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量確保變壓器的負(fù)載率在40%～70%，由此更好提升其應(yīng)用性能，在長(zhǎng)期運(yùn)行中具備更強(qiáng)節(jié)能效益。當(dāng)然，具體到配電系統(tǒng)中變壓器選用上，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該注重優(yōu)先選擇節(jié)能型變壓器，逐步淘汰一些傳統(tǒng)滯后的變壓器設(shè)備，由此解決變壓器運(yùn)行中可能出現(xiàn)的嚴(yán)重能耗損失問(wèn)題。

3.2 線路節(jié)能設(shè)計(jì)

綠色建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)該高度關(guān)注所有線路，這也是針對(duì)性處理相應(yīng)能耗損失問(wèn)題的關(guān)鍵手段。在綠色建筑電氣系統(tǒng)中的線路節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先具備全局性視野，全方位關(guān)注從變配電所到所有用電設(shè)備的距離長(zhǎng)度，進(jìn)而確保相應(yīng)總長(zhǎng)度盡可能地短，由此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)線路過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)能耗損失的防控。在變配電所能夠盡量處于綠色建筑用電負(fù)荷中心的同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要重點(diǎn)從線路的布置入手，盡量避免走彎路，由此更好縮短不必要的線路，以此形成理想的節(jié)能效果。因?yàn)楫?dāng)前綠色建筑電氣系統(tǒng)中布線復(fù)雜性更為突出，為了有效實(shí)現(xiàn)所有線路的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，除了設(shè)計(jì)人員要理清思路，明確所有設(shè)計(jì)目標(biāo)外，積極引入運(yùn)用一些先進(jìn)輔助設(shè)計(jì)工具極為必要，比如BIM 技術(shù)的應(yīng)用就可以形成理想優(yōu)化輔助設(shè)計(jì)效果，便于在解決線路相互之間矛盾沖突問(wèn)題的同時(shí)，促使總線路長(zhǎng)度更短。當(dāng)然，為了更好從綠色建筑電氣系統(tǒng)的線路層面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員往往還需要具體關(guān)注線路自身的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此更好解決線路運(yùn)行中出現(xiàn)的嚴(yán)重線損問(wèn)題。比如設(shè)計(jì)人員在確保綠色建筑工程造價(jià)符合要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先運(yùn)用銅線，且適當(dāng)增加銅線截面積，如此也就可以促使相應(yīng)線路的電阻值降低，有效實(shí)現(xiàn)線路長(zhǎng)期運(yùn)行中損耗的降低，符合節(jié)能設(shè)計(jì)要求[5]。

3.3 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)

綠色建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)工作的開展還應(yīng)該重點(diǎn)考慮到無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠磉\(yùn)用，以便借助于無(wú)功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)對(duì)于原有電氣系統(tǒng)運(yùn)行中明顯能耗損失問(wèn)題的防控。基于綠色建筑電氣系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，如果功率因數(shù)控制不當(dāng)，相對(duì)過(guò)低，則會(huì)明顯增加電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的能耗損失問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員在該方面問(wèn)題解決時(shí)，合理運(yùn)用無(wú)功補(bǔ)償極為必要，無(wú)功補(bǔ)償方案的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)能耗損失問(wèn)題的緩解，促使電氣系統(tǒng)在運(yùn)行中維持較高的功率因數(shù)，進(jìn)而也就可以更好實(shí)現(xiàn)對(duì)于電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的優(yōu)化保障，同時(shí)有效解決不必要的能耗損失問(wèn)題。結(jié)合現(xiàn)階段綠色建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行要求來(lái)看，為了形成理想節(jié)能效益，功率因數(shù)不應(yīng)該低于0.9，如此也就需要以此為目標(biāo)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)，避免在無(wú)功補(bǔ)償中出現(xiàn)明顯不到位或者偏差問(wèn)題。這也就對(duì)于電氣設(shè)計(jì)人員提出了較高要求，其不僅僅需要具備扎實(shí)的理論知識(shí)和專業(yè)技能，往往還需要對(duì)于綠色建筑電氣系統(tǒng)較為熟悉，如此才能夠更為有效地設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償裝置，促使其可以在電氣系統(tǒng)節(jié)能方面發(fā)揮最佳作用。

3.4 照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

綠色建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)該積極關(guān)注照明系統(tǒng)，照明系統(tǒng)作為綠色建筑中不可或缺的重要構(gòu)成部分，日常應(yīng)用相對(duì)較為頻繁，雖然照明系統(tǒng)總的耗電量并不是特別突出，相對(duì)于其他很多高能耗電氣設(shè)備，照明系統(tǒng)的用電量較低；但是因?yàn)檎彰飨到y(tǒng)的應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，必然也就容易出現(xiàn)一些不必要的能耗損失，成為節(jié)能設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。在綠色建筑照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先從照明設(shè)備入手，不同照明設(shè)備的能耗往往存在明顯差異，設(shè)計(jì)人員也就應(yīng)該在確保照明效果的同時(shí)，優(yōu)先選擇一些低能耗照明燈具，由此更好提升整個(gè)照明系統(tǒng)的節(jié)能效果，比如當(dāng)前越來(lái)越普遍使用的三基色熒光燈以及LED 燈，均可以表現(xiàn)出較高的節(jié)能效益，應(yīng)該逐步替代傳統(tǒng)的各類滯后照明燈具[6]。此外，在綠色建筑照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該注重規(guī)避因?yàn)椴槐匾恼彰鲿r(shí)間啟動(dòng)，出現(xiàn)能耗損失問(wèn)題，這也就需要從控制方式入手進(jìn)行優(yōu)化，借助于智能化控制手段，實(shí)現(xiàn)所有照明燈具的最優(yōu)化啟動(dòng)和關(guān)閉，避免任何照明設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)，如此也就能夠在滿足人們照明需求的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)更強(qiáng)節(jié)能效果。

3.5 電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)

綠色建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)除了關(guān)注照明系統(tǒng)中的所有照明燈具，其他電氣設(shè)備同樣也應(yīng)該予以優(yōu)化控制，以便更好實(shí)現(xiàn)這些方面能耗損失問(wèn)題的防控，保障整個(gè)電氣系統(tǒng)更為節(jié)能高效。因?yàn)楫?dāng)前綠色建筑中電氣設(shè)備越來(lái)越多，在營(yíng)造舒適健康生活空間的同時(shí)，必然也伴隨著較為明顯的能耗損失問(wèn)題，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)人員應(yīng)該予以積極關(guān)注，力求確保所有電氣設(shè)備能夠在高效運(yùn)行的同時(shí)，避免不必要的能耗損失。比如針對(duì)綠色建筑中的暖通系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電梯設(shè)施等，在長(zhǎng)期運(yùn)行中都會(huì)需要大量的電力能源，而其中必然也存在能耗損失，基于這部分電力能耗損失進(jìn)行優(yōu)化控制同樣極為必要。具體到這些電氣設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不僅僅需要具體到單個(gè)電氣設(shè)備的優(yōu)化選型入手予以把關(guān)，往往還應(yīng)該重點(diǎn)考慮到相關(guān)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況，規(guī)避各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的相互矛盾和異常問(wèn)題，由此更好提升其運(yùn)行效率，避免電力能源嚴(yán)重?fù)p耗[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，綠色建筑作為未來(lái)建筑行業(yè)重要發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)其中電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化布置極為必要，尤其是從節(jié)能設(shè)計(jì)入手，更為契合綠色建筑要求。為了更好優(yōu)化綠色建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該立足于各個(gè)常見能耗損失問(wèn)題，采取相匹配的策略予以優(yōu)化處理，進(jìn)而提高電力能源利用率。