大型建筑中節(jié)能環(huán)保電氣技術(shù)的應(yīng)用

曹緒東　許穩(wěn)　劉一豪

摘 要：在建設(shè)過(guò)程中，電力的節(jié)約和環(huán)保成為一個(gè)重要的課題?；诖?，論述現(xiàn)代大型建筑節(jié)能、環(huán)境友好的新技術(shù)，以供參考。

關(guān)鍵詞：大型建筑；節(jié)能環(huán)保；電氣技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU85;TU201.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2023）07-0102-03

1 建筑電氣節(jié)能應(yīng)用的必要性分析

在當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)管理中，節(jié)能已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。所以，要根據(jù)國(guó)家的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。在審核的時(shí)候，必須要對(duì)節(jié)能進(jìn)行嚴(yán)格的審核。隨著技術(shù)的進(jìn)步，新的建材技術(shù)也會(huì)不斷地涌現(xiàn)，對(duì)節(jié)能的要求也會(huì)越來(lái)越高。建筑的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，但某些不可再生的能源卻在逐步地減少或消失，被新技術(shù)開(kāi)發(fā)的節(jié)能型建材所取代。

要向民眾普及節(jié)能觀念，讓大家了解節(jié)能建材在建筑中的作用，了解建筑節(jié)能特別是電力節(jié)能給人類(lèi)的生活帶來(lái)的變化。與此同時(shí)，在建筑各個(gè)方面都要加強(qiáng)對(duì)節(jié)能材料的開(kāi)發(fā)利用，掌握更加先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，從而為推進(jìn)建筑節(jié)能和電氣節(jié)能做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

2 節(jié)能技術(shù)在建筑電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 能源消耗嚴(yán)重

當(dāng)前，隨著建設(shè)項(xiàng)目的迅速發(fā)展，能源消費(fèi)問(wèn)題日益突出，引起了社會(huì)各界的普遍關(guān)注。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，目前我國(guó)能源消費(fèi)中能耗超過(guò)30%，并且在今后的發(fā)展中仍將繼續(xù)增長(zhǎng)。在建筑電氣設(shè)計(jì)中，一些設(shè)計(jì)師過(guò)分關(guān)注節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性，使得住宅的舒適性大大降低，既無(wú)法滿足用戶的需要，又無(wú)法實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能。

因此，應(yīng)采取更為科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方法，既要保證建筑的功能和舒適度，又要充分利用節(jié)能技術(shù)，使其在實(shí)際運(yùn)行中獲得最大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。

2.2 管理人員缺乏節(jié)能意識(shí)

工程建設(shè)中存在著許多問(wèn)題，不利于節(jié)能和環(huán)境保護(hù)技術(shù)的落實(shí)。比如，由于管理者缺乏環(huán)保意識(shí)，會(huì)使建筑項(xiàng)目走向非節(jié)能、環(huán)境保護(hù)等方面，使節(jié)能技術(shù)很難在建筑電氣設(shè)計(jì)中起到應(yīng)有的作用，進(jìn)而造成能源和資源的浪費(fèi)。有的施工單位將經(jīng)濟(jì)利益放在首位，卻忽略了在建筑工程的電氣設(shè)計(jì)中運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，這對(duì)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展是不利的。因此，在建筑工程建設(shè)中，應(yīng)該把節(jié)約能源意識(shí)納入建筑工程的設(shè)計(jì)之中，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

2.3 節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新存在阻礙

目前，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展需要投入很多的資金，在實(shí)際研發(fā)中，應(yīng)注重節(jié)約能源和技術(shù)投資的適用性。然而在實(shí)踐中，這兩種方法常常會(huì)相互抵觸，忽視了許多技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，也會(huì)導(dǎo)致投資費(fèi)用的上升。注重節(jié)能技術(shù)帶來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，不能過(guò)度地追求短期的經(jīng)濟(jì)效益。但在實(shí)際使用過(guò)程中，節(jié)能技術(shù)也存在著諸多問(wèn)題，其替換的速度、費(fèi)用等問(wèn)題也都是必須加以考慮的問(wèn)題[1]。

3 節(jié)能環(huán)保電氣技術(shù)在大型建筑中的應(yīng)用

3.1 智能照明系統(tǒng)

大型建筑物需要大量的照明設(shè)備為了達(dá)到節(jié)能環(huán)保的相關(guān)要求，現(xiàn)代化的大型建筑物要從照明方面著手，具體的方法有兩個(gè)：一是選擇高效節(jié)能光源。在應(yīng)用環(huán)境友好型節(jié)能電器技術(shù)時(shí)，要注意選用合適的節(jié)能光源。不同的光源對(duì)能耗的影響也有很大的差別，在滿足照明需求的情況下，優(yōu)先選擇低污染、低能耗的節(jié)能光源，這既能提高其使用效率，又能節(jié)省能源。以工廠廠房為例，在較大的面積內(nèi)，必須要有足夠的照明條件，在確定其主光源時(shí)，可選用高壓鈉燈。而普通的商用建筑，其光源多是為了滿足室內(nèi)的照明需要，所以選用節(jié)能型熒光燈是比較合理的。二是建立智能控制系統(tǒng)具體如圖1所示。現(xiàn)代大型建筑都會(huì)在不同的區(qū)域安裝不同的光源，但傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)都是人工控制的，這就限制了照明的工作，不能進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)，也不能保證工作的正常進(jìn)行，還會(huì)導(dǎo)致能量出現(xiàn)浪費(fèi)，從而導(dǎo)致建筑所消耗的能耗上升。在建筑應(yīng)用智能化照明系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)建筑物自身的特點(diǎn)，合理地劃分出不同的空間使用范圍，并加以區(qū)別，再利用電腦控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的燈光進(jìn)行統(tǒng)一的控制，以提高照明系統(tǒng)的工作效率，減少運(yùn)行的困難，減少維修費(fèi)用。

3.2 安全電力系統(tǒng)

各種電力設(shè)備的普及，給人們帶來(lái)了方便，但也帶來(lái)了巨大的安全隱患，許多大型的現(xiàn)代化大樓都是人口密度高、電氣設(shè)備密集的地方，而每發(fā)生一起火災(zāi)事故，造成的傷亡和財(cái)產(chǎn)損失都無(wú)法估量。為此在應(yīng)用在節(jié)能、環(huán)保的電氣技術(shù)時(shí)，既要達(dá)到節(jié)能要求，又要兼顧安全。在現(xiàn)代大型建筑物中，節(jié)能、環(huán)保的電氣技術(shù)主要有3種。

一是應(yīng)用礦物絕緣電纜。礦物絕緣電纜是一種無(wú)機(jī)材料，熔點(diǎn)在1000℃以上，在高溫下不會(huì)分解，在火災(zāi)時(shí)不會(huì)燃燒釋放有毒氣體。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，礦物絕緣電纜還能持續(xù)供電3 h，確保設(shè)備和人員的生命安全。

二是應(yīng)用EPS應(yīng)急系統(tǒng)。按照我國(guó)目前有關(guān)消防安全的法律規(guī)定，在現(xiàn)代化的大型建筑物中，都要有相應(yīng)的應(yīng)急設(shè)施，而應(yīng)急照明系統(tǒng)就是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。這種裝置若采用常規(guī)的電力供應(yīng)方式，不僅會(huì)產(chǎn)生較大的電力損耗，還會(huì)帶來(lái)較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，萬(wàn)一發(fā)生意外，應(yīng)急照明設(shè)備不能正常工作，將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。EPS應(yīng)急系統(tǒng)是一種在現(xiàn)代化大型建筑物中普遍使用的應(yīng)急電源，其主要功能是利用蓄電池來(lái)儲(chǔ)存電力，是一種非常有效的應(yīng)急電源。EPS應(yīng)急系統(tǒng)采用集中式供電方式，減少了由于供電分散造成的維修費(fèi)用，并且具備自動(dòng)檢測(cè)功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的運(yùn)行狀況，如果出現(xiàn)問(wèn)題，可以及時(shí)解決。EPS應(yīng)急系統(tǒng)還可以與大樓的監(jiān)控系統(tǒng)相連，由電腦進(jìn)行控制，無(wú)論在管理還是運(yùn)營(yíng)方面，都有著巨大的優(yōu)勢(shì)。EPS應(yīng)急系統(tǒng)在一般條件下是處于待機(jī)狀態(tài)，可將電力消耗降至最低，延長(zhǎng)電池的使用壽命，并可節(jié)省能源。

三是應(yīng)用新型變壓器。變壓器是電力系統(tǒng)的核心部件，在電力系統(tǒng)中，由于電力消耗巨大，所以在選用變壓器時(shí)要格外重視變壓器的安全性[2]。常規(guī)的干式變壓器能夠滿足普通建筑物的電力需求，而對(duì)電力系統(tǒng)依賴(lài)程度較高的大型建筑物則應(yīng)按需選用新的變壓器。新型變壓器具有優(yōu)良的絕緣連續(xù)線圈，可以很好地解決變壓器的熱輻射問(wèn)題。新型變壓器所選用的絕緣材料耐火性能優(yōu)良，可循環(huán)再用，在滿足大規(guī)模建設(shè)和社會(huì)環(huán)境保護(hù)方面起到了很大的作用。以絕緣系統(tǒng)干式變壓器為例，其為一種新型的變壓設(shè)備，采用了一種新穎的絕緣體系，并進(jìn)行了多種固化處理，保證了其性能穩(wěn)定。并對(duì)高壓線路和低壓線路進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而解決了變壓器的熱輻射問(wèn)題。它是一種環(huán)保的新型裝置，其絕緣材料是可再生的，既能保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行，又能充分體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的理念。

3.3 高效的熱能系統(tǒng)

高效的熱能系統(tǒng)有兩種。第一，地源熱泵技術(shù)。地源熱泵是一種新型的室內(nèi)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，它是由一臺(tái)熱泵機(jī)組組成的，它可以在工作中儲(chǔ)存和回收各種能源。在夏天，熱泵系統(tǒng)會(huì)從建筑中吸取熱量，并將其儲(chǔ)存在地底。在冬天進(jìn)行回收利用。地源熱泵系統(tǒng)利用自然能量進(jìn)行循環(huán)利用，調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，不僅可達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，還能滿足人們的舒適度。第二，太陽(yáng)能技術(shù)。太陽(yáng)能是一種可持續(xù)發(fā)展的能源，是當(dāng)前我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)展的一個(gè)重要課題。在現(xiàn)代大型建筑物中，采用相應(yīng)的設(shè)備，充分利用太陽(yáng)能，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)建筑物的熱水供應(yīng)。充分發(fā)揮其永久的天然優(yōu)勢(shì)，使建筑達(dá)到環(huán)保節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的一種行之有效的方法。

4 建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 合理地選擇光源

如何選擇最佳的光源，取決于建筑的用途和工作人員的習(xí)慣以及照明的整體質(zhì)量。光源是否良好，主要取決于它的性?xún)r(jià)比、使用壽命和發(fā)光效率。在滿足實(shí)際的光照要求的前提下，要選擇高效的光源。照明設(shè)備的主要功能就是將電能轉(zhuǎn)換成光能，在這種轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，可以節(jié)省大量的能源。對(duì)于專(zhuān)業(yè)的建筑工人來(lái)說(shuō)，要想在使用的時(shí)候達(dá)到更好的節(jié)能效果，就必須要選擇合適的光源，既要有效率，又要有節(jié)電，還要考慮到光源的顏色、色溫和光效，這樣才能達(dá)到更好的節(jié)能效果。

4.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電燈控制開(kāi)關(guān)的不同之處在于感應(yīng)模式，目前常用的有紅外和微波兩種。紅外照明系統(tǒng)在節(jié)能優(yōu)點(diǎn)方面的是表現(xiàn)在夠?qū)⒄彰骰芈反?lián)起來(lái)，從而有效地減少了設(shè)計(jì)功率，并且能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合要求，在很大的范圍內(nèi)設(shè)置起控照度。微波系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)ψ匀还饩€進(jìn)行智能辨識(shí)，能夠?qū)θ梭w和物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行感知，能夠根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和延遲。

針對(duì)不同的場(chǎng)景需要，將以上的系統(tǒng)分別用于商用和地下停車(chē)場(chǎng)。紅外線感應(yīng)系統(tǒng)主要用于地下車(chē)庫(kù)、消防通道等人流量較小的場(chǎng)所。在需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定照明的情況下，紅外系統(tǒng)也可以使用。采用差別化的設(shè)計(jì)方法，可以有效地減少系統(tǒng)的能量消耗。通信是照明控制中的一個(gè)重要組成部分，目前主要采用的是無(wú)線通信技術(shù)。WIFI的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)多端口的遠(yuǎn)程控制。但由于本工程屬于商用物業(yè)，其使用和需求較為固定，因此其優(yōu)勢(shì)并不顯著。本工程的剪力墻、隔斷墻密度較大，對(duì)信號(hào)的傳遞也有一定的影響。藍(lán)牙的傳輸距離通常不會(huì)超過(guò)15 m，太多的話會(huì)造成系統(tǒng)的造價(jià)。

4.3 提升照明系統(tǒng)功率因素

對(duì)建筑物的燈光進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，某些電器裝置具有感應(yīng)器件，在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的無(wú)功功率，從而導(dǎo)致電能的浪費(fèi)。為了正確地解決這個(gè)問(wèn)題，可以采取提高裝置的動(dòng)力因子來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗的科學(xué)控制。在一些建筑物的電力系統(tǒng)中，采用了變壓器的低壓側(cè)集中補(bǔ)償方式來(lái)保證供電的連續(xù)性，這種方法可以有效地降低電網(wǎng)的無(wú)功傳輸量，但不能達(dá)到用戶的無(wú)功傳輸控制的需要，因此，系統(tǒng)的節(jié)能效果并不是很好。針對(duì)這種情況，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝的原理進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償。同時(shí)，利用電子鎮(zhèn)流器對(duì)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，確保裝置和線路上的無(wú)功功率傳輸能夠得到有效控制，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

4.4 盡可能使用自然光源

在節(jié)能、減排和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的推動(dòng)下，在電器照明的設(shè)計(jì)中，必須注重節(jié)能設(shè)計(jì)，盡可能地降低電能消耗，采用天然光源。在白天的時(shí)候，要盡可能地利用自然的光源，減少對(duì)電力的利用，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。在電氣照明的設(shè)計(jì)中，采用了一些有效的方法，比如選用節(jié)能燈等，以達(dá)到降低能耗的目的。將自然光與電光有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，可以達(dá)到節(jié)能減排的目的。在建筑的走廊和臺(tái)階上，盡可能地采用自然光，或采用聲控?zé)?，這樣既可以節(jié)約能耗，又可以節(jié)約用電。

5 建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用措施

5.1 減少電力損耗

在輸電的過(guò)程中，有一些電能資源的損失。若能降低此損失，將極大地改善電網(wǎng)的運(yùn)行效率。通過(guò)對(duì)相關(guān)內(nèi)容的分析，發(fā)現(xiàn)相關(guān)損失與線路長(zhǎng)度、負(fù)荷有很大關(guān)系，因此，要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p小。這個(gè)目的主要是通過(guò)選用適當(dāng)?shù)囊€來(lái)達(dá)到。尤其是當(dāng)輸電線路長(zhǎng)度很大時(shí)，為了確保輸電線路的安全，必須采用較大的導(dǎo)線。在鋪設(shè)導(dǎo)線時(shí)，盡量減少纏繞、無(wú)效線和輸送損失，也可以用來(lái)做冷卻管道，這樣就可以將線路損耗降到最低，從而解決能量問(wèn)題。

5.2 在照明系統(tǒng)中充分利用節(jié)能技術(shù)

通過(guò)制訂節(jié)電計(jì)劃、積極運(yùn)用節(jié)能技術(shù)、節(jié)能產(chǎn)品、優(yōu)化用電模式、提高節(jié)能降耗、降低能耗、協(xié)調(diào)各種負(fù)荷管理措施。照明是電力系統(tǒng)中最主要的部分。若能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制，則能極大地減少建筑物的功耗。節(jié)能照明技術(shù)是一種很好的解決方案，相關(guān)的研究顯示，它更易于適用于節(jié)能照明的設(shè)計(jì)。要提高居民節(jié)約用電的觀念，就要解決能源問(wèn)題，必須選用適當(dāng)?shù)臒艟摺ED燈具有低成本、長(zhǎng)壽命、環(huán)保、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的建筑照明。在燈具配件的選用上，采用節(jié)能型鎮(zhèn)流器，節(jié)能型鎮(zhèn)流器的節(jié)能效果優(yōu)于常規(guī)型。另外，最普遍使用的是探照燈，它可以節(jié)約能量[3]。

5.3 選擇合適變壓器，增強(qiáng)電氣資源利用效率

當(dāng)前多數(shù)建筑物均為高壓供電，選用適當(dāng)?shù)淖儔浩骺纱_保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，但其自身也會(huì)產(chǎn)生一定的損失。在節(jié)約能源方面，這是無(wú)法避免的。在建筑電氣設(shè)計(jì)中，要根據(jù)實(shí)際情況選用合適的變壓器，以降低其損失。變壓器的銅耗和鐵耗是兩個(gè)重要因素，生產(chǎn)工藝是影響鐵消耗的重要因素。要想降低這一比例，就需要選用更高的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。影響銅消耗的主要因素為負(fù)荷，對(duì)控制器的銅消耗進(jìn)行量化控制。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力資源的合理利用，建筑工程的節(jié)能環(huán)保是建設(shè)綠色的必然選擇。在現(xiàn)代化建設(shè)中，電力節(jié)能與環(huán)境保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用，能夠有效地改善建筑工程的質(zhì)量，節(jié)約能源。因此，在工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行中，應(yīng)采用有效的電氣節(jié)能、環(huán)境保護(hù)的技術(shù)手段和措施，并制訂出一套合理的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理計(jì)劃。

參考文獻(xiàn)

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