談建筑電氣節(jié)能設計技術的合理利用

劉 靜

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

隨著我國經濟技術的發(fā)展與變革，能源的消耗量日益增加，能源消耗中的損耗問題也日益嚴重。建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展使得建筑上的能源損耗也受到人們日益廣泛的關注。近年來，建筑上的電氣節(jié)能設計越來越受到人們普遍關注。發(fā)展建筑上的電氣節(jié)能應當充分考慮建筑功能、建筑使用需求、具體建筑規(guī)劃投資。在滿足建筑整體性能、舒適度和使用功能的基礎上要嚴格遵循以下原則。

1 電氣節(jié)能設計應遵循的原則分析

1)適用性。適用性是建筑結構在相關功能正常使用條件下，滿足預先設定使用要求的能力。在建筑電氣節(jié)能設計時應當考慮建筑設備正常運行和一系列相關用電設備所要求的電能品質、負荷量等基本要求。據(jù)此進行科學合理的建筑電氣節(jié)能設計。

2)實際性。建筑電氣節(jié)能設計離不開實際具體的情況，科學合理地選擇相關電氣設備和材料，不僅可以降低工程成本，減少經濟投入，還能夠達到降低能耗的目的。理論結合實際，在實踐中對建筑電氣節(jié)能設計進行不斷探索與創(chuàng)新。

3)節(jié)能性。節(jié)能性是建筑電氣節(jié)能設計的目的，節(jié)能性是在考慮基本建筑功能實現(xiàn)的條件下減少消除與建筑功能不相關的(輸電導線和建筑設備自身電能損耗)損耗。

2 電氣節(jié)能設計技術

建筑電氣節(jié)能設計包含照明部分的電氣節(jié)能設計，供配電系統(tǒng)及線路的設計，變壓器節(jié)能設計和降低電路自身損耗設計。充分考慮以上方面的電能損耗，以適用性、實際性、節(jié)能性為基本原則，充分利用相關學科研究分析實際建筑工程中能夠實現(xiàn)電氣節(jié)能的方面?？茖W合理地選用建筑設備及輸電線路的類型，減少消除不必要的電能損耗。

2.1 照明部分節(jié)能設計

建筑工程中的照明設備使用面積大、分布廣泛是建筑能耗的主要組成部分。有關資料顯示，照明設備在建筑工程的能耗比重達到0.15～0.25之間，因此，我們應當充分考慮建筑照明在技術方面的改進，在照明光源上的選擇，在對照明設備的控制方法的選用，對自然光在建筑中的使用等方面。對照明部分的節(jié)能設計能夠減少大量不必要的電能損耗。

在滿足照明部分對作業(yè)的視覺需求和建筑功能的前提下，盡可能地減少電能在照明系統(tǒng)輸電線導線上的損耗和不必要的光源浪費。采用符合相關技術要求的照度標準，減少不必要的光源浪費。使用優(yōu)質高效節(jié)能的光源，傳統(tǒng)的白熾燈光質差、發(fā)光效率低、電能損耗大，已經逐漸被社會淘汰;而LED節(jié)能燈、熒光燈以其光質高、電能損耗小、經濟節(jié)能等優(yōu)點已經廣泛應用于建筑照明系統(tǒng)。科學合理地選擇照明線路，供電方式和輸電線路導線截面積都是影響照明線路電能損耗的主要因素。經過實際檢驗和科學論證，在照明線路中選用三相四線式供電可以使得輸電線路的損耗最小。在建筑照明系統(tǒng)中大量使用三相四線制供電方式可以大大降低輸電線路的損耗。

自然光是最經濟環(huán)保的光源，所以在建筑照明部分中應當充分考慮自然光的利用率。通過各種科學合理的建筑設計，將自然光更多更好地引進建筑中，可以有效地減少照明系統(tǒng)中電能的消耗。可以在建筑中大量使用透光性較好的玻璃;也可以使用光電傳感器控制建筑中的電能消耗型光源，在光線達到正常視力需求的情況下自動切斷照明輸電線路，使用自然光為建筑提供照明。在建筑裝修中也可以使用光反射高的材料進行裝修，提高整體建筑內的照度。對人員流動較少的走廊和其他室內場所可以采用聲控開關、光線感應開關，進而降低不必要的電能光源浪費。

2.2 合理設計供配電系統(tǒng)及線路

對供配電系統(tǒng)及線路科學合理地設計是建筑電氣節(jié)能設計必不可少的環(huán)節(jié)。在實際情況中，應當根據(jù)建筑設備的類型和設備對電能的要求合理分析研究，選擇簡單可靠易操作的供配電系統(tǒng)。建筑用電設備的負荷容量、用電設備自身特點對電能品質的要求都是要考慮的因素，應根據(jù)實際建筑工程用電的實際需求選擇合適的變壓器是電氣節(jié)能設計的保障。

瞬流抑制專用快速開關元件組合是建筑電氣節(jié)能的多種手段之一，經實踐和科學理論證明，這種手段可以有效地濾除輸電線路中產生的瞬流浪涌，確保末端設備無損無影響地運行，最終達到降低建筑用電設備的電能損耗，提高相關設備的運行效率，減少維護中的經濟投入和延長設備使用周期。這種電氣節(jié)能手段不僅可以達到節(jié)約電能的目的，還能同時做到保護建筑電氣設備正常高效經濟地運行。

2.3 變壓器節(jié)能設計

變壓器的損耗包括有功損耗和無功損耗，在變壓器的節(jié)能設計上只考慮有功損耗，空載損耗與負載損耗是有功損耗的兩個主要組成部分。空載損耗又稱為鐵損即功率傳輸?shù)膿p耗，主要包括變壓器鐵芯漏磁和渦流損耗，它們的大小取決于變壓器自身的結構參數(shù)，與外部條件無關，可以看作不變量。因此在變壓器的選型上應選擇干式變壓器或者油侵變壓器等節(jié)能型變壓器。

負載損耗與變壓器的負荷率有關，經驗證當負荷率為0.5時變壓器的能耗最小，但是在考慮經濟條件的情況下負荷率控制在0.75～0.85間是最為合適的選擇。在實際變壓器的選型中變壓器的容量應根據(jù)具體情況而定，變壓器容量過低不能滿足用電設備的正常需求，如果容量過高會引起鐵損增加，因此，合理科學地選用變壓器的容量和臺數(shù)是變壓器節(jié)能設計的關鍵。

2.4 降低線路電能損耗

建筑工程中輸電線路分布廣泛走線復雜，有效地減少線路上的電能損耗是建筑電氣節(jié)能設計中不可缺少的重要部分。影響導線電能損耗的是導線自身的電阻，導線電阻與導線長度和電阻率成正比，與導線截面積成反比。

因為經濟成本的因素限制導線的截面積不可能做的很大，在現(xiàn)實中主要依據(jù)線路所要求的機械強度、線路發(fā)熱條件、電壓損失來計算選擇導線截面積。采用科學合理的電路設計有效地減少建筑工程中輸電線路的長度;選用銅芯導線等電阻率較小的金屬材質作輸電線路的導線，都可以很好地降低線路導線自身總電阻，減少電能在線路中的損耗。此外，還可以限制連接在電網(wǎng)中的電動機和電焊機的空載運轉，正確選用設計變流裝置，采用功率因數(shù)比較高的相同容量的同步電機取換異步電機來提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，也可以較好地降低線路上的電能損耗。總之，應當依據(jù)現(xiàn)實條件科學合理地選擇、結合不同的方法減少線路上的電能損耗。

3 建筑電氣新技術應用

近年來，建筑行業(yè)的日益快速發(fā)展，建筑設備上的能源損耗問題越來越嚴重，傳統(tǒng)的電氣節(jié)能技術已經不能滿足要求，新的現(xiàn)代化電氣節(jié)能設備隨著新技術的發(fā)展而逐漸成熟并廣泛應用于建筑電氣節(jié)能設計上。建筑電氣新技術是采用相關的先進控制方式對傳統(tǒng)電氣設備進行有效控制從而達到節(jié)能的目的。

智能化、自動化建筑是在自動感知各種建筑電氣設備的實時數(shù)據(jù)并在滿足建筑自身需求的前提下，以最小的資源和代價實現(xiàn)最大的需求。通過計算機可在中心控制室遠程監(jiān)控建筑中的各個電氣設備的運行情況，并根據(jù)匯總的實時數(shù)據(jù)采用模糊處理、專家分析法等專業(yè)數(shù)學工具分析運算，最終實現(xiàn)自動或手動地遠程控制電氣設備的運行。

社會的發(fā)展與技術的變革使得資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會成為時代發(fā)展的主題。在實踐中創(chuàng)新發(fā)展新的建筑電氣節(jié)能技術，要求我們用先進的科學技術方法，減少建筑電氣部分的能源損耗。在建筑電氣節(jié)能技術上創(chuàng)新發(fā)展的同時，還應當發(fā)展相關的建筑電氣設備，電氣設備的發(fā)展是解決電氣節(jié)能的根本手段。只有充分把新技術同時應用到電氣設備和電氣節(jié)能技術上，才能真正實現(xiàn)最大的建筑電氣節(jié)能的效果。

4 結語

建筑電氣節(jié)能設計成為現(xiàn)代建筑工程發(fā)展的主題之一。目前建筑上的電氣節(jié)能空間還很大，在建筑電氣設備的選用上，在了解其基本原理、性質、特點和相關技術指標后依據(jù)具體經濟基礎進行充分的比較研究，選用新技術下的節(jié)能電氣設備;在建筑電氣節(jié)能設計上，應當在了解建筑工程整體功能要求的前提下，科學合理地選用新的設計理念和控制方法，提高電氣設備的使用效率，減少電氣設備的電能損耗。

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