淺析節(jié)能建筑在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用

中國美術(shù)學(xué)院風(fēng)景建筑設(shè)計研究院 310000

摘要：能源問題已成為全球共同關(guān)注的問題，能源短缺成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。建筑中的節(jié)能設(shè)計已得到充分重視，做到合理使用能源、提高能源利用效率，為能源的節(jié)約提供可靠保障。建筑電氣節(jié)能設(shè)計已成為電氣設(shè)計的重中之重，逐漸向著自動化、節(jié)能化、信息化和智能化方向發(fā)展。電氣設(shè)計專業(yè)人員應(yīng)高度重視節(jié)能設(shè)計理念，全面掌握并運(yùn)用有效的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：建筑電氣；節(jié)能設(shè)計

1、前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長和人們收入的增加，建筑的智能化、自動化使建筑用電量猛增。城鎮(zhèn)一體化建設(shè)的加速，我國的建筑面積以每年十幾億平方米的速度遞增。在積極倡導(dǎo)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的今天，如何把節(jié)能措施貫穿于整個電氣設(shè)計過程則顯得尤為重要。相關(guān)部門也相繼出臺了關(guān)于節(jié)約能源的相關(guān)政策文件，鼓勵人們在進(jìn)行生產(chǎn)活動過程中節(jié)約能源。

2、我國建筑電氣節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀

建筑電氣節(jié)能已經(jīng)逐漸引起業(yè)內(nèi)人員的重視。曾經(jīng)在建筑節(jié)能領(lǐng)域，和暖通專業(yè)、建筑專業(yè)相比，電氣專業(yè)有被邊緣化的傾向；經(jīng)過光大業(yè)內(nèi)人員多年的努力，現(xiàn)在全行業(yè)在建筑電氣節(jié)能的認(rèn)知和行動上有了很大的提高，有很多人都投身到建筑電氣節(jié)能方面的研究和應(yīng)用中；但對近幾年的實踐經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，我們可以發(fā)現(xiàn)，我國的建筑電氣節(jié)能設(shè)計還存在著許多急需解決的問題。

國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)建筑電氣節(jié)能設(shè)計要求不夠全面，地方標(biāo)準(zhǔn)各異，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范性文件。目前國家出臺的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，建筑電氣節(jié)能設(shè)計方面的要求不夠全面，建筑電氣節(jié)能設(shè)計要求存在于各種國標(biāo)電氣設(shè)計規(guī)范中；各地出臺的節(jié)能設(shè)計地方標(biāo)準(zhǔn)，要求各異；有的地方無地方標(biāo)準(zhǔn)。這就導(dǎo)致建筑電氣節(jié)能的設(shè)計良莠不齊。建議國家相關(guān)部門組織專門的機(jī)構(gòu)，對建筑電氣節(jié)能設(shè)計的實際經(jīng)驗進(jìn)行整合，編寫相關(guān)的規(guī)范及參考文獻(xiàn)，以實現(xiàn)對建筑電氣節(jié)能設(shè)計更好的控制和管理。

（2）建筑電氣節(jié)能設(shè)計模式化，脫離實際。目前建筑電氣節(jié)能設(shè)計主要還是節(jié)能專篇為主，因規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中細(xì)化的內(nèi)容并不多，所以大多比較模式化，以文字表達(dá)為主，沒有結(jié)合具體的工程。規(guī)范中較明確要求的部分，如LPD（照明功率密度）值，在一次設(shè)計時，設(shè)計師一定會嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行，確保圖審?fù)ㄟ^，但很多工程需二次裝修設(shè)計，此時LPD值很難監(jiān)控。這就需要有關(guān)部門對規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化，提高可操作性，并加強(qiáng)對二次裝修中建筑電氣節(jié)能設(shè)計的監(jiān)管。

（3）隨著物質(zhì)生活水平的提供，現(xiàn)代建筑中大量采用變頻器、智能調(diào)光器等電子產(chǎn)品，這些電子產(chǎn)品在實現(xiàn)節(jié)能或者帶來方便的同時也帶來了諧波，諧波影響了電能質(zhì)量，對設(shè)備運(yùn)行及能耗產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響，但介于目前諧波治理的高昂成本，能夠做到充分治理諧波的建筑物并不多。

（4）當(dāng)前很多施工單位在施工時偷梁換柱使用的仍是不符合國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的淘汰產(chǎn)品，增加了能耗。這就需要甲方、監(jiān)理、設(shè)計方及質(zhì)檢部門提高節(jié)能意識、嚴(yán)格監(jiān)管，以避免類似事件發(fā)生。

（5）建筑物后期運(yùn)營中，節(jié)能缺乏監(jiān)管與考核：目前大多數(shù)建筑電氣節(jié)能的監(jiān)管僅停留在設(shè)計階段；筆者認(rèn)為建筑物設(shè)置完善的電能計量系統(tǒng)是建筑物投入使用后節(jié)能監(jiān)管與考核的一個重要手段。但目前僅部分省份地方標(biāo)準(zhǔn)有明確要求何種建筑物必須設(shè)置電能計量系統(tǒng)，建議全國推廣。

3、建筑電氣節(jié)能設(shè)計的具體節(jié)能措施

3.1供配電系統(tǒng)節(jié)能

（1）配電系統(tǒng)電壓等級的確定：根據(jù)負(fù)荷容量選擇較高的電壓深入負(fù)荷中心，用電負(fù)荷較大的公共建筑宜采用10KV及以上電壓等級供電。對于單臺大容量設(shè)備（如制冷機(jī)組）宜采用中壓供電。

（2）合理選定供電中心：將變壓器（變電所）設(shè)置在負(fù)荷中心，可以減少低壓側(cè)線路長度，降低線路損耗。380/220V供電半徑不宜大于200m；當(dāng)受條件限制，且安裝容量較小時，可不超過250m。

（4）合理選擇變壓器容量及臺數(shù)：根據(jù)負(fù)荷計算，選擇合理的變壓器容量及臺數(shù)，控制變壓器負(fù)載率在30%～70%左右，提高變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，減少變壓器損耗。季節(jié)性負(fù)荷或?qū)Ｓ迷O(shè)備可考慮專用變壓器，以降低變壓器損耗。

（5）合理選擇路徑：負(fù)荷線路盡量短，以降低線路損耗。

（6）提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

①供配電設(shè)計應(yīng)通過正確選擇電動機(jī)、變壓器的容量以及照明燈具啟動器，降低線路感抗等措施，提高用電單位的自然功率因素。

②當(dāng)采用提高自然功率因數(shù)措施后，仍達(dá)不到電網(wǎng)合理運(yùn)行要求時，應(yīng)采用并聯(lián)電力電容器作為無功補(bǔ)償裝置。當(dāng)工藝條件適當(dāng)，證明工藝設(shè)備采用同步電動機(jī)合理時，可利用同步電動機(jī)過勵磁超前運(yùn)行，以補(bǔ)償系統(tǒng)的感性無功功率；且經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確認(rèn)采用同步電動機(jī)作為無功補(bǔ)償裝置合理時，可采用同步電動機(jī)作為無功補(bǔ)償裝置。容量較大、負(fù)載穩(wěn)定且長期運(yùn)行的用電設(shè)備的無功功率宜單獨就地補(bǔ)償，補(bǔ)償基本無功功率的電容器組宜在配變電所內(nèi)集中補(bǔ)償。采用就地補(bǔ)償時，宜采用固定電力電容補(bǔ)償方式，補(bǔ)償裝置宜與設(shè)備同時通斷電，補(bǔ)償容量應(yīng)防止過補(bǔ)償；采用集中補(bǔ)償時，宜采用分組自動投切式補(bǔ)償裝置。

諧波治理：設(shè)置無源吸收諧波裝置，如電容串接調(diào)諧電抗器、設(shè)置無源濾波器等；設(shè)置有源吸收濾波裝置，如并聯(lián)有源濾波器、串聯(lián)有源濾波器、串并聯(lián)復(fù)合型有源濾波器；設(shè)置無源有源復(fù)合濾波吸收裝置，由無源濾波器和有源濾波器組合而成，由無源濾波器吸收一個或數(shù)個功率較大且穩(wěn)定的特定頻率的諧波，再由有源濾波器消除其余諧波；靜止無功發(fā)生器（SVG），無功功率變化較大且諧波嚴(yán)重的系統(tǒng)中宜采用靜止無功發(fā)生器，在進(jìn)行功率因素補(bǔ)償?shù)耐瑫r，也能在一定程度上實現(xiàn)對諧波的抑制。

電力設(shè)備選擇節(jié)能設(shè)備：變壓器選擇10型以上節(jié)能環(huán)保型、低損耗、低噪音的變壓器；電動機(jī)選擇節(jié)能型和高效率電動機(jī)，并根據(jù)負(fù)載的不同種類、性能采用相應(yīng)的啟動、調(diào)速的節(jié)電措施。

3.2建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

在追求高品位照明環(huán)境的同時，們把照明和全球環(huán)境保護(hù)問題緊密聯(lián)系在一起。因為照明需要耗電，照明耗電在每個國家的總發(fā)電量中占有不可忽視的比重。我國照明耗電大體占全國總發(fā)電量的10%～12%。當(dāng)前照明節(jié)能所遵循的原則是必須保證有足夠的照度和質(zhì)量的前提下，盡可能的做到節(jié)約照明用電，這是照明節(jié)能的正確原則。照明節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，要從提高整個照明系統(tǒng)的效率來考慮。照明工程設(shè)計節(jié)能的措施主要有：

（1）照明光源設(shè)備選用T8、T5直管形三基高顯色熒光燈、緊湊型節(jié)能熒光燈、LED燈和其它型節(jié)能光源。

（2）熒光燈燈具效率：開敞式不低于75%，透明保護(hù)罩不低于65%，熒光燈配用電子鎮(zhèn)流器，熒光燈補(bǔ)償后功率因數(shù)大于0.9。

（3）對不同場合確定合適的照明方式及控制方式，充分利用天然采光。

（4）合理選用照明燈具及照明光源，在滿足環(huán)境使用要求的同時，符合國家照明設(shè)計規(guī)范關(guān)于LPD（照明功率密度）值的要求；二次裝修場所的照度及LPD值需嚴(yán)格按《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004）執(zhí)行。

3.3建筑電氣電能計量系統(tǒng)

電能計量系統(tǒng)的設(shè)置主要是作為節(jié)能考核之用。對于大型建筑或能耗高的建筑建議設(shè)置建筑物用能管理平臺，此平臺應(yīng)滿足分項系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及傳輸要求，接入BA系統(tǒng)，作為BA系統(tǒng)的一部分。計量點的選擇參照《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》等相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求；下圖為一新建公共建筑安裝分項電能計量裝置圖示，供讀者參考：

3.4可再生能源利用

建筑電氣專業(yè)相關(guān)的可再生能源利用主要包括太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電。在氣候變化和能源短缺的大背景下，太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電越來越受青睞。

結(jié)束語

本文在分析了建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀后，認(rèn)識到建筑電氣節(jié)能任重而道遠(yuǎn)。建筑電氣節(jié)能是整個國家的政策和國際節(jié)能減排形勢的需求，從建筑電氣專業(yè)來說也是屬于要再節(jié)能減排里做出貢獻(xiàn)的一個重要專業(yè)，電氣設(shè)計師們在設(shè)計時除了遵守國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求外，還應(yīng)充分重視技術(shù)的先進(jìn)性和節(jié)能性，進(jìn)一步推動我國節(jié)能減排以及綠色建筑的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院：《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-節(jié)能專篇（2007）》 中國計劃出版社出版。

[2]江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：《DGJ32/J96-2010 公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，江蘇科學(xué)技術(shù)出版。社，2010年.