電氣節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

□ 李 玄

如今，能源已經(jīng)成為全球性問題，雖然電力資源可再生，但是我國的電力資源的最大獲取方式是火力發(fā)電，在發(fā)電、配電的過程中，以及運(yùn)用在建筑的電氣工程建設(shè)中都會(huì)造成污染，建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能已經(jīng)成為核心思想，需要應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，提高供電經(jīng)濟(jì)效益，也保證建筑電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定、節(jié)能。

1 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的意義

電氣工程是現(xiàn)代建筑功能的核心，電力資源消耗過大，應(yīng)用節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展建設(shè)的必要工作。電氣節(jié)能技術(shù)可以滿足可持續(xù)發(fā)展需要，解決城市發(fā)展中缺少電力資源的問題，從根源上高效應(yīng)用電力資源，為社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)[1]。節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還能提高建筑的經(jīng)濟(jì)效益。建筑在運(yùn)行過程中，無論是商用還是民用，電氣支出方面占據(jù)絕大部分，而且其中有很多是無效益的消耗。設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用可以從建筑功能設(shè)計(jì)做最優(yōu)化的控制施工和電力工程設(shè)計(jì)，可以從配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、其他系統(tǒng)中做電力節(jié)能，也就可以達(dá)成施工造價(jià)的控制、建筑運(yùn)行的成本控制，最終提高建筑的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用還可以實(shí)現(xiàn)環(huán)保，能減少發(fā)電和供電中對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)綠色健康的生態(tài)環(huán)境。

2 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的原則

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)雖然較為重要，但是在應(yīng)用中不能以犧牲建筑功能、盲目開展電氣節(jié)能為方法，應(yīng)遵循施工可行性、建筑需求性、安全性、經(jīng)濟(jì)性原則，保證電氣節(jié)能技術(shù)的合理應(yīng)用。施工可行性原則要保證節(jié)能設(shè)計(jì)能夠在施工建設(shè)中得到落實(shí)，避免為了達(dá)到節(jié)能的效果而進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)、高要求的設(shè)計(jì)，但是卻無法在建筑施工中落實(shí)的情況。建筑需求性原則的核心是因地制宜，針對(duì)建筑的功能、地理環(huán)境、建筑要求做合理的節(jié)能設(shè)計(jì)[2]。比如商用和民用的電氣節(jié)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)有區(qū)別，南北方建筑電氣節(jié)能的方向也有差異，要實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能設(shè)計(jì)需要從建筑的節(jié)能需求出發(fā)。安全性原則需要在應(yīng)用中保證建筑電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，注意電力系統(tǒng)的優(yōu)化，與建筑其他系統(tǒng)的結(jié)合，不能為了節(jié)能而節(jié)能，而是讓節(jié)能成為設(shè)計(jì)的理念，在設(shè)計(jì)中合理應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)性原則主要是考慮建筑預(yù)算，不能不考慮實(shí)際情況就做節(jié)能技術(shù)的設(shè)計(jì)，且超出工程預(yù)算，這種設(shè)計(jì)不僅不會(huì)被采納，還會(huì)降低設(shè)計(jì)的質(zhì)量，應(yīng)該在應(yīng)用中著重處理無效的能力損耗，以此保證電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可行性。

3 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)存在的主要問題

在建筑電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用中存在的一些問題影響了技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的效果。第一，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)水平不高或存在缺乏深度的情況。主要原因是我國的環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)思想提出較晚，而且環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)的施工難度較大，在節(jié)能技術(shù)的設(shè)計(jì)中缺乏實(shí)踐性的研究和探索，施工技術(shù)也制約了設(shè)計(jì)的內(nèi)容，使一些節(jié)能技術(shù)無法在設(shè)計(jì)中落實(shí)，無法保證設(shè)計(jì)的水平[3]。第二，電氣節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中較少利用自然環(huán)境，更多的是建設(shè)中模式化應(yīng)用，沒有從建筑整體功能和施工上做整合，節(jié)能的設(shè)計(jì)很難得到承建方的認(rèn)可。產(chǎn)生這種情況的主要原因是設(shè)計(jì)人員思想上被禁錮，缺乏對(duì)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的認(rèn)識(shí)，也沒有節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)思想，畏懼創(chuàng)新，所以在設(shè)計(jì)中不愿意做難度較高的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新，不愿意結(jié)合實(shí)地環(huán)境做技術(shù)調(diào)整，造成技術(shù)應(yīng)用缺乏深度。針對(duì)當(dāng)前建筑電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，應(yīng)建立精細(xì)化的應(yīng)用措施，把握有效應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的原則，讓建筑電氣設(shè)計(jì)能夠科學(xué)、合理，保證電氣節(jié)能設(shè)計(jì)可以全面落實(shí)。

4 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的措施

現(xiàn)代建筑離不開電的使用，而電氣工程是其最為重要的一環(huán)。電氣節(jié)能技術(shù)主要在于合理設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)控制兩個(gè)方面。合理設(shè)計(jì)是需要根據(jù)建筑的大小以及荷載預(yù)算選擇正確的變壓器，并且在設(shè)計(jì)中要做好電氣系統(tǒng)布局，減少日常損耗和無效工作，降低電能消耗[4]。動(dòng)態(tài)控制是針對(duì)建筑電氣系統(tǒng)的工作情況，以保證建筑功能的有效使用為基礎(chǔ)，根據(jù)動(dòng)態(tài)控制電力使用情況，減少無效的電能消耗。針對(duì)這兩點(diǎn)需要將電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到配電、照明以及其他系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)當(dāng)中，保證運(yùn)行效果。

4.1 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

配電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用主要以變壓器選擇、管線分布為主。變壓器處于24h工作狀態(tài)，耗能較大，并且功率越大損耗越大，要實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)就需要合理選擇變壓器，降低功率損耗，使變壓器能夠滿足建筑用電需要。在設(shè)計(jì)中應(yīng)先確定節(jié)能型變壓器的選擇，然后在實(shí)際選擇時(shí)預(yù)留適當(dāng)?shù)牧?，保證施工用期的負(fù)載率為75%～85%，以此減少變壓器的維護(hù)費(fèi)用，穩(wěn)定供電，保證經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮建筑群落的規(guī)模和發(fā)展，針對(duì)分期建設(shè)的建筑工程應(yīng)設(shè)計(jì)多臺(tái)變壓器為具體的方案，避免輕載過程中的損耗。

在建筑的配電系統(tǒng)中，最大的電能損耗就是線路。不合理的管線分布讓配電過程中的損耗較大，還容易造成電力安全隱患。對(duì)此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理分布，減少線損。其中要考慮配電小間及配電室的位置，控制供電半徑，減少供電長度，避免返送的情況發(fā)生。在設(shè)計(jì)中還要科學(xué)選擇配電線的材料，保證送電安全，控制線纜界面，以此提高配電效率。同時(shí)在管線分布上要做無功補(bǔ)償，保證三項(xiàng)電荷平衡。

4.2 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

照明系統(tǒng)是建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的主要方面，在技術(shù)上以照明設(shè)備選擇、自然光利用、節(jié)能部件為設(shè)計(jì)的主要措施。照明設(shè)備應(yīng)少用白熾燈，以鈉燈和汞燈為混合照明設(shè)計(jì)，減少用電功率，提供穩(wěn)定的光源。在自然光的利用設(shè)計(jì)上需要注意建筑的朝向，保證在晴天有充足的光源，還要注意建筑窗口的設(shè)計(jì)，讓自然光照到建筑內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能。在節(jié)能部件的設(shè)計(jì)上針對(duì)公共區(qū)域的照明控制，以聲控為主，減少無效照明，以動(dòng)態(tài)控制降低功耗。

4.3 其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

建筑的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)不再是單一的用電控制，需要結(jié)合其他系統(tǒng)做整體性規(guī)劃，以此保證節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果。在技術(shù)應(yīng)用上主要以變頻控制為主要設(shè)計(jì)方向，特別是在智能建筑中，變頻控制可以有效減少電能的損耗。比如在暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，加入智能中央電腦控制，依據(jù)建筑的實(shí)際情況控制通風(fēng)、供暖的頻段，讓建筑系統(tǒng)的工作更為高效，滿足使用人群的需要，也能保證暖通系統(tǒng)的工作效果，并延長設(shè)備的使用壽命，達(dá)成節(jié)能的目標(biāo)。在變頻節(jié)能技術(shù)下的暖通系統(tǒng)會(huì)有智能化的表現(xiàn)，能夠根據(jù)室內(nèi)溫度和人員數(shù)量、室外的空氣質(zhì)量和陽光變化做變頻調(diào)節(jié)，在滿足實(shí)際需要的情況下可以有效降低暖通系統(tǒng)的工作能耗。但是變頻節(jié)能技術(shù)帶有一定的局限性，需要在設(shè)計(jì)中做自動(dòng)化，其建設(shè)成本較高，暖通設(shè)備也較為昂貴[5]。

5 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向

在節(jié)能環(huán)保的理念下，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展主要以應(yīng)用可再生資源為主，并且針對(duì)信息化和現(xiàn)代建筑的特點(diǎn)，光伏建筑一體化是主要發(fā)展方向，讓建筑具備發(fā)電的功能，提高節(jié)能的效率，實(shí)現(xiàn)環(huán)保。光伏建筑一體化技術(shù)是將光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用到建筑當(dāng)中，為建筑的運(yùn)行提供能源，其主要的設(shè)計(jì)形式有屋頂一體化、遮陽棚一體化、墻體一體化三種。屋頂一體化應(yīng)用是將光伏陣列安裝在建筑的屋頂，這樣可以延長發(fā)電系統(tǒng)的工作時(shí)長，將更多的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，是當(dāng)前設(shè)計(jì)應(yīng)用中最為普遍的一體化技術(shù)[6]，其缺點(diǎn)是屋頂?shù)拿娣e較小，輸出功率有限。遮陽棚一體化在屋頂一體化的基礎(chǔ)上增加了面積，但是對(duì)于光伏組件要求較高，需要有較高的防水和抗壓性，工程造價(jià)的成本高。墻體一體化技術(shù)主要應(yīng)用于我國的南方地區(qū)，其優(yōu)勢(shì)在于能夠有效吸收太陽光的熱量，既能降低建筑內(nèi)部的溫度，又能保證陽光的照射；其缺點(diǎn)是沒有可調(diào)節(jié)性，會(huì)受到太陽角度的影響。

建筑設(shè)計(jì)人員需要針對(duì)建筑的規(guī)模、預(yù)算、地理位置來選擇合適的技術(shù)形式做設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

6 結(jié)語

電氣節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)的全面性，落實(shí)了節(jié)能環(huán)保的思想，在應(yīng)用中要針對(duì)建筑電氣工程的功能和結(jié)構(gòu)做多樣化技術(shù)的處理，讓電氣節(jié)能技術(shù)可以總領(lǐng)建筑中的各個(gè)系統(tǒng)。在應(yīng)用中需要注意電氣節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)的可行性分析和完善，為科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)提供保障，推動(dòng)建筑行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展。