建筑電氣設計中的節(jié)能技術初探★

丁綿鋼 李明惠 馮雨沁 周 煜 陶 金

(金陵科技學院建筑工程學院,江蘇 南京 211169)

0 引言

建筑節(jié)能涉及多個領域，如材料、電氣、建筑等，比如建筑材料開始使用節(jié)能材料替代傳統(tǒng)建材，通過建筑學理論設計住宅格局配合電氣系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能性。

建筑電氣系統(tǒng)是實現(xiàn)建筑功能與智能化的基礎，在電氣系統(tǒng)設計中應節(jié)能與功能并重，從設備入手，在實現(xiàn)其基本功能的前提下保障其節(jié)能性。而如何實現(xiàn)系統(tǒng)的建筑節(jié)能，關鍵在于對建筑從開始設計到使用的過程中，每個環(huán)節(jié)都能從節(jié)能的角度做到技術性把控。

1 電氣技術在節(jié)能建筑應用中的意義

1)隨著我國經濟迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)能源消耗巨大，而且對環(huán)境產生了不可逆的破壞。電能屬于二次能源，來源大多屬火力發(fā)電。電力能源需求隨著工業(yè)發(fā)展日益增加，且我國沒有充足的電能儲備?；诖藝?，節(jié)能減排成為了我國建設的重要口號。在如今，建筑節(jié)能設計正在成為一種趨勢，符合新時代的需求，其社會與經濟效益潛力巨大。

2)建筑節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，必須由國家制定完備的相關法律規(guī)定及政策，各級政府也應高效地執(zhí)行國家政策，引導相關公司及人員實現(xiàn)建筑節(jié)能目標[1]。明確的政策規(guī)定既有督促作用，也可提高建筑行業(yè)對于節(jié)能的重視，更可以通過激勵性質的措施提高相關行業(yè)人員積極性。政府相關部門按照國家制定的大方針，組織專家推出實際合理的建筑節(jié)能標準方案。 除此之外，各級監(jiān)管部門、建筑開發(fā)商、住戶以及電氣設計師還需要相互配合，共同樹立起節(jié)能的基本觀念，共同遵守國家的有關規(guī)定，這樣才能真正貫徹執(zhí)行各項節(jié)能措施。

2 建筑電氣節(jié)能技術的基本原則

2.1 實用性與經濟性[2]

實用性原則主要要求節(jié)能不能盲目，建筑電氣系統(tǒng)有自己的功能要求，尤其對于住宅等建筑，需要人性化的設計，不能因為節(jié)能而影響正常的生活需求，節(jié)能應建立在保證每一個電氣設備實用性的基礎之上來完成。

經濟性原則主要在于避免一些不必要的資源浪費行為，不能為達到節(jié)能的目的致使投資大大超過預期，運行成本應在經濟能力承受范圍之內。

2.2 節(jié)能環(huán)保,優(yōu)化資源利用的原則[3]

節(jié)能環(huán)保并合理利用資源是建筑電氣節(jié)能設計的基本指導原則。通過對電氣系統(tǒng)能量損耗來源及數(shù)值進行分析計算，對于可避免的能量損耗采取針對性的措施。除此之外，電氣設計應考慮如何充分利用有限的能源，優(yōu)化資源配比，提高利用效能。

3 建筑電氣節(jié)能存在的問題

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，其耗能增長率過高，大大超過了供電能力的提高速度[4]。這種趨勢如不盡快扼制，對未來的生產生活會產生巨大影響。事實上，許多大城市在用電高峰期時常會出現(xiàn)限電舉措，這也預警了電能開始供不應求的事實，而建筑電氣節(jié)能設計是解決這一問題的關鍵手段。而在探究如何提出建筑電氣節(jié)能方案之前，我們首先應該對建筑電氣節(jié)能設計目前所存在的問題有清醒的認知。

3.1 相關技術標準尚不健全且執(zhí)行力度不夠

隨著國家相關政策的提出，政府對建筑電氣節(jié)能愈發(fā)重視，相關規(guī)范性行業(yè)標準已日趨完善。然而就目前情況而言，還是缺乏全國統(tǒng)一實行的權威性的業(yè)界標準，導致市場混亂，不達標產品眾多。且各技術標準缺乏執(zhí)行力度，對于相關部門及人員督促性不強，國家需進一步完善相關的法律法規(guī)，依此糾正行業(yè)風氣。

3.2 施工設備與材料良莠不齊

受利益驅使，不少設備生產商造假技術不斷提高，假冒偽劣產品眾多。國家管控力度不夠，稍有不慎這些設備就會流入建筑市場，不僅帶來安全隱患，也會影響電氣節(jié)能措施的實施。

3.3 節(jié)能觀念較為淡薄

隨著物質生活逐步提高，用電成本在老百姓生活成本的占比越來越少，很大一部分人并沒有對于能源緊缺問題有足夠的重視。因此對于許多節(jié)能觀念較為淡薄的群體，怎樣通過宣傳教育樹立節(jié)能觀念尤為重要，老百姓觀念的進步才是節(jié)能行業(yè)進步的動力源。一旦人們偏向于積極使用節(jié)能設備，在房屋設計時也將節(jié)能性作為重要的參考指標，這會對節(jié)能舉措的實施有不可估量的積極作用。

4 建筑電氣設計的節(jié)能技術

4.1 建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能技術

變配電所應盡量縮短與負荷中心的距離[5]。應基于供配電系統(tǒng)的容量，考慮各負荷中心的位置及其負荷量，綜合眾多因素建立數(shù)學模型，得到供配電系統(tǒng)位置的最優(yōu)解，減少運輸線路過程中的電阻損耗。對于多負荷中心應根據季節(jié)性負荷變化合理選擇合適性能指標的變壓器，在不同時段根據不同負荷量合理投切變壓器，避免輕載運行等情況，提高功率因數(shù)。操作人員也應注意操作規(guī)范，如必須等到電容放電后再進行充電操作，同時對于單相負荷供電的配電系統(tǒng)應保證供電電壓的不平衡度。

4.2 暖通及空調系統(tǒng)的節(jié)能技術

建筑的暖通系統(tǒng)耗能在整個建筑電氣系統(tǒng)能源消耗中占有相當大的比重，空調暖通系統(tǒng)的節(jié)能空間也十分龐大[6]。一方面，在設計通風設備時，可通過設置傳感器，分析技術參數(shù)，利用流體力學、工程熱力學等理論知識計算通風量，結合實際需求優(yōu)化啟停方案。另一方面，應通過合理選擇材料及結構來降低空調處墻體的傳熱性能，通過減少空調冷熱負荷來降低損耗。

4.3 應用新能源技術

為了有效緩解當今世界能源危機，用新的清潔能源取代傳統(tǒng)能源是不可逆轉的趨勢。太陽能就是新能源的典型代表，隨著技術瓶頸的突破，太陽能與風能等新能源的運用愈加廣泛[7]。建筑電氣設計中可以合理應用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，如住宅照明、工廠照明等場景。而對于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計主要考慮當?shù)毓廨椛淞?、日照時間、用電量大小、用電時段等因素。此種系統(tǒng)模式還可考慮雷電雨雪等天氣進行科學電氣設計，增加其設計質量。

4.4 照明系統(tǒng)的節(jié)能技術

照明系統(tǒng)也是建筑電氣系統(tǒng)的重要組成部分[8]，根據優(yōu)化資源分配原則，我們應高度關注各建筑分區(qū)對于照明度的需求，依此分配不同性能指標的照明設備。在公共場所應設置自動化照明設備，根據各時段人流量確定最優(yōu)照明時間。合理科學地利用聲控開關，利用光敏電阻熱敏電阻等材料實現(xiàn)照明設備的人性化與智能化?？刹蓸踊旌险彰鱗9]的方法,凸出對照明度要求較高的重要部分，圖1為混合照明技術的典型應用場景，這種羽毛球館的混合照明方案，其節(jié)能效果顯著。

4.5 建筑電氣智能化應用

建筑電氣系統(tǒng)設備種類繁雜，不同電氣設備有其獨有屬性，而如何科學合理的將所有建筑電氣設備整合，充分發(fā)揮電氣系統(tǒng)的優(yōu)勢，是進行建筑智能化設計的重要途徑[10]。建筑電氣智能化應用對節(jié)能大有裨益?？茖W管理電氣設備，使各種電氣設備能夠智能穩(wěn)定地運行，故障出現(xiàn)時系統(tǒng)能及時預警或報警，減少管理人員反應時間，及時排除故障并解決問題，可以避免大量能源的浪費。操作人員還能利用功能強大的控制軟件對整個電氣系統(tǒng)實現(xiàn)整體智能化調控。出現(xiàn)問題時，控制程序也能夠及時報錯，減少由于管理人員實際經驗缺乏而對問題的反映不及時，具體的建筑檢測預警模型如圖2所示。電工及系統(tǒng)管理人員可以通過加強培訓來提高專業(yè)素養(yǎng)，與智能化控制軟件系統(tǒng)實現(xiàn)良好的人機結合，進一步保證設備及系統(tǒng)的使用效率，實現(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)的智能化管理。

5 結語

建筑設計時，同時進行電氣系統(tǒng)節(jié)能設計，采用節(jié)能技術可以減少不必要的能源消耗，這成為了主流的趨勢。對于專業(yè)電氣設計人員，應該樹立節(jié)能設計理念,始終遵循實用性、經濟性、節(jié)能環(huán)保等技術原則，優(yōu)化配置建筑設備。一套節(jié)能技術，既達到各項技術指標，又能夠滿足其功能要求,才是真正合理有效的節(jié)能方案，才能真正意義上減少資源浪費，達到節(jié)能減排的目的。

提高建筑電氣節(jié)能設計和技術水平任重道遠，既需要各個學科的發(fā)展提供理論支撐，也需要將學術產業(yè)化，將理論成果及時應用到相關行業(yè)，更需要各級政府以及老百姓的共同努力，提高節(jié)能環(huán)保意識，增加節(jié)約資源的使命感，這樣才能促進建筑電氣設計領域節(jié)能技術的快速發(fā)展。