在建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)措施

薛小剛

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000）

1 建筑電氣設(shè)計中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的重要性

在建筑工程電氣設(shè)計中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)能有效促進建筑電氣行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。我國是世界第一人口大國，雖然地域遼闊，物產(chǎn)豐富，但人均資源占有量較低，并且隨著社會的發(fā)展與進步，各行業(yè)對能源的消耗量都在不斷增加，建筑行業(yè)更是能源消耗重點，若不能對其進行有效整改，造成能源短缺，勢必會影響我國經(jīng)濟的發(fā)展速度。建筑工程中電氣設(shè)備應(yīng)用范圍越來越大，通過在建筑電氣設(shè)計中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，能有效控制能源的消耗，促進建筑行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)國家能源戰(zhàn)略目標(biāo)，具有十分重要的意義。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計的基本原則

2.1 經(jīng)濟性原則

為促進建筑企業(yè)的健康發(fā)展，在對建筑工程的電氣系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計時，也應(yīng)充分考慮經(jīng)濟性原則，實現(xiàn)自身經(jīng)濟效益的最大化，尋求節(jié)能減排和發(fā)展經(jīng)濟的和諧統(tǒng)一，不能進行盲目的節(jié)能減排設(shè)計。電氣系統(tǒng)中需要涉及的零部件較多，復(fù)雜程度較高，若未能進行科學(xué)合理的設(shè)計，很容易造成成本的增加，不僅不利于節(jié)省資源，還會加大成本的投入，不利于建筑企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。因此，應(yīng)秉承經(jīng)濟性原則，深入挖掘傳統(tǒng)電氣設(shè)計中造成資源浪費的根本原因，采取針對性措施對其進行整改，不斷優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)計方案，應(yīng)用先進的節(jié)能技術(shù)，切實的降低電氣系統(tǒng)對能源的消耗量。同時，還應(yīng)全面的考量電系統(tǒng)建設(shè)材料的價格，選用性價比最高的材料選購方案，提高建筑工程的核心競爭力。

2.2 功能性原則

電氣系統(tǒng)最主要的功能是為建筑提供基本的用電需求，因此，電氣系統(tǒng)的技能設(shè)計也應(yīng)遵循功能性原則，科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容，確保各個設(shè)備都符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)；電氣系統(tǒng)的設(shè)計位置不應(yīng)過多地占用建筑的樓梯和走廊，保證各個通道的暢通性，不會影響居民的正常通行；電氣系統(tǒng)的運行不會使周圍環(huán)境的質(zhì)量和溫度產(chǎn)生太大的影響，提高居民在建筑環(huán)境中生活的舒適度；若建筑工程具有特殊的使用需求，還應(yīng)根據(jù)建筑的功能個性化調(diào)整電氣系統(tǒng)，如酒店、運動場等，使電氣設(shè)備能更好地滿足建筑的使用需求。

2.3 環(huán)保先進性原則

在進行建筑電氣節(jié)能設(shè)計工作時，應(yīng)將提高綜合效益和能源利用率作為主要目標(biāo)，積極應(yīng)用先進的科學(xué)技術(shù)，在精確的計算后選擇最合適的電氣設(shè)備和控制方式，使電氣系統(tǒng)的建設(shè)在不增加成本投入的情況下，提高整體的節(jié)能減排能力。

2.4 能源利用率最大化原則

在進行電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計之前，應(yīng)充分了解建筑各個部分的電氣使用需求，根據(jù)實際需求選用不同的電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備的選用既能滿足功能使用，又不會出現(xiàn)不必要的浪費和重復(fù)現(xiàn)象，最大化提升能源的利用效率[1]。同時，應(yīng)采取有效的措施盡量減少電能在傳輸過程中發(fā)生的損耗，加大對建筑內(nèi)電氣設(shè)備的檢修和維護力度，避免因設(shè)備老舊、線路老化等問題引發(fā)電能的不必要損耗。除此之外，還應(yīng)在合適的位置應(yīng)用光控照明技術(shù)，即能滿足居民的用電需求，又能節(jié)省能源的不必要消耗。

3 節(jié)能技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用措施

3.1 建筑電氣供配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施

在設(shè)計和規(guī)劃供電系統(tǒng)時，電氣設(shè)計人員應(yīng)全面的考量電氣等級、負(fù)容量、負(fù)荷分布及輸配電距離等多項因素，同時，結(jié)合建筑不同位置的用電需求和電氣設(shè)備的特性對整體供配電系統(tǒng)進行科學(xué)合理的優(yōu)化，最大化提升電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的合理性。除此之外，還應(yīng)不斷優(yōu)化供配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使供配電系統(tǒng)在供電過程中的安全性和穩(wěn)定性更高。具體優(yōu)化措施可通過可從以下兩方面入手：

（1）配電變壓器的節(jié)能技術(shù)措施。首先，變壓器從電網(wǎng)獲取有功與無功功率：

變壓器有功功率損耗為：ΔP=P0+β2PK[2]。P0-空載損耗，可采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片、非晶合金鐵芯，改進鐵芯結(jié)構(gòu)，降低空載損耗；PK-短路損耗，改進絕緣結(jié)構(gòu)，適當(dāng)減小電流密度，可降低負(fù)載損耗；β-負(fù)載率，公用配電變壓器的長期工作β 不宜大于80%，自備的長期工作的β 不宜大于85%[3]。

其次，在進行建筑工程電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)盡量采取針對性措施處理負(fù)荷等級較高的電氣設(shè)備，可采用配備單獨配電變壓器專門供電形式為該類電氣設(shè)備輸電，提高對該類電氣設(shè)備的能源控制能力，如建筑中負(fù)荷等級較高的空調(diào)設(shè)備，應(yīng)用單獨配電變壓器為其供電能使空調(diào)在未運行的情況下，僅通過關(guān)閉單獨變壓器就可完成降低空調(diào)運行損耗的目的，不僅操作簡便，而且能獲得較為顯著的效果；再次，在對配電變壓器的數(shù)量和運行方式進行規(guī)劃時，應(yīng)在滿足經(jīng)濟性、功能性原則的條件下優(yōu)選最大節(jié)能效果、能滿足實際使用需求的配電變壓器，既能使設(shè)備滿足節(jié)能需求，又能最大化提升配電變壓器的運行時間。最后，在對企業(yè)低壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計的過程中，應(yīng)充分考慮負(fù)荷的分布狀態(tài)和實際容量，同時采取閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)模式，提高操作人員在設(shè)備的使用過程中更好地了解負(fù)荷的運行狀況，并根據(jù)運行情況及時的調(diào)整負(fù)荷開關(guān)和并聯(lián)變壓器的運行模式，使電氣系統(tǒng)的供電更加安全、穩(wěn)定。

（2）供配電線路的節(jié)能技術(shù)措施。如果輸電線路導(dǎo)線每相電阻為R（歐姆），則三相輸電線路的率損耗為其中：P-線路輸送的有功率；I-線電流；U：線電壓；cosφ：負(fù)荷功率因數(shù)；當(dāng)線纜的電壓與有功率不變時，減小R、提高cosφ 便可降低線纜損耗。首先，減少R 值的途徑有：變壓器靠近負(fù)荷中心，以縮短線纜距離；采用電導(dǎo)率高的導(dǎo)體；優(yōu)化供配電線路的鋪設(shè)方式；在滿足導(dǎo)體載流量和線路壓降等技術(shù)條件下增大導(dǎo)線的截面積、選用更合適的導(dǎo)線類型等。其次，提高功率因數(shù)節(jié)電：設(shè)改善前、后功率因數(shù)分別是 cosφ1=0.6、cosφ2=0.95，代入線路功率損耗降低約為62%。由于提高了功率因數(shù)，供給同一負(fù)荷功率所需的視在功率及電流均減少，減小了線路的截面及變壓器的容量，節(jié)能又節(jié)約設(shè)備投資。

3.2 電氣照明節(jié)能技術(shù)措施

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在我國，照明用電量約占總發(fā)電量的10%～12%，隨著建筑工程的現(xiàn)代化程度越來越高，建筑中的照明設(shè)備也越來越多，提高照明節(jié)能設(shè)計的合理性能有效優(yōu)化電氣設(shè)備的整體能耗。結(jié)合目前我國建筑工程的實際特點，可通過以下措施完成優(yōu)化電氣照明設(shè)計的目的：

（1）合理利用自然光。采用導(dǎo)光管采光系統(tǒng)，可以解決大進深建筑和地下建筑采光問題，并打破建筑層數(shù)、吊頂隔層的限制。在保證照明質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用自然光源，以實現(xiàn)節(jié)省能源的目的?？筛鶕?jù)室外自然光的強度變化調(diào)整人工照明強度，還可將導(dǎo)光和反光裝置加裝在采光條件很差或無自然采光條件的室內(nèi)，將引入的自然光作為除應(yīng)急照明外的一般照明，如在廠房、體育館等場所中加裝導(dǎo)光管，直接將室外自然光線引入系統(tǒng)中，由導(dǎo)光設(shè)備的漫射裝置將自然光漫射到室內(nèi)，以減少對電能的消耗。

（2）合理選擇光源和燈具。在相同照明條件下，應(yīng)用緊湊型熒光燈能獲得比白熾燈更好的節(jié)能效果，如21W 的緊湊型熒光燈與100W 的普通照明白熾燈的照度相同，節(jié)電效果達(dá)到79W，節(jié)電率為79%，所以在常規(guī)建筑室內(nèi)可優(yōu)選高效發(fā)光的熒光燈（如T8、T5 直管型熒光燈）或緊湊型熒光燈；氣體放電燈用鎮(zhèn)流器應(yīng)選用諧波含量低的產(chǎn)品；室外景觀、道路照明應(yīng)選擇安全、高效、壽命長、穩(wěn)定的光源，避免光污染；在工廠廠房、舉架較高的車間內(nèi)應(yīng)使用燈光較高的光源，如高壓鈉燈或金屬鹵化物等高效氣體放電光源。

（3）科學(xué)制定照明控制方式。提高對照明設(shè)備的開關(guān)控制，能有效減少照明設(shè)備的不必要耗能現(xiàn)象的發(fā)生。在公共建筑中可采用智能控制照明設(shè)備，并根據(jù)建筑的照明需求調(diào)整光源的照明強度，以實現(xiàn)最大化節(jié)省能源的目的，如在美術(shù)館、候機室、影劇院、博物館等公共場所中應(yīng)優(yōu)選智能照明控制手段。在居民住宅區(qū)可采用感應(yīng)自動控制，很多住宅區(qū)建筑本身具有較好的采光能力，除安裝感應(yīng)自動控制外，還應(yīng)用節(jié)能自息開關(guān)，避免在白天采光較好的情況下造成能源的浪費，實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。在電梯廳、酒店走廊、地下車庫等位置幾乎無自然光源，但此類環(huán)境大部分時間都處于休眠期，只有少部分時間需要使用光源，所以該類場所的照明既要滿足使用時的照明強度，又要保證休眠期的最佳節(jié)能下過，可利用LED 燈自動調(diào)節(jié)燈光的明暗程度，避免在休眠期造成不必要的電能浪費，還能延長設(shè)備的使用壽命。

（4）最后，應(yīng)干戈遵守法律規(guī)定的照明功率密度、視覺要求以及照度標(biāo)準(zhǔn)落實照明系統(tǒng)的設(shè)計工作。

4 結(jié)語

隨著社會的進步與發(fā)展，人們的環(huán)保理念越來越強，在提高自身生活質(zhì)量的同時也時刻關(guān)注自然環(huán)境的變化，將節(jié)能技術(shù)科學(xué)合理地應(yīng)用在建筑工程的電氣設(shè)計中，能有效提升電氣設(shè)備的經(jīng)濟性、功能性、環(huán)保先進性，并且最大化提高對能源的利用率，切實提升建筑電氣節(jié)能效果，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。