建筑電氣節(jié)能設(shè)計及綠色建筑電氣技術(shù)探討

李文超

摘 要：為了更好促進綠色建筑建設(shè)及發(fā)展，就需要做好對建筑電氣節(jié)能設(shè)計及綠色建筑電氣技術(shù)的研究?；诖四康模ㄟ^文獻研究法、調(diào)查法、觀察法等，闡述了綠色建筑的意義，從電氣設(shè)計達不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求、缺少科學(xué)合理的電氣設(shè)計兩個方面分析了建筑電氣節(jié)能設(shè)計中存在的問題，從供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計、電氣照明設(shè)計、電梯設(shè)置、門窗設(shè)計方面探討了建筑電氣節(jié)能設(shè)計的要點，從線損控制、暖通空調(diào)、電動機設(shè)備、變壓器等方面分析綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。通過實踐證明，建筑電氣節(jié)能設(shè)計及綠色建筑電氣技術(shù)應(yīng)用，能夠有效實現(xiàn)建筑使用中的能源消耗控制，對綠色建筑的發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；節(jié)能設(shè)計；電氣系統(tǒng)；電氣技術(shù)；環(huán)保設(shè)計

中圖分類號：TM747 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）02-0007-03

0 引言

建筑電氣設(shè)計一直以來都是建筑建設(shè)中非常重要的組成部分，其整體設(shè)計效果會直接影響到后期建筑的使用效果，受到生態(tài)環(huán)保觀念及可持續(xù)性發(fā)展的影響，如何在建筑電氣設(shè)計中滲透節(jié)能設(shè)計理念，成為建筑行業(yè)重點關(guān)注的內(nèi)容。面對這種情況，建筑行業(yè)在建筑建設(shè)中，需要認識到綠色建筑及電氣節(jié)能設(shè)計的重要性，把握好建筑電氣節(jié)能設(shè)計的各個要點，并將綠色節(jié)能技術(shù)科學(xué)合理的應(yīng)用，以此來推動建筑行業(yè)的穩(wěn)定、綠色、持續(xù)和健康發(fā)展。

1 綠色建筑的意義

1.1 有助于建筑經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展

綠色環(huán)保是國家及社會發(fā)展中需要重點關(guān)注的內(nèi)容，各領(lǐng)域都在倡導(dǎo)綠色環(huán)保，尤其是建筑行業(yè)，綠色建筑成為其發(fā)展的方向，這也體現(xiàn)出建筑經(jīng)濟與生態(tài)協(xié)同發(fā)展的趨勢。在傳統(tǒng)建筑經(jīng)濟發(fā)展中，生態(tài)遭受嚴(yán)重破壞的問題十分凸顯，增加了經(jīng)濟發(fā)展所造成的負面壓力，而綠色建筑的發(fā)展改善了這一問題。綠色建筑有效降低了能源消耗，有效控制了建筑對生態(tài)的污染，使建筑能源消耗控制在較低程度，進而為建筑經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展提供了助力[1]。

1.2 促進綠色節(jié)能技術(shù)的進步

建筑設(shè)計采用綠色節(jié)能設(shè)計，是對綠色節(jié)能設(shè)計的一項考驗?？萍际巧a(chǎn)的第一動力，而生產(chǎn)通常也是科技技術(shù)的助推力，綠色建筑的發(fā)展將會進一步促進綠色技術(shù)的優(yōu)化及發(fā)展，兩者形成互為影響關(guān)系。新舊技術(shù)更迭是發(fā)展趨勢，綠色技術(shù)跟隨建筑領(lǐng)域的發(fā)展會不斷更新，綠色技術(shù)的應(yīng)用范圍及功能也將持續(xù)拓展，進而對現(xiàn)代化社會的建設(shè)與發(fā)展產(chǎn)生推動作用[2]。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計中存在的問題

2.1 電氣設(shè)計達不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求

建筑行業(yè)發(fā)展中，工程建設(shè)規(guī)劃中電氣設(shè)計部分的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對電氣設(shè)計工作的開展提出了新要求，需要電氣設(shè)計人員確保其設(shè)計方案達到行業(yè)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求。但從現(xiàn)階段實際情況來看，很多電氣設(shè)計人員并沒有全面掌握和明確認識行業(yè)對電氣設(shè)計的節(jié)能要求標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計中存在不科學(xué)設(shè)計和憑經(jīng)驗設(shè)計等情況，這也導(dǎo)致很多電氣設(shè)計工程并沒有滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

通過對部分工程的深入探索，可發(fā)現(xiàn)這些工程中，很多電氣設(shè)計都未滿足國家及行業(yè)對建筑電氣設(shè)計的節(jié)能要求標(biāo)準(zhǔn)。對此類情況進行分析，主要原因是一些設(shè)計人員在電氣設(shè)計中，只是根據(jù)地區(qū)用電情況、用電需求進行分析，并沒有將“節(jié)能”理念貫徹進工作中。這也導(dǎo)致建筑在實際使用中出現(xiàn)建筑電氣消耗量居高不下的情況，對業(yè)主產(chǎn)生額外的經(jīng)濟負擔(dān)。

此外，從建筑建設(shè)整體領(lǐng)域出發(fā)考慮，可發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前建筑領(lǐng)域中，建筑消耗的資源類型多、數(shù)量大。不論是從行業(yè)角度出發(fā)，還是從企業(yè)個體出發(fā)，這一現(xiàn)狀都與節(jié)能發(fā)展理念相悖。

為緩解、整治這一問題，政府相關(guān)部門應(yīng)給予高度重視，強調(diào)各建設(shè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)全面落實綠色建筑，遵守綠色建筑各項指標(biāo)，以政府頒發(fā)綠色節(jié)能文件為建筑設(shè)計的基礎(chǔ)資料，將綠色節(jié)能體現(xiàn)在建筑設(shè)計中，促進綠色能力理念在建筑建設(shè)中的有效落實[3]。

2.2 缺少科學(xué)合理的電氣設(shè)計

通過對當(dāng)前建筑行業(yè)的發(fā)展及建筑企業(yè)的運營現(xiàn)狀來看，電力資源是其中必不可缺少的一項，并且隨著社會的進步，電力資源在建設(shè)項目中的重要性越來越高。電力資源在建筑項目中是不可替代的，其對建筑設(shè)備的運行及用戶用電的需求有著直接的影響，因此需要做好電氣節(jié)能設(shè)計，來實現(xiàn)電力資源消耗的控制。現(xiàn)階段建筑電氣設(shè)計還普遍存在諸多問題，如電氣系統(tǒng)的設(shè)計缺乏科學(xué)性、實用性和有效性，設(shè)計沒有達到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)等，這都導(dǎo)致建筑建設(shè)及后期使用中能耗的增加。此外，這一現(xiàn)狀的出現(xiàn)，也有著相關(guān)公共部門不作為因素存在，建筑電氣設(shè)計沒有有效的約束條件限制，使得很多電氣項目都有電力資源無意義損耗情況[4]。

3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計

3.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

變配電房盡量設(shè)置在負荷中心，減少低壓側(cè)線路長度，控制線損，配電線路全長壓降應(yīng)小于5%；三相負荷盡量均勻分配，三項不平衡度應(yīng)小于15%。優(yōu)先選擇噪聲低、損耗低的干式變壓器，長期負載率應(yīng)小于85%。低壓測采用無功自動補償方式，采用自動投切裝置，使功率因數(shù)始終高于0.9。對大容量、穩(wěn)定負載、長時間運行的低功率因數(shù)耗電實施采用并聯(lián)電容補償方式[5]。

3.2 電氣照明設(shè)計

在電氣照明設(shè)計中，按照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進行，包括照明標(biāo)準(zhǔn)、眩光值、LPD等要求。后續(xù)需要二次裝修的，要做好電量預(yù)留，嚴(yán)格按照《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——節(jié)能專篇》標(biāo)準(zhǔn)進行。

在達到炫光限制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，選擇高效率照明燈具，室內(nèi)燈具效率應(yīng)大于60%，照明燈具盡可能選擇有較高反射比的反射燈罩。照明燈具的位置設(shè)計，應(yīng)在滿足美觀與安裝高度限制這兩個前提下盡量處于低位，這是節(jié)能的一種有效途徑。節(jié)能燈使用時，要優(yōu)先選擇電子鎮(zhèn)流器或者節(jié)能型高功率因數(shù)電感鎮(zhèn)流器，要求所選鎮(zhèn)流器運行功耗低于20%，諧波含量低于15%。通過鎮(zhèn)流器輸出高頻實現(xiàn)節(jié)能燈的發(fā)光穩(wěn)定和無頻閃，促進發(fā)光效率的提升，達到節(jié)能效果。鎮(zhèn)流器要嚴(yán)格滿足國家設(shè)定的能效標(biāo)準(zhǔn)[6]。

不同的建筑物具有不同的特點及功能需求，在電氣照明設(shè)計中，要結(jié)合具體的建筑物進行節(jié)能設(shè)計。以建筑物的功能為參考數(shù)據(jù)對其照明系統(tǒng)進行設(shè)計時，對于體育館場建筑，須按要求采用分級控制。大型的體育場館都能做到單燈控制。

對于候車廳或者港口等公共空間，一般為集中控制方法，并根據(jù)外部自然照明設(shè)計照明光亮，采用適時調(diào)節(jié)照明亮度控制方法。

對于影劇、報告廳等場所，可采用調(diào)光方式控制。如果是博物館等對光照有特殊需求的建筑場所，多會采用智能控制、分成集中控制方式，使室內(nèi)空間光照如室內(nèi)整體設(shè)計相符。

對于走廊或門廳等建筑空間，包括學(xué)校、商場、影院、劇院、樓梯間等公共建筑空間光照系統(tǒng)，一般選擇集中控制方式，并根據(jù)建筑的功能特性以及自然采光率，合理設(shè)計照明系統(tǒng)、分組控制系統(tǒng)，部分空間需要做到適時調(diào)整光照功能，人流較少的空間地段，采用聲控、自熄開關(guān)等。

對于旅館門廳、客房走廊等建筑空間，采用照明控制系統(tǒng)多為自動調(diào)光。醫(yī)院等建筑空間為分組設(shè)計，在夜間部分照明系統(tǒng)一般為關(guān)閉狀態(tài)。

景觀照明多為集中控制方式，并且可以根據(jù)景觀活動來實現(xiàn)不同的光照方案，如光控、時控等智能方式，還可以手動控制，同時還設(shè)有深夜燈光自行削弱、分區(qū)節(jié)能控制功能。道路光照一般根據(jù)地區(qū)的光照來綜合設(shè)計照明系統(tǒng)的開關(guān)時間，以光控、時控結(jié)合方式進行，同一照明系統(tǒng)內(nèi)的照明設(shè)施設(shè)分區(qū)或分組集中控制。

3.3 電梯設(shè)置

合理選擇電梯與步梯，以節(jié)能設(shè)計為出發(fā)點，應(yīng)用步梯自行啟動與關(guān)閉控制措施，將電梯能耗控制在2.5 kwh/（t·km）內(nèi)。建設(shè)內(nèi)電梯數(shù)量大于2臺時，采用并聯(lián)控制是最佳策略，建筑內(nèi)電梯數(shù)量大于3臺時，采用群控控制是最佳策略，兩臺及以上電梯電源容量的計算應(yīng)計入同時系數(shù)。

3.4 門窗設(shè)計

建筑物門、窗都采用智能管理系統(tǒng)，以達到降低能耗目的。

4 綠色建筑電氣設(shè)計應(yīng)用

4.1 綠色節(jié)能技術(shù)在線損控制中的應(yīng)用

建筑中電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜，其中產(chǎn)生的線路電能損耗也是設(shè)計人員需要著重關(guān)注的。根據(jù)多個因素對低壓線路的截面進行選擇，對線損的管控可以從選擇材料入手，使用低電阻材料可以大幅降低電力系統(tǒng)中的線損。電力系統(tǒng)線路的設(shè)置要盡可能避免走彎路情況，變壓器與負荷的中心距離要縮到最小，以減少線損，實現(xiàn)綠色節(jié)能。正確選擇配電間，合理鋪設(shè)電線，不僅可以縮減電線材質(zhì)的支出，同時也可以控制線損。在建筑電力系統(tǒng)電路鋪設(shè)中，宜選擇最短路徑，且鋪設(shè)環(huán)境要具備一定的通風(fēng)散熱能力，避免高溫持續(xù)對線路造成影響。根據(jù)建筑電路設(shè)計需求，選擇科學(xué)導(dǎo)線截面積，可顯著提升線路的導(dǎo)能性。

4.2 綠色節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

在電氣系統(tǒng)建設(shè)中，自動控制方面存在有明顯不足，缺少必要的科學(xué)性，由此導(dǎo)致通風(fēng)供暖、空調(diào)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備在應(yīng)用中產(chǎn)生大量的電力消耗，其中很多資源都是無意義消耗，也就是運行損耗[3]。

獲取電力資源消耗量化數(shù)據(jù)，再直觀對比數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)暖通空調(diào)所造成的消耗是最高的。因此，必須要對建筑工程項目當(dāng)中的暖通空調(diào)能源消耗進行控制，對空調(diào)的接口位置處，可以進行低電流的傳感器的科學(xué)合理放置和應(yīng)用，這樣有利于對風(fēng)速、HVAC溫度等各項數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確合理的檢測和分析。

在這一基礎(chǔ)上，可以通過實時有效的監(jiān)督和控制，保證智能接口可以得到合理應(yīng)用，以此來實現(xiàn)對空調(diào)的控制，最終導(dǎo)致節(jié)能的根本目的。

暖通空調(diào)系統(tǒng)在運行時還需要借助電氣設(shè)備來支持，這些電氣設(shè)備長期運行中勢必會產(chǎn)生大量熱量，若排熱存在不及時，就會對設(shè)備運行性能及效果產(chǎn)生影響，增加設(shè)備電能損耗。

在進行系統(tǒng)設(shè)計時，要確保電氣設(shè)備運行中能夠有效散熱，且在對空調(diào)通風(fēng)的系統(tǒng)排風(fēng)熱集中收集時，設(shè)計也要符合要求標(biāo)準(zhǔn)，做好回收設(shè)備的合理選擇，如果通風(fēng)要求并不高，優(yōu)先選擇自然通風(fēng)方式，從而對設(shè)備運行所消耗的電能實現(xiàn)節(jié)省。

4.3 綠色節(jié)能技術(shù)在電動機設(shè)備中的應(yīng)用

電氣系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備其中之一便是電動機。電動機運行效率直接影響建筑電氣系統(tǒng)能夠發(fā)揮的作用，其重要性可見一斑。在建筑電氣系統(tǒng)中，應(yīng)用綠色節(jié)能技術(shù)，以達到控制電動機能源損耗的目的，具體可通過調(diào)整功率來進行。

比如杭州某中小型醫(yī)院，醫(yī)院日常電能消耗極大，對醫(yī)院財政已形成壓力，為此醫(yī)院積極展開建筑改造工程，電動機設(shè)備中應(yīng)用綠色節(jié)能技術(shù)，引進節(jié)電器的使用，其將電動機實際工作電壓、電流當(dāng)作取樣的對象，對負荷的變化實現(xiàn)自動化和實時化監(jiān)測，進而對電動機電源、電壓等適時調(diào)整。在輕載狀態(tài)下，能夠把電動機供電的電壓自動控制在最佳的需求標(biāo)準(zhǔn)，從而有效實現(xiàn)無功損耗、有功損耗的降低。同時，還可以更換了新式的高效節(jié)能電動機，具有更高效率，通過電容器減少線路中的損失，并且減少電動機空載與輕載復(fù)合，可使電動機損耗可降至最低。新式電動機也能擁有自行根據(jù)需求調(diào)整轉(zhuǎn)速的功能，以負載實際數(shù)據(jù)確定轉(zhuǎn)速，滿足綠色節(jié)能要求。此外，在電氣系統(tǒng)綠色節(jié)能改造中，對功率大于45 kw的電動機單獨設(shè)立電壓表等配套設(shè)備，用來實時獲取電動機運行數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)不易察覺問題而導(dǎo)致出現(xiàn)電力浪費。

4.4 綠色節(jié)能技術(shù)在變壓器中的應(yīng)用

城市中建筑多為高層建筑，而高層建筑采用的供電方式大都是高壓供電，那么如何確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性是關(guān)鍵，這其中變壓器發(fā)揮著重要作用。但變壓器對電能的消耗很大，為了降低其耗能，應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑特性與節(jié)能設(shè)計需求正確應(yīng)用變壓器，控制電氣系統(tǒng)的能源損耗。

變壓器損耗在兩個方面體現(xiàn)：一為變壓器鐵損。這是由鐵芯渦流、漏磁損失而造成的，損耗程度與鐵芯加工工藝有直接關(guān)聯(lián)。在變壓器選擇時，應(yīng)優(yōu)選綠色節(jié)能類型的變壓器。比如鐵芯采用硅鋼片連續(xù)的卷制，在無縫連接狀態(tài)下，能源損耗會減少50%。二為變壓器線損。可以選用阻值較小繞組的擇銅芯變壓器。因為傳統(tǒng)變壓器中，約有1/2的負載都未投入實際應(yīng)用，造成能源損耗。為控制變壓器產(chǎn)生的能耗，設(shè)計人員在保障電力用戶需求滿足的基礎(chǔ)上，盡量使變壓器在80%左右的利用率狀態(tài)下工作，達到節(jié)能降耗的目的。

5 結(jié)語

在當(dāng)前社會環(huán)境中，建筑設(shè)計應(yīng)當(dāng)響應(yīng)政策要求，積極落實生態(tài)環(huán)保、綠色節(jié)能建設(shè)目標(biāo)，這不僅可保護生態(tài)環(huán)境，縮減能源消耗，同時也可使建筑建設(shè)經(jīng)濟效益最大化，助力自身在當(dāng)前社會穩(wěn)定、可持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻

[1] 楊杰.對于建筑電氣節(jié)能設(shè)計及綠色建筑電氣技術(shù)的探析[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2016（11）：202-203.

[2] 侯盼.綠色建筑電氣技術(shù)及建筑電氣節(jié)能設(shè)計的探討[J].中國建筑裝飾裝修，2022（8）：86-88.

[3] 黃國龍.淺析建筑電氣節(jié)能設(shè)計及綠色建筑電氣技術(shù)[J].江西建材，2022（2）：145-146+151.

[4] 2018全國綠色建筑應(yīng)用技術(shù)高峰論壇暨《智能建筑電氣技術(shù)》雜志編委換屆大會在蘇州成功舉辦[J].智能建筑電氣技術(shù)，2018，12（2）：105.

[5] 牛美英，渠基磊，牛曉波.建筑電氣節(jié)能設(shè)計及綠色建筑電氣技術(shù)研究[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2021（12）：191-193.

[6] 李莉芳，沈飛.綠色建筑電氣節(jié)能設(shè)計與能源管理系統(tǒng)可行性研究及解決方案[J].現(xiàn)代建筑電氣，2021，12（1）：8-12.