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摘要：節(jié)約能源是我國的基本國策。眾所周知，建筑行業(yè)是目前能源消耗最大的行業(yè)，但隨著能源危機的日益嚴重，建筑行業(yè)發(fā)展也面臨嚴峻挑戰(zhàn)。基于此，有必要將節(jié)能理念融入日常工作中，利用節(jié)能技術降低建筑能源損耗，優(yōu)化建筑性能。本文將以建筑電氣設計為探究對象，對節(jié)能技術的應用展開分析，以促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：建筑電氣設計；節(jié)能技術；可持續(xù)發(fā)展

建筑電氣設計是建筑設計中較為重要的一環(huán)，現(xiàn)階段，在建筑電氣設計中，設計工作與能源控制間存在較大矛盾和沖突。本文就通過節(jié)能技術的應用，解決上述矛盾。

1我國建筑電氣節(jié)能技術的應用現(xiàn)狀

建筑電氣系統(tǒng)的運行需要合理的電能供應，雖然我國電力事業(yè)發(fā)展起步較晚，節(jié)能技術還存在較多不足之處，但隨著技術的進步，針對電氣節(jié)能技術方面的研究逐漸加大，電能科學管控得到提升，有效地緩解了電氣系統(tǒng)運行中存在的能耗問題。另外，節(jié)能環(huán)保理念的推廣和落實，宣傳力度的不斷加大，使民眾加強了對節(jié)能的重視，這為節(jié)能技術在電氣設計中的落實奠定了基礎，有效推動了建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2建筑電氣節(jié)能設計的原則

2.1功能性。建筑電氣設計的首要目標就是滿足建筑功能要求，所以，建筑電氣設計也應遵循功能性原則，合理規(guī)劃設計內(nèi)容，提升電氣系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)水平。另外，電氣系統(tǒng)作為支撐建筑高效運轉(zhuǎn)的核心部分，完善其功能性，可增強整個建筑運行的科學性、安全性、經(jīng)濟性，從而為人們營造一個便利的生活空間。2.2經(jīng)濟性建筑電氣系統(tǒng)的復雜性較高，涉及設備零部件較多，再加上電能占比較大，如果不能對其實行科學管控，則很容易增加成本，造成較大的資源和資金浪費。為此，在建筑電氣設計中，要堅持經(jīng)濟性原則，不斷改善設計水平，滿足節(jié)能高效運轉(zhuǎn)要求。在設計過程中，設計人員要知悉傳統(tǒng)設計中存在的問題，多角度分析，找出問題解決措施。綜合利用大數(shù)據(jù)資料、過往項目實際營運數(shù)據(jù)。對電氣系統(tǒng)能源損耗情況實行預估，在保證其性能的基礎上，研究降低能源損耗的方式方法，高度落實節(jié)能技術。并且還需對材料和造價成本展開綜合考量，加強設計方案的科學性、可靠性，提升建筑工程價值。

2.3系統(tǒng)性。系統(tǒng)性原則要求實現(xiàn)少量能源損耗的目標。這就要求設計人員在開展電氣設計前，先掌握建筑用電情況，按用電量對電氣設備展開規(guī)劃和分析，有針對性地采取合理措施和方案，解決設備運轉(zhuǎn)中存在的電能損耗問題，實現(xiàn)節(jié)能目標。

3建筑電氣設計中節(jié)能技術的應用

3.1流程規(guī)劃。傳統(tǒng)建筑電氣設計對前期工作的重視度不夠，流程規(guī)劃存在較多問題，大多數(shù)工作都是隨著項目建設不斷改進和優(yōu)化的，雖然能保證建筑電氣系統(tǒng)性能，但能源控制效果不理想。而在現(xiàn)今電氣設計中，應在節(jié)能理念的引導下，做好前期管控作業(yè)，合理規(guī)劃各環(huán)節(jié)作業(yè)流程，通過流程把控，做到能源的控制。另外，在方案設計中，要求各參與方共同對流程操作及所需材料設備進行分析，必要時可開展模型模擬，以此提高設計科學性、有效性，避免各類問題的產(chǎn)生。方案選擇中，要利用對比分析法，從眾多方案中挑選合理性強、經(jīng)濟性好的方案用于實際設計。通過這種方式，可以滿足建筑的低能耗要求，降低工程成本造價，提高設計合理性。

3.2設計內(nèi)容優(yōu)化。為加強建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能設計，設計人員需要從供電電源電壓的選擇，電源的引入站情況、供電能力、距本項目的距離、新建或已有開閉站等情況，新建變電站的設置位置及節(jié)能設備選型等，高低壓配電系統(tǒng)設計方案。無功功率補償方案。照明配電系統(tǒng)的設計方案，節(jié)能型照明燈具及相應配套設備選擇，室內(nèi)外照明節(jié)能控制方案。對風機、水泵等有調(diào)速要求的電機采用變頻調(diào)速方案及達到的節(jié)能效果，對其他動力設備如電梯、電熱水器等的節(jié)能控制措施等內(nèi)容實行優(yōu)化。3.2.1合理配置變壓器。（1）電能轉(zhuǎn)換建立在電磁轉(zhuǎn)換的原理上，轉(zhuǎn)換過程必然會發(fā)生功率損耗，具體包涵變壓器的空載損耗和負載損耗、雜散損耗、介質(zhì)損耗。下圖比較了SC(B)13和SC(B)11干式變壓器的年運行費用，可得出在售電單價相同、負載率相同的情況下，變壓器能效等級越大，年運行費用越低。所以在設計時，選用變壓器選用13型及以上節(jié)能環(huán)保型、低損耗、低噪音，接線組別為Dyn11的干式變壓器。（2）合理布置變電所位置。變電所選址時，宜盡量靠近負荷中心，減少線路損耗。例如，新建居住區(qū)，低壓供電半徑不宜超過200m。變電所偏離負荷中心時，電能損耗增大，同時，增加了線路長度，增加有色金屬消耗量，降低供電質(zhì)量。低壓配電線路布置時應多走直線少走彎路，避免倒送電。三相平衡負荷線路電壓降3.2.2提高功率因數(shù)。由于部分用電設備為感性負荷，運行時會產(chǎn)生電流，滯后于電壓，產(chǎn)量過量的無功功率，浪費電能。應設置無功補償裝置來提高功率因數(shù)?？梢栽谧冸娝蛪簜?cè)集中設置電容補償，電容補償可根據(jù)用電負荷的變化自動設置電容器組投入的組數(shù)，從而減少無功功率。線路損耗∆P，，可見在有功功率一定的情況下，功率損耗∆P與功率因數(shù)cosφ成反比，于是提高cosφ，能降低線路損耗。在線路的電壓U和有功功率不變P不變的情況下，有改善前的功率因數(shù)cos1φ和改善后的功率因數(shù)cos2φ，則三相線路實際減少的功率損耗按下式計算。當cosφ從0.65提高到0.9時，線路功率損耗∆P可降低約48%。10KV高壓供電企業(yè)主要采用的無功補償方式見圖1。（1）變配電所高壓集中補償，如圖中補償電容器組C1。（2）配電變壓器高壓側(cè)相對集中補償,如圖中補償電容器組C3。（3）變壓器低壓側(cè)集中補償，如圖中補償電容器組C2。（4）低壓側(cè)分組補償，如圖中補償電容器組C4。（5）用電設備就地補償方式，如圖中補償電容器組C5。供電部門規(guī)定的用戶月平均功率因數(shù)為0.9，電氣設備的功率因數(shù)通常不足0.9。所以，系統(tǒng)中應科學設置無功功率調(diào)節(jié)器，有效提高系統(tǒng)無功功率因數(shù)，從而增大系統(tǒng)電壓，降低線路損耗。無功補償裝置具過零自動投切功能，并有抑制諧波和抑制涌流的功能；分相補償容量不小于總補償容量的40%。3.2.3三相負荷平均分配。當變壓器處于負載不平衡運行時，若控制最大相電流為額定電流，那剩余兩相就不能滿載，變壓器就不能充分利用；反之，若仍維持額定容量，會造成局部過熱。當線路處于負載不平衡運行時，負序電流會產(chǎn)生附加損耗，增大線損，同時，使輸電線路電壓降增加；另外，也會加大對通信系統(tǒng)的干擾，影響通訊質(zhì)量。三相配電的照明配電系統(tǒng)，三相負荷的不平衡度不大于15%。3.2.4照明節(jié)能設計。照明設計時，在創(chuàng)建良好的光環(huán)境基礎上，盡可能節(jié)約照明用電。為節(jié)約照明用電，國際照明委員會（InternationalCommissionIllumination,CIE）提出以下方法：（1）在滿足相宜色表和顯色性的基礎上采用高效率光源；（2）在滿足炫光的基礎上采用高效率燈具；（3）室內(nèi)表面采用高反射比的裝修材料；（4）空調(diào)和照明系統(tǒng)的熱結(jié)合；（5）設置智能照明或調(diào)光可變的照明裝置；（6）人工照明和自然光綜合利用。以下對人工照明和天然采光做詳細論述：首先，增大自然光源的應用率。在建筑電氣照明系統(tǒng)設計中，工作人員需根據(jù)建筑工程規(guī)模、結(jié)構朝向等特征，加大自然光源應用率，延長建筑內(nèi)部日照時長，降低照明系統(tǒng)白天的應用率，做到能源控制。房間的采光系數(shù)或采光窗地面積應符合《建筑采光設計標準》GB50033的有關規(guī)定。其次，按照功能分區(qū)，可采取合理的導光系統(tǒng)。對于照明要求較高的區(qū)域，可采用主動式導光系統(tǒng)；對光源要求較低的區(qū)域，可采用被動式導光系統(tǒng)。再者，將光控技術與傳感技術應用其中，實現(xiàn)對照明設備的自動化管控，減少設備常開帶來的電能損耗問題。例如，將樓梯間的照明，由原來的手動開關，改為紅外感應開關，人走燈滅，有效減少電能損耗。全面計算和模擬照明要求后，可有效減少燈具的數(shù)量，合理控制照明密度，這樣不僅能夠節(jié)約電能，保護環(huán)境，而且還可有效降低項目的成本，增大工程的綜合效益。3.2.5電動機節(jié)能設計。（1）電動機采用高效節(jié)能產(chǎn)品，其能效應符合《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》GB18613節(jié)能評價值的規(guī)定。（2）風機、水泵、電梯等選用高效節(jié)能型電動機。電梯、生活給水泵采用變頻調(diào)速控制、潛污泵采用液位自控等節(jié)能措施。單臺電梯應具有集選控制、閑時停梯操作、燈光和風扇自動控制等節(jié)能控制措施。多臺電梯集中排列時，應具有按規(guī)定程序集中調(diào)度和控制的群控功能。（3）交流電動機的調(diào)速分類如圖2。調(diào)速方案有高效和低效兩種，設計時，優(yōu)先選用高效調(diào)速方式，其中變頻控制使用率較高。3.2.6能效管理系統(tǒng)。節(jié)能措施分為管理節(jié)能和設備節(jié)能，3.2.1至3.2.5講述的設備改造屬于設備節(jié)能改造，以下講述管理節(jié)能。能效管理系統(tǒng)為節(jié)能有緊密的關系：（1）能效管理系統(tǒng)為節(jié)能提供數(shù)據(jù)支撐；（2）可以通過能效管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)建筑能耗問題，執(zhí)行節(jié)能措施后，對節(jié)能效果追蹤驗證、鞏固；（3）通過能效管理系統(tǒng)指定節(jié)能行動策略。用戶能根據(jù)能效管理系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能監(jiān)控目標，能源管理系統(tǒng)架構圖如圖3。本地能源控制分為三層，分別是現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通信層、能源管理層。在民用建筑電氣設計中，超過2萬平米的公共建筑，需設置能源管理系統(tǒng)。

3.3節(jié)能評估。建筑電氣設計的最終階段就是節(jié)能評估，評估性越高，方案可行性也高，能源節(jié)約效果越好。節(jié)能評估需要工作人員完全按照現(xiàn)有的評估機制進行操作，從整體和局部兩部分開展評估作業(yè)，確保設計的合理性，注重各環(huán)節(jié)的連接性，以提高建筑電氣系統(tǒng)建設水平，加強建筑的功能性和經(jīng)濟性。

4結(jié)語

建筑電氣設計中，節(jié)能技術的應用是實現(xiàn)建筑能耗管控的有效措施，要求設計人員在內(nèi)容處理上，從經(jīng)濟性、功能性、實用性等多方面展開分析探討，進而采取合理方式方法解決傳統(tǒng)設計中存在的各類問題，不斷改善設計水平，落實節(jié)能理念，以推動電氣設備及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，加快綠色城市的前進腳步。

參考文獻：

[1]韓瑾.在建筑電氣設計中的節(jié)能技術措施[J].工程建設與設計，2018.

[2]徐靈.探析建筑電氣設計中的綠色節(jié)能技術措施運用[J].地產(chǎn)，2019(14).

作者:殷小石 單位:南京市建筑設計研究院有限責任公司