楊 帥 菏澤市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

1 前言

建筑用電是社會(huì)消費(fèi)的重要主體，建筑電氣節(jié)能是節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展要求之一。近幾年來，中國(guó)一直在研究節(jié)能的方法和措施。本文分析了當(dāng)前建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，提出了發(fā)展節(jié)能技術(shù)的具體措施，以提高我國(guó)建筑電氣設(shè)計(jì)的整體節(jié)能效果。

2 建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能降耗措施的意義

在實(shí)施電氣設(shè)計(jì)工作的過程中，最重要的是使用多種措施確保建筑電氣節(jié)能降耗標(biāo)準(zhǔn)的有效落實(shí)，能夠在降低建筑物電能損耗的同時(shí)，全面保障建筑電氣的使用功能。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的前提下，工業(yè)化水平也得到了明顯的提升，能源危機(jī)已經(jīng)成為目前影響社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵問題。我國(guó)作為一個(gè)能源緊缺的國(guó)家，大量天然氣及石油等能源仍需要進(jìn)口。在實(shí)際生活生產(chǎn)中，如何最大限度降低能源消耗是各個(gè)行業(yè)所面臨的一項(xiàng)重要問題。在社會(huì)能耗中建筑電氣能耗占據(jù)著重要部分，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑電氣能耗在社會(huì)能耗中的占比也呈現(xiàn)出逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，相比于發(fā)電設(shè)備增長(zhǎng)速度，我國(guó)電力設(shè)備增長(zhǎng)速度比較迅猛，這樣加劇了我國(guó)能源供給的威脅。因此，研究電氣節(jié)能降耗措施，能夠降低建筑電氣的能耗或者減緩建筑電氣的增長(zhǎng)速度，這對(duì)社會(huì)發(fā)展來說意義重大。

3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)原則

3.1 滿足建筑功能的原則

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)要符合建筑功能的實(shí)際需求，即滿足不同照度、色溫和顯色指數(shù)，并且這些標(biāo)準(zhǔn)還要和建筑照明以及其他風(fēng)量、溫度等因素相吻合，從而更好地實(shí)現(xiàn)建筑電氣的使用安全、舒適和健康。

3.2 滿足經(jīng)濟(jì)效益的原則

現(xiàn)階段，我國(guó)國(guó)情主張的是節(jié)能減排、綠色環(huán)保。在建筑電氣設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要按照國(guó)情的發(fā)展，從經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，合理進(jìn)行資源投資，真正實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約利用；針對(duì)不需要增加的部分要避免投資，減少投入成本，加快成本回收，真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 避免盲目消耗能源的原則

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)主張的是降低能源消耗，設(shè)計(jì)人員應(yīng)找出建筑電氣能源消耗的主要因素，比如變壓器的功率損耗和輸電線路的有功功率損耗都是無用的能量損失。

4 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求

4.1 節(jié)能需滿足建筑物的功能

對(duì)于建筑電氣節(jié)能方案，技術(shù)人員最應(yīng)當(dāng)考量的因素就是如何完成設(shè)備的電能安全，只有確保建筑電氣設(shè)備穩(wěn)定可靠，才可以發(fā)揮出預(yù)期效用，為用戶提供舒適的體驗(yàn)環(huán)境。此外，還應(yīng)當(dāng)全面測(cè)定建筑電氣設(shè)備的性能指標(biāo)，保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)能夠同設(shè)計(jì)方案相匹配。

4.2 節(jié)能需滿足建筑物的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

從建筑電氣節(jié)能發(fā)展來看，技術(shù)人員要將實(shí)際需求同經(jīng)濟(jì)目標(biāo)相結(jié)合，圍繞經(jīng)濟(jì)效益做好節(jié)能方案設(shè)計(jì)，確保建筑電氣系統(tǒng)不僅能達(dá)到節(jié)能目標(biāo)，還能為企業(yè)創(chuàng)造最大化的經(jīng)濟(jì)收益，為國(guó)內(nèi)建筑電氣領(lǐng)域的穩(wěn)步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。從實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來說，不能只關(guān)注節(jié)能方案的數(shù)據(jù)指標(biāo)，還要充分考量成本投入，綜合評(píng)定方案的合理性。承擔(dān)建筑電氣方案設(shè)計(jì)的工作人員在完成具體工作過程中，應(yīng)充分考量各項(xiàng)因素，選取最優(yōu)材料，保證建筑電氣系統(tǒng)整體資金分配的合理度。應(yīng)當(dāng)保證電能穩(wěn)定度、用戶舒適感以及運(yùn)行效率等達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，首先要保證基礎(chǔ)的照明系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)需求，且各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均能滿足規(guī)定，建筑質(zhì)量和內(nèi)部環(huán)境直接關(guān)系到用戶是否具有良好的生活環(huán)境，因此也需要重點(diǎn)考量。為保證建筑樓梯和通道布局合理，要選取最佳路徑方案。對(duì)于部分特殊建筑，還要為其提供專屬設(shè)計(jì)，例如酒店環(huán)境中應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善電力運(yùn)行管理系統(tǒng)。

4.3 節(jié)能需減少無謂的能量消耗

建筑電氣的節(jié)能方案應(yīng)當(dāng)根據(jù)能源消耗情況綜合分析，確保建筑電氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能夠消除不必要的額外能耗，提高能源使用率，將節(jié)能理念真正落實(shí)到位。實(shí)際設(shè)計(jì)電氣節(jié)能方案過程中，要充分考量不同階段的電氣消耗度，全面掌握電氣裝置的各項(xiàng)參數(shù)性能，對(duì)電氣裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的冗余環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。例如選用合理方案盡量?jī)?yōu)化電能輸送過程中的額外耗損，或?qū)匣€路進(jìn)行改善，提高線路效率。還需要采用高效的光控技術(shù)，提升照明系統(tǒng)性能，達(dá)到降低能耗的目標(biāo)。

4.4 滿足環(huán)境保護(hù)的先進(jìn)性原則

開展建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，需要緊緊圍繞綜合效用和轉(zhuǎn)化率兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)展開，同時(shí)結(jié)合環(huán)境要求、經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平等方面構(gòu)建起行之有效的設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)各項(xiàng)參數(shù)精確測(cè)定，選取最佳設(shè)備和控制體系，在不加大成本投入的基礎(chǔ)上盡可能優(yōu)化節(jié)能性能。

5 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)存在的問題

5.1 規(guī)章制度不全

從現(xiàn)階段關(guān)于建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)及規(guī)章制度來看，不僅相關(guān)文件不多且缺乏統(tǒng)一規(guī)定性的文件，這就使得很多建筑設(shè)計(jì)單位對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)缺乏參考依據(jù)，通常是按照用戶需求進(jìn)行分配，這在一定程度上影響了建筑電氣設(shè)計(jì)水平，難以將節(jié)能理念全面落實(shí)到建筑設(shè)計(jì)中。

5.2 產(chǎn)品不符標(biāo)準(zhǔn)

從現(xiàn)階段建筑工程施工建設(shè)的角度來看，我國(guó)的很多施工企業(yè)所使用的電氣產(chǎn)品，有很多已經(jīng)被淘汰，難以確保電器產(chǎn)品的節(jié)能效果。若是在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用這些電氣產(chǎn)品，不僅會(huì)浪費(fèi)電氣運(yùn)行費(fèi)用，還會(huì)浪費(fèi)大量的資源，必須對(duì)其給予高度的重視。

5.3 不符用戶需求

建筑設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于電氣節(jié)能設(shè)計(jì)既需要考慮到用戶的利益與需求，還需要重視用戶對(duì)于電氣節(jié)能方法的時(shí)序需求。然而，目前建筑設(shè)計(jì)人員在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中，并沒有充分考慮到這些因素，容易給消費(fèi)者的使用帶來不便。

5.4 光源選擇不當(dāng)

從現(xiàn)階段的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)分析來看，若是設(shè)計(jì)人員所選用的照明光源不當(dāng)，在照度設(shè)計(jì)方面缺乏合理性，自然不能符合GB 50034—2004《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定及要求。在建筑照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于建筑物室內(nèi)的照明、空調(diào)等方面的設(shè)計(jì)沒有進(jìn)行節(jié)能考慮，導(dǎo)致部分照明節(jié)能設(shè)備難以滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。若是對(duì)于立面照明、庭院照明等方面的設(shè)計(jì)，沒有做好光控設(shè)計(jì)，也會(huì)造成電能的浪費(fèi)。

6 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

6.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)于建筑電氣設(shè)備安裝中供配電系統(tǒng)是非常重要的一個(gè)組成部分，其安裝主要放在以下幾個(gè)方面：第一，合理地選擇變電站和變配電所。在靠近建筑負(fù)荷中心的位置要安裝相應(yīng)的箱式變電站，這樣不僅能夠保證電纜供電半徑的縮小，還可以避免在電能整個(gè)運(yùn)行過程中出現(xiàn)能源的浪費(fèi)。第二，變壓器設(shè)備數(shù)量和容量的選擇。不同的建筑工程，使用到的變壓器數(shù)量和性能會(huì)存在一定的差別，因此要結(jié)合建筑工程的實(shí)際使用要求選擇相應(yīng)型號(hào)的變壓器設(shè)備。隨著季節(jié)的變化，用電量的改變，需要適量地增加變壓器的數(shù)量，防止出現(xiàn)一些不必要的能源浪費(fèi)問題。第三，明確供配電系統(tǒng)功率影響的相關(guān)因素。在實(shí)際建筑工程的施工過程中電氣節(jié)能技術(shù)可以通過功率補(bǔ)償?shù)确绞綄?shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)功率的穩(wěn)定。在一些民用建筑工程中，還會(huì)采取并聯(lián)、集中控制補(bǔ)償?shù)姆绞?，加?qiáng)對(duì)供配電系統(tǒng)的處理這樣可以減少電力能源的損耗。

6.2 變壓器的選擇

建筑電氣對(duì)變壓器的選擇實(shí)際上是相對(duì)繁雜的，變壓器的數(shù)量取決于變電所供電范圍內(nèi)所有用電負(fù)荷的電量。為了能夠節(jié)約能源，要對(duì)整個(gè)供電負(fù)荷范圍內(nèi)的用電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，并且要根據(jù)負(fù)荷的負(fù)荷等級(jí)，選用合理的供電方案。對(duì)于工程規(guī)模較大的建筑，整個(gè)負(fù)荷量的統(tǒng)計(jì)工作量很大，還要通過各個(gè)設(shè)備和各功能性用電負(fù)荷的需用系數(shù)來計(jì)算有功功率，進(jìn)而計(jì)算出各用電負(fù)荷的無功功率。之后，基本就可以進(jìn)行變壓器的計(jì)算和選擇了。簡(jiǎn)要地說，要先確定未補(bǔ)償前的總無功功率值，進(jìn)而計(jì)算出補(bǔ)償后的無功功率值，最終算出供電系統(tǒng)的視在功率，也就是供電系統(tǒng)中所需要的變壓器的容量，單位為kVA。不能直接用計(jì)算出來的數(shù)值去選擇變壓器，所選擇的變壓器要給一定的容量空間。變壓器覆蓋的供電單位、住宅、人員范圍很大，需要保障其供電的可靠性，所以選擇的變壓器要有一定的容量空間。但是，又不能無限制地?cái)U(kuò)大變壓器的容量，當(dāng)變壓器的容量或者變壓器臺(tái)數(shù)增加時(shí)，會(huì)大大增加成本。首先，會(huì)增加變電所的占地面積。另外，變壓器臺(tái)數(shù)的增加，會(huì)增加斷路器、開關(guān)柜等用電設(shè)備的數(shù)量等。所以，這里提出了負(fù)荷率這個(gè)概念，變壓器的選擇要使其負(fù)荷率的值在規(guī)定的范圍內(nèi)，根據(jù)負(fù)荷率選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，既可以滿足實(shí)際的應(yīng)用，保障供電的可靠，又可以做到電能的節(jié)約。

6.3 電力線路的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)

電能在整個(gè)運(yùn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，因此電力線路的截面積和供電方式會(huì)影響到電力功率的消耗情況。如果電壓越高，電線的損耗就會(huì)越小。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，很多情況下是不能夠?qū)崿F(xiàn)高壓輸送的。因此，設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員要提高對(duì)電氣負(fù)載能力的重視，做好電氣位置的合理布置，保證整個(gè)電力盡量滿足電氣設(shè)備的使用要求。首先，需要將電線的長(zhǎng)度盡量縮小，通過點(diǎn)到點(diǎn)的方式能夠有效地減少電線的長(zhǎng)度。其次，截面積要適當(dāng)增加。如果電源線比較長(zhǎng)，需要對(duì)線路的熱穩(wěn)定進(jìn)行分析。在明確整個(gè)負(fù)載量的同時(shí)，將電源線的截面積盡量增加，這樣能夠減少電能的損耗，還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。最后，合理的選擇電力線路材料，通過銅芯線和鋁芯線能夠有效地降低電阻。

6.4 取暖系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

建筑電氣安裝的過程中取暖系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的組成部分，同時(shí)對(duì)于綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用也非常重要。在我國(guó)北方地區(qū)，由于冬天的氣候比較寒冷，如果建筑中沒有取暖系統(tǒng)，將會(huì)給人們的生活帶來嚴(yán)重影響。以前使用到的取暖系統(tǒng)會(huì)存在較大的能源損耗，取暖效果也無法達(dá)到人們的要求。因此，在建筑行業(yè)電氣安裝工作中要盡量選擇一些科學(xué)合理的取暖系統(tǒng)，有效地利用可再生能源，減少能源浪費(fèi)還可以保護(hù)環(huán)境。太陽(yáng)能屬于一種可再生能源，具有豐富的蘊(yùn)藏量，同時(shí)輻射量比較大，可以覆蓋較寬廣的范圍。因此，在這一基礎(chǔ)上可以加強(qiáng)對(duì)蓄熱型取暖設(shè)備的應(yīng)用。這種設(shè)備可以將沼氣還有太陽(yáng)能進(jìn)行充分應(yīng)用，從而減少電氣能源的損耗，滿足用戶的供暖需求。除此之外，還可以通過分戶計(jì)算的方法，在保證用戶利益的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源使用量的控制，最終達(dá)到節(jié)能環(huán)保的作用。

6.5 自然光的節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)階段，我國(guó)建筑電氣安裝過程中對(duì)于綠色節(jié)能理念的應(yīng)用還可以加強(qiáng)對(duì)自然光的使用。使用自然光不僅可以滿足照明系統(tǒng)的要求，同時(shí)還可以節(jié)約電能有效降低電力能源的消耗。目前我國(guó)使用比較多的自然光技術(shù)主要有以下幾種：第一，導(dǎo)光技術(shù)。這種技術(shù)是通過利用光的傳導(dǎo)方式，有效地彌補(bǔ)一些光照不穩(wěn)定的情況，加強(qiáng)了這一技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。利用這一技術(shù)還可以對(duì)光照角度和時(shí)間進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)光照能源的應(yīng)用，提高整個(gè)綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果。

第二，光照的效應(yīng)理論。主要是借助農(nóng)業(yè)種植業(yè)為出發(fā)點(diǎn)使用的一種新型技術(shù)，通過安裝相似的采光棚，可以對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行回收和轉(zhuǎn)換，合理地安裝在相應(yīng)的位置，加強(qiáng)對(duì)能源的充分利用。

6.6 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)于照明系統(tǒng)，設(shè)計(jì)上一般分為正常照明系統(tǒng)和消防照明系統(tǒng)，當(dāng)計(jì)算其消防電量時(shí)，只需要計(jì)算消防照明系統(tǒng)的電量。當(dāng)使用燈具的場(chǎng)所屬于消防通道時(shí)，需要增設(shè)消防照明用電。此時(shí)，可以采用平時(shí)與消防能夠兼用的燈具，這樣可以減少一套燈具，降低資金損耗。例如，在高層住宅的電梯前室，很多時(shí)候會(huì)采用平時(shí)與消防兼用的燈具。另外，對(duì)于不同功能的房間，不可以隨意增加其照度，應(yīng)在完成規(guī)范對(duì)功能房間照度要求的前提下，盡量減少能源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能的要求。在燈具的選擇上，同樣要做到節(jié)約電能。比如普通的白熾燈和熒光燈，在同樣照度的情況下，會(huì)消耗更多的電能，所以目前很多時(shí)候都采用節(jié)能燈具，節(jié)能燈具不僅能耗低，并且壽命長(zhǎng)，滿足了節(jié)能的各種要求。另外，從燈具控制上來說，有一些燈具可以應(yīng)用在類似學(xué)校的教學(xué)樓以及自習(xí)室等場(chǎng)所，這種燈具一般設(shè)置有人傳感器。學(xué)校的教室、走道，當(dāng)無人在走道走動(dòng)，或者沒有學(xué)生上自習(xí)時(shí)，燈會(huì)自動(dòng)熄滅；當(dāng)有人在燈具所覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，燈具則自動(dòng)點(diǎn)亮，這樣很大程度地減少了電能的消耗。除此之外，還要根據(jù)所設(shè)計(jì)建筑的功能特點(diǎn)，在太陽(yáng)光照充足時(shí)，盡量使用自然光。

對(duì)于規(guī)模比較大、功能相對(duì)復(fù)雜的建筑，還可以采用智能照明系統(tǒng)進(jìn)行照明設(shè)計(jì)，智能照明系統(tǒng)不僅可以分時(shí)分地控制，還可以調(diào)節(jié)光的照度。隨著科技的發(fā)展，可以應(yīng)用的節(jié)能措施將越來越多，一些建筑還應(yīng)用了太陽(yáng)能等新能源在照明節(jié)能上。照明電能的消耗占全國(guó)電力總消耗的13%，所以在設(shè)計(jì)上一定要注意它的節(jié)能設(shè)計(jì)，節(jié)約國(guó)家的能源。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，節(jié)約能源是我國(guó)發(fā)展進(jìn)程上的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是建筑電氣設(shè)計(jì)必須要重視和實(shí)施的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文根據(jù)建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能原則，闡述了電線電纜節(jié)能、變壓器節(jié)能、電力和照明系統(tǒng)等方面的節(jié)能措施，使得供配電系統(tǒng)在電能的節(jié)約上，能夠有針對(duì)性和實(shí)效性地進(jìn)行優(yōu)化和完善，保障了國(guó)家節(jié)能工作的有效推進(jìn)，以及能源的可持續(xù)性發(fā)展。