張文浩

(上海原構(gòu)設(shè)計(jì)咨詢有限公司太原分公司，山西 太原 030000)

隨著能源成為全球性問(wèn)題，電力資源的再生雖然重要，但在中國(guó)，火力發(fā)電仍為主要電力來(lái)源。因此，在發(fā)電、配電以及建筑電氣工程的建設(shè)過(guò)程中，合理運(yùn)用電氣節(jié)能技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響及能源損耗的減少具有重大意義。在建筑設(shè)計(jì)中，節(jié)能已成為核心思想，但在實(shí)施節(jié)能技術(shù)以提升供電經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，必須確保建筑電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 概述

1.1 建筑電氣設(shè)計(jì)

1.1.1 建筑電氣設(shè)計(jì)中電氣照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在電氣照明設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須深入考慮照明設(shè)備的選擇、燈具的布置、安裝方式以及線路的截面等因素。燈光設(shè)計(jì)與房屋建筑的裝飾裝修關(guān)系密切，并且要與施工單位緊密合作，才能實(shí)現(xiàn)使用功能與施工效果的統(tǒng)一。尤其是在節(jié)能、高效和環(huán)保的要求下，這一概念更是被越來(lái)越多的運(yùn)用在建筑電氣的設(shè)計(jì)上。

1.1.2 建筑電氣設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)節(jié)能的設(shè)計(jì)

在建筑電氣設(shè)計(jì)中，有很多用到電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)所，我們也可以在電動(dòng)機(jī)的設(shè)備上采取一些有效的節(jié)能措施，目的就是用來(lái)降低電機(jī)所消耗的功率，尤其是要既滿足節(jié)能的情況下，又要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的工作的效率，也要使得建筑電氣的設(shè)計(jì)需求得到滿足。展開(kāi)來(lái)說(shuō)就是在通過(guò)對(duì)節(jié)能措施的利用的同時(shí)，我們能把一般電機(jī)的工作效率提高幾倍的情況下，還能夠降低總體對(duì)于能量的消耗百分比。所以說(shuō)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需要的第一步就是考慮其工作的效率和節(jié)能技術(shù)。

1.1.3 建筑用電設(shè)計(jì)中的對(duì)于防雷設(shè)計(jì)的節(jié)能措施

建筑物的雷電保護(hù)是一項(xiàng)全方位的、系統(tǒng)性的工程，需要構(gòu)建一套科學(xué)的保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)的基本原理和方式是：針對(duì)建筑物，應(yīng)合理設(shè)置雷電流釋放通道，實(shí)施分流措施，確保電位均衡，實(shí)施屏蔽措施，合理布線以及接地設(shè)施，這些步驟在防雷保護(hù)中至關(guān)重要。建筑物的雷電防護(hù)，主要是為保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。在建筑物防雷的設(shè)計(jì)中，我們第一步要想的是如何合理的選用建筑物本身的金屬導(dǎo)體，作為防雷引下線，從而避免資源能源的浪費(fèi)。

1.2 樓宇電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

(1)實(shí)際性。在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，要仔細(xì)地分析并確定其經(jīng)濟(jì)效益，在保證經(jīng)濟(jì)損失不大的情況下，盡可能地選用節(jié)約能源的設(shè)備和材料。

(2)實(shí)用性。建筑物的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)要科學(xué)合理地利用電能，并與電力系統(tǒng)的具體供電和供電要求緊密聯(lián)系。在保證用戶每天所需要的前提下以及在滿足工程安全要求的前提下，為工程設(shè)施提供必要的消能，確保工程機(jī)械的正常運(yùn)行。

(3)節(jié)約能源。近年來(lái)，在目前的能源短缺情況下，節(jié)約排放是很重要的措施。雖然我們國(guó)土面積很大，我們面對(duì)的是非常有限的環(huán)境，所以每個(gè)產(chǎn)業(yè)都應(yīng)該對(duì)此有足夠的認(rèn)識(shí)，并且要大力發(fā)展能源節(jié)約，包括建筑業(yè)。在進(jìn)行建筑的電力設(shè)計(jì)時(shí)，既要滿足人民的日常需求，又要在不對(duì)人民的正常生活造成干擾的情況下，將能源消耗降到最低。

(4)安全性原則。隨著中國(guó)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，施工項(xiàng)目數(shù)量不斷增加，同時(shí)隨著高新技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)現(xiàn)代化樓宇的智能、自動(dòng)化等方面的要求越來(lái)越高，樓宇電氣設(shè)計(jì)的困難程度也在不斷提高。然而，由于工藝條件的限制，很多線路因設(shè)計(jì)不當(dāng)而發(fā)生故障，造成人身傷亡，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起火災(zāi)。在此情況下，在進(jìn)行建筑物的電力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將安全性放在首位。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用的重要性

電力節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用是在電力工程的全流程中進(jìn)行的。例如：在配電網(wǎng)中，通過(guò)對(duì)負(fù)載的分析，對(duì)變電所的容量與數(shù)目進(jìn)行合理的選取；對(duì)照明的光源和照度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的選用，達(dá)到照度和能效要求；根據(jù)照明和空氣調(diào)節(jié)的能源效率。

在公共區(qū)域、泛光照明以及天井照明中設(shè)置照明開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)智能控制和變頻控制。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，采用群控或其他節(jié)能方式，而在電梯方面，則采用感應(yīng)節(jié)電技術(shù)。這些方法都能對(duì)用電量和設(shè)備的投入產(chǎn)生顯著影響。它所牽扯到的電子產(chǎn)品種類很多，工作時(shí)間很長(zhǎng)，按照電子產(chǎn)品和建筑的壽命來(lái)看，它所需要的能量是非常巨大的，并且還會(huì)和其它的行業(yè)產(chǎn)生聯(lián)系。隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，工業(yè)和農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力得到極大的提升，但與此同時(shí)，對(duì)能量的需求量也越來(lái)越大，導(dǎo)致能量的使用效率越來(lái)越差，并且對(duì)環(huán)境的影響也越來(lái)越大[1-2]。數(shù)據(jù)表明，在我國(guó)，建筑用能約占能源總量的30%，其中建筑用能在其中所占比重很大，而且還在不斷增加。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建設(shè)行業(yè)對(duì)電能的要求越來(lái)越高，在建筑節(jié)能中，電能節(jié)約占有很大的比重，近年來(lái)，因?yàn)榻ㄖ秒姵尸F(xiàn)出短缺的狀況，有不少地區(qū)都曾經(jīng)發(fā)生過(guò)拉閘限電的現(xiàn)象，因此做好建筑電氣節(jié)能工作是一項(xiàng)十分緊迫的工作。以電能作為我國(guó)目前最廣泛的一種能源，如何合理、高效地降低電能消費(fèi)，提升電能利用效率，是當(dāng)前我國(guó)面臨的重大課題。近年來(lái)，在我國(guó)大力打造節(jié)約型社會(huì)的背景下，國(guó)家及有關(guān)部門已經(jīng)充分意識(shí)到節(jié)約、減排的重要意義，并針對(duì)這一領(lǐng)域，以“節(jié)約”為總目標(biāo)，以“節(jié)能省地”為重點(diǎn)，制定一套以“節(jié)約”為重點(diǎn)的發(fā)展策略。

3 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)存在的主要問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)該技術(shù)的研究主要集中于對(duì)節(jié)能技術(shù)及其在建造過(guò)程中應(yīng)用的研究。1)電力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)不夠完善，或者說(shuō)沒(méi)有足夠的深度。這主要是因?yàn)?，在?guó)內(nèi)，綠色節(jié)能設(shè)計(jì)理念的提出比較遲，并且，綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的建設(shè)比較困難。在節(jié)能技術(shù)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于綠色建筑實(shí)踐的研究和探討尚顯不足，同時(shí)建筑技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容的影響也帶來(lái)了一定的限制。這導(dǎo)致某些節(jié)能技術(shù)無(wú)法在設(shè)計(jì)中得到充分實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響[3]；2)電力節(jié)能技術(shù)在建造過(guò)程中對(duì)自然條件的應(yīng)用不夠充分，更多地采用模式應(yīng)用，未與建筑物的總體功能與結(jié)構(gòu)相結(jié)合，導(dǎo)致電力節(jié)能技術(shù)難以獲得業(yè)主的認(rèn)同。

4 建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能性

4.1 變壓器

配變是一種重要的電力設(shè)備，也是一種能源消耗較大的設(shè)備，所以就需要對(duì)電力系統(tǒng)中的配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化和改造，以達(dá)到改善電力系統(tǒng)的目的。其主要對(duì)策是：在選型上，應(yīng)采用能夠有效地提升電力變換效率以及保證安全性和環(huán)境友好型的配電箱；在選取運(yùn)行多臺(tái)設(shè)備和工作模式時(shí)，要將電力節(jié)能措施與電力負(fù)載等因素結(jié)合起來(lái)，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)損失的合理控制，使得它能夠在低消耗的條件下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)；在變壓器低壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)該采取的是閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)的形式，這樣可以方便有關(guān)人員對(duì)負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)，可以及時(shí)地進(jìn)行負(fù)載開(kāi)關(guān)的切換，并對(duì)并聯(lián)變壓器的組合方式進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，這樣可以提高電能負(fù)載的供電穩(wěn)定性，可以有效地減少運(yùn)行損耗[4-5]。

4.2 照明

在建筑物的使用過(guò)程中，照明是一個(gè)電能消耗極高的電氣項(xiàng)目。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于其涉及到許多復(fù)雜的因素，因此需要耗費(fèi)大量的電力能源來(lái)完成整個(gè)建筑的運(yùn)行和管理。每天，照明系統(tǒng)都需要在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)工作，這不僅增加了它的電能消耗，還導(dǎo)致了更大的能量損耗。因此，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，就要根據(jù)實(shí)際情況制定出相應(yīng)的節(jié)能方案，來(lái)減少電能的浪費(fèi)，從而提高能源利用效率。為了實(shí)現(xiàn)電能的有效節(jié)約，在具體的設(shè)計(jì)階段，首先需要對(duì)建筑物內(nèi)部的照明區(qū)域進(jìn)行全面的基礎(chǔ)調(diào)查，隨后還需要深入了解和掌握自然采光的狀況。對(duì)于一個(gè)大型城市來(lái)說(shuō)，其人口和建筑面積都比較大，那么在這個(gè)前提下就應(yīng)該選擇節(jié)能性更好的照明方式。當(dāng)建筑物的自然光采集率相對(duì)較高時(shí)，這有助于減少照明和采光，從而最大化地利用自然資源進(jìn)行照明。當(dāng)然，還要注意合理規(guī)劃照明區(qū)域，避免浪費(fèi)大量能源。再者，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)，必須選擇節(jié)能燈，這樣可以更有效地節(jié)約照明所需的能源，并避免大功率不節(jié)能燈給環(huán)境帶來(lái)不良影響。除此之外，還要考慮到照明線路是否合理，以及燈具的數(shù)量和質(zhì)量。在確定了照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案后，設(shè)計(jì)師需要挑選與之匹配的照明設(shè)備。這些設(shè)備的功率應(yīng)與其特定的應(yīng)用功能相匹配，以確保在特定地區(qū)安裝的照明設(shè)備能夠滿足用戶的照明需求。對(duì)于公共建筑來(lái)說(shuō)，為了提高其使用效率和節(jié)約能源，就必須做好照明系統(tǒng)優(yōu)化工作。

4.3 配電線路

在我們建筑電氣的設(shè)計(jì)中，配電線路的設(shè)計(jì)是尤為常見(jiàn)的，配電線路上損耗的能量也是不容忽視的。由于配電線路上都會(huì)有電阻，那么在有電流流過(guò)的情況下就會(huì)產(chǎn)生損耗，但是在用電設(shè)備功率不變的情況下，我們只有通過(guò)減小配電電路上的電阻，才能減小損耗，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候可以考慮采用以下幾種方式：1)利用銅材料作導(dǎo)線，綜合考慮下，銅材料是目前最合適的導(dǎo)體材料；2)變電所要設(shè)置在用電負(fù)荷的中心，變電所的位置應(yīng)參考規(guī)范進(jìn)行設(shè)置，一般到末端配電箱的距離要控制在250m之內(nèi)；3)要減小配電線路的長(zhǎng)度，配電線路盡量走直線，我們要在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，腦海里構(gòu)想配電線路的走向，看哪種配電線路更合理，更省，避免不必要的浪費(fèi)。

4.4 建筑電氣的消防設(shè)計(jì)

建筑物在發(fā)生火災(zāi)之后也是變相的對(duì)能源的一種損耗，所以建筑物的電氣防火也屬于是一種節(jié)能措施。建筑物的電氣防火設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面：配電系統(tǒng)，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。電氣消防設(shè)計(jì)與暖通、給排水、建筑等有著十分緊密的聯(lián)系，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)上述特殊性進(jìn)行充分的考量，進(jìn)而進(jìn)行防火設(shè)備的設(shè)計(jì)，這樣才能保證電氣消防的設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)又安全，保證電氣消防能夠最大限度地發(fā)揮它的功能。消防設(shè)計(jì)不但為人類營(yíng)造良好的居住環(huán)境，保證人類的生命安全，此外，這也避免了事故發(fā)生后對(duì)能源的不必要消耗，并對(duì)城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和城市建筑的現(xiàn)代化進(jìn)程產(chǎn)生了正面的促進(jìn)效果。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于其涉及到了許多復(fù)雜的因素，因此需要耗費(fèi)大量的電力能源來(lái)完成整個(gè)建筑的運(yùn)行和管理。

4.5 其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

在建筑行業(yè)中，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)不僅僅是簡(jiǎn)單的電力使用控制，而是需要與其他系統(tǒng)進(jìn)行全面的規(guī)劃，以確保節(jié)能技術(shù)得到有效的應(yīng)用。其中，電氣節(jié)能控制技術(shù)作為一項(xiàng)重要的技術(shù)手段，能夠?qū)ㄖ?nèi)部的能源利用情況以及環(huán)境狀況做出合理預(yù)測(cè)，為實(shí)現(xiàn)綠色建筑奠定良好的基礎(chǔ)。從技術(shù)的視角來(lái)看，變頻控制被認(rèn)為是其主要的發(fā)展趨勢(shì)，尤其是在智能化建筑中，它能夠顯著減少電能的損失。此外，在建筑電氣工程中也廣泛運(yùn)用到了智能控制技術(shù)。例如，將智能中央計(jì)算機(jī)集成到暖通系統(tǒng)中，能夠根據(jù)建筑的具體需求來(lái)調(diào)整通風(fēng)和供暖的頻率，這樣可以提高施工效率，滿足住戶的各種需求。另外，在供暖系統(tǒng)中加入了變頻器，通過(guò)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)來(lái)改變流量大小，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能源的目的。這種做法不僅保障了暖通系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)作，同時(shí)也提升了設(shè)備的操作效率，并達(dá)到了能源節(jié)約的目的。因此，我們應(yīng)該對(duì)變頻控制技術(shù)給予高度關(guān)注。在采納了變頻節(jié)能技術(shù)的暖通系統(tǒng)里，它呈現(xiàn)出了明顯的智能化特質(zhì)。通過(guò)對(duì)空調(diào)的控制，室內(nèi)與外環(huán)境之間的溫差被精確地調(diào)控起來(lái)。該系統(tǒng)可以根據(jù)房間的溫度、工作人員的數(shù)量、外部空氣質(zhì)量和日照時(shí)長(zhǎng)的變化來(lái)進(jìn)行頻率調(diào)整。此外，在對(duì)風(fēng)機(jī)和水泵等主要部件的轉(zhuǎn)速上，該技術(shù)都能自動(dòng)調(diào)整到最優(yōu)值。在確保滿足實(shí)際使用需求的基礎(chǔ)上，這項(xiàng)技術(shù)能有效地減少暖通系統(tǒng)的能源使用。目前，我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展迅速，為了保證建筑運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，必須要加強(qiáng)對(duì)暖通系統(tǒng)的改造力度，從而為人們提供更好的生活環(huán)境。然而，變頻節(jié)能技術(shù)由于其固有的限制，需要實(shí)施自動(dòng)化控制，這導(dǎo)致了其建設(shè)的成本偏高，同時(shí)暖通設(shè)備的售價(jià)也相對(duì)偏高。

5 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向

在節(jié)能和環(huán)保的理念引導(dǎo)下，建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的進(jìn)展應(yīng)以利用可再生能源為核心。同時(shí)，根據(jù)信息技術(shù)和現(xiàn)代建筑的特點(diǎn)，將太陽(yáng)能和太陽(yáng)能電池結(jié)合起來(lái)，使建筑物具備發(fā)電能力，從而提高能源的使用效率，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。光伏建筑一體化技術(shù)是一種將太陽(yáng)能電池高效地集成到建筑結(jié)構(gòu)中，以滿足建筑運(yùn)營(yíng)所需能量的方法。這項(xiàng)技術(shù)有三種不同的設(shè)計(jì)模式，分別是屋頂一體化、遮陽(yáng)棚一體化和墻體一體化。屋頂集成應(yīng)用技術(shù)是一種將光伏陣列裝置在建筑物頂端的方法，該技術(shù)能夠延長(zhǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行周期，并將更多的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，這是目前設(shè)計(jì)應(yīng)用中最常用的集成技術(shù)。但是，它也遭遇了一個(gè)挑戰(zhàn)，那就是屋頂?shù)拿娣e偏小，這一因素制約了它的功率輸出。雖然遮陽(yáng)棚集成技術(shù)是基于屋頂集成來(lái)增加建筑面積的，但它對(duì)光伏模塊有很高的需求，并且需要具有出色的防水和抗壓性能，因此其工程成本相對(duì)較高。

6 結(jié)語(yǔ)

將電氣節(jié)能技術(shù)巧妙地融入建筑設(shè)計(jì)，不僅提升了設(shè)計(jì)的全面性，更突顯了節(jié)能環(huán)保的理念。在應(yīng)用過(guò)程中，要針對(duì)建筑電氣工程的功能與結(jié)構(gòu)，進(jìn)行多元化技術(shù)加工，使電氣節(jié)能技術(shù)貫穿于整個(gè)建筑體系。同時(shí)，為了確保設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性和合理性，必須重視對(duì)電氣節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)可行性的分析和完善。只有這樣，才能不斷推動(dòng)建筑行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展。