建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)研究

引言：電氣設(shè)計是建筑項(xiàng)目在實(shí)際建設(shè)過程中的關(guān)鍵部分，建筑電氣設(shè)計的良好開展，能夠保證建筑項(xiàng)目中電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而為人們提供安全穩(wěn)定的居住和工作環(huán)境，對于建筑項(xiàng)目建設(shè)來說具有非常重要的作用。1.建筑電氣節(jié)能設(shè)計的重要性從過去的開發(fā)建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中得知，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源儲存是相互牽制的關(guān)系，在建筑工程行業(yè)看來，如今人們的衣食住行、辦公生活等都離不開電力能源的供應(yīng)支持，而電力的供應(yīng)輸送都是以大量的熱值燃料消耗作為生產(chǎn)代價的，而建筑行業(yè)作為能源消耗“大戶”，若是無節(jié)制地?fù)]霍消耗電力能源，將會直接導(dǎo)致地區(qū)出現(xiàn)能源枯竭問題。自2019年起，因煤炭產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量下跌，全球能源價格持續(xù)走高，導(dǎo)致我國先后10余個省份出現(xiàn)了電力供應(yīng)短缺、限電停產(chǎn)的問題，不僅限制了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也嚴(yán)重影響了城市居民的正常生活。因此在建筑電氣設(shè)計中應(yīng)用節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的根本目的在于緩解當(dāng)前地區(qū)用電緊張的嚴(yán)重問題，并合理控制建筑工程的消耗排放。2.建筑電氣節(jié)能設(shè)計的原則2.1實(shí)際需求性原則技術(shù)人員進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計時，需要注意實(shí)際需求性原則。需求性原則應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時考慮到建筑物本身的功能，不管是建筑物還是建筑電氣的設(shè)計，最終的用途都是服務(wù)于人。建筑電氣節(jié)能設(shè)計不能對建筑內(nèi)居民居住造成影響，因此，在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計前，應(yīng)首先滿足居民居住的基本要求，比如運(yùn)輸管道應(yīng)暢通無阻，保證電子設(shè)備、家用電器的正常用電量，建筑物公共區(qū)域的照明需保證燈光照明度、色溫以及顯色指數(shù)等。在滿足所有實(shí)際需求的前提下進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計，才能確保設(shè)計出來的各項(xiàng)目內(nèi)容符合科學(xué)建筑設(shè)計要求，真正做到實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時增加能源的利用率，避免能源的無端消耗。2.2環(huán)保節(jié)能原則在建筑工程中，電氣節(jié)能技術(shù)的核心就是環(huán)保節(jié)能，倡導(dǎo)采用綠色的電力設(shè)備，以減少能源浪費(fèi)及對環(huán)境的污染。在建筑電氣工程中，電氣節(jié)能技術(shù)在每一個環(huán)節(jié)的應(yīng)用都應(yīng)秉承環(huán)保節(jié)能原則，這也是電氣系統(tǒng)施工人員必須認(rèn)真研究的課題。2.3經(jīng)濟(jì)適用性原則經(jīng)濟(jì)適用性原則指在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)確保設(shè)計后的經(jīng)濟(jì)效益，這樣能有效降低建筑電氣方面的成本投入。在進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計時，需要在滿足建筑內(nèi)部居民日常生活所需的基礎(chǔ)上，采用恰當(dāng)?shù)木G色技術(shù)進(jìn)行建筑電氣節(jié)能設(shè)計，并在設(shè)計過程中考慮到相關(guān)設(shè)備技術(shù)的經(jīng)濟(jì)適用性，保證建筑投資方的經(jīng)濟(jì)效益，使建筑電氣節(jié)能的設(shè)計符合經(jīng)濟(jì)適用性的原則。3.電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用問題3.1設(shè)計不規(guī)范、深度不夠建筑電氣設(shè)計是施工的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計的規(guī)范性直接關(guān)系到電氣設(shè)施的安全性和功能性的實(shí)現(xiàn)。但是當(dāng)前存在電氣設(shè)計不規(guī)范的現(xiàn)象，部分設(shè)計并不符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，導(dǎo)致實(shí)用性受到影響。建筑電氣設(shè)計沒有全面考慮重點(diǎn)問題，設(shè)計時沒有重點(diǎn)或重點(diǎn)不集中，沒有側(cè)重，導(dǎo)致施工難度加大，施工效率降低，給建筑電氣工程埋下了隱患。而對實(shí)際施工和建筑的功能性理解不到位，脫離了工程實(shí)際，導(dǎo)致設(shè)計深度不夠，為建筑工程埋下了安全隱患，導(dǎo)致后期修改或重建，使建筑不能如期完工，造成經(jīng)濟(jì)損失。3.2技術(shù)水平低，管理制度不完善在我國建筑工程電氣自動化技術(shù)應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題，通常是由生產(chǎn)成本超支、產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)以及人為操縱不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐?。究其根源主要是因?yàn)槲覈娏こ淌┕ぶ腥狈ΜF(xiàn)代技術(shù)手段，技術(shù)水平低，導(dǎo)致工程監(jiān)理工作中存在一些問題。另外，管理制度不完善，導(dǎo)致管理體系存在漏洞，一旦出現(xiàn)問題，無法按照規(guī)章制度來追究相關(guān)責(zé)任。而且由于管理體系中處理問題的方式大多比較籠統(tǒng)，極大地影響了約束條款的有效性。4.電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用策略4.1深入貫徹落實(shí)設(shè)計原則與規(guī)范，強(qiáng)化設(shè)計深度在電氣設(shè)計起步階段，就要對建筑進(jìn)行全面的勘測，對建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能性有充分的了解，根據(jù)行業(yè)內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的配置和負(fù)載功耗，制定出合理有深度的方案，保證建筑用電的合理性與安全性，對供配電系統(tǒng)、電源等關(guān)鍵部分進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，從根本上保障電氣設(shè)計水平。對于計劃的落實(shí)工作，要有專人負(fù)責(zé)審核工作，對于施工中出現(xiàn)的不合理之處，及時采取措施進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，保障電氣設(shè)計的質(zhì)量。許多建筑電氣設(shè)計觀念陳舊，沒有緊跟時代的發(fā)展，不僅阻礙了新技術(shù)的應(yīng)用，也不利于工程的轉(zhuǎn)型和升級。節(jié)能減排是我國新時代發(fā)展的基本觀念，建筑設(shè)計也要緊跟時代的步伐，調(diào)整設(shè)計思路，設(shè)計符合時代發(fā)展的新型方案。4.2合理優(yōu)化供配電線路系統(tǒng)通過配電網(wǎng)的連接，可以實(shí)現(xiàn)供電和負(fù)載控制的一體化。但是，電力供應(yīng)與分配過程中仍然存在一些缺陷，其中最主要的問題就是電力的大量損失。因此，在進(jìn)行供配電網(wǎng)規(guī)劃時，應(yīng)著重考慮如何合理規(guī)劃配電網(wǎng)，盡可能減少配電網(wǎng)的連接和供電線的使用，降低電網(wǎng)損失，達(dá)到節(jié)能效果。合理優(yōu)化電力系統(tǒng)的線路，主要采取如下措施。（1）合理選用導(dǎo)線材料。應(yīng)充分考慮各種金屬材料的電阻率導(dǎo)線的損耗與導(dǎo)線的電阻有密切的關(guān)系，因此，在選用導(dǎo)線時，應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，選用低電阻率的材料，目前銅芯電線較為符合需求。（2）減少配線。線路縮短的距離越多，損失也就越大，可見線路損失與線路長度有著密切聯(lián)系。因此，在進(jìn)行供配電網(wǎng)設(shè)計時，應(yīng)盡量避免采用配線連接，以減少配線，使配電網(wǎng)與負(fù)載中心直接毗鄰。例如，為了降低輸電線路損失，需要讓輸電線路盡量接近負(fù)荷中心。此外，由于很多高層住宅都會發(fā)生分支線路逆向供電的不良情況，導(dǎo)致電力損失很大，因此在設(shè)計時應(yīng)為每1座豎井配設(shè)1條主干線，以減少分支線路的逆向供電。（3）限制空載運(yùn)行。在所有供電和分配系統(tǒng)中，電動機(jī)和其他很多電氣設(shè)備都會處于無負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。這就使得無法充分利用電力，從而產(chǎn)生大量的電力損失。因此，設(shè)計人員可以采用高功率的同步電動機(jī)替代異步電動機(jī)，降低線路損失。4.3照明線路設(shè)計的電器節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在綠色建筑理念下，“節(jié)能”與環(huán)保一直都是照明系統(tǒng)設(shè)計的兩大追求目標(biāo)，不同于供配電節(jié)能設(shè)計，照明線路的節(jié)能效果實(shí)現(xiàn)主要是依靠控制邏輯與材料選型設(shè)計實(shí)現(xiàn)的。首先是照明燈具的選擇，在傳統(tǒng)建筑電氣設(shè)計中，為了確保建筑內(nèi)部空間達(dá)到424lx的照度需求，大多會選擇一種T8熒光型日光管作為照明燈具，功率介于40W-60W之間。所以在照明線路的節(jié)能設(shè)計方案中，可以使用一種LP-T8-2型LED日光管作為替代照明燈具。這種燈具的發(fā)光原理與傳統(tǒng)燈具截然不同，主要是依靠P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體之間的P-N結(jié)作用來產(chǎn)生光源的，當(dāng)LED燈具通電后，在P-N結(jié)的作用下電子始終會被由N區(qū)引向P區(qū)與空穴進(jìn)行結(jié)合，此時就會產(chǎn)生電流的光效應(yīng)，而無需像以往那樣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程。這種燈具的光照均勻度為0.842，使用LED燈具不僅可以直接減少40%以上照明線路功率消耗，還能保證室內(nèi)照明無重影、照度均勻、光效高。其次是照明線路的邏輯控制節(jié)能，根據(jù)公共建筑內(nèi)部的照明需求情景不同，共總結(jié)出如下幾種符合電氣節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的控制設(shè)計思路：其一是手動控制模式，主要應(yīng)用情景為用戶住宅、私密會議室、開放式辦公室、室內(nèi)娛樂場所及其他生活空間，此類空間注重的是照明系統(tǒng)的靈活性，當(dāng)空間內(nèi)部的人數(shù)、活動不同時，對室內(nèi)照度、光強(qiáng)、以及照明持續(xù)時間均有不同的需求。所以為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，選擇在控制單元增設(shè)一組燈光切換開關(guān)，由一個鎮(zhèn)流器、驅(qū)動器以及多級聯(lián)動開關(guān)裝置組成的檔位控制單元實(shí)現(xiàn)室內(nèi)多檔位調(diào)光需求，這樣的節(jié)能設(shè)計策略不僅不用增加額外的冗余布線環(huán)節(jié)，還能體現(xiàn)出建筑室內(nèi)照明的人性化設(shè)計元素。其二是光感與接近照明，適用情景為商業(yè)建筑、住宅小區(qū)的地下停車庫、消防走廊、過道以及公共衛(wèi)生間等非時段性照明需求場所。首先是在人、車輛的通行過道處安裝一個接近傳感器，它可以根據(jù)檢測物體對發(fā)射紅外光束的反射率與光吸收率不同，對檢測物體的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行分析計算。而當(dāng)檢測區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)運(yùn)動物體時，傳感器的阻抗值會出現(xiàn)異常變化，在二次回路中產(chǎn)生不同的電信號值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)照明電路的自動通斷控制。而另一部分需要不間斷照明的場所，例如處于監(jiān)控區(qū)內(nèi)且靠近窗戶、天窗、幕墻等采光區(qū)的室內(nèi)空間，則可以采用光傳感器作為響應(yīng)調(diào)節(jié)的控制裝置。當(dāng)白天日光通過窗口照射進(jìn)室內(nèi)時，光傳感器可以第一時間捕捉到照明區(qū)域的光照強(qiáng)度信息，當(dāng)光照強(qiáng)度不足0.1lx時，光傳感器就會向控制回路發(fā)送通路指令，由建筑內(nèi)部的照明系統(tǒng)來補(bǔ)足室內(nèi)光照；而當(dāng)光照強(qiáng)度超過預(yù)設(shè)的光照強(qiáng)度閾值時，則會切斷照明電路供電或通過控制器減少光輸出功率，以此實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部的照明節(jié)能效果。4.4綠色節(jié)能設(shè)備使用為了達(dá)到更好的節(jié)能環(huán)保效果設(shè)計要求，將建筑電氣節(jié)能設(shè)施設(shè)備應(yīng)用于節(jié)能設(shè)計中可體現(xiàn)出綠色設(shè)計理念。從目前的建筑設(shè)計分析發(fā)現(xiàn)，一些自動化、智能化的設(shè)施設(shè)備應(yīng)用到綠色設(shè)計中，實(shí)現(xiàn)了能源節(jié)約的有效控制，起到了節(jié)能效果。在我國綠色建筑發(fā)展中，采用綠色發(fā)展的理念，也給予了環(huán)保方面更多的重視。如果想要達(dá)到綠色節(jié)能環(huán)保的要求，需采用更高標(biāo)準(zhǔn)的建筑電氣設(shè)計模式，采用一些節(jié)能設(shè)施設(shè)備，有效地將新能源與節(jié)能技術(shù)結(jié)合在一起，降低能源消耗，節(jié)約更多的能源資源，開發(fā)出更多的綠色能源技術(shù)。其實(shí)線路消耗相對于電能消耗來說，兩者的影響體現(xiàn)在不同程度，須要設(shè)計合理的線路，合理規(guī)劃，降低額外功率在電能方面的消耗，這些都是比較明顯的綠色節(jié)能設(shè)備應(yīng)用體現(xiàn)。5.電氣節(jié)能技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用5.1空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)建筑電氣工程進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的過程中，相關(guān)人員必須提高對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的重視程度。由于配電網(wǎng)絡(luò)中存在大量問題，這些均會造成大量的電能消耗。因此，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況以及中央空調(diào)的技術(shù)規(guī)范和能源需求，與有關(guān)電力部門進(jìn)行科學(xué)合理的溝通，并根據(jù)需求調(diào)整相應(yīng)的供電線路，保證所安裝的配電網(wǎng)科學(xué)、合理，從而能夠在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用更多的節(jié)能技術(shù)。同時，技術(shù)人員還需要合理優(yōu)化中央空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其能夠獨(dú)立管理中央空調(diào)的溫度、濕度，以便達(dá)到較為完善的配置。另外，還要對能源節(jié)約技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的研究和應(yīng)用，達(dá)到合理利用節(jié)能技術(shù)的目的。5.2太陽能屋頂太陽能屋頂是一種光伏新能源技術(shù)的應(yīng)用方式，隨著建筑數(shù)量的增加和建筑高度的提升，太陽能屋頂在很多高層建筑中應(yīng)用頻繁。將太陽能電池板安裝在屋頂上，可以最大程度吸收陽光，既可以減少屋面暴曬程度，又能降低風(fēng)力對太陽能電池板的侵蝕。與此同時，還能減少屋面工程的材料使用量，從而提高工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。在屋頂上安裝光伏系統(tǒng)，就像在建筑和太陽之間搭建了一個過渡層，既可以提高建筑的保溫效果，又可以降低建筑的能源消耗。從安裝面積來說，屋頂是整座建筑空余空間最多的區(qū)域，且采光條件非常好，非常適合安裝光伏新能源技術(shù)設(shè)備。并且屋頂可以吸收更多的陽光，屋頂?shù)乃矫婧蛢A斜面的輻射比垂直面的輻射大得多。在一些大城市，高樓林立，建筑密度比較大，在屋頂上安裝太陽能電池不僅方便，還可以實(shí)現(xiàn)批量安裝，不會造成土地資源的浪費(fèi)。目前，太陽能屋頂技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其安裝和維修都十分便捷，并且太陽能屋頂具有高產(chǎn)出、低成本、規(guī)?；闹T多優(yōu)勢。盡管太陽能屋頂能起到很好的作用，但大規(guī)模應(yīng)用也會給城市的環(huán)境帶來很大的影響。此外，若不正確處理太陽能電池板的反光問題，會引發(fā)嚴(yán)重的光污染問題，從而影響居民的正常生活，這也是安裝太陽能電池板時需要考慮的問題。5.3供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計電力系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計作為建筑電氣節(jié)能設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在對電力系統(tǒng)進(jìn)行不同項(xiàng)目設(shè)計時，必須認(rèn)真地進(jìn)行詳細(xì)分析，并對電力系統(tǒng)所采用的各種節(jié)能措施進(jìn)行全面記錄。針對不同的供電方式，結(jié)合不同的電力系統(tǒng)負(fù)載、容量、供電距離、用戶的實(shí)際使用狀況及供電的分布等，采取相應(yīng)的節(jié)能措施。根據(jù)不同的特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計，保證電力分配系統(tǒng)的最佳運(yùn)行，體現(xiàn)出供配電系統(tǒng)的設(shè)計全面性。相對來說，配電系統(tǒng)操作起來比較方便、簡單，具有一定的安全保證。在確定變電站位置之前，需要考慮盡可能靠近負(fù)荷中心，這樣可以在一定程度上縮短配電半徑，減少電力輸送過程中的能源損耗，減少供電電纜的資金投入，體現(xiàn)出綠色建筑電氣技術(shù)的綜合使用效益。另外，變壓器的節(jié)能設(shè)計應(yīng)反映在配電系統(tǒng)中。變壓器作為基本設(shè)備，其生產(chǎn)工藝、制作材料等都會對變壓器的運(yùn)作效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。選用節(jié)能型變壓器、采取新的節(jié)能技術(shù)是降低能耗、實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的有效途徑。例如，在空調(diào)的實(shí)際設(shè)計和使用中，可考慮在空調(diào)負(fù)荷較大時，采用單獨(dú)變壓器作為空調(diào)獨(dú)立的變壓器，以方便進(jìn)行控制調(diào)整。5.4節(jié)能器在建筑電氣設(shè)計中，節(jié)能器是非常重要的一部分，它不僅可以節(jié)省電能、減少能源消耗量，也能夠節(jié)約電力資源。對于一些大型建筑物來說需要設(shè)置專門的空調(diào)采暖和熱水供應(yīng)設(shè)備，而在這些系統(tǒng)中除了要保證室內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到要求外，還必須對各個房間進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，還要根據(jù)負(fù)荷變化情況以及負(fù)載率等因素來選擇合適的節(jié)能方案，此外還要考慮建筑電氣設(shè)計中電能的有效利用。5.5蓄冷技術(shù)應(yīng)用以一種冰蓄冷技術(shù)為例，在空調(diào)機(jī)組內(nèi)部加入一個冷媒單元，通常是以乙二醇的水溶液低溫結(jié)晶體作為冷媒物質(zhì)的，這種溶液在凝結(jié)成冰后會被侵入蓄冰槽的冰漿中。當(dāng)白天處于用電高峰期時，利用冷媒相變潛熱原理，通過融冰吸熱的方式來釋放冷能，這樣空調(diào)壓縮機(jī)、風(fēng)冷機(jī)就可以處于較低的功率下進(jìn)行運(yùn)作了。而當(dāng)夜晚用電低谷期來臨時，冷凝機(jī)會恢復(fù)高功率運(yùn)行狀態(tài)，重新將熔化的冷媒溶液冷凍為懸浮在冰漿中的固體顆粒，實(shí)現(xiàn)冷能儲備的功能。這種節(jié)能技術(shù)思路是通過“移峰填谷”的方法來轉(zhuǎn)移用電需求，緩解白天電網(wǎng)高峰期用電緊張的問題。5.6變頻節(jié)能技術(shù)它的主要運(yùn)行原理就是在空調(diào)裝置的電氣線路中安裝一個變頻啟動器，它的輸出水平將直接影響空調(diào)風(fēng)機(jī)泵組的轉(zhuǎn)速功率。這樣每當(dāng)建筑用戶使用暖通空調(diào)時，待機(jī)的風(fēng)機(jī)泵組、送風(fēng)單元能夠在較低溫度與電壓水平的條件下，利用壓縮機(jī)的無級變速功能實(shí)現(xiàn)“軟啟動”，這對于部分電壓不穩(wěn)地區(qū)以及冬季氣溫較低的地區(qū)來說，可以將暖通空調(diào)的啟動能效比提高約20%～30%。當(dāng)用戶設(shè)置了室內(nèi)溫度期望值后，變頻啟動器能夠根據(jù)當(dāng)前室溫情況自動計算出需要提供