節(jié)能技術(shù)在現(xiàn)代建筑電氣工程的應(yīng)用

朱軍　白玉青　蒲海英　張亞清

摘 要 本文主要對(duì)電氣工程的能耗進(jìn)行了分析，探討節(jié)能設(shè)計(jì)原則，進(jìn)而研究節(jié)能技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代建筑的發(fā)展具有積極的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 節(jié)能技術(shù)；現(xiàn)代建筑；電氣工程

中圖分類號(hào) TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）11-0096-02

隨著現(xiàn)代建筑工程事業(yè)的不斷發(fā)展，電氣工程中存在的能源資源消耗問(wèn)題也逐漸突出。舉例來(lái)說(shuō)，在我國(guó)社會(huì)能源消耗總量中，房建工程能源消耗所占據(jù)的比例達(dá)到了22%左右，且隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，能源資源消耗也呈上升趨勢(shì)。節(jié)能技術(shù)主要是通過(guò)利用技術(shù)手段，最大限度提高能源使用效率，將建筑工程的能源消耗控制在合理的范圍之內(nèi)。在建筑工程應(yīng)用節(jié)能技術(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑工程的實(shí)際，嚴(yán)格按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)的準(zhǔn)則，提高節(jié)能設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

1 現(xiàn)代建筑電氣工程能耗分析

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)每萬(wàn)美元的單位GDP的能耗值在3.7噸標(biāo)準(zhǔn)煤。就現(xiàn)階段我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狀況來(lái)說(shuō)，雖然能源消耗呈下降趨勢(shì)降，但與其他國(guó)家相比其中存在的問(wèn)題還比較突出，具體的能耗比較如表1所示。

由此可見，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用尤為重要。在現(xiàn)代建筑的電氣工程中，為了更好地提升節(jié)能效果，必須明確其中存在的能耗問(wèn)題，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)。現(xiàn)代建筑電氣工程中，在能耗方面存在的問(wèn)題如下。

1）電力電纜方面，這是現(xiàn)代建筑中較為突出的能耗問(wèn)題，電力能源的輸送需要依靠電力電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是導(dǎo)線中存在的電阻會(huì)導(dǎo)致電力資源的損耗，此類損耗的計(jì)算公式如下：

另外，現(xiàn)代建筑逐漸向著功能多樣化以及高層化的方向發(fā)展，建設(shè)施工的環(huán)境也發(fā)生了一定的變化。為了滿足某項(xiàng)使用工程而采用一些長(zhǎng)距離電纜，在此類電纜項(xiàng)目中的能耗問(wèn)題更大，電力資源在傳輸?shù)倪^(guò)程中，在外界環(huán)境的作用下轉(zhuǎn)換成為一部分熱能，導(dǎo)致電力資源的浪費(fèi)，在一定程度上增加了能源資源的消耗。

2）變壓器方面，變壓器在現(xiàn)代建筑電氣工程中發(fā)揮著重要的作用。若電壓器的負(fù)載發(fā)生變化，其有功損耗率也會(huì)隨之變化，但是變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中，負(fù)載波動(dòng)相對(duì)較大，會(huì)出現(xiàn)能源資源的損耗現(xiàn)象，無(wú)功功率損耗失變壓器能耗中的主要構(gòu)成部分。廣義的電力系統(tǒng)中，這種能源消耗在總發(fā)電量中占據(jù)的比例達(dá)到了10%。變壓器選擇的型號(hào)及參數(shù)選擇不當(dāng)，運(yùn)行效率低下，也會(huì)加劇在運(yùn)行過(guò)程中的能耗。

3）照明系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑電氣工程能耗中極為重要的構(gòu)成部分，據(jù)相關(guān)研究表明，在整體能耗中占據(jù)的比例在1/6左右。照明系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑電氣工程中是不可或缺的重要組成部分，不僅具有照明量大的特點(diǎn)，覆蓋范圍也相對(duì)較廣，因此在照明系統(tǒng)中具有很大的節(jié)能潛力，在保證照明系統(tǒng)滿足工程需求的前提下，可盡量選擇高效燈具，減少在照明系統(tǒng)中產(chǎn)生的能耗，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2 現(xiàn)代建筑電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)原則

1）節(jié)能性原則。將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代建筑電氣工程中，可更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，提高能源資源的使用效率，必須要根據(jù)相關(guān)的行業(yè)規(guī)范，遵循節(jié)能性的原則，這是電氣工程節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的最基本原則。所選擇的技術(shù)必須以實(shí)現(xiàn)能源資源節(jié)約為最終目標(biāo)，減少電氣工程中不必要的資源浪費(fèi)。

2）適用性原則。保證現(xiàn)代建筑電氣工程的各項(xiàng)功能正常的發(fā)揮是節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的前提。在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不能為了追求節(jié)能效果，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。應(yīng)充分考慮電氣工程的具體特點(diǎn)，針對(duì)其中存在能耗的環(huán)節(jié)加以控制和分析，在滿足人們生活需求的基礎(chǔ)上選擇相應(yīng)的節(jié)能方式。以照明系統(tǒng)為例，應(yīng)先分析建筑工程對(duì)于照明的需求而適當(dāng)降低能耗，防止出現(xiàn)過(guò)度降低能耗的問(wèn)題，影響照明系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3）可行性原則。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用在電氣工程中的節(jié)能技術(shù)也逐漸增多，在進(jìn)行節(jié)能技術(shù)選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，確保在工程中具有可操作性，能夠高效地應(yīng)用在安裝施工的過(guò)程中，且保證后期的正常運(yùn)行。避免出現(xiàn)所選擇的節(jié)能技術(shù)無(wú)法適應(yīng)電氣工程的實(shí)際情況，導(dǎo)致節(jié)能效果較差。

4）經(jīng)濟(jì)性原則。在現(xiàn)代建筑電氣工程中運(yùn)用節(jié)能技術(shù)，不僅要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，還要考慮相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。在工程節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，如果在節(jié)能方面消耗大量的資金，不僅會(huì)影響建筑工程的施工質(zhì)量，還會(huì)增加后期的運(yùn)行及維護(hù)成本。在具體操作過(guò)程中，以經(jīng)濟(jì)性原則為指導(dǎo)，選擇與工程實(shí)際情況相符合的節(jié)能設(shè)備及相關(guān)技術(shù)，降低設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本，科學(xué)合理的調(diào)整設(shè)備參數(shù)，促使電氣工程節(jié)能向良性循環(huán)方向發(fā)展。

3 現(xiàn)代建筑電氣工程節(jié)能技術(shù)研究

1）供配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。在變壓器設(shè)備中存在的阻抗消耗了大量的能源資源，降低有功損耗以及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)置的科學(xué)性是主要的手段。其中有功損耗的計(jì)算公式為：

式中空載損耗又稱之為鐵損，與變壓器一次繞組外施電壓有著密切的關(guān)系，因此所選擇的變壓器中的繞組應(yīng)盡量保證阻值較小。近年來(lái)也出現(xiàn)了一系列新興的節(jié)能變壓器，在抗沖擊以及節(jié)能方面的效果十分顯著。因此需要根據(jù)建筑工程的供電需求，盡量選取節(jié)能型的變壓器設(shè)備，提高電力運(yùn)輸傳送的效率，最終實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目的。此外在供配電系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償也是影響節(jié)能效果的一項(xiàng)重要因素，對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化能夠提升電氣工程中的最終節(jié)能效果，盡量降低配電系統(tǒng)中存在的無(wú)功電流，使功率因素得到有效提升。

2）電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)。提高電動(dòng)機(jī)的工作效率及功率因數(shù)是實(shí)現(xiàn)電氣工程節(jié)能的有效途徑。所選擇的電動(dòng)機(jī)應(yīng)與電氣工程中的設(shè)備向匹配，保證整個(gè)電力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)了解其負(fù)荷特性，掌握電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。盡量選擇高效率的電動(dòng)機(jī)，相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，高效電動(dòng)機(jī)的平均功率較較普通電動(dòng)機(jī)高7%～9%，能源總消耗的減少量在20%～30%。軟啟動(dòng)器設(shè)備的應(yīng)用能夠有效的控制電壓變化，它對(duì)于節(jié)晶閘管導(dǎo)通角的調(diào)節(jié)主要是根據(jù)啟動(dòng)時(shí)間，因此起動(dòng)時(shí)較為平穩(wěn)。空載和負(fù)載時(shí)電機(jī)的能源損耗是檢驗(yàn)運(yùn)行效果的重要指標(biāo)，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況不斷進(jìn)行優(yōu)化，保證最終節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3）電力電纜節(jié)能技術(shù)。電力電纜節(jié)能方面主要從導(dǎo)線截面積以及導(dǎo)線長(zhǎng)度兩點(diǎn)。其一，在導(dǎo)線分布時(shí)盡量沿直線，減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，盡量在負(fù)荷中心附近設(shè)置變壓器，縮短電力運(yùn)輸距離，將電力能源運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的損耗降至最低。其二，控制導(dǎo)線截面積，尤其是對(duì)于電纜線較長(zhǎng)的項(xiàng)目，在保證線路的負(fù)荷能力滿足電氣工程要求的前提下，可適當(dāng)增大導(dǎo)線截面積，進(jìn)而有效地降低線路中的電阻。電力電纜截面選取時(shí)應(yīng)遵循《電力電纜工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，根據(jù)電氣工程的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線截面的最優(yōu)化，防止出現(xiàn)截面選取過(guò)大，導(dǎo)致初始投資增加。

4）照明系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。在現(xiàn)代建筑電氣工程照明系統(tǒng)中的能耗較高，且具有很大的節(jié)能發(fā)展空間。在《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)規(guī)范中，規(guī)定了不同類型建筑的照明功率密度以及照度標(biāo)準(zhǔn)值，在進(jìn)行照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。首先，根據(jù)不同照明度標(biāo)準(zhǔn)，選取高效節(jié)能光源，既能保證照明質(zhì)量，也起到了保護(hù)視力的目的。熒光燈使用較為廣泛的燈具，不論是在發(fā)光效率還是在使用壽命方面，都遠(yuǎn)高于普通的白熾燈，其次是限制熱輻射光源，此類光源的光效較低，使用的經(jīng)濟(jì)性能差。在電氣工程具體安裝施工的過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況，合理配置照明系統(tǒng)，在滿足建筑照明需求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)能耗的降低。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不斷提高，現(xiàn)代建筑的規(guī)模和數(shù)量都在不斷增加，在能源資源消耗方面存在的問(wèn)題也日益突出，迫切需要加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。電力電纜、變壓器、照明系統(tǒng)等是電氣工程中能源消耗的問(wèn)題較為突出的部分，必須根據(jù)建筑工程的具體情況有針對(duì)性的選取節(jié)能技術(shù)，盡量降低在電力資源運(yùn)輸中的消耗，提高能源資源的使用效率，推動(dòng)現(xiàn)代建筑事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]邵民杰.綠色環(huán)保與節(jié)能控制技術(shù)在現(xiàn)代建筑電氣領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2012（4）：5-8.