建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)分析

張 超

（成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司， 四川 成都 610220）

1 我國(guó)建筑電氣節(jié)能發(fā)展概述

20世紀(jì)80年代我國(guó)政府便頒發(fā)了《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)》，這在一定程度上推動(dòng)了建筑電氣節(jié)能發(fā)展。但受限于各方面因素影響，導(dǎo)致實(shí)際執(zhí)行建筑電氣節(jié)能措施的工程占比相對(duì)低下。進(jìn)入21世紀(jì)以后，建筑電氣節(jié)能得到了大力推廣[1]。特別是在部分發(fā)達(dá)地區(qū)都制定了建筑能耗調(diào)研及評(píng)判指標(biāo)，這使得建筑電氣節(jié)能管理變得愈來(lái)愈規(guī)范。同時(shí)，建筑節(jié)能技術(shù)也到了快速發(fā)展，部分城市構(gòu)建了一批具有代表性的示范性綠色節(jié)能建筑，進(jìn)一步提升了建筑節(jié)能技術(shù)的覆蓋范圍，帶來(lái)了較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。照明節(jié)能是建筑電氣節(jié)能的重要構(gòu)成部分。盡管目前大多數(shù)建筑已經(jīng)應(yīng)用了照明節(jié)能控制系統(tǒng)，但相關(guān)技術(shù)普及面較為狹隘，主要是因?yàn)檎彰鞴?jié)能控制系統(tǒng)的核心技術(shù)都在國(guó)外廠商手中。這不僅增加了照明節(jié)能系統(tǒng)維護(hù)難度，也在一定程度上增加了系統(tǒng)應(yīng)用成本。總體上來(lái)看，我國(guó)建筑電氣節(jié)能經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在部分領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定成果，甚至能夠達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)，但在部分環(huán)節(jié)上還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

2 建筑電氣節(jié)能的重要意義

從宏觀上來(lái)看，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)及工業(yè)快速發(fā)展的情況下，能源消耗變得愈來(lái)愈大，能源問(wèn)題也逐漸成為了限制人類文明發(fā)展的重要問(wèn)題之一。任何節(jié)能舉措對(duì)于人類未來(lái)發(fā)展均有著重要的意義[2]。同時(shí)，主流能源對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定程度影響。能源消耗愈大意味著生態(tài)環(huán)境破壞程度愈大。發(fā)展建筑電氣節(jié)能事實(shí)上也能夠?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)保提供一定支持。在建筑物構(gòu)建過(guò)程中，通過(guò)利用新型節(jié)能技術(shù)，不僅能夠增加建筑物的附加性能，還能夠提升建筑物內(nèi)部環(huán)境的舒適度，讓用戶獲得良好的居住體驗(yàn)。另外，發(fā)展建筑電氣節(jié)能技術(shù)還能夠帶動(dòng)部分相關(guān)產(chǎn)業(yè)，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益不容忽視。

3 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)原則

在建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)遵循以下原則[3]：（1）確保建筑物使用功能不受影響。雖然節(jié)能對(duì)建筑物而言十分重要，但節(jié)能不能以影響建筑物本身功能為代價(jià)。在保證建筑物各項(xiàng)基礎(chǔ)功能的前提下，通過(guò)利用技能技術(shù)、節(jié)能設(shè)備，降低建筑物整體能耗，達(dá)到節(jié)能目的。（2）盡可能消除無(wú)謂能耗。通過(guò)合理確認(rèn)供電中心、合理利用節(jié)能技術(shù)、設(shè)備、材料等，盡可能消除與建筑物功能不相關(guān)的能耗，確保建筑物的實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。（3）經(jīng)濟(jì)效益原則。在節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要充分考慮整體經(jīng)濟(jì)效益。不能為了節(jié)能而節(jié)能，不能過(guò)于追求節(jié)能而增加其他運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資能在短的時(shí)間內(nèi)利用節(jié)能將減少的運(yùn)行費(fèi)用收回。（4）適用性。在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)后，要保證相關(guān)設(shè)計(jì)不會(huì)影響居住者在建筑物內(nèi)的舒適度。

4 照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的重要構(gòu)成部分之一。在建筑電氣系統(tǒng)當(dāng)中，照明系統(tǒng)所消耗的電能大約占電力總消耗的1/6。提升照明系統(tǒng)能效水準(zhǔn)可在一定程度上降低照明能耗，有利于緩解建筑物整體供電壓力[4]。在照明方案篩選方面，需要嚴(yán)格控制照明用電指標(biāo)，盡可能選擇利用系數(shù)較高的照明設(shè)計(jì)方案，切不能因?yàn)楣?jié)能而降低推薦照度。在照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合房間具體情況，如面積、高度等參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算是室空間比。根據(jù)室空間比合理篩選不同光束的照明燈具。然后再結(jié)合天花板、墻面以及地面反射系數(shù)，獲得燈具在室內(nèi)的利用系數(shù)，最后合理選取燈具配光來(lái)達(dá)到節(jié)能目的。如果選用光通利用系數(shù)較高的布燈方案，優(yōu)先采取分區(qū)一般照明方式。在照明及空調(diào)容量較大的室內(nèi)場(chǎng)所，可采取空調(diào)回風(fēng)口與照明燈具結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。若室內(nèi)環(huán)境存在改善光色要求，則需要利用兩種以上光源，構(gòu)建混光照明。室內(nèi)表面材料可篩選具備高反射率的淺色飾面材料，讓光能得到充分利用。

照明光源方面盡可能篩選高光效光源，并根據(jù)工作環(huán)境的不同合理篩選光源。例如，燈具安裝高度較低的場(chǎng)所可選擇緊湊型熒光燈。緊湊型熒光燈光效較高，且壽命較長(zhǎng)，具有較好的顯色性與光通維持效率。對(duì)于燈具安裝高度相對(duì)較高的場(chǎng)所則可采取金鹵燈。在高大廳堂等場(chǎng)所，由于燈具安裝較高且維護(hù)不方便，可選用高頻無(wú)極熒光燈。此類燈具壽命極長(zhǎng)，光效可達(dá)60～70 lm/W，且顯色性良好。除此之外，還要對(duì)燈具附件進(jìn)行優(yōu)選。傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器不僅功率損失較高，且存在頻閃、噪音等問(wèn)題。在部分使用年限較久的老建筑物當(dāng)中，條件允許的情況下，應(yīng)該將這些傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器更換為新型節(jié)能鎮(zhèn)流器。新型節(jié)能鎮(zhèn)流器使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，諧波含量低，且性價(jià)比高。在節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器應(yīng)用時(shí)，還需要充分考慮功率因素補(bǔ)償，保證其穩(wěn)定運(yùn)行。在部分建筑物當(dāng)中，還可加入被動(dòng)式天然導(dǎo)光系統(tǒng)（由導(dǎo)光管、漫射器等設(shè)備組成）。利用導(dǎo)光管及漫射器可將室外光線引至室內(nèi)，在陽(yáng)光充足的情況下，白天不需要其他電光源也能夠滿足室內(nèi)采光需求。

5 太陽(yáng)能系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

在我國(guó)大部分地區(qū)日照時(shí)間較為充足，太陽(yáng)能利用基礎(chǔ)條件良好。在建筑電氣節(jié)能當(dāng)中，利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)能夠有效降低建筑物整體能耗，達(dá)到節(jié)能目的。從形式上來(lái)看，建筑太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包含兩類，即集中式與分布式。集中式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用范圍較廣，主要安裝在建筑屋頂或外墻上，通過(guò)密集陣列進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電量相對(duì)較大，所獲得的電能具有多種用途。分布式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要是借助離散型、小規(guī)模太陽(yáng)能電池板實(shí)現(xiàn)發(fā)電，發(fā)電量相對(duì)較小，主要用于建筑物附屬設(shè)備電能供應(yīng)，用途相對(duì)單一[5]。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要涵蓋了光伏整列、DC/DC轉(zhuǎn)換電路以及負(fù)載設(shè)備。其中光伏陣列由官府電池組件構(gòu)成，包括多晶硅、非晶硅以及單晶硅。DC/DC轉(zhuǎn)換電路能夠?qū)夥嚵挟a(chǎn)生的電能進(jìn)行整理、變換，進(jìn)行穩(wěn)定電能輸出，供于相關(guān)設(shè)備應(yīng)用。要對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，一方面，要提升發(fā)電效率；另一方面，要提升太陽(yáng)能利用率。利用聚光系統(tǒng)能夠增強(qiáng)太陽(yáng)能電池板接受輻射的強(qiáng)度，即可提升太陽(yáng)能利用率，增加太陽(yáng)能電池發(fā)電量。聚光系統(tǒng)主要由聚光器、聚光太陽(yáng)能電池、散熱器以及追蹤控制機(jī)構(gòu)組成。其中聚光器可將分散的光線集中于較小的面積上，從而提升被集中面積上的輻射能量。換句話說(shuō)，利用聚光系統(tǒng)能夠克服陽(yáng)光分散特性，將閑置空間充分利用起來(lái)，有利于提升太陽(yáng)能系統(tǒng)整體發(fā)電效率。

6 結(jié)語(yǔ)

在能源資源日趨緊張的情況下，節(jié)能技術(shù)愈來(lái)愈受到關(guān)注。城市建筑物是能源消耗大戶，其中大部分能源消耗都來(lái)自于建筑電氣系統(tǒng)。在建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要對(duì)相關(guān)用電設(shè)備如照明設(shè)備等進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，還可利用外部能源如太陽(yáng)能來(lái)緩解建筑物本身的能耗壓力，以此來(lái)提升能源整體利用率。