建筑電氣節能設計及綠色建筑電氣技術分析探討

王志斌

摘要：本文首先分析了建筑電氣工程節能設計的重要性，接下來詳細闡述了提高現代建筑電氣系統節能設計效果的有效方法，希望通過本文的分析研究，給行業內人士以借鑒和啟發。

關鍵詞：建筑事業;電氣工程;節能減耗

引言

我國社會經濟的高速發展需要更多的資源支持，但是有限的資源供給已經越來越難以滿足日益增長的需要。如今，建筑行業的能耗占比仍然在進一步增長，消耗的能源主要是不可再生資源，在這種情況下，必須采取社會與自然和諧共生的策略，減少資源的用量并提高能源的利用率，只有這樣才能實現建筑行業的進一步發展。目前國家推出了一系列的政策與法規促進綠色建筑的發展，地方也出臺了相關的政策，這些政策會產生正向的引導作用，推動綠色建筑節能的發展。

1建筑電氣工程節能設計的重要性

1.1建筑電氣節能設計有利于緩解能源緊張

在我國現代化科學技術高速發展的今天，能源緊缺問題已成為我國社會發展中亟待解決的重要問題之一。近幾年隨著我國電力工程事業的逐漸發展，對于電力資源的需求量愈加增大，致使我國整體的電力資源越來越緊缺。電氣行業作為一個能源消耗嚴重、投入成本較高且存在一定環境污染的工業產業，節能減耗已經成為了其長效發展的必然趨勢，就我國現階段建筑電氣工程而言，對其進行節能化設計作為我國電氣工程進行施工建設的重點工作，在緩解能源緊張等方面發揮著重要的作用。因此，為了有效地緩解能源緊張、實現節能減排，加強電氣工程節能化設計已成為我國現階段建筑領域電氣工程發展建設的重要目標。

1.2建筑電氣節能設計有利于提高環境質量

近年來，由于我國社會生產力水平的快速提高，環境污染問題已然成為了我國現階段國家發展過程中的重點關注問題。電氣工程作為現代科技領域的核心產業之一，其在建設發展過程中對環境質量造成了一定的影響。因此，在施工建設前對電氣工程進行有效地節能設計，不僅有利于降低能源消耗、實現綠色及環保的發展模式，還能夠以此來從根本上提高環境質量，為人們創造良好的生活環境，從而來實現節能減排的期望，為我國社會主義社會向環境友好型以及資源節約型方向的轉變打下良好的基礎。

2提高現代建筑電氣系統節能設計效果的有效方法分析

2.1提高變壓器設備選擇的合理性

在進行建筑電氣設計時，變壓器容量的合理選擇是提高建筑電氣系統節能效果的重要環節。一般變壓器容量小于實際需要，出現過載情況時，電能損耗將明顯增加，而且變壓器如果長期處于超負荷運行狀態下時，也會對電氣系統的運行安全造成一定的風險隱患。相反，如果變壓器容量明顯超出了實際的需要，就會增加供電系統的空載損耗，并影響變壓器的使用效率。因此設計人員應充分了解建筑工程的實際負荷情況，并合理確定變壓器容量，一般應將變壓器的負荷率控制在30%到80%之間為最佳。目前比較常用的節能變壓器主要包括箱式變壓器、干式變壓器、單相配電的D10型變壓器、S11型變壓器以及非晶合金型的變壓器設備等。其中S11型變壓器能夠將空載損耗減少約10%到25%左右，且其空載電流能夠比疊片鐵心型降低的50%左右。此外，該類型變壓器在運行中所產生的噪音水平也相對較低，減少了周邊環境的噪音污染。而D10型變壓器由于采用的柱上式的密封結構，可以在負荷中心附近安裝，且對維護管理的要求比較低。其負載損耗以及空載損耗均比相同容量條件下的三相變壓器小，同時所需要的材料用量也比較少，且造價降低了20%到30%左右。節能效果更為突出的是新型的SBH15型非晶合金節能變壓器，其空載損耗與傳統的S11型變壓器相比，僅為其20～30%左右，可以有效降低損耗，但是存在價格相對較高的問題，需要設計人員結合建筑工程使用者的用點特點來選擇變壓器的具體類型型號。

2.2合理選擇配電線路的導線

在進行電氣節能設計時，導線材料的材質和規格將對其通電效率產生重要的影響，因此也是節能設計中所必須考慮的因素之一。可以通過以下公式來計算配電線路的能耗：ΔP=3I2R×10-3其中ΔP代表的是輸電線路所產生的功率損耗值，其單位為kW;I和R則代表的是電流值和電阻值，其單位則分別為A和Ω。而電阻值R與導線長度以及電阻率為正比例關系，而與導線截面則為反比例關系，其計算公式為：R=ρL/S其中L代表導線長度，S代表導線截面面積，ρ代表電阻率。現代建筑電氣系統中目前主要使用銅芯以及鋁芯這兩類導線。雖然鋁質導線的價格相對較低，然而其在導電性能以及安全性方面與銅質導線相比也相對較差。因此設計人員應對各種因素進行綜合性的分析評價，如果具備條件時應盡可能選擇銅質導線以提高其通電效率。例如在設計照明系統的配電線路時，要減少電能損耗必須根據電壓降的允許范圍來進行導線截面的選擇，同時還要根據導線的機械強度以及發熱條件等來進行驗算。通常在采取四線三相的配電系統內，線路中最大三相不平衡性電流以及單相負荷的最大值應大于其零線截流量的允許范圍，同時還要符合接零保護的相關技術規范。而由于相線以及零線在單相線路中所流經的電流相同，所以零線與相線也應選擇相同的截面面積。以較短距離配電線路的設計為例，在確定導線截面時只需要考慮電流值即可;而較長距離的輸電線路設計中設計人員應對導線采取增加截面面積的方式來提高通電效率，其導線截面的選擇應參考電壓降的限定值，以提高節能的效果。雖然增加導線截面積會增加線路敷設成本，不過在電氣系統的運行過程中將通過減少能耗、提高通電效率的方式來降低運行成本。還可以采取將電壓等級提高方式來減少損耗，當電壓增加10%時，可以降低約17.4%的傳輸損耗。

2.3照明系統節能設計

電氣照明技術作為一種綜合性技術，在電氣工程施工建設及運行的過程中發揮著重要的作用，照明系統是建筑工程運行過程中進行人工照明的各種設施的總稱，對其進行節能化設計是我國現階段建筑電氣節能設計所采取的重要節能措施，而且照明設備不僅僅是建筑工程的基礎設施，其同樣還是建筑投入使用過程中用戶使用作為頻繁的重要設備。因此在對其進行節能設計時，主要應該考慮的是根據用戶的實際生活需要，在保證建筑照明設施質量安全及照明效果良好的前提下，以此來從根本上降低照明系統基礎設施的使用功耗，從而達到節能減耗的目的。合理選擇照明設計將直接關系到照明系統的節能效果。設計人員在選擇燈具時應充分考慮燈具效率因素，盡量選擇低壓熒光燈、透光罩燈或者開敞型燈燈效率在60%以上的設備來保證照明效果能夠滿足實際需要，并減少對能源的消耗。此外，新型的LED燈具具有更大的功率和較好的照明效果，同時能夠有效減少對電力資源的消耗。因此在設計中應結合建筑的實際照明特點和需要，來選擇相應的照明設備。例如在設計建筑面積較大的工業廠房或者體育場等工程項目的照明系統時，設計人員應選擇金屬鹵化燈或者高壓鈉燈等照明設備，以滿足此類建筑對于照明時長以及照明光效的較高要求。而在設計辦公樓、學校以及其他商用建筑的照明系統時，由于其建筑層高大多在4.5m以內，因此可以選擇直管熒光燈等照明設備。特別是目前比較長遠的T5型燈管不僅具有較好的光效，能夠長時間使用，而且其節能效果也比傳統燈管提高了10%以上，成為了電氣節能設計中廣泛使用的一種照明設備。此外在設計住宅、餐飲住宿等建筑的照明系統時，設計人員應盡量選擇節能效果更好的緊湊式熒光燈等照明設備。雖然該類型的燈具在建設成本上相對較高，但其在后期使用中的節能效果十分明顯，同時也能夠很好地滿足照明需要，因此可以極大地彌補初期的建設成本。

2.4采取抑制諧波方式來提高節能效果

諧波不僅會影響建筑電氣系統的正常運行，而且由于其會降低電動機以及用電設備的工作效率，并導致變壓器出現局部過熱的情況，因此不僅會對設備造成損耗，同時增加線損。電氣設計人員可以采取在變壓器低壓側設置無源或者有源濾波裝置的方式來抑制諧波的產生，也可以采取綜合運用不同類型濾波裝置的方式來提高抑制效果，從而實現凈化電路，減少電氣系統運行的安全風險的目的，同時還能夠有效減少能源以及對電氣設備的損耗，延長電氣設備的使用壽命，提高電氣設計的節能效果。以照明設備中的熒光燈為例，其負荷類型為非線性類，在設備工作過程中會產生諧波，并影響用電設備以及線性負荷的正常運行。故而設計人員應采取單獨為非線性負荷設計配電回路的方式將其分隔開來，從而減少諧波所造成的能耗，并提高電氣系統運行的安全性和穩定性。

結語

在國民經濟不斷發展的今天，隨著社會各個領域對電力資源需求量的不斷增加，節能設計作為我國現階段建筑電氣工程的重要設計目的，將其廣泛地應用到我國電力工程的施工設計過程中，不僅有利于我國綠色生產理念的推行和節能減排發展策略的貫徹落實，還能夠有效地解決我國現階段電力能源緊缺的問題，達到電氣工程在運行過程中節能減耗的目的，以及對電力事業的發展有著積極的幫助，為促進我國建筑產業的可持續發展做出了重要的貢獻。

參考文獻

[1]馬英林.智能建筑電氣設計中節能理念的融入與實現[J].居舍，2019（17）：106.

[2]楊毅英.建筑電氣的節能及供配電線路設計[J].工程建設與設計，2019（15）：98-99.

[3]陳浩.供配電系統工程[J].安徽建筑，2019，26（4）：190-191.

[4]陳麗芳.智能化建筑電氣節能優化的設計[J].工程技術研究，2019，4（05）：162-163.