淺析建筑電氣設計中的綠色節能技術措施運用

韓雪

摘要：現階段，隨著社會經濟在快速地發展，綠色節能技術就已經成了建筑電氣設計工作當中的關鍵，這也就引起了很多人的關注。不過，在建筑電氣設計當中還有很多的問題和漏洞，而且對于能源的需求也在越來越高，導致出現這個問題的主要原因就是能源缺失的問題。在實際進行建筑設計的時候，沒有合理的運用綠色節能技術，因此，一定要對相關的電路進行優化，然后在電力系統當中運用綠色節能技術，合理的來使用一些綠色可再生的能源，從而解決能源缺失的問題。本篇文章根據建筑電氣設計中的綠色節能技術運用來進行分析，希望可以解決能源缺失的問題。

關鍵詞：建筑電氣設計;綠色節能技術;措施;運用

一、前言

經過相關的調查發現，對于現階段情況來說，建筑企業還在使用傳統的方法來進行建筑電氣設計工作，無法做到綠色節能的標準，這樣也就會影響建筑企業的發展[1]。隨著社會經濟的快速發展，在企業當中也會隨之出現一些問題，比較嚴重的問題就是能源問題，因此，以后在進行建筑電氣設計工作的時候，必須合理的選擇綠色節能技術，并且要以節能作為主要的思想觀念。此外，還需要在節能環保的前提下，降低建筑設計方面的成本，從而就可以提升企業的經濟利益[2]。不過，在建筑電氣設計當中，設計方案當中還有很多的問題，導致無法做好綠色節能的工作，從而就會影響建筑企業的經濟發展。同時，還需要在綠色節能發展的時候，對建筑電氣設計工作來進行創新，這樣才可以在以后進行建筑電氣設計的時候達到綠色節能的目的。

二、建筑電氣綠色節能設計的概述

電氣節能的設計工作就是說使用以往的電氣設計來進行創新，使用全新的技術方法來進行完善，從而達到綠色節能的目的，這樣也就可以降低建筑企業的電力消耗問題，而且還可以有效地提升電力系統的工作效率，從而降低建筑企業的成本[3]。隨著社會經濟在快速地發展，城市化的建設工作也在快速的提升，這樣也就導致建筑物在逐漸地增加，在這種情況下，也就會導致電力能源的使用量逐漸增多，要是電氣設計工作沒有做好，那么就會出現能源消耗的情況。因此，一定要在建筑電氣設計當中運用綠色節能技術，這樣才可以達到節能的效果，從而促進建筑企業可以更好地發展。

三、建筑電氣設計工作中運用綠色節能技術的意義

在建筑電氣設計的時候，運用綠色節能技術可以有效地促進社會經濟的發展，而且使用綠色節能的建筑還可以在進行施工的時候避免對環境帶來污染，防止出現能源消耗的問題，而且還可以提升企業的經濟效益，從而達到發展的目標[4]。建筑電氣設計的時候合理的使用綠色節能技術，就可以把經濟利益與環境問題相互結合，避免出現資源浪費的情況了，防止我國經濟發展中出現問題，并且可以提升建筑企業的經濟利益。在建筑電氣設計的時候，使用綠色節能技術這也屬于對現階段科技技術的發展狀況來進行驗收，科技技術的快速發展可以讓綠色建筑的施工變得更加完善[5]。在建筑電氣設計的時候，還需要融入綠色節能技術的相關理念，這樣才可以更好地促進科技技術的發展，并且還能夠將比較落后的技術手段進行廢除，使全新的設備和技術手段得到發展，并且可以促進社會經濟的發展。

四、建筑電氣設計系統的現狀

隨著科技技術的快速發展，建筑企業在建筑電氣設計、施工、維護等多種方面都得到了非常顯著的提升，不過在建筑電氣節能設計工作當中，還是有一些問題沒有得到解決。建筑企業沒有一個比較完整的設計方法，也沒有對施工的標準來進行統一[6]，而且還有很多的建筑工程師缺少對建筑環境的調查和研究，只能大概來對建筑當中的一些設備來進行規劃和設計，這樣做只能導致在細節方面無法做到最好，而且建筑施工部門也沒有合理的來進行分工，部門之間也缺少相關的交流，這樣也就會導致在建筑施工當中出現了很多的問題，影響建筑電氣設計的質量。除此之外，在我國建筑電氣設計的時候，還缺少一些相關的自動化設備，這也就導致很多的設備無法相互協調來進行工作，從而就會出現電力能源流失的問題。不過經過相關數據發現，要是使用自動化技術的設備來進行調控建筑物，那么就會相比不使用自動化設備省將近百分之四十的電量。而且，很多建筑在后期進行保養的時候，以及管理制度沒有得到完善，這樣也就會導致出現大量的電力能源消耗的問題。

五、建筑電氣節能設計的原則

（一）實際需求性的原則

指需要發揮建筑的整體能力，建筑設施主要包含建筑電氣，而且建筑電氣主要是為人們提供的，并且服務人們[7]。所以，在建筑當中，建筑電氣的節能設計工作一定要滿足所有人們的需求。比如建筑企業不僅滿足人們對電力能源的需求，建設路燈等[8]，而且在安裝完路燈之后，還需要確保路燈的亮度和色溫等。

（二）經濟適用性的原則

在進行建筑電氣節能設計的時候，一定要有經濟適用的標準才可以建立的，在對工程進行投資的時候，一定要重視的一個內容就是企業的經濟利益。與此同時，建筑企業還需要注重我國的實際情況，以及人們對于建筑的需求。在進行建筑電氣設計的時候，千萬不可以要以消耗建筑的功能來滿足相關的需求，也不要隨意的增加成本的花費，從而達到節約能源的效果，一定要重視人們的適用性特點[9]。

（三）環保性的原則

在建筑電氣設計的工作當中，節能是最重要的一個內容，節能可以有效地降低能源的消耗工作，而且還可以更好地促進企業的發展。建筑企業在進行建筑電氣設計的時候，一定要合理的使用綠色節能技術來進行設計，并且還需要重視對綠色節能技術的研究工作，對建筑電氣設計的方法來進行完善。而且建筑電氣設計的工作主要是服務人們的，為人們建立一個綠色環保的環境，這也使建筑電氣設計工作當中的目的。

（四）安全性的原則

除了要保證環保性的原則，還需要保證安全性。建筑企業一定要重視用電設備的安全性，并且還需要確保在電氣線路當中的絕緣保護工作，如絕緣的距離、絕緣的質量和穩定性等內容。這樣才可以確保供電工作和人們的用電可以更加安全的進行，并且還需要配備相應的防雷設備，做好雷擊預防的準備。

六、建筑電氣設計中綠色節能技術的運用措施

（一）照明系統節能的設計

照明節能是一項系統工程，要從提高整個照明系統的能效來考慮，在保證照明質量，為生產、工作、學習和生活創造良好環境的前提下，盡可能節約照明用電。

1.合理選擇光源

一定要選擇一個比較好的節能光源，在建筑電氣設計工作當中，照明系統的設計工作是非常重要的，一般情況下，一定要結合建筑物自身的用途來選擇比較合理的高效的照明光源，一些設計師并沒有規定光源的色溫和顯色指數，施工方隨意選購而達不到最佳效果;而且并不是色溫越高越亮，有時冷色溫熒光燈管過多，從而造成光源與場所不適應。還要合理的使用自然光，利用各種導光和反正裝置等將自然光引入室內，不會出現浪費的情況。

2.合理選擇照明燈具

在選擇好合適的光源之后，還需要找出相互匹配的照明器具，這樣才可以有效地將光源進行運用[10]。根據燈具使用場所的、房間室形指數，選擇合理的配光曲線、燈具類型、燈具效率。而且還需要注意的就是，在選擇照明器具的時候，一定要選擇一些利于清潔，更換簡單地燈具。鎮流器是氣體放電燈不可少的附件，自身功耗比較大，降低了照明系統能效，但解決了高頻閃、功率因數等問題。

3.合理的選擇控制方式

在設計照明燈具的時候，根據建筑類型、使用特點，合理采用時鐘控制、光控、聲控、智能照明等控制方式。居住建筑有天然采光的樓梯間、走道照明，可采用自熄節能開關，或紅外感應等類似控制方式有利于節電。地下車庫、需巡或視短時工作場所可采用時控并調節燈具亮度。道路照明按室外亮度、時間控制開關。

4.節能燈具

這幾年節能燈具已經引起了人們的重視，而且得到了非常好的運用，而且這些燈具使用的場所也變得越來越多，如太陽能路燈、LED燈等。這些新型的燈具設備可以減小的污染，并且還可以有效地節約能源，所以這些新型技術非常適合來進行推廣，節能燈的原理圖如下圖1所示。

5.關注問題

目前設計師在選擇照明燈具時，都是以照度值為依據做計算，很少考慮炫光、規定色溫、顯色性、均勻度等照明質量要求。而且現在很多公建項目大量采用LED燈具，小功率LED燈具會產生大量的諧波，很多設計師都未注意到，沒有考慮諧波治理，這也導致諧波電壓電流在供電網中逐漸積累，從而導致功率因數降低、N相電流增大、線路耗能增加、燈具溫度上升等，埋下較大的安全隱患。如果大量采用LED燈具，一定要注意諧波治理、燈具產品技術滿足國家標準。

（二）配電系統的設計

建筑電氣設計當中，對供配電系統的設計也是非常重要的。在選擇輸電線路的時候，要合理選擇供電電壓，設計人員一定要全方面的進行研究分析，對設計方案進行優化，從而完善項目配電系統;此外，還需要控制到供電線路的輸送距離，減少電纜的整體長度，這樣也就可以降低線路損耗;提高供電系統功率因數，合理的電路電容;根據項目類型性質使用設備等選擇諧波治理產品提高電能質量等，從而達到節約能源的目的。

1.電壓選擇

根據用電性質、用電容量、電源點與建筑距離、當地電網供電情況等，合理選擇供電電壓和供電方式。采用10 kV～110 kV等級電壓，深入負荷中心供電，減少電路配線電壓降;大容量用電負荷，采用相分裂導線輸送電網，減少線路損耗;多臺分散布置變壓器，縮短低壓配電線路損耗。

目前國內大部分建筑都是10 V供電，但一些發達國家使用的是20 kV，我國日后發展趨勢也是20 kV供電，供電電壓升高，減少電壓損失、提高輸送功率、提高供電半徑。例如在線路其他條件都不變的情況下，改為20 kV供電時：

2.提高功率因數

在優化處理過程中，采取措施來提高功率因數也是非常重要的應用內容，在實際應用中，需要對各種用電設施，如變壓器、感應電動機、電力線路等結果進行優化，除從電力系統吸收有功功率外，還吸收無功功率。就線路而言，△P = 3I2R×10-3 = P2R×103/（U2cos2φ），功率因數提高有效減少線路中的損耗;在變壓器運行時，二次側功率因數提高，可使負載電流減少，從而減少變壓器負載損耗。但是在變壓器運行過程中，也需要對變壓器的輸出功率進行合理控制，結合輸電線路運行功率，對其進行調整，提升變壓器運行過程的可靠性。因此提高功率因數，可提高電能利用率，保證電能質量，是建筑電氣節能的重要指標。目前國內技術已經很成熟，結合以往的經驗，可選擇串聯電容器的方式，來抵消高壓線路中電感的影響，提高輸電能力，穩定電壓。對于電容器的選擇，也需要考慮到高壓線路電感參數，以此為基礎進行選擇，提高結構的應用效果;根據項目配電系統形式，在變電所高壓側或低壓側集中并聯電容器、主要設備旁就地補償、負荷不平衡時采用分相補償等方式，提高系統供電質量、減少能源損耗。

3.諧波治理

隨著科技發展，大量電子設施、UPS、變頻設備、LED燈具等非線性用電設備在建筑中運用，使電網中的諧波分量越來越大，造成電網功率損耗增加、設備壽命變短、線路和設備過熱、繼電保護設備誤動作等影響，因此在設計中還需要做好諧波處理工作，目前常用的處理方式有無源濾波、有源濾波。以無源濾波處理為例，無源濾波器主要由電抗器和電容器串聯組成，作用原理在于電感器在工作中，對外釋放電感量，諧波在遇到電感量時會出現濾除現象，且電感器量越高，諧波的濾除效果也越高，但諧振頻率設定比較固定，容易與系統產生諧振，無法對動態變化的諧波有針對性濾波。有源濾波是在無源濾波的基礎上發展起來的，它的濾波效果好，它主要是由電力電子元件組成電路，使之產生一個和系統的諧波同頻率、同幅度，但相位相反的諧波電流與系統中的諧波電流抵消。

4.變壓器的節能措施

變壓器損耗是衡量變壓器質量、能效標準的重要指標，主要包括空載損耗和負載損耗。空載損耗，Q0 ≈ SrT×I0%/100，主要是變壓器鐵芯損耗，空載損耗與鐵芯的磁通密度、材料性能、芯片厚度等有關。目前最節能的非金合金變壓器，鐵芯材料磁化率小、電阻率高、渦流損耗小，鐵芯片是硅鋼片的1/10左右，從而大幅降低變壓器空載損耗和空載電流。負載損耗，Qk ≈ SrT×Uk%/100，主要是負載電路通過繞組時的損耗，由負載電流引起的漏磁通會在繞組內產生渦流損耗，并在繞組外的金屬部分產生雜散損耗。在對其展開設計時，應根據初期投資及后期運行費用、負載性質、運行要求等內容，綜合考慮變壓器的型號、容量及負載率。在實際應用中，為了提高選擇結果可靠性。可以利用信息技術、大數據技術組建綜合評價體系，將運行費用、負載性質、運行要求等內容作為評價指標，對指標內容權重進行計算，以此為基礎對變壓器展開選擇，提升所選變壓器結構的可靠性。

（三）配電線路節能設計措施

配電線路導體通過電流時，將產生電能損耗，在滿足導體載流量和線路電壓降等技術情況下，適當加大導體截面積，可以降低線路損耗。目前大部分設計都是根據計算電流、斷路器整定值、短路電流等選擇導線截面積，并沒有考慮是否經濟最合理，此類情況的出現也導致配電線路應用成本增加，無法滿足節能性應用要求，對此在設計時應考慮初期建設費用和壽命期內運行成本，利用智能化平臺的應用優勢，對線路各項指標權重進行計算，采用定量分析的方法來篩選出性價比最高的輸電線路類型。例如，某工廠生產設備工作電壓380 V，計算電流80 A，開關整定值為100 A，一般選用S = 50 mm2交聯聚乙烯銅芯電纜，暫按當地平段電價P = 0.67元/kW·h、兩班制計算，宜選用S = 70 mm2交聯聚乙烯銅芯電纜更經濟。

（四）運用智能化控制系統

隨著科技技術的快速發展，現在很多領域都已經開始運用智能化技術，建筑企業也是一樣，使用智能化控制技術可以對建筑設備進行實施的管理，從而就可以達到節約能源的目標，并且這也成了現階段節能的有效方法。在最近幾年，建筑設備的控制系統漸漸地進行優化，而且節能的效果也越來越好。在智能化控制系統應用中，主要可以分為以下幾部分內容：

1.樓宇控制系統

這也屬于基礎性系統內容，在實際應用中，可以借助監控設備、傳感器設備，對于建筑內部空調系統、給排水系統、電梯和扶梯等系統進行監控，根據設備的運行、安全狀況、能源使用及節能等實行綜合管理，及時發現隱患問題，提高建筑設備系統運行可靠性。但目前電氣設計師對其他專業受控對象的工藝要求理解不全面、受控對象統計不全，控制原理描述不詳細等問題，應積極與各專業密切配合，詳細制定控制要求。

2.智能照明系統

目前應用較多的智能照明系統有聲控照明系統、光控照明系統、感應照明系統等。通過多種照明控制方式、現代化數字控制技術和網絡技術的控制，根據不同的場合來使用相應的照明技術，從而達到多種控制的需求，也為建筑照明提供了多種藝術效果。它的出現和發展，使照明控制和維護管理變得更為簡單，延長了燈具使用壽命，減少維護費用，在為人們提供優質服務的同時節約能源。智能控制器電路圖如下圖2所示。

圖2 智能控制器電路圖

3.能源監控計量系統

該系統主要用于電能、燃氣、供熱、供水等能耗監測、數據分析，提高能源系統的運行，管理效率的同時，找到生產能源消耗最準確數據，為企業提供一個成熟、有效、方便的能源管理方案。在常規情況下，能源損耗應保持在某一范圍，若出現偏差量過高的情況，表明系統存在運行問題，及時進行檢修，加快問題的處理速度。

4.電能管理系統

實現電力監控，可根據監控到的電氣數據進行電氣分析，例如設備運行狀態、實時的諧波量、電壓發生驟升驟降的情況、上下級配合情況等;在母線、配電柜、電纜等處加傳感器可監測設備運行的相應溫度濕度等;如果各處斷路器帶通信功能，也可監控開關分合閘次數、開關老化程度。因以前在綠色節能方面，電氣只能做到選節能型變壓器降低空載損耗和負載損耗、合理選擇電容補償的形式和補償容量提高功率因素，根據項目類型性質使用設備等選擇諧波治理產品提高電能質量等措施，但在設計完后并沒有完善的數據支撐，而電能管理系統可以將電氣各種數據監測出來，在運維時能夠更高好的監控電氣設備運行狀態、分析找出問題，更好地為建筑服務。

（四）合理的使用可再生能源

隨著這幾年科技技術的快速發展，在進行建筑電氣設計的時候，就可以在其中運用一些可再生能源，如太陽能等能源。運用這些可再生能源還可以有效地達到綠色節能的效果。此外，在進行建筑電氣設計的時候，設計人員一定要合理的進行規劃和布局，并且使用一些可以再生的能源，確保能源可以反復的運用，相關工作人員還可以經過科技技術來提升再生能源的使用率，從而就可以達到綠色節能的目的，并且保證不會出現能源缺失的情況。

（五）電磁干擾的抑制

現階段，人們的生活質量逐漸地在提高，從而人們對于建筑的安全性和環保性有了非常高的要求，不會再局限于建筑的機構方面。對于人們的生活情況而言，因為要使用很多非線性設備，這樣也就導致出現諧波污染和電磁干擾的問題，出現這樣的情況也就會導致電力能源過渡消耗，而且嚴重的時候還可能會出現火災等危害。因此，就一定要合理的設計電路，并且要使用濾波器，這樣才可以做到一致導電性電磁的干擾情況。需要注意的就是，在對電子設備的外殼和箱體進行設計的時候，一定要選擇合適的材料，而且合理的來對電力設備線路進行設計，同時還需要考慮電線的布置情況，這樣才可以減少電磁干擾。在進行電氣屏蔽的時候，經常使用的技術手段就是電磁干擾抑制的方法，避免出現交變電，防止磁場之間互相的進行影響，這樣才可以有效地降低電磁干擾的問題，從而避免出現危險災害，并且提升電力能源使用的效果。

七、結束語

總的來說，建筑電氣是以電氣技術為手段，在有限空間內，為創造人性化的生活環境的一門應用學科。建筑電氣指的是，在建筑物中，利用現代先進的科學理論及電氣技術所構建的電氣平臺，統稱建筑電氣。想要使建筑企業可以更加穩定的發展，就一定要重視綠色節能的設計工作，這樣才可以促進建筑企業經濟建設的發展。如今，在進行建筑電氣設計的時候，必須遵守相關的標準，并且要對以往的建筑電氣設計理念來進行創新，要學習一些全新的技術手段，從而可以使建筑企業向著綠色節能的方向來進行發展，對電氣系統設計進行完善，不僅需要滿足人們對環保的需求，還需要防止出現能源消耗的問題。此外，還需要重視對新能源的運用，從而提升建筑企業的經濟利益，達到綠色節能的目的，促進社會經濟的快速發展。

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