建筑電氣節(jié)能設計與綠色建筑電氣技術分析

沈飛澎

（吉林省社會工作服務中心，長春 130000）

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建設工程在規(guī)模上以及數(shù)量上都呈現(xiàn)出較大的增長，然而與此同時也面臨著十分嚴峻的建筑資源消耗與浪費問題[1]。在實際開展建設項目過程中，怎樣利用切實可行的方案降低資源浪費是當下必須要重視與解決的重要問題。現(xiàn)階段，我國建筑領域在縮減能耗方面遇到了較大的阻礙。所以，制定滿足我國建筑發(fā)展行情與特征的解決方案，不斷降低建筑領域的能源消耗十分有必要，有助于確保建筑工程項目穩(wěn)定、順利進行。其中，節(jié)能技術是一個十分關鍵的工作，在降低建筑項目能源使用與浪費等問題上發(fā)揮了至關重要的作用。所以，在開展建筑項目施工過程中，應當重視電氣節(jié)能技術的運用，將其充分融入到各個施工環(huán)節(jié)中，盡可能地提高能源利用的價值，減少建設項目施工中的能源損耗，達到建筑節(jié)能的目的[2]。

1 綠色建筑電氣技術的作用

從現(xiàn)階段我國經(jīng)濟建設以及發(fā)展實際情況來看，大力推廣綠色建筑建設具有十分重大的意義與社會價值，能夠最大程度避免建筑項目施工過程中造成較多的能源損耗與環(huán)境污染，并且還能夠有效提高建筑公司的經(jīng)濟效益，具有雙向利好作用[3]。綠色建筑建設能夠保障經(jīng)濟和環(huán)境的和平共處，減少能源損耗，在此背景下還能夠促進能源的循環(huán)利用，降低國民經(jīng)濟發(fā)展過程中的環(huán)保與能源壓力，為社會經(jīng)濟效益的提升進一步奠定堅實的基礎。

2 建筑電氣節(jié)能設計的原則

在實際開展建筑電氣節(jié)能設計時，應當嚴格依照實際需求性、經(jīng)濟適用性與節(jié)約環(huán)保性等原則進行，具體如下。

2.1 實際需求性

在開展建筑電氣節(jié)能設計時，需要緊密結合建筑實際需求，同時滿足建筑功能層面的需求與實際需要。建筑電氣應用的本質是為了改善人們的生活質量，為人們的生活帶來更高的便利性[4]。所以，在進行建筑電氣節(jié)能設計過程中應當充分意識到這點，最大程度滿足建筑應用中人們的實際生活需求，比如說公共區(qū)域照明、電路穩(wěn)定供應和管道順暢等，此外達到基本應用功能之后，還應當要注重制作工藝上的改進，最大程度提高外觀的美觀度。從建筑電氣節(jié)能技術層面來看，滿足實際需求是必須達到的要求，任何其他相關要求都必須建立在實際需求基礎之上才能夠彰顯出自身的意義與價值。對建筑進行有效管控，不斷提高能源的利用率，貫徹落實節(jié)能降耗理念，盡可能地避免對環(huán)境產生不良影響。然而要特別留意的是，切不可以因噎廢食，為了能夠實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，對建筑電氣給予十分苛刻的管控，這必然會影響到建筑領域的進一步發(fā)展。

2.2 經(jīng)濟適用性

經(jīng)濟適用性是在建筑節(jié)能設計過程中，特別重視建筑物的經(jīng)濟性以及適用性，從而保障建筑工程能夠獲得良好的經(jīng)濟效益。現(xiàn)階段，隨著科學技術水平的不斷提高，市面上出現(xiàn)了不同類型的先進設備與先進技術，然而在具體選用時，在確保其滿足使用需求的基礎之上，還應當考慮到成本因素，使用性價比高的新技術與新設備。根據(jù)我國實際情況及建筑工程使用者的確切需求，合理使用電氣技術與設備。

2.3 節(jié)約環(huán)保

在開展建筑電氣節(jié)能設計時，能耗與環(huán)境保護也應當受到足夠的重視，2者均非常重要。確保建筑電氣節(jié)能設計的合理性，有助于減少建筑電氣能源損耗，加強對生態(tài)環(huán)境的保護[5]。建筑物的電氣安裝必須要能夠滿足基本的使用功能，在此前提下對和建筑功能關聯(lián)性不強的電氣部分進行完善，進一步提高該部分的科學性與合理性，依托于節(jié)能設計來降低能耗。另外，為了達到優(yōu)化建筑能耗的目的，科學選擇高科技控制技術也能夠獲得良好的效果，例如利用變壓器來調節(jié)功率、采用智能化照明等，在不降低設備性能及應用效果的前提下，應當要盡可能地使用能耗更低、對環(huán)境影響更小的設備。

3 建筑電氣節(jié)能設計的主要內容

3.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設計

以常用建筑為基準，建筑電氣節(jié)能設計通常涵蓋3個部分，分別是供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及建筑設備系統(tǒng)[6]。其中，供配電系統(tǒng)是建筑電氣節(jié)能設計的重中之重，從根本上來看，某個單體建筑的總體電氣系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作、能否實現(xiàn)高效低耗，其關鍵在于供配電系統(tǒng)所能夠提供的供電品質，而和供電品質息息相關的因素，即諧波含量、功率因數(shù)及三相平衡。

3.1.1 諧波含量管控

在發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、供電系統(tǒng)與電氣設備等多種因素的影響下，傳輸?shù)浇ㄖ姎庀到y(tǒng)中的電力往往難以始終保持50 Hz的正弦交流電，往往會融入一些分量諧波，不僅會對電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行產生較大威脅，還會導致能源的無故浪費[7]。例如諧波電流會引起輸電線路溫度升高、變壓器升溫等，根據(jù)能量守恒定律，這必然會產生較多的能源損耗，并會對建筑電氣系統(tǒng)的應用功能產生不良影響。例如會經(jīng)常無征兆跳閘、部分電子元件被燒毀等。所以，在實際開展建筑電氣節(jié)能設計過程中，應當特別留意對諧波的有效處理，現(xiàn)階段常用的處理手段有以下2種。首先是針對電網(wǎng)進行治理，依托于非線性負載設備的使用，最大程度避免諧波電流的產生；其次，以電氣系統(tǒng)的運行設備為控制目標，在開展電氣節(jié)能設計過程中，需要全面審視各方面影響因素，依托于科學計算方式，準確獲取運行設備的供電大小，使其保持在較低諧波含量狀態(tài)。

3.1.2 增大功率因數(shù)

在物理學領域，功率因數(shù)表示的是有功功率和視在功率的比值，該參數(shù)指標在建筑電氣節(jié)能設計中有著至關重要的作用[8]。從當下我國建筑電氣設備使用情況來看，大部分電氣設備均為感性負載，設備的功率因數(shù)往往保持在偏低水準，而因為其中涵蓋有無功功率，所以必須要不斷增加視在功率，為此會造成電動機及變壓器等電氣設備的裝機容量進一步提高。除此之外，當功率因數(shù)值保持在較低水平時，往往還會導致線路損耗過快。為了避免這種問題的產生，當下普遍使用的改善手段便是安裝無功補償裝置，既能夠取得良好的效果，同時也具有經(jīng)濟成本低的優(yōu)勢，見表1。通過對無功功率進行補償，一方面能夠很好地降低電能損耗，另一方面也可以實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的優(yōu)化，選擇一些容量較小的發(fā)電機與變壓器便可滿足使用需求，同時也可以將電氣線路切換為直徑更小的導線。

表1 無功功率補償率

3.1.3 維持三相平衡

三相不平衡會給電氣系統(tǒng)產生非常大的影響，例如造成線路損壞、電機不正常發(fā)熱、電機振動加大及降低電機正常使用壽命等[9]，為了有效維持三相平衡，可以從以下幾個方面入手。首先，建筑中所有用電設施在設計連接220 V與380 V三相系統(tǒng)時，需要按照要求保證三相平衡，防止出現(xiàn)三相負荷不同的問題，從根本上保證三相平衡。其次，依照電氣設施功能的不同對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化與劃分，其中將照明系統(tǒng)連接到220 V低壓電網(wǎng)中，當電流數(shù)值未超過60 A時，選擇使用單相供電，確保三相平衡供電，當電流數(shù)值超過60 A時，則要運用220 V/380 V三相四線制供電。最后，根據(jù)建筑電氣設計實際情況，增加平衡裝置，保證三相平衡。

3.2 建筑設備節(jié)能設計

在開展建筑設備節(jié)能設計時，通常可以從設備選型與設備運行2個方面進行。其中設備選型是指根據(jù)實際使用需求選擇相匹配的變壓器、電動機等電氣設施，而設備運行則是管控空調系統(tǒng)及電梯等設施的運行能耗。

在建筑電氣系統(tǒng)中，變壓器是一個非常關鍵的電氣設備，然而由于其電氣系統(tǒng)損耗較大，通常能夠占據(jù)總電力系統(tǒng)的一半左右，所以確保變壓器選型的科學性與合理性至關重要。在實際開展變壓器型號選擇時，需要嚴格遵守以下幾個原則。首先，在條件允許的前提下盡可能地使用新型節(jié)能變壓器，比如說非晶合金鐵芯變壓器，該變壓器與普通硅鋼片作鐵芯變壓器比較，在空載狀態(tài)下能夠有效節(jié)約大約80%的能耗。其次，依照電氣系統(tǒng)具體運用情況科學合理選擇變壓器容量。最后，盡可能地確保與負載匹配，當負荷較小時會造成實際功耗比值升高。從成本層面來分析，將以往耗能較高的變壓器全部替換掉是不切實際的，所以需要結合上述選型原則，再聯(lián)系實際狀況進行合理選擇。

電動機是1種將機械能轉化為電能的設備，也是屬于能耗較高的設備范疇內，正常情況下電動機消耗的電能能夠占據(jù)建筑總電能的38%～55%，所以盡可能地降低電動機的能源消耗非常重要，并具有較大的節(jié)能空間。在實際確定電動機型號時，需要緊密結合實際負載大小，確保電動機容量盡可能地靠近設備實際需求容量，最大程度運用電動機功率。為了有效降低電動機運行過程中的能源損耗，可采用增加電動機功率及優(yōu)化功率因數(shù)2種方法。

首先，變頻器依照電動機負載功率實時改變電動機轉速，當轉速不同時，電動機的實際功率也會發(fā)生變化，見表2，從中可以看出，當電動機轉速為額定轉速的50%時，其實際功率比額定功率減小了88.6%，降低了能源消耗，所以避免空載或者輕載運行有助于節(jié)能。其次，設置就地補償電器，改善公路因數(shù)，能夠減小線路損耗，也可以達到節(jié)能的目的。

表2 多種轉速下電動機的實際功率

4 綠色建筑電氣技術分析

4.1 建筑耗能監(jiān)控技術

建筑耗能監(jiān)控技術通常設定在建筑物的內部，是一種能夠對建筑物能耗進行實時監(jiān)測的系統(tǒng)。將建筑能耗監(jiān)控技術應用到建筑物中，能夠實現(xiàn)對建筑物光源系統(tǒng)的管控，依托于各種傳感設備，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際需求科學合理地調整燈具地明亮度，同時還能夠根據(jù)確切的施工要求，對電梯等相關施工設施進行合理管控。從我國建筑施工現(xiàn)狀來看，目前對該技術的應用場景還較為有限，大多數(shù)情況下只出現(xiàn)在國內大城市的豪華商場中，然而，在國外許多國家中已經(jīng)有了非常高的應用率，同時取得較為理想的應用效果。

4.2 科學使用太陽能技術

太陽能屬于一種新型的清潔能源，將其應用到建筑中可以起到節(jié)能、環(huán)保的作用。太陽能是存在于自然界中的能源，對太陽能進行合理運用，使其逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)電力光源，有助于提高建筑的環(huán)保性能。所以，在實際開展綠色施工時，需要重視對太陽能的使用，像人們平時生活中常用的太陽能熱水器、太陽能照明設施等，既為人們生活帶來了較大便利性，同時還有效減少了對傳統(tǒng)電能的使用，達到節(jié)能環(huán)保的目的，與綠色發(fā)展理念相吻合。例如，某個城市區(qū)域的日均太陽輻射量大約為3.8 kWh/m2，可以達到低溫太陽能的應用標準，然而在實際調查走訪后發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域建筑僅僅安裝了太陽能熱水器，并未實現(xiàn)對太陽能的最大化運用，為此可以增設太陽能照明系統(tǒng)，提高對太陽能的運用，降低傳統(tǒng)電能使用。

4.3 節(jié)能照明技術

在現(xiàn)階段綠色建筑電氣技術中，節(jié)能照明技術發(fā)揮了越來越重要的作用，在具體使用中主要是針對光源方面進行節(jié)能，比如應用到LED等照明設施上。相比較于普通的照明設施，LED燈具具有節(jié)能、節(jié)電等較多應用優(yōu)勢，滿足同等照明需求的前提下，LED燈具可以節(jié)約大概87%的電能，同時照明效果及使用壽命等更加優(yōu)越，其壽命周期往往是普通燈泡的10倍以上。所以，在開展工程建設時，應當盡可能地使用LED燈具來滿足施工照明需求，一方面有助于改善工程建設效果，另一方面也可以節(jié)約大量的電能。

5 結束語

綜上所述，要想切實達到節(jié)能降耗的目標，設計人員應當做好前期的規(guī)劃與設計，確保電氣設備在使用過程中擁有節(jié)能、環(huán)保、健康和高效等作用。現(xiàn)階段，節(jié)能已經(jīng)成為了綠色建筑的剛性指標。