建筑電氣節能設計及綠色建筑電氣技術分析探討*

楊 強

(山東華邦建設集團有限公司 山東 濰坊 262500)

現階段城市化進程不斷推進,建工行業的發展也相對達到了一個更高水平層次,同時也反映出了對于自然環境和各類能源的破壞、消耗問題,必須要從工程技術手段上予以優化和解決,真正踐行綠色建筑的發展理念。在建筑電氣系統中對于電能資源的需求量巨大,包括了照明、采暖等許多環節中都需要進行電能供應,為更好地提升其節能減耗的效果,在進行電氣系統的設計與應用過程中必須要進行合理規劃,實現更加經濟節約、綠色環保的建筑電氣系統設計。

1 建筑電氣節能設計的基本概述

建筑系統對于電力資源的消耗用量正在逐年攀升,相較于水、氣等能源,建筑系統在電力方面的資源消耗達到了80%～90%,實際占比明顯較高。在建筑系統的各類電力資源應用與消耗過程中會發現,由于不合理的電氣設計從而導致的電力資源損耗浪費情況較為明顯,這與當前社會的節能環保化發展趨勢產生了一定的矛盾,也導致更多的建筑設計人員開始考慮在電氣系統方面進行節能優化的處置,更好地減少建筑工程當中的電能損耗問題。

從電氣節能的角度出發,在建筑電氣系統的資源配置、設備選用等多個方面均可以展開有效的優化,這也是目前建筑電氣節能設計中最常用的方法思路[1]。通過合理的節能設計,可以有效地減少建筑對于電力、煤炭等資源的依賴性,更符合當前雙碳政策和可持續發展戰略的基本要求。

2 建筑電氣節能設計的要求與原則

2.1 適應實際需求

建筑系統的電氣節能設計不能夠建立于影響業主正常居住與應用需求的基礎之上進行,而必須要和實際需求之間形成較好的適應,這也要求設計人員提前根據建筑工程當中不同方面的電氣應用來進行合理的優化設計,如照明、暖通等,為電氣節能提供了一定的思路和方向。在建筑內部,除了業主家中的基本用電之外,還會涉及一些公共區域內的電力資源配置,如樓梯照明和電梯運行等,這也需要納入設計人員的考慮范圍中,通過技術性的優化改造,使其在運行過程中可以減少不必要的電力資源損耗[2]。另外,為了更好地保證建筑電氣系統設計的適應性,部分設計環節中還需要考慮到建筑墻體的裝飾美觀性、工程建設成本等方面的因素,使建筑電氣節能設計能夠更好地成為當前整個行業與市場的發展趨勢。

2.2 確保經濟節約

實現建筑系統的電氣節能可以更好地幫助業主減少在這方面的能源投入和生活成本,這也是節能設計中經濟環保的基本原則之一,在一定程度上會影響設計方案的落實效果。

(1)根據建筑內部不同區域對于電力資源的功能需求性,技術人員可考慮通過提升能源應用效率的方式來進行節能優化,通過分區域、分功能的方式來提升電氣節能設計方案的靈活度,使電氣系統在一些不必要的功能應用環節中可減少損耗浪費,使電能資源的功能更加高效經濟。

(2)在進行建筑電氣系統的設計優化時,還需要考慮到一些新技術與新材料的應用給施工企業帶來的成本影響性,針對一些明顯投入產出比較低的設計思路,因不符合建工市場投資競爭的需求、不具備經濟節約的基本特點,無法形成較好的實踐應用。

3 建筑工程中綠色電氣技術具體應用

3.1 電力系統配置

電力系統的參數配置是影響建筑內部各類電氣設備應用的重要前提。從這一角度進行電氣節能設計可以達到更加統一的配置規劃效果,且根據不同建筑的電能供應差異進行合理配置也較好地體現出了建筑電氣節能設計的個性化特點。

(1)在建筑內部的電源系統設計中,需要根據高、低壓的電能系統進行分級設計,確保在實際應用進行配電時可以實現更加穩定高效的電能資源供應。電壓的能級分布數量不宜過多,一般以二三級為主,可以更好地實現建筑內部不同用電需求電氣設備的分路供電,同時,設計人員還需要考慮到不同層級電壓供應之間所產生的電能資源冗余問題。

(2)在部分的建筑系統中,為了能更好地實現穩定的電能供應,會設計備用電源系統來實現應急。在雙路電源的運行過程中,可通過增加智能監測、調壓等電氣設備來維護電源系統的應用,使其長時間的處于低耗能的供電狀態,確保線路供電電壓的參數更加適宜、節能[3]。

(3)電力系統中的電壓配置和線損控制之間有十分密切的聯系,但為了更好地保證建筑內部的電能供應質量,在進行系統資源配置時不能盲目地進行電壓的上調,而需要滿足居民用電的220 V 要求,確保線路連接的合理與安全。

3.2 照明系統設計

照明系統是建筑內部電氣系統中必不可少的環節之一,通過節能的燈具選擇和合理的照明設計可以實現更好的環保效果,對于室內照明的需求和質量,也要形成較好的保障。

(1)在進行建筑結構設計時,必須要考慮到自然采光問題,特別是在客廳、廚房和臥室等區域內對于光照的需求度更高,可以通過增加窗墻比的設計使更多的自然光線可進入到室內,減少了業主對于燈具照明的依賴性。在進行室內的燈具選擇時可考慮更加節能的LED 燈,最好地代替了傳統燈具中能耗更高的白熾燈,同時也具有更好的護眼效果,其適用范圍更加廣闊[4]。

(2)據需求的差異性,在建筑內部進行照明系統設計時必須要有所區分,特別是在光照的強度控制和啟停方式上以實現較好的優化。如從建筑內部的區域上劃分,樓梯間的照明對于亮度要求一般,而在廚房或書房中,對于照明系統的需求度更高,通過可調節式的燈具應用為業主的照明提供了更多的選擇性,減少了一些不必要的照明損耗。在照明系統的控制設計中也具有更加豐富的設計思路,可以通過感應開關來代替傳統的手觸開關,包括了聲控、紅外線感應等,使燈具設備不必要的工作時間得到了一定的壓縮。如圖1 所示,根據照明發展選擇節能環保的措施進行建筑照明工作。

圖1 建筑照明的節能發展

3.3 暖通系統設計

建筑內部的暖通系統是電能資源消耗較大的環節之一,而在一些空調設備的運行中會使用到交流電動機,對于電氣系統的節能優化具有重要意義,要引起設計人員的重視。

(1)在進行暖通系統的電動機選擇時,應當考慮到節能環保的影響因素,一般使用交流電動機并引入無功補償可以更好地提升其資源利用的效率,還可以更好地降低在電力線路上出現的損耗問題。技術人員在進行暖通設計時還需要考慮到空調設備的轉矩、負載等,實現更加系統且綜合的節能優化,確保能夠滿足業主的正常采暖或制冷需求。在交流電動機的運行過程中,技術人員可以考慮通過調節其快速的方式來達到節能效果,而這一參數和電動機設備的磁極對數、定子頻率等有密切聯系,要求設計人員在進行建筑內部各類電氣設備等電動機選擇時要充分考慮到這些影響的因素[5]。

(2)在暖通系統的運行中,一些不必要的設備啟停是造成資源浪費的重要原因,為更好地保證其應用的有效性,可通過增加傳感設備的方式來智能化判別室內外的溫差,根據暖通設備的實際負荷需求合理調節其電動機設備的轉速等功能參數,使電動機設備的負荷調節更科學、運行效率更高,也更好地為業主打造舒適的居住環境。

3.4 能耗管理系統

在許多建筑工程的發展中會進行智能化的系統建設,這也是建工行業的專業發展趨勢之一。以電氣系統的節能設計為例,可考慮對不同的電氣設備運行進行監控和分析,對一些能耗占比明顯過高的電氣設備進行精準可靠的識別,并將相關信息通過終端顯示屏等反饋給業主,由業主進行主動的調節與優化,及時降低高能耗設備的運行。能耗管理系統內部有一套智能化的分析軟件,可以通過大數據技術來建議業主對于電氣設備運行的偏好性。如部分業主對于暖通系統的運行有一固定的溫度參數,當設備運行超出了這一參數設置時,可通過智能化的調節指導暖通設備的間歇性運行,如圖2所示。

圖2 建筑智慧用電系統

采用智能化系統模式進行控制,對于維護室內溫度的穩定具有重要意義的。能耗管理系統的引入,使得建筑電氣系統的節能應用有了更多的可能性,也是建筑工程邁向智能化發展的重要方向之一,有效減少了建筑內部不必要的電能資源浪費[6]。但在進行能耗管理系統的設計時必須要考慮到不同業主的應用需求性,將監督與分析的重點放在異常的設備能耗應用中,同時,將整個電氣系統的運行進行了一定的串聯,使得終端設備、電力線路、電壓元件等的工作狀態得到了有效監督,在出現電氣系統的安全隱患時也能夠實現及時警報。

4 結語

在進行建筑電氣的節能設計過程中必須要把應用需求放在首位,從技術性的角度進行優化處置,從而實現節能與綠色的發展需要。在建筑電力系統的配置過程中,可分別將高、低壓電進行多級配置來達到減少電力資源損耗的目的,使供電電壓更加合理節約。針對建筑內部的照明設備,可選擇環保化的照明電氣系統,聲控燈、感應燈等都可以更好地兼顧照明需求和電力節能的需要。在提升建筑電氣節能的智能化水平中,可引入能耗監管、調節系統來實現可持續性發展。