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【摘要】電氣設(shè)計在建筑建設(shè)、運用全周期內(nèi)得到廣泛重視，其基本思路是保證安全性的同時實現(xiàn)能耗控制?；诖耍疚囊猿Ｒ娊ㄖ?a href="http://www.eimio.cn/lunwen/gylw/jnjslw/201907/701322.html" target="_blank">電氣設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)作為切入點，予以簡述，再以此為基礎(chǔ)，分析相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用方法，給出有功補償應(yīng)用、太陽能應(yīng)用等內(nèi)容，并通過實例分析論證理論可行性，服務(wù)后續(xù)具體工作。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣設(shè)計；節(jié)能技術(shù)；太陽能；有功補償

電氣設(shè)計是根據(jù)規(guī)范要求，確定電源、負(fù)荷等級和容量，并對供配電系統(tǒng)接線圖、線路、照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、接地系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，使其與電源端、用戶端實現(xiàn)功能匹配?，F(xiàn)代建設(shè)電氣設(shè)計除重視上述內(nèi)容外，額外強調(diào)節(jié)能技術(shù)的運用，降低建筑能耗，契合節(jié)約型社會建設(shè)要求。本文就節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行分析。

1常見建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)

1.1清潔能源技術(shù)。清潔能源技術(shù)始于德國，20世紀(jì)70年代，德國科學(xué)家在慕尼黑的基地進(jìn)行了建筑節(jié)能設(shè)計的廣泛嘗試，系統(tǒng)提出并論證了清潔能源技術(shù)的價值和運用方式。如太陽能技術(shù)，該技術(shù)是指應(yīng)用光電轉(zhuǎn)化設(shè)備對電能進(jìn)行存儲，用于建筑內(nèi)電能的日常需求。此外，我國廣東地區(qū)的閉路水循環(huán)空調(diào)、美國各地廣泛運用的地道風(fēng)空調(diào)，也有助于通過降低建筑常規(guī)能耗的方式實現(xiàn)節(jié)能。1.2照明節(jié)能技術(shù)。照明節(jié)能技術(shù)體現(xiàn)在兩個層面，一是做好建筑內(nèi)照明需求的分析，合理進(jìn)行電氣參數(shù)設(shè)計、設(shè)備選取；二是采用現(xiàn)代音控技術(shù)（也稱聲控技術(shù)），使設(shè)備的在非作業(yè)狀態(tài)下處于關(guān)閉狀態(tài)，實現(xiàn)電能的節(jié)約。在此前學(xué)者的研究中，照明能耗約占民用建筑電能消耗的9%~14%、占商用建筑的22%~26%，在推行上述技術(shù)后，均可實現(xiàn)能耗降低，民用建筑下降約3.4%，商用建筑下降約2.1%[1]。1.3補償技術(shù)。補償技術(shù)此前主要用于平衡電壓，確保建筑的供電質(zhì)量，現(xiàn)代補償技術(shù)在此基礎(chǔ)上擁有了節(jié)能功效，該功效主要體現(xiàn)在有功補償方面。如此前建筑作業(yè)過程中，各類用電器的工作態(tài)勢存在動態(tài)變化，供電部門無法獲知建筑用電的精準(zhǔn)信息，傳輸?shù)碾娔芸赡艹^實際需求，導(dǎo)致電能浪費。有功補償機制是指對多余電能、太陽能轉(zhuǎn)化的電能等進(jìn)行存儲，供電部門傳輸?shù)碾娔芸勺们樯僖?，在建筑用電增加的情況下，啟動補充設(shè)備保證足量供電，避免電能過量傳輸造成的浪費。1.4智能調(diào)控技術(shù)。智能調(diào)控技術(shù)是指通過智能設(shè)備進(jìn)行用電信息的監(jiān)測，合理進(jìn)行電能分配，同時生成大數(shù)據(jù)信息，為下一階段的電能供應(yīng)提供參考。智能調(diào)控技術(shù)在我國東部部分省份已經(jīng)得到廣泛運用，效果理想。如遼寧省沈陽市部分變電站的智能流量監(jiān)控，使建筑內(nèi)的用電信息及時得到捕捉，合理分配電能，提升了資源使用效率。安裝至用戶端的智能電表也有助于大數(shù)據(jù)信息的收集，避免電能傳輸浪費。

2建筑電氣設(shè)計中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用方法

2.1太陽能應(yīng)用太陽能應(yīng)用的基本原理為光電轉(zhuǎn)化，其主要工作設(shè)備為光伏發(fā)電設(shè)備，利用太陽電池板、控制器和逆變器構(gòu)成總體設(shè)備，借助半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)化效應(yīng)進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)化。太陽能電池板在光照條件下，可將電子吸收，使其成為光電子、形成電流。在電氣設(shè)計中，利用太陽能實現(xiàn)節(jié)能，需要重視半導(dǎo)體材料的選取，一般單晶硅的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率為17.5%，多晶硅的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率為16%，砷化鎵的生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率為23%，但價格較高，無法普及[2]。以單晶硅應(yīng)用為例，某建筑為多層建筑，電氣設(shè)計采用常規(guī)模式，為保證節(jié)能效果，額外應(yīng)用太陽能設(shè)備。建筑占地面積369.3m2，處于北緯41°40′，東經(jīng)117°20′，太陽照射的入射角相對較小，應(yīng)用單晶硅設(shè)備的面積應(yīng)在20~25m2左右，與地面水平角為30°~33°左右。因發(fā)電總量有限，無需單獨設(shè)置大容量蓄電池，完成光電轉(zhuǎn)化后的電能直接存儲于小容量設(shè)備中。上午電池板傾角為30°，中午為33°，下午為30°，非陰雨天氣持續(xù)工作10h的情況下，可產(chǎn)生電能11~15kWh，滿足40L水加熱的需求，減少建筑用于冷水加熱的能耗12~18kWh。2.2音控?zé)魬?yīng)用音控?zé)魬?yīng)用可采用大范圍集中式，將建筑樓梯間的照明全部更新為音控式。該技術(shù)的基本原理為借助音頻放大器捕捉燈具周圍環(huán)境的變化，人員經(jīng)過、交談發(fā)出的聲音，均由音頻放大器捕捉，之后借助選頻電路、延時開啟電路和可控硅電路，啟動、關(guān)閉照明設(shè)備。其應(yīng)用于建筑電氣設(shè)計活動中時，一般借助光敏二極管保持閉路電路系統(tǒng)內(nèi)的電阻值超過80甚至100kΩ，三極管的導(dǎo)向保持不變。以長度為50m、寬度2m的走廊為例，音控?zé)舻陌惭b間隔以6~10m為宜，如果燈具亮度較低，也可適當(dāng)縮短安裝間隔。220V電壓下，發(fā)射極約有0.8V的電壓，滿足燈具隨時開始的要求。人員活動發(fā)生的響動，由音頻放大器進(jìn)行收集，得到放大后可互動選頻電路，可控硅電路得到觸發(fā)，燈具即可亮起，聲音消失后，音頻放大器無法捕捉對應(yīng)信息，燈具重新進(jìn)入待工作狀態(tài)[3]。2.3有功補償應(yīng)用有功補償技術(shù)的應(yīng)用由來已久，建筑電氣設(shè)計中，有功補償主要針對一些用電總量較大、持續(xù)時間長的用戶。如商民兩用建筑的中央空調(diào)，夏季、冬季需要持續(xù)作業(yè)，能耗較大。在實際工作中，要求在用電一端設(shè)備具有一定蓄電能力的設(shè)備，常規(guī)作業(yè)狀態(tài)下，設(shè)備的作業(yè)依托電力系統(tǒng)的電能，建筑收集的太陽能、剩余電能等，均通過蓄電設(shè)備存儲。在設(shè)備次日的工作中，直接啟動蓄電設(shè)備，作為輔助，一方面保持電壓穩(wěn)定，避免因電能消耗快速增加導(dǎo)致用電波動，另一方面補償?shù)碾娔芤材芙档椭醒肟照{(diào)對電力系統(tǒng)電能的需求，從而實現(xiàn)節(jié)能。以功率為90kV的中央空調(diào)為例，要求蓄電池容量應(yīng)達(dá)到60Ah的水平，每日存儲的電能總量，應(yīng)在10kWh時以上，如果建筑周邊缺乏理想光照環(huán)境，可借助電力線路，使光電轉(zhuǎn)化設(shè)備和蓄電池連為一個整體，利用建筑頂部少遮擋的情況實現(xiàn)太陽能的利用，確保設(shè)備的補償能力。2.4智能技術(shù)的應(yīng)用智能技術(shù)主要用于建筑整體電能分配和調(diào)節(jié)，其可以獨立工作，但為保證控制能力，建議與有功補償設(shè)備共同使用。以某大型建筑為例，該建筑為某互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)總部，總建筑面積超過10萬m2，日間總用電量較大，為保證節(jié)能效果，于電能控制室設(shè)置智能流量監(jiān)控設(shè)備，另借助分布監(jiān)控的方式，對建筑內(nèi)的14個主要用電部門分別進(jìn)行用電量實時監(jiān)測，借助CAN總線技術(shù)確保不同用電部門的用電信息能夠得到分別處理。一般情況下，不同部門的用電量是穩(wěn)定的，設(shè)為X，該部門的實際用電量則圍繞X上下波動，可通過一個非線性變化的數(shù)集表達(dá)為：X=[X-n……X-2；X-1；X；X1；X2……Xn]當(dāng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)現(xiàn)某一個用電部門的實際用電量小于X-n且持續(xù)超過30min時，表明該部門的用電信息異常，小于當(dāng)前供電需求，可據(jù)此降低供電量，剩余電量則輸入有功補償設(shè)備的蓄電池中存儲。當(dāng)該部門用電恢復(fù)時，其實際用電量達(dá)到X-n到Xn之間，再恢復(fù)供電，如果建筑總用電量快速增加，當(dāng)前輸電量不足所用，則以有功補償設(shè)備進(jìn)行輔助，避免供電中斷。

3模擬分析

以某多層建筑為例，進(jìn)行模擬。在該建筑原有方案基礎(chǔ)上，引入清潔能源技術(shù)、照明節(jié)能技術(shù)、補償技術(shù)、智能調(diào)控技術(shù)。評估兩套方案的能耗水平，采用計算機進(jìn)行參數(shù)模擬。結(jié)果上看，應(yīng)用上述節(jié)能技術(shù)進(jìn)行建筑電氣設(shè)計，可降低能耗水平11%，但造價方面，較原計劃增加了22%，其中設(shè)備支出為10%、人員以及建安費用等增加12%，預(yù)計新系統(tǒng)持續(xù)作業(yè)（夏季）7個月后，其節(jié)省的電能可與增加的支出實現(xiàn)平衡?？傮w來看，強調(diào)在建筑電氣設(shè)計中引入節(jié)能技術(shù)依然具有長期的積極作用。

4總結(jié)

綜上，現(xiàn)代社會發(fā)展對能耗控制越發(fā)關(guān)注，建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)有助于實現(xiàn)能耗控制。目前可用于建筑電氣設(shè)計的節(jié)能技術(shù)包括清潔能源技術(shù)、照明節(jié)能技術(shù)、補償技術(shù)、智能調(diào)控技術(shù)等，其應(yīng)用方式、工作原理各不相同。模擬分析中，上述技術(shù)的價值得到體現(xiàn)，可作為后續(xù)建筑電氣設(shè)計的參考酌情選用。

參考文獻(xiàn)

[1]王義，閆飛.綠色節(jié)能技術(shù)在民用建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（34）：50.

[2]薛源.建筑電氣節(jié)能的技術(shù)措施及其在工程設(shè)計中的合理應(yīng)用[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2018（22）：51-52.

[3]白建龍.綠色節(jié)能技術(shù)在民用建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].建材與裝飾，2018（04）：69-70.

作者:劉卓然 單位:貴州省建設(shè)工程造價管理總站