導(dǎo)語：現(xiàn)代建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)探究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著節(jié)能環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，我國提出了可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略方針，作為傳統(tǒng)資源消耗型的建筑行業(yè)也要積極向節(jié)能減排方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)綠色建筑發(fā)展目標(biāo)。因此在現(xiàn)代建筑的電氣設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格遵守節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則，在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中采取先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，并采用智能化的監(jiān)測控制技術(shù)，提高電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能效果，減少對能源的消耗，從而促進(jìn)建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代建筑；電氣工程；節(jié)能設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方法

1現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則分析

目前我國在現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)中還存在缺乏對節(jié)能設(shè)計(jì)的認(rèn)識、節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)尚不成熟的問題，影響了建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能效果的實(shí)現(xiàn)。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)建立節(jié)能設(shè)計(jì)的新理念，并堅(jiān)持優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)備的節(jié)能性能、提高建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)基本的設(shè)計(jì)原則，通過積極運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)設(shè)備來有效減少建筑電氣系統(tǒng)的能耗，提高能源的利用率，并對建筑工程項(xiàng)目成本進(jìn)行合理的控制[1]。

2提高現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)效果的有效方法分析

2.1現(xiàn)代建筑供配電節(jié)能設(shè)計(jì)的有效方法。2.1.1合理設(shè)計(jì)建筑中變電室的位置。在對現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)選擇建筑電力系統(tǒng)的負(fù)荷中心位置來設(shè)置變配電室，從而對供電線路長度進(jìn)行合理控制，降低電力損耗以及線路材料的用量。同時(shí)在配電線路中的低壓配電半徑應(yīng)不超過200m，因此當(dāng)建筑面積比較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來相應(yīng)的增加配電室的數(shù)量，可以采取將多個(gè)配電室設(shè)置在一層建筑內(nèi)的方式來減少線路的布設(shè)長度。另外，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇鄰近強(qiáng)電豎井的位置來設(shè)置變配電室，以避免出現(xiàn)電能倒送的問題。2.1.2提高變壓器設(shè)備選擇的合理性。在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)時(shí)，變壓器容量的合理選擇是提高建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能效果的重要環(huán)節(jié)。一般變壓器容量小于實(shí)際需要，出現(xiàn)過載情況時(shí)，電能損耗將明顯增加，而且變壓器如果長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，也會對電氣系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成一定的風(fēng)險(xiǎn)隱患。相反，如果變壓器容量明顯超出了實(shí)際的需要，就會增加供電系統(tǒng)的空載損耗，并影響變壓器的使用效率。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解建筑工程的實(shí)際負(fù)荷情況，并合理確定變壓器容量，一般應(yīng)將變壓器的負(fù)荷率控制在30%到80%之間為最佳。目前比較常用的節(jié)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(shè)備等。其中S11型變壓器能夠?qū)⒖蛰d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(yùn)行中所產(chǎn)生的噪音水平也相對較低，減少了周邊環(huán)境的噪音污染。而D10型變壓器由于采用的柱上式的密封結(jié)構(gòu)，可以在負(fù)荷中心附近安裝，且對維護(hù)管理的要求比較低。其負(fù)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(shí)所需要的材料用量也比較少，且造價(jià)降低了20%到30%左右。節(jié)能效果更為突出的是新型的SBH15型非晶合金節(jié)能變壓器，其空載損耗與傳統(tǒng)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(jià)格相對較高的問題，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合建筑工程使用者的用點(diǎn)特點(diǎn)來選擇變壓器的具體類型型號[2]。2.1.3合理選擇配電線路的導(dǎo)線。在進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，導(dǎo)線材料的材質(zhì)和規(guī)格將對其通電效率產(chǎn)生重要的影響，因此也是節(jié)能設(shè)計(jì)中所必須考慮的因素之一。可以通過以下公式來計(jì)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(chǎn)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(dǎo)線長度以及電阻率為正比例關(guān)系，而與導(dǎo)線截面則為反比例關(guān)系，其計(jì)算公式為：SLRρ=其中L代表導(dǎo)線長度，S代表導(dǎo)線截面面積，ρ代表電阻率?，F(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)中目前主要使用銅芯以及鋁芯這兩類導(dǎo)線。雖然鋁質(zhì)導(dǎo)線的價(jià)格相對較低，然而其在導(dǎo)電性能以及安全性方面與銅質(zhì)導(dǎo)線相比也相對較差。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)對各種因素進(jìn)行綜合性的分析評價(jià)，如果具備條件時(shí)應(yīng)盡可能選擇銅質(zhì)導(dǎo)線以提高其通電效率。例如在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的配電線路時(shí)，要減少電能損耗必須根據(jù)電壓降的允許范圍來進(jìn)行導(dǎo)線截面的選擇，同時(shí)還要根據(jù)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度以及發(fā)熱條件等來進(jìn)行驗(yàn)算。通常在采取四線三相的配電系統(tǒng)內(nèi)，線路中最大三相不平衡性電流以及單相負(fù)荷的最大值應(yīng)大于其零線截流量的允許范圍，同時(shí)還要符合接零保護(hù)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范。而由于相線以及零線在單相線路中所流經(jīng)的電流相同，所以零線與相線也應(yīng)選擇相同的截面面積。以較短距離配電線路的設(shè)計(jì)為例，在確定導(dǎo)線截面時(shí)只需要考慮電流值即可；而較長距離的輸電線路設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)對導(dǎo)線采取增加截面面積的方式來提高通電效率，其導(dǎo)線截面的選擇應(yīng)參考電壓降的限定值，以提高節(jié)能的效果。雖然增加導(dǎo)線截面積會增加線路敷設(shè)成本，不過在電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過程中將通過減少能耗、提高通電效率的方式來降低運(yùn)行成本。還可以采取將電壓等級提高方式來減少損耗，當(dāng)電壓增加10%時(shí)，可以降低約17.4%的傳輸損耗。2.1.4提高布線設(shè)計(jì)的合理性。現(xiàn)代建筑電氣系統(tǒng)的布線設(shè)計(jì)不僅關(guān)系到電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)也會影響建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能效果。在現(xiàn)代建筑中需要分別對供配電線路、辦公系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及安保系統(tǒng)等進(jìn)行布線設(shè)計(jì)。而且由于在現(xiàn)代建筑的電氣系統(tǒng)中往往還包括弱電以及強(qiáng)電兩類系統(tǒng)類型，而其中強(qiáng)電系統(tǒng)中由于存在大量電流，因此會有明顯的電磁干擾產(chǎn)生，當(dāng)電磁干擾比較強(qiáng)時(shí)，會對弱電系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響，并造成設(shè)備以及能源的損失。所以設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行布線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范合理控制強(qiáng)弱點(diǎn)系統(tǒng)間距，從而減少電磁干擾對電氣系統(tǒng)的影響，提高節(jié)能的效果。同時(shí)，在綜合布線設(shè)計(jì)中也要合理控制導(dǎo)線長度，根據(jù)配電箱和低壓柜等設(shè)備的出口位置等因素來進(jìn)行布線，多采取直線布線方式，減少出現(xiàn)回頭線的機(jī)率。2.1.5根據(jù)負(fù)荷類型合理設(shè)計(jì)配電回路。在現(xiàn)代建筑內(nèi)，不同用點(diǎn)設(shè)備的負(fù)荷類型也存在一定的差異，部分負(fù)荷的穩(wěn)定性比較高，部分負(fù)荷則會存在較大幅度的波動(dòng)，此外還包括線性以及非線性的負(fù)荷類型。因此電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先準(zhǔn)確判斷用點(diǎn)設(shè)備的具體負(fù)荷類型，并采取對不同類型負(fù)荷分別設(shè)計(jì)回路以及配電方式的方法來提高節(jié)能效果，同時(shí)也能夠減少不同類型負(fù)荷對用點(diǎn)設(shè)備造成影響和損耗。例如應(yīng)為現(xiàn)代建筑內(nèi)部的空調(diào)設(shè)備、熱水器以及風(fēng)機(jī)等普通負(fù)荷的電氣設(shè)備單獨(dú)設(shè)置一條供電電纜，從而有效解決空調(diào)不運(yùn)行期間的輸電線路中截面電流比較低的問題，從而達(dá)到減少線路損耗的問題。同時(shí)這種布設(shè)方式也可以避免家用電氣在消防用電做切電處置時(shí)受到損壞。2.1.6采取抑制諧波方式來提高節(jié)能效果。諧波不僅會影響建筑電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且由于其會降低電動(dòng)機(jī)以及用電設(shè)備的工作效率，并導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)局部過熱的情況，因此不僅會對設(shè)備造成損耗，同時(shí)增加線損。電氣設(shè)計(jì)人員可以采取在變壓器低壓側(cè)設(shè)置無源或者有源濾波裝置的方式來抑制諧波的產(chǎn)生，也可以采取綜合運(yùn)用不同類型濾波裝置的方式來提高抑制效果，從而實(shí)現(xiàn)凈化電路，減少電氣系統(tǒng)運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)的目的，同時(shí)還能夠有效減少能源以及對電氣設(shè)備的損耗，延長電氣設(shè)備的使用壽命，提高電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能效果。以照明設(shè)備中的熒光燈為例，其負(fù)荷類型為非線性類，在設(shè)備工作過程中會產(chǎn)生諧波，并影響用電設(shè)備以及線性負(fù)荷的正常運(yùn)行。故而設(shè)計(jì)人員應(yīng)采取單獨(dú)為非線性負(fù)荷設(shè)計(jì)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(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。2.2現(xiàn)代建筑照明節(jié)能設(shè)計(jì)的有效方法。2.2.1充分利用自然光源。設(shè)計(jì)人員要充分結(jié)合建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)建筑的坐落朝向等條件來進(jìn)行光源設(shè)計(jì)，充分利用自然光源，以減少能耗。這需要電氣設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)與其他專項(xiàng)設(shè)計(jì)之間的溝通協(xié)調(diào)，在保證建筑結(jié)構(gòu)安全和外觀造型的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加窗口數(shù)量，并采用具有較好透光性的門窗材料等來提高建筑的通光條件，從而使更多的自然光能夠進(jìn)入建筑，并得到有效的利用。2.2.2合理選擇照明設(shè)備。合理選擇照明設(shè)計(jì)將直接關(guān)系到照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。設(shè)計(jì)人員在選擇燈具時(shí)應(yīng)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(shè)備來保證照明效果能夠滿足實(shí)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(shí)能夠有效減少對電力資源的消耗。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合建筑的實(shí)際照明特點(diǎn)和需要，來選擇相應(yīng)的照明設(shè)備。例如在設(shè)計(jì)建筑面積較大的工業(yè)廠房或者體育場等工程項(xiàng)目的照明系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇金屬鹵化燈或者高壓鈉燈等照明設(shè)備，以滿足此類建筑對于照明時(shí)長以及照明光效的較高要求。而在設(shè)計(jì)辦公樓、學(xué)校以及其他商用建筑的照明系統(tǒng)時(shí)，由于其建筑層高大多在4.5m以內(nèi)，因此可以選擇直管熒光燈等照明設(shè)備。特別是目前比較長遠(yuǎn)的T5型燈管不僅具有較好的光效，能夠長時(shí)間使用，而且其節(jié)能效果也比傳統(tǒng)燈管提高了10%以上，成為了電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中廣泛使用的一種照明設(shè)備。此外在設(shè)計(jì)住宅、餐飲住宿等建筑的照明系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量選擇節(jié)能效果更好的緊湊式熒光燈等照明設(shè)備。雖然該類型的燈具在建設(shè)成本上相對較高，但其在后期使用中的節(jié)能效果十分明顯，同時(shí)也能夠很好地滿足照明需要，因此可以極大地彌補(bǔ)初期的建設(shè)成本。2.2.3加強(qiáng)照明控制的設(shè)計(jì)。現(xiàn)代建筑照明系統(tǒng)控制方式設(shè)計(jì)的合理性將直接關(guān)系到能源的利用率和建筑的使用成本，是電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的重要組成部分。在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的控制方式時(shí)，應(yīng)采取分區(qū)控制的設(shè)計(jì)方式，根據(jù)自然光的強(qiáng)度差異來進(jìn)行開關(guān)點(diǎn)的設(shè)置，并合理設(shè)計(jì)照明點(diǎn)的覆蓋范圍，時(shí)期能夠在設(shè)定的地點(diǎn)以及時(shí)間來提供相應(yīng)的照明效果，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑空間使用功能的不同來分別設(shè)計(jì)不同類型的照明開關(guān)，以起到節(jié)約電力能源的效果。比如可以在臥室、客房或者病房設(shè)置調(diào)光開關(guān)的照明設(shè)備，或者在旅館客房等建筑空間設(shè)治節(jié)電鑰匙開關(guān)的照明設(shè)備。此外，對于在一定時(shí)間段內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)自然采光的走廊或者樓梯間等位置可以選擇自熄式的節(jié)能控制開關(guān)；對于公共空間則可以選擇自動(dòng)控光或者集中遙控的開關(guān)控制方式。2.2.4合理布設(shè)照明線路。設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的相關(guān)線路時(shí)，應(yīng)根據(jù)三相四線的基本原則來進(jìn)行線路設(shè)計(jì)，并盡量控制線路長度，以減少電力資源在傳輸過程中的消耗。2.3現(xiàn)代建筑電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的有效方法現(xiàn)代建筑中大多需要通過電動(dòng)機(jī)來控制電梯以及中央空調(diào)等設(shè)備的運(yùn)行，而電動(dòng)機(jī)所消耗的電力能源同時(shí)是建筑整體能耗的65%左右，因此是電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)。2.3.1提高電機(jī)設(shè)備選擇的合理性。設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)充分了解建筑電氣系統(tǒng)的實(shí)際需要，提高電機(jī)容量選擇的合理性，確保電機(jī)設(shè)備的負(fù)載率能夠超過75%，從而減少對能源的浪費(fèi)。同時(shí)應(yīng)盡量選擇損耗更低的高效電機(jī)，其雖然一次性建設(shè)成本相對較高，不過其運(yùn)行能耗卻能夠減少約25%，從而長期效果上來看，高效電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性更好。2.3.2通過變頻調(diào)速方式來進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。應(yīng)盡量選擇具有變頻調(diào)速功能的電機(jī)設(shè)備，不僅能夠有效提高工作效率，還能夠根據(jù)負(fù)載的實(shí)際情況來對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，具有很好的節(jié)能效果。一般現(xiàn)代建筑的電氣系統(tǒng)均在工頻條件下工作，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際需要采用GTR或者SCR變頻設(shè)備。2.3.3通過無功補(bǔ)償方式來進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。由于電動(dòng)機(jī)屬于感性負(fù)載類型，一旦電感值較大就會影響電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并造成電機(jī)功率下降。設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過合理選擇并聯(lián)參數(shù)或者增設(shè)濾波設(shè)備的方法來進(jìn)行無功補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)，降低視在功率，達(dá)到節(jié)約電力能源的設(shè)計(jì)目標(biāo)[3]。2.4現(xiàn)代建筑空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的有效方法現(xiàn)代建筑中的空調(diào)系統(tǒng)是能源消耗比較嚴(yán)重的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此也需要對其加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極采用自控技術(shù)來對空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行智能化的分析判斷，并實(shí)現(xiàn)對空調(diào)的穩(wěn)定、風(fēng)量以及流量等運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而減少對能源的消耗。此外，電氣設(shè)計(jì)人員還應(yīng)與建筑的其他專項(xiàng)設(shè)計(jì)加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，對空調(diào)系統(tǒng)的接口加以優(yōu)化，以提高空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。2.5通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用來進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的有效方法。再按現(xiàn)代建筑的電氣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極利用先進(jìn)的智能化監(jiān)測裝置來對電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中的實(shí)際能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，全面采集不同方位不同控制點(diǎn)的能耗數(shù)據(jù)信息，并對其進(jìn)行綜合性的判斷分析，從而實(shí)現(xiàn)智能化的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)的目的。例如可以通過智能化的斷開控制技術(shù)來斷開低功耗設(shè)備的供電，從而降低能源消耗。隨著智能化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)對電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的智能化調(diào)節(jié)，從而進(jìn)一步提高節(jié)能的效果。

3總結(jié)

為了促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，必須從建筑設(shè)計(jì)階段入手，提高建筑的節(jié)能效果。因此建筑電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極運(yùn)用節(jié)能設(shè)計(jì)理念，根據(jù)建筑工程的特點(diǎn)以及使用功能來提高電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性，在電氣系統(tǒng)的供配電、照明、空調(diào)以及電機(jī)等子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)都要采取合理的節(jié)能設(shè)計(jì)方法，在保證電氣系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)上，對不同設(shè)計(jì)方案的節(jié)能效果以及經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)進(jìn)行綜合性的分析評價(jià)，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，全面提高建筑電氣設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，改善建筑工程電氣系統(tǒng)的節(jié)能性能，降低工程成本，減少對能源的消耗。

參考文獻(xiàn)

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作者:陳江川 單位:甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司