建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

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［摘要］當(dāng)前，在國家節(jié)能減排的大政策下，大力發(fā)展可再生能源及研發(fā)節(jié)能減排新技術(shù)，已成為構(gòu)建低碳清潔高效安全的能源體系、逐步實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立的必然選擇。本文對建筑行業(yè)的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)闡述了建筑電氣設(shè)計(jì)中的有效節(jié)能技術(shù)措施，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，對節(jié)能減排效果進(jìn)行對比。對建筑設(shè)計(jì)中電氣節(jié)能技術(shù)有著指導(dǎo)性意義，可為我國夏熱冬暖地區(qū)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)提供參考。

［關(guān)鍵詞］節(jié)能減排；建筑電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能措施

0引言

當(dāng)前，能源供給與人們?nèi)找嬖鲩L的能源需要矛盾正在加劇，這也促進(jìn)了全球節(jié)能減排的快速發(fā)展，如何研發(fā)出高效節(jié)能的技術(shù)手段已成為世界各國科研團(tuán)隊(duì)突破的重點(diǎn)。電能作為能源主要消耗品已成為關(guān)系到能源可持續(xù)發(fā)展的重要問題，如何有效節(jié)能減排在建筑能源系統(tǒng)是一個刻不容緩的課題。針對這種嚴(yán)峻情況，我國相關(guān)部門也通過并實(shí)施了一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展。我國建筑能源消耗還在不斷增加，如何提高節(jié)能設(shè)計(jì)符合國家能源節(jié)能減排大環(huán)境，也影響到未來建筑行業(yè)的發(fā)展方向。因此，為了有效落實(shí)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，促進(jìn)電氣節(jié)能效果的提高，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對電氣節(jié)能的基礎(chǔ)概念展開詳細(xì)分析，并對其有效措施進(jìn)行深入研究，這樣才能真正達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1建筑電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能措施的現(xiàn)狀問題

11電氣設(shè)計(jì)不符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

在工程項(xiàng)目建設(shè)中，建筑電氣設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中重要的組成部分，但隨著近幾年的發(fā)展，居民生活水平不斷提高，建筑用電需求猛增。在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期，很大一部分電氣設(shè)計(jì)人員沒有很好貫徹國家相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致許多電氣設(shè)備安裝不合理，例如選用傳統(tǒng)燈泡做為照明光源及選用高能耗的老舊動力設(shè)備等。電氣系統(tǒng)甚至不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有時會出現(xiàn)粗狂設(shè)計(jì)，生搬硬套。造成這個問題的主要原因是，設(shè)計(jì)師僅僅考慮滿足用戶當(dāng)前的用電需求，而完全沒有意識到將節(jié)能措施融入到建筑電氣設(shè)計(jì)中，這不僅會無故增加電能損耗，同時增加了項(xiàng)目交付后的運(yùn)營成本。此外，根據(jù)資料顯示，傳統(tǒng)建筑業(yè)仍然存在粗狂建設(shè)，不重視節(jié)能減排的問題。無論是個人還是企業(yè)，都缺乏節(jié)能的理念，相關(guān)部門編制適應(yīng)當(dāng)前的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GB／T50378－2019等標(biāo)準(zhǔn)，因未進(jìn)行廣泛的有效宣貫，設(shè)計(jì)人員對其內(nèi)容理解深度不一致，導(dǎo)致落實(shí)到建筑電氣設(shè)計(jì)中千差萬別，真正實(shí)施效果不理想。

12電氣設(shè)計(jì)不合理

在工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中需要連續(xù)的電力供應(yīng)。電能是整個工程項(xiàng)目中不可缺少的基礎(chǔ)能源，但現(xiàn)有部分電氣設(shè)備已無法滿足當(dāng)前用戶的需求，難以響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策，更難以實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展。此外，許多老舊的高能耗電氣設(shè)備需更換成節(jié)能設(shè)備，其質(zhì)量也達(dá)不到行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)，潛藏安全隱患，影響人們?nèi)粘Ｉ?，甚至威脅到人身安全。同時，許多單位對電能損耗沒有足夠的重視，節(jié)能意識薄弱，造成不必要的能源浪費(fèi)，有效控制建筑物中電氣設(shè)備的節(jié)能非常重要。因此，從電氣設(shè)計(jì)開始，運(yùn)用有效的節(jié)能技術(shù)就意味著順應(yīng)節(jié)能減排的基調(diào)，緩解國內(nèi)能源危機(jī)的現(xiàn)狀，確保真正實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的宏偉目標(biāo)。

2建筑電氣設(shè)計(jì)中具體有效的節(jié)能措施

21建筑照明設(shè)計(jì)中的有效節(jié)能措施

在照明設(shè)計(jì)中采取的有效節(jié)能措施，包括照明方式和照明控制兩個方面。照明方式可以根據(jù)建筑的功能布局，區(qū)分各個功能房間的照度要求，合理選擇燈具光源并精準(zhǔn)布置燈具數(shù)量，同時盡可能高效利用天然采光，在具有天然采光條件或有天然采光設(shè)施的區(qū)域，優(yōu)先考慮利用天然采光滿足室內(nèi)照明要求。照明控制措施應(yīng)根據(jù)走廊、樓梯間、門廳、大堂、大空間、地下停車場等場所的照明系統(tǒng)進(jìn)線分區(qū)，采用定時或感應(yīng)等節(jié)能控制。211在優(yōu)先考慮采用自然光的前提下，室內(nèi)燈具光源應(yīng)選用發(fā)光效率高、顯色性能穩(wěn)定、使用壽命長、色溫適宜的高效光源。根據(jù)房間或場所對識別顏色要求和場所特點(diǎn)選用相應(yīng)顯色指數(shù)的光源，可采用符合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光效率高的LED燈。另外，各場所內(nèi)設(shè)計(jì)的功率密度值均應(yīng)不高于《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034—2013的目標(biāo)值。以某橡膠集團(tuán)生產(chǎn)車間為例，該集團(tuán)為大型輪胎高新技術(shù)企業(yè)，在建廠初期，為建設(shè)成節(jié)約型公司，推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高能源利用率和循環(huán)率，在硫化段車間及成型段車間中，設(shè)計(jì)了多套無電照明系統(tǒng)（光導(dǎo)管采光系統(tǒng)，見圖1）作為工作照明。光導(dǎo)管傳輸?shù)淖匀还馓峁┸囬g日間照明，投資回收率十分可觀，同時提高了能源利用率。又因?yàn)樵撓到y(tǒng)采用無電照明系統(tǒng)，且管道均為不可燃合金材質(zhì)，無需敷設(shè)線路，消除電氣安全隱患，成為這類車間安全、節(jié)能采光照明設(shè)計(jì)的理想選擇。212照明燈具控制方式應(yīng)根據(jù)不同功能場所進(jìn)行分區(qū)控制。例如走廊、樓梯間、架空空間、門廳、大空間等區(qū)域場所的照明系統(tǒng)可采取分區(qū)、延時、感應(yīng)等節(jié)能控制措施；學(xué)校、醫(yī)院等大型公建項(xiàng)目的走廊、電梯廳、門廳等場所的照明，應(yīng)根據(jù)建筑功能使用情況，采取集中控制；室內(nèi)功能房間裝設(shè)兩列或多列燈具時，應(yīng)按分組區(qū)分控制等措施達(dá)到照明節(jié)能目的。213大力提倡使用智能照明控制系統(tǒng)。在大型公建項(xiàng)目中，如商場、大開間辦公場所，采用智能照明控制系統(tǒng)對照明燈具進(jìn)行控制管理，并形成一套獨(dú)立的照明控制管理系統(tǒng)。它不但可以對照明供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控與跟蹤，調(diào)節(jié)電力的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來的額外功率損耗，還能保證照明設(shè)備的高效工作，讓照明燈具長期處于最佳工作狀態(tài)，提高設(shè)備使用壽命，確保光照均勻分布，產(chǎn)生良好的節(jié)能效果。214景觀和道路的照明控制方式：景觀照明控制應(yīng)根據(jù)場地大小情況采用集中控制方式，并設(shè)置開啟不同的照明場景來滿足景觀照明在平日、節(jié)假日和重大節(jié)日等不同時間的照明需要，并預(yù)留設(shè)置手動控制功能，對參觀、重大事件等臨時調(diào)整開關(guān)燈時間的情況進(jìn)行緊急調(diào)度。道路照明的節(jié)能控制分為技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能兩個方面，對于技術(shù)節(jié)能是通過降低變壓器輸電線路的損耗來減少配電系統(tǒng)的損耗，以及采用多光源路燈，實(shí)現(xiàn)在后半夜人或車輛比較少的時候，保留局部照明，減少電能消耗，控制運(yùn)行成本。對于管理節(jié)能可采用智能控制方式，實(shí)現(xiàn)在不同路段，不同時間以及不同交通狀況下，對道路照明進(jìn)行實(shí)時動態(tài)化管理。

22配電系統(tǒng)的常用節(jié)能設(shè)計(jì)措施

221供配電線路的損耗及節(jié)能措施。建筑設(shè)計(jì)中供配電線路錯綜復(fù)雜，系統(tǒng)中的線路長且多。電流通過電纜會因?yàn)殡娎|導(dǎo)體本身有電阻的存在，而產(chǎn)生發(fā)熱耗能。因此線路的節(jié)能措施主要考慮以下幾個方面：（1）采用導(dǎo)電性能良好的優(yōu)質(zhì)導(dǎo)體電纜，但考慮到導(dǎo)體本身的造價，常規(guī)電纜一般采用銅芯或者鋁芯電纜。（2）將高壓變配電室設(shè)置于用電負(fù)荷中心，減少低壓側(cè)電力電纜長度，縮短線路的敷設(shè)路徑，在電氣設(shè)計(jì)中，線路盡量少走或者不走回頭路。（3）避免電纜電線成捆敷設(shè)于密閉空間，因電流通過電纜時會產(chǎn)生大量的熱量，若電纜成捆敷設(shè)于密閉空間內(nèi)，散熱困難，會導(dǎo)致電纜內(nèi)導(dǎo)體電阻值增大，影響電能質(zhì)量，增加電能損耗。222變壓器功率損耗及節(jié)能具體措施。（1）在選擇變壓器型號時，優(yōu)先選用高效節(jié)能的變壓器，例如低損耗、低噪聲節(jié)能干式變壓器，接線型式采用DYn11型，并設(shè)強(qiáng)制風(fēng)冷系統(tǒng)、溫度監(jiān)測和報(bào)警裝置。變壓器各項(xiàng)指標(biāo)需滿足《電力變壓器能效限定值及能效等級》GB20052—2020的相關(guān)規(guī)定；（2）對季節(jié)性或較大用電負(fù)荷的設(shè)備（如中央空調(diào)機(jī)組、演唱會大型音響設(shè)備、大功率X光機(jī)等），可設(shè)置專用變壓器，并在不需要對設(shè)備進(jìn)行使用的季節(jié)，將該變壓器停運(yùn)，以降低變壓器損耗，達(dá)到節(jié)約電能目的；（3）對變壓器的運(yùn)行效率、最佳負(fù)載率、負(fù)載運(yùn)行特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件進(jìn)行綜合考慮，盡量保持變壓器的負(fù)載率處在高效運(yùn)行區(qū)間。223選用高效節(jié)能的計(jì)量產(chǎn)品與控制方式。對電能的精確計(jì)量與高效管理也能有效地降低電能損耗。通過準(zhǔn)確性高的計(jì)量儀表，組成運(yùn)行可靠的系統(tǒng)對建筑物中電能參數(shù)進(jìn)行檢測：包括電壓、電流、用電量、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。采用該系統(tǒng)對建筑能源消耗進(jìn)行管理，按特殊用電層或功能分區(qū)對應(yīng)急照明、照明、動力、空調(diào)等進(jìn)行能耗監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)、分析和管理。此外選擇高質(zhì)量、高能效的冷水機(jī)、水泵、熱交換器、散熱器和風(fēng)扇等設(shè)備，也能夠有效降低20％～30％設(shè)備運(yùn)行能耗，同時，在機(jī)組選擇過程中，有必要配備一個低溫?zé)岜脵C(jī)組或一個通過收集熱量來降低能耗的設(shè)備，回收利用空氣中的余熱。此外，設(shè)備和管道的隔熱保溫必須有效，確保最大限度地減少能量損失。

3案例分析

本人參與的漳州市行政服務(wù)中心建設(shè)項(xiàng)目（圖2），該項(xiàng)目為地上七層，地下室為地下一層Ⅰ類停車庫，局部為人防地下室，屬于一類高層公共建筑，總建筑面積約為8057261m2，建筑高度為379m。該項(xiàng)目除滿足綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外，其采用新的節(jié)能技術(shù)就是智能外遮陽技術(shù)，在屋面采用了1800m2電動采光窗，采用此技術(shù)可以根據(jù)建筑內(nèi)部照明情況，調(diào)整內(nèi)部局部照明，減低照明用電負(fù)荷。同時采用室內(nèi)傳感器，檢測室內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)，調(diào)節(jié)空調(diào)使用頻率，使建筑在夏季時的制冷能耗大幅度降低，從而減輕空調(diào)負(fù)荷，節(jié)省中心運(yùn)行費(fèi)用。外遮陽技術(shù)還能根據(jù)室外實(shí)時氣象狀況和室內(nèi)人員需求進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，對提高室內(nèi)居住舒適性有顯著效果，可避免過強(qiáng)的日光對辦公或居住人員視覺和精神上的影響，起到采光、隔熱節(jié)能，營造舒適生活環(huán)境的功效。根據(jù)調(diào)查資料顯示，在建筑能耗中，大部分的能耗都來自電氣能耗，其中空調(diào)系統(tǒng)能耗占總建筑能耗的40％～50％；水泵設(shè)備占總建筑能耗的9％～15％；照明能耗占總建筑能耗的15％～25％；其他設(shè)備占總建筑能耗的5％～15％。因此采用的外遮陽技術(shù)，不僅可以節(jié)省照明用電負(fù)荷，而且有效節(jié)省空調(diào)用電量，并且維護(hù)管理方便，使用周期長，適合在夏熱冬暖地區(qū)大面積推廣。

4結(jié)語

電氣能耗占建筑總能耗的絕大部分，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)仍有很大的發(fā)展空間，設(shè)計(jì)人員應(yīng)轉(zhuǎn)變節(jié)能設(shè)計(jì)理念，采用可實(shí)施的節(jié)能技術(shù)措施，包括：選用新型機(jī)電節(jié)能設(shè)備、優(yōu)先采用綠色可循環(huán)資源、使用樓宇自動控制系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)等智能控制系統(tǒng)以及提高能源系統(tǒng)的功率因數(shù)等。同時，通過對建筑全壽命周期碳排放計(jì)算，明確建筑減碳收益。有效降低建筑能耗，創(chuàng)造舒適、低碳、高效的生活環(huán)境。

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作者:肖明政 單位:北京東方筑中建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)公司漳州分公司