试论节能技术在建筑电气设计中的应用

2016-08-10岳斌

大科技 2016年30期

关键词：电气设计暖通损耗

岳斌

（湖北工业大学湖北武汉430000）

试论节能技术在建筑电气设计中的应用

岳斌

（湖北工业大学湖北武汉430000）

在城市发展的过程中，建筑工程建设所消耗的建筑能源日益增加，甚至在一定程度上给能源消耗增加了负担。节能设计是建筑电气设计环节的关键，本文重点探讨了建筑电气设计的节能措施，从而为实施过程提供了有力保障。

节能技术；建筑电气设计；供配电

1 引言

电气设计不仅是工程设计中不可或缺的一环，还是保证电力系统正常运行的重要步骤，它直接关系着建筑行业的生存与发展。为节约能源，稳定企业的发展，建筑行业采取了一些节能措施，并将其应用到建筑电气设计当中来减少能源消耗，以起到节能的目的。

2 概述

2.1 建筑电气节能的意义

随着近年来经济的快速发展，能源的消耗日俱增，造成能源的日益枯竭。而在建筑业的建设中，电梯、照明、空调、给排水装置等诸多设备都会消耗大量能源。我国当前在建筑工程的节能技术方面，仍然有所欠缺。所以，建筑电气节能的研究至关重要，成为了当前工程建设中，急需解决的问题。而通过节能化、智能化技术的实施，能够在工程的设计、施工管理和后期运行维护环节中，以有效降低建筑工程成本，利于对自然资源的保护，提高实际利用率。

2.2 建筑电气节能要求

（1）在对建筑电气进行节能设计的同时，要将建筑居民的适用以及方便纳入考虑，建筑的本身是要服务于人的，所以应该在居民满意的前提下尽量的对其进行节能方面的设计。这里最重要的就是不能因为对节能过于看重而忽视了人们对于建筑的适用要求。

（2）对于建筑电气节能设计方面还要有一部分的初期启动资金，这种做法可以对能源进行一定的回收，但对于这一过程我们也要全面的进行考虑，不能因一味的要求节能而将大部分资金投入其中。

（3）当人员对建筑电气方面进行节能规划的时候，也要对全局进行考量，这样就能在保证建筑电气的节能环保以及整体布局上都获得人们想要达到的效果。

2.3 建筑电气设计节能技术原则

2.3.1 功能性原则

对于一项建筑工程来说，首先要满足的就是建筑本身功能，例如：用电安全，舒适性等。建筑工程的施工首先需要满足照明要求，从而保证所涉及的数据能够满足建筑使用标准；对于建筑内部空间温度、风量等，均要求具备相应舒适度；建筑内部的楼梯、走道路线设计，必须保证其实用性。

2.3.2 经济性原则

设计建筑电气节能装置时，应当符合企业自身发展目标，避免因为忽视工程成本预算，给建筑企业增添压力。而在电气设计的过程中，设计人员则应当全面考虑，以不超出工程成本预算作为前提，选择节能材料，在保障质量的同时提高施工效率，减少后期的维修费用。

2.3.3 降低损耗原则

建筑设计中，应当详细了解建筑施工的各个环节，以便于准确找到各电气设备的位置，进而详细了解其功用，然后将这些电器设备中过多以及重复性的环节进行删减，达到降低能源损耗的目的。

3 建筑电气设计中的节能技术措施

3.1 变压器节能

变压器需要根据其规格、型号等参数，结合建筑实际需要进行选择，从而在保证投资成本的同时，满足实际需求。为满足不同季节的建筑用电负荷，可在运行侧运用并联的方式，在配电侧运用环形网络。而变压器负载率的高低应当依据实际需求进行选择，确保节能效果，避免资源投入的浪费。

3.2 电动机节能

建筑用电动机是由风机、水泵组成的，其主要功能在于为建筑提供通风、供水等动力能源。而依据建筑的实际用途，设备能耗也存在差异。以高层建筑为例，水泵的耗电量高达筑总耗电量的30%以上。

例如：在设计电动机的节能时采用软起动器，其接线如图1所示，它根据具体起动时间对导通角进行逐步调控，继而控制电压的实际变化，由于可对电压进行持续调节，所以能保证起动的平稳性，从起到开始到结束，都能以全压的状态弯沉运行。

图1 软启动器接线图

3.3 照明系统节能

照明系统的使用是建筑建设过程中最为频繁的，直接关系到基本功能的发挥。照明系统的节能应当重视以下两点：①要求应当充分合理地运用自然采光，实现人造照明的有机结合，达到节约电能的效果；②根据场所不同，照明要求也不同，必须严格控制好单位面积以内的灯具安装功率。

3.4 暖通空调系统节能

在现代设计控制建筑工程中，暖通空调能源消耗占据重要地位。暖通空调的设计过程中，设计师应当加强与弱电工程师之间的交流，从而通过优化空调接口，实现电气的节能。此外，在空调的接口处，还需要导入弱电传感器，以便进行暖通空调风速、温度的检测，根据所获得的数据，借助智能化接口进行实施监控，以节省电能。

3.5 电气线路节能

电气线路施工过程中，电能传输可能会产生部分的消耗，从而产生相应的能耗，而具体的能耗程度，关系到电气线路的规划建设。能耗影响因素是众多的，主要包括：线路长度、负载。所以，电气线路施工中需要重视电缆和电线的合理选择，从而降低线路电阻。不仅可提高系统功率，还可有效减少传输的能耗，从而实现线路节能的目的。

4 建筑电气设计中的节能实例分析

某办公楼，总建筑面积8200m2，地下2建筑层，地上8建筑层。项目计算负荷800kW，其中一级负荷容量220kW，二、三级负荷容量580kW。

4.1 供配电设计

4.1.1 供电电压确定

在相同的输送容量下，随着电压的不断升高，实际损耗越小。在设计工作中，支持高压配电的需要优先使用高压，若负荷较大，最需使用的低压降低损耗。

4.1.2 供电线路选择

在对线路进行设计时，需要遵循“降低线路损耗”的基本原则，由于电流在流经线路时，会损耗一部分功率，若线路电阻保持不变，则随线路的不断延长，其损耗将越老越大。基于此，在设计中应优先选取小电阻率导线，如当前常用的铜芯导线。此外，线路敷设应尽可能的平直，减少绕弯。

4.2 变压器设计

针对变压器设计，需要结合变压器对应的工序损耗计算公式：

△P0=P0+Pkβ2

其中：△P0代表变压器空载损耗；Pk代表变压器有载损耗；β2代表变压器负载率；P0代表铁损，主要由铁芯制造工艺与硅钢片基本性能决定。

为实现节能目标，在选取变压器时，需要优先选择干式、油浸式变压器。此外，为有效降低损耗，如果变压器的数量较多，或容量很大，需要在负荷分配合理的基础上，尽可能的缩减变压器数量，选用大容量变压器替换小容量变压器。

4.3 线路设计

对于线路设计而言，由于电线自身有一定电阻，所以当电流通过时，会产生功率损耗，线路损耗计算公式为：

△P=3I准2R×10-3

其中：准代表相电流；R表示电阻值；I表示电流值；△P表示线路损耗。

建筑工程中，输电线路很长，甚至可以达到万米以上，所以会产生很大的线路损耗，必须对此引起足够的重视，当电流固定时，只能采取减小电阻的方法来降低损耗。因此，应优先选择小电导率导线，如铜芯导线等。此外，为降低铜材使用量，在负荷相对较大的建筑中可使用铜导线，而在负荷相对较小的建筑中，可使用铝芯导线，并在此前提下尽量缩短线路长度，进而降低线路实际损耗。

4.4 暖通空调的节能设计

在暖通空调节设计中，在空调接口处导入了弱电传感器，并将接口设计为独立的通信控制口，严格按照当地的季节特征，对暖风空调进行实时调节，针对其变风量和变流量系统进行优化设计，控制暖通空调风量，同时针对机电设备采取了汽艇措施，达到节约能源的目的。

4.5 照明系统的节能设计

在建筑工程中照明系统会消耗大量的电能并且涉及面较广，因此可以对照明系统中进行节能设计，主要从以下几方面考虑：

（1）充分利用自然光。对于建筑照明设计，首先应充分利用自然光，同时和室内的照明进行紧密结合。比如，建筑的室外景观灯需要使用太阳能灯具，对于具有照度调节功能的灯具，需要合理采用分片分区的控制方法来降低能耗。

（2）采用高效节能灯。在设计建筑的照明用灯光时，为了满足眩光、配光方面的需求，采用了具有较高效率的灯具。其中，以荧光灯的效率作为标准：建筑开敞式大于或等于75%；建筑透明保护罩大于或等于65%；建筑磨砂类的保护罩大于或等于55%；格栅大于或等于60%，因此，灯具的选择要根据建筑场所的不同采用合理的灯具。