关于建筑电气设计中的节能技术应用探讨

文/汤晓芳 浙江省城乡规划设计研究院 浙江杭州 310012

1、节能技术在我国建筑电气中的应用现状

因为中国情况的特殊性，我国的电力事业与发达国家相比起步的相当晚，所以在节电技术这方面还欠缺了很多，但即使如此，我国的节电事业也存在一定的特点。首先，我国制定了大量的法律法规来限制电量的使用，并且进行了大量的宣传来树立公民的节电意识，同时，我国在近些年来，也投入了大量的人力物力财力来开设研究项目、划出独立的资金进行电气节能技术的研究。除此之外，电气节能也被确立为我国可持续发展战略的重要组成部分，是我国进行经济战略的重要方向之一。

2、常见建筑电气设计中的节能技术

2.1 清洁能源技术

清洁能源技术始于德国，20世纪70年代，德国科学家在慕尼黑的基地进行了建筑节能设计的广泛尝试，系统提出并论证了清洁能源技术的价值和运用方式。如太阳能技术，该技术是指应用光电转化设备对电能进行存储，用于建筑内电能的日常需求。此外，我国广东地区的闭路水循环空调、美国各地广泛运用的地道风空调，也有助于通过降低建筑常规能耗的方式实现节能。

2.2 照明节能技术

照明节能技术体现在两个层面，一是做好建筑内照明需求的分析，合理进行电气参数设计、设备选取；二是采用现代音控技术（也称声控技术），使设备的在非作业状态下处于关闭状态，实现电能的节约。在此前学者的研究中，照明能耗约占民用建筑电能消耗的 9%～14%、占商用建筑的 22%～26%，在推行上述技术后，均可实现能耗降低，民用建筑下降约3.4%，商用建筑下降约2.1%。

2.3 补偿技术

补偿技术此前主要用于平衡电压，确保建筑的供电质量，现代补偿技术在此基础上拥有了节能功效，该功效主要体现在有功补偿方面。如此前建筑作业过程中，各类用电器的工作态势存在动态变化，供电部门无法获知建筑用电的精准信息，传输的电能可能超过实际需求，导致电能浪费。有功补偿机制是指对多余电能、太阳能转化的电能等进行存储，供电部门传输的电能可酌情少见，在建筑用电增加的情况下，启动补充设备保证足量供电，避免电能过量传输造成的浪费。

3、建筑电气设计中节能技术的应用方法

3.1 太阳能应用

太阳能应用的基本原理为光电转化，其主要工作设备为光伏发电设备，利用太阳电池板、控制器和逆变器构成总体设备，借助半导体的光电转化效应进行电能的转化。太阳能电池板在光照条件下，可将电子吸收，使其成为光电子、形成电流。在电气设计中，利用太阳能实现节能，需要重视半导体材料的选取，一般单晶硅的生产转化率为 17.5%，多晶硅的生产转化率为 16%，砷化镓的生产转化率为 23%，但价格较高，无法普及。以单晶硅应用为例，某建筑为多层建筑，电气设计采用常规模式，为保证节能效果，额外应用太阳能设备。建筑占地面积 369.3m2，处于北纬 41 °40′，东经117 °20′，太阳照射的入射角相对较小，应用单晶硅设备的面积应在 20～25m2 左右，与地面水平角为 30 °～33 °左右。因发电总量有限，无需单独设置大容量蓄电池，完成光电转化后的电能直接存储于小容量设备中。上午电池板倾角为 30 °，中午为33 °，下午为30 °，非阴雨天气持续工作 10h 的情况下，可产生电能 11～15kWh，满足40L 水加热的需求，减少建筑用于冷水加热的能耗 12～18kWh。

3.2 动力设计中节能技术的应用

无论是在家用电器还是现代建筑中动力电动机的应用非常广泛，但其在运行过程中的所消耗的电量非常大，据相关人士的调查后发现，电动机的负荷大约能占到所有发电量的65%左右，而在整个电机中交流点估计能够占据总电量的 85%左右，所以在其中应用节能技术十分关键。主要可以从以下几方面开始展开：第一使用效率较高的电动机。使用效率较高的电动机例如Y 系列或者是Y2 系列，能够有效的降低实际耗电量，而且将其与其他电动机相互对比，能够减少总消耗量的25%左右，实际效率能够提升5%左右。而且在其中使用相应的节能措施，还能够有效的降低内冬季内部的损耗状态，例如负载与空载的实际损耗，从而有效的提升电动机的实际效率与功率。第二依据负荷特性挑选电动机。在挑选电动机的时候一定要充分的考虑到负荷特性、特点与工作环境，从而选取最为适合的电动机，以免出现大材小用的现象。第三按照负载的实际状况展开就地补偿。对于供电地点较远且容量较大的电动机，可以针对电动机采用无功率的就地补偿装置，但是对于单独的电动机补偿装置的实际容量不能太大，从而避免会在电动机运行的过程中出现自励磁的过电压现象。

3.3 供配电系统的节能设计

为了可以更好的实现供配电系统的节能设计，就需要采用可以提高系统运行电压的因素以及降低无用功率与导线中的电阻等方式，同时还需要降低供配电系统线路出现损耗的情况，一般情况下供配电系统的节能设计可以通过以下几个方面来实现：第一个方面是根据负荷容量、供电距离、分布以及用电设备的特点等方面，设计出相对而言更加合理的供配电系统以及选择的供电电压，同时供配电系统需要尽可能的简单，而且相同电压的供电系统最高变配电级数不可以超过两级；第二个方面是在设计变电所的过程中，需要尽可能的将其靠近负荷中心，同时需要所见配电的半径距离、降低线路的损耗，而且还需要尽量缩短相应的用电客户内部变电所之间的宜敷设联络线，并根据实际负荷情况切除部分变压器。

结语：

综上所诉，由于我国在建筑方面的能源消耗量过于庞大，所以在现代建筑设计电气的过程中，一定要充分的了解到节能技术，不仅能够缓解电力供需之间所产生的矛盾，也能够对社会与市民的经济发展起到一定的保障作用，而且属于一种经济收益较为明显的电力开发方式。因此，在针对现代建筑的电气展开设计时，一定要采用最为合理、有效的节能技术，还可以在确保广大市民的生活不受到影响的同时使城市生态环境不再受到破坏。