建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术分析探讨*

杨 强

(山东华邦建设集团有限公司 山东 潍坊 262500)

现阶段城市化进程不断推进,建工行业的发展也相对达到了一个更高水平层次,同时也反映出了对于自然环境和各类能源的破坏、消耗问题,必须要从工程技术手段上予以优化和解决,真正践行绿色建筑的发展理念。在建筑电气系统中对于电能资源的需求量巨大,包括了照明、采暖等许多环节中都需要进行电能供应,为更好地提升其节能减耗的效果,在进行电气系统的设计与应用过程中必须要进行合理规划,实现更加经济节约、绿色环保的建筑电气系统设计。

1 建筑电气节能设计的基本概述

建筑系统对于电力资源的消耗用量正在逐年攀升,相较于水、气等能源,建筑系统在电力方面的资源消耗达到了80%～90%,实际占比明显较高。在建筑系统的各类电力资源应用与消耗过程中会发现,由于不合理的电气设计从而导致的电力资源损耗浪费情况较为明显,这与当前社会的节能环保化发展趋势产生了一定的矛盾,也导致更多的建筑设计人员开始考虑在电气系统方面进行节能优化的处置,更好地减少建筑工程当中的电能损耗问题。

从电气节能的角度出发,在建筑电气系统的资源配置、设备选用等多个方面均可以展开有效的优化,这也是目前建筑电气节能设计中最常用的方法思路[1]。通过合理的节能设计,可以有效地减少建筑对于电力、煤炭等资源的依赖性,更符合当前双碳政策和可持续发展战略的基本要求。

2 建筑电气节能设计的要求与原则

2.1 适应实际需求

建筑系统的电气节能设计不能够建立于影响业主正常居住与应用需求的基础之上进行,而必须要和实际需求之间形成较好的适应,这也要求设计人员提前根据建筑工程当中不同方面的电气应用来进行合理的优化设计,如照明、暖通等,为电气节能提供了一定的思路和方向。在建筑内部,除了业主家中的基本用电之外,还会涉及一些公共区域内的电力资源配置,如楼梯照明和电梯运行等,这也需要纳入设计人员的考虑范围中,通过技术性的优化改造,使其在运行过程中可以减少不必要的电力资源损耗[2]。另外,为了更好地保证建筑电气系统设计的适应性,部分设计环节中还需要考虑到建筑墙体的装饰美观性、工程建设成本等方面的因素,使建筑电气节能设计能够更好地成为当前整个行业与市场的发展趋势。

2.2 确保经济节约

实现建筑系统的电气节能可以更好地帮助业主减少在这方面的能源投入和生活成本,这也是节能设计中经济环保的基本原则之一,在一定程度上会影响设计方案的落实效果。

(1)根据建筑内部不同区域对于电力资源的功能需求性,技术人员可考虑通过提升能源应用效率的方式来进行节能优化,通过分区域、分功能的方式来提升电气节能设计方案的灵活度,使电气系统在一些不必要的功能应用环节中可减少损耗浪费,使电能资源的功能更加高效经济。

(2)在进行建筑电气系统的设计优化时,还需要考虑到一些新技术与新材料的应用给施工企业带来的成本影响性,针对一些明显投入产出比较低的设计思路,因不符合建工市场投资竞争的需求、不具备经济节约的基本特点,无法形成较好的实践应用。

3 建筑工程中绿色电气技术具体应用

3.1 电力系统配置

电力系统的参数配置是影响建筑内部各类电气设备应用的重要前提。从这一角度进行电气节能设计可以达到更加统一的配置规划效果,且根据不同建筑的电能供应差异进行合理配置也较好地体现出了建筑电气节能设计的个性化特点。

(1)在建筑内部的电源系统设计中,需要根据高、低压的电能系统进行分级设计,确保在实际应用进行配电时可以实现更加稳定高效的电能资源供应。电压的能级分布数量不宜过多,一般以二三级为主,可以更好地实现建筑内部不同用电需求电气设备的分路供电,同时,设计人员还需要考虑到不同层级电压供应之间所产生的电能资源冗余问题。

(2)在部分的建筑系统中,为了能更好地实现稳定的电能供应,会设计备用电源系统来实现应急。在双路电源的运行过程中,可通过增加智能监测、调压等电气设备来维护电源系统的应用,使其长时间的处于低耗能的供电状态,确保线路供电电压的参数更加适宜、节能[3]。

(3)电力系统中的电压配置和线损控制之间有十分密切的联系,但为了更好地保证建筑内部的电能供应质量,在进行系统资源配置时不能盲目地进行电压的上调,而需要满足居民用电的220 V 要求,确保线路连接的合理与安全。

3.2 照明系统设计

照明系统是建筑内部电气系统中必不可少的环节之一,通过节能的灯具选择和合理的照明设计可以实现更好的环保效果,对于室内照明的需求和质量,也要形成较好的保障。

(1)在进行建筑结构设计时,必须要考虑到自然采光问题,特别是在客厅、厨房和卧室等区域内对于光照的需求度更高,可以通过增加窗墙比的设计使更多的自然光线可进入到室内,减少了业主对于灯具照明的依赖性。在进行室内的灯具选择时可考虑更加节能的LED 灯,最好地代替了传统灯具中能耗更高的白炽灯,同时也具有更好的护眼效果,其适用范围更加广阔[4]。

(2)据需求的差异性,在建筑内部进行照明系统设计时必须要有所区分,特别是在光照的强度控制和启停方式上以实现较好的优化。如从建筑内部的区域上划分,楼梯间的照明对于亮度要求一般,而在厨房或书房中,对于照明系统的需求度更高,通过可调节式的灯具应用为业主的照明提供了更多的选择性,减少了一些不必要的照明损耗。在照明系统的控制设计中也具有更加丰富的设计思路,可以通过感应开关来代替传统的手触开关,包括了声控、红外线感应等,使灯具设备不必要的工作时间得到了一定的压缩。如图1 所示,根据照明发展选择节能环保的措施进行建筑照明工作。

图1 建筑照明的节能发展

3.3 暖通系统设计

建筑内部的暖通系统是电能资源消耗较大的环节之一,而在一些空调设备的运行中会使用到交流电动机,对于电气系统的节能优化具有重要意义,要引起设计人员的重视。

(1)在进行暖通系统的电动机选择时,应当考虑到节能环保的影响因素,一般使用交流电动机并引入无功补偿可以更好地提升其资源利用的效率,还可以更好地降低在电力线路上出现的损耗问题。技术人员在进行暖通设计时还需要考虑到空调设备的转矩、负载等,实现更加系统且综合的节能优化,确保能够满足业主的正常采暖或制冷需求。在交流电动机的运行过程中,技术人员可以考虑通过调节其快速的方式来达到节能效果,而这一参数和电动机设备的磁极对数、定子频率等有密切联系,要求设计人员在进行建筑内部各类电气设备等电动机选择时要充分考虑到这些影响的因素[5]。

(2)在暖通系统的运行中,一些不必要的设备启停是造成资源浪费的重要原因,为更好地保证其应用的有效性,可通过增加传感设备的方式来智能化判别室内外的温差,根据暖通设备的实际负荷需求合理调节其电动机设备的转速等功能参数,使电动机设备的负荷调节更科学、运行效率更高,也更好地为业主打造舒适的居住环境。

3.4 能耗管理系统

在许多建筑工程的发展中会进行智能化的系统建设,这也是建工行业的专业发展趋势之一。以电气系统的节能设计为例,可考虑对不同的电气设备运行进行监控和分析,对一些能耗占比明显过高的电气设备进行精准可靠的识别,并将相关信息通过终端显示屏等反馈给业主,由业主进行主动的调节与优化,及时降低高能耗设备的运行。能耗管理系统内部有一套智能化的分析软件,可以通过大数据技术来建议业主对于电气设备运行的偏好性。如部分业主对于暖通系统的运行有一固定的温度参数,当设备运行超出了这一参数设置时,可通过智能化的调节指导暖通设备的间歇性运行,如图2所示。

图2 建筑智慧用电系统

采用智能化系统模式进行控制,对于维护室内温度的稳定具有重要意义的。能耗管理系统的引入,使得建筑电气系统的节能应用有了更多的可能性,也是建筑工程迈向智能化发展的重要方向之一,有效减少了建筑内部不必要的电能资源浪费[6]。但在进行能耗管理系统的设计时必须要考虑到不同业主的应用需求性,将监督与分析的重点放在异常的设备能耗应用中,同时,将整个电气系统的运行进行了一定的串联,使得终端设备、电力线路、电压元件等的工作状态得到了有效监督,在出现电气系统的安全隐患时也能够实现及时警报。

4 结语

在进行建筑电气的节能设计过程中必须要把应用需求放在首位,从技术性的角度进行优化处置,从而实现节能与绿色的发展需要。在建筑电力系统的配置过程中,可分别将高、低压电进行多级配置来达到减少电力资源损耗的目的,使供电电压更加合理节约。针对建筑内部的照明设备,可选择环保化的照明电气系统,声控灯、感应灯等都可以更好地兼顾照明需求和电力节能的需要。在提升建筑电气节能的智能化水平中,可引入能耗监管、调节系统来实现可持续性发展。