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摘要：節約能源是我國的基本國策。眾所周知，建筑行業是目前能源消耗最大的行業，但隨著能源危機的日益嚴重，建筑行業發展也面臨嚴峻挑戰。基于此，有必要將節能理念融入日常工作中，利用節能技術降低建筑能源損耗，優化建筑性能。本文將以建筑電氣設計為探究對象，對節能技術的應用展開分析，以促進建筑行業的可持續發展。
關鍵詞：建筑電氣設計；節能技術；可持續發展
建筑電氣設計是建筑設計中較為重要的一環，現階段，在建筑電氣設計中，設計工作與能源控制間存在較大矛盾和沖突。本文就通過節能技術的應用，解決上述矛盾。
1我國建筑電氣節能技術的應用現狀
建筑電氣系統的運行需要合理的電能供應，雖然我國電力事業發展起步較晚，節能技術還存在較多不足之處，但隨著技術的進步，針對電氣節能技術方面的研究逐漸加大，電能科學管控得到提升，有效地緩解了電氣系統運行中存在的能耗問題。另外，節能環保理念的推廣和落實，宣傳力度的不斷加大，使民眾加強了對節能的重視，這為節能技術在電氣設計中的落實奠定了基礎，有效推動了建筑行業的可持續發展。
2建筑電氣節能設計的原則
2.1功能性。建筑電氣設計的首要目標就是滿足建筑功能要求，所以，建筑電氣設計也應遵循功能性原則，合理規劃設計內容，提升電氣系統的運轉水平。另外，電氣系統作為支撐建筑高效運轉的核心部分，完善其功能性，可增強整個建筑運行的科學性、安全性、經濟性，從而為人們營造一個便利的生活空間。2.2經濟性建筑電氣系統的復雜性較高，涉及設備零部件較多，再加上電能占比較大，如果不能對其實行科學管控，則很容易增加成本，造成較大的資源和資金浪費。為此，在建筑電氣設計中，要堅持經濟性原則，不斷改善設計水平，滿足節能高效運轉要求。在設計過程中，設計人員要知悉傳統設計中存在的問題，多角度分析，找出問題解決措施。綜合利用大數據資料、過往項目實際營運數據。對電氣系統能源損耗情況實行預估，在保證其性能的基礎上，研究降低能源損耗的方式方法，高度落實節能技術。并且還需對材料和造價成本展開綜合考量，加強設計方案的科學性、可靠性，提升建筑工程價值。
2.3系統性。系統性原則要求實現少量能源損耗的目標。這就要求設計人員在開展電氣設計前，先掌握建筑用電情況，按用電量對電氣設備展開規劃和分析，有針對性地采取合理措施和方案，解決設備運轉中存在的電能損耗問題，實現節能目標。
3建筑電氣設計中節能技術的應用
3.1流程規劃。傳統建筑電氣設計對前期工作的重視度不夠，流程規劃存在較多問題，大多數工作都是隨著項目建設不斷改進和優化的，雖然能保證建筑電氣系統性能，但能源控制效果不理想。而在現今電氣設計中，應在節能理念的引導下，做好前期管控作業，合理規劃各環節作業流程，通過流程把控，做到能源的控制。另外，在方案設計中，要求各參與方共同對流程操作及所需材料設備進行分析，必要時可開展模型模擬，以此提高設計科學性、有效性，避免各類問題的產生。方案選擇中，要利用對比分析法，從眾多方案中挑選合理性強、經濟性好的方案用于實際設計。通過這種方式，可以滿足建筑的低能耗要求，降低工程成本造價，提高設計合理性。
3.2設計內容優化。為加強建筑電氣系統的節能設計，設計人員需要從供電電源電壓的選擇，電源的引入站情況、供電能力、距本項目的距離、新建或已有開閉站等情況，新建變電站的設置位置及節能設備選型等，高低壓配電系統設計方案。無功功率補償方案。照明配電系統的設計方案，節能型照明燈具及相應配套設備選擇，室內外照明節能控制方案。對風機、水泵等有調速要求的電機采用變頻調速方案及達到的節能效果，對其他動力設備如電梯、電熱水器等的節能控制措施等內容實行優化。3.2.1合理配置變壓器。（1）電能轉換建立在電磁轉換的原理上，轉換過程必然會發生功率損耗，具體包涵變壓器的空載損耗和負載損耗、雜散損耗、介質損耗。下圖比較了SC(B)13和SC(B)11干式變壓器的年運行費用，可得出在售電單價相同、負載率相同的情況下，變壓器能效等級越大，年運行費用越低。所以在設計時，選用變壓器選用13型及以上節能環保型、低損耗、低噪音，接線組別為Dyn11的干式變壓器。（2）合理布置變電所位置。變電所選址時，宜盡量靠近負荷中心，減少線路損耗。例如，新建居住區，低壓供電半徑不宜超過200m。變電所偏離負荷中心時，電能損耗增大，同時，增加了線路長度，增加有色金屬消耗量，降低供電質量。低壓配電線路布置時應多走直線少走彎路，避免倒送電。三相平衡負荷線路電壓降3.2.2提高功率因數。由于部分用電設備為感性負荷，運行時會產生電流，滯后于電壓，產量過量的無功功率，浪費電能。應設置無功補償裝置來提高功率因數。可以在變電所低壓側集中設置電容補償，電容補償可根據用電負荷的變化自動設置電容器組投入的組數，從而減少無功功率。線路損耗∆P，，可見在有功功率一定的情況下，功率損耗∆P與功率因數cosφ成反比，于是提高cosφ，能降低線路損耗。在線路的電壓U和有功功率不變P不變的情況下，有改善前的功率因數cos1φ和改善后的功率因數cos2φ，則三相線路實際減少的功率損耗按下式計算。當cosφ從0.65提高到0.9時，線路功率損耗∆P可降低約48%。10KV高壓供電企業主要采用的無功補償方式見圖1。（1）變配電所高壓集中補償，如圖中補償電容器組C1。（2）配電變壓器高壓側相對集中補償,如圖中補償電容器組C3。（3）變壓器低壓側集中補償，如圖中補償電容器組C2。（4）低壓側分組補償，如圖中補償電容器組C4。（5）用電設備就地補償方式，如圖中補償電容器組C5。供電部門規定的用戶月平均功率因數為0.9，電氣設備的功率因數通常不足0.9。所以，系統中應科學設置無功功率調節器，有效提高系統無功功率因數，從而增大系統電壓，降低線路損耗。無功補償裝置具過零自動投切功能，并有抑制諧波和抑制涌流的功能；分相補償容量不小于總補償容量的40%。3.2.3三相負荷平均分配。當變壓器處于負載不平衡運行時，若控制最大相電流為額定電流，那剩余兩相就不能滿載，變壓器就不能充分利用；反之，若仍維持額定容量，會造成局部過熱。當線路處于負載不平衡運行時，負序電流會產生附加損耗，增大線損，同時，使輸電線路電壓降增加；另外，也會加大對通信系統的干擾，影響通訊質量。三相配電的照明配電系統，三相負荷的不平衡度不大于15%。3.2.4照明節能設計。照明設計時，在創建良好的光環境基礎上，盡可能節約照明用電。為節約照明用電，國際照明委員會（InternationalCommissionIllumination,CIE）提出以下方法：（1）在滿足相宜色表和顯色性的基礎上采用高效率光源；（2）在滿足炫光的基礎上采用高效率燈具；（3）室內表面采用高反射比的裝修材料；（4）空調和照明系統的熱結合；（5）設置智能照明或調光可變的照明裝置；（6）人工照明和自然光綜合利用。以下對人工照明和天然采光做詳細論述：首先，增大自然光源的應用率。在建筑電氣照明系統設計中，工作人員需根據建筑工程規模、結構朝向等特征，加大自然光源應用率，延長建筑內部日照時長，降低照明系統白天的應用率，做到能源控制。房間的采光系數或采光窗地面積應符合《建筑采光設計標準》GB50033的有關規定。其次，按照功能分區，可采取合理的導光系統。對于照明要求較高的區域，可采用主動式導光系統；對光源要求較低的區域，可采用被動式導光系統。再者，將光控技術與傳感技術應用其中，實現對照明設備的自動化管控，減少設備常開帶來的電能損耗問題。例如，將樓梯間的照明，由原來的手動開關，改為紅外感應開關，人走燈滅，有效減少電能損耗。全面計算和模擬照明要求后，可有效減少燈具的數量，合理控制照明密度，這樣不僅能夠節約電能，保護環境，而且還可有效降低項目的成本，增大工程的綜合效益。3.2.5電動機節能設計。（1）電動機采用高效節能產品，其能效應符合《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》GB18613節能評價值的規定。（2）風機、水泵、電梯等選用高效節能型電動機。電梯、生活給水泵采用變頻調速控制、潛污泵采用液位自控等節能措施。單臺電梯應具有集選控制、閑時停梯操作、燈光和風扇自動控制等節能控制措施。多臺電梯集中排列時，應具有按規定程序集中調度和控制的群控功能。（3）交流電動機的調速分類如圖2。調速方案有高效和低效兩種，設計時，優先選用高效調速方式，其中變頻控制使用率較高。3.2.6能效管理系統。節能措施分為管理節能和設備節能，3.2.1至3.2.5講述的設備改造屬于設備節能改造，以下講述管理節能。能效管理系統為節能有緊密的關系：（1）能效管理系統為節能提供數據支撐；（2）可以通過能效管理系統發現建筑能耗問題，執行節能措施后，對節能效果追蹤驗證、鞏固；（3）通過能效管理系統指定節能行動策略。用戶能根據能效管理系統實現節能監控目標，能源管理系統架構圖如圖3。本地能源控制分為三層，分別是現場設備層、網絡通信層、能源管理層。在民用建筑電氣設計中，超過2萬平米的公共建筑，需設置能源管理系統。
3.3節能評估。建筑電氣設計的最終階段就是節能評估，評估性越高，方案可行性也高，能源節約效果越好。節能評估需要工作人員完全按照現有的評估機制進行操作，從整體和局部兩部分開展評估作業，確保設計的合理性，注重各環節的連接性，以提高建筑電氣系統建設水平，加強建筑的功能性和經濟性。
4結語
建筑電氣設計中，節能技術的應用是實現建筑能耗管控的有效措施，要求設計人員在內容處理上，從經濟性、功能性、實用性等多方面展開分析探討，進而采取合理方式方法解決傳統設計中存在的各類問題，不斷改善設計水平，落實節能理念，以推動電氣設備及系統的安全穩定運轉，加快綠色城市的前進腳步。
參考文獻：
[1]韓瑾.在建筑電氣設計中的節能技術措施[J].工程建設與設計，2018.
[2]徐靈.探析建筑電氣設計中的綠色節能技術措施運用[J].地產，2019(14).
作者:殷小石 單位:南京市建筑設計研究院有限責任公司
