建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术研究

建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术研究

于建洋

天津市正石建筑设计有限公司

摘要：想要实现建筑节能降耗,设计人员需要加强照明、供电、空调等系统的设计。此外,在满足建筑能源需求的基础上,设计人员可通过科学应用建筑电气节能技术,对设施、能源消耗进行有效控制,从而建造出节能环保型建筑。

关键词：建筑电气；节能设计；绿色建筑电气技术

引言

电气能耗占建筑总能耗的绝大部分，电气节能设计仍有很大的发展空间，设计人员应转变节能设计理念，采用可实施的节能技术措施，包括：选用新型机电节能设备、优先采用绿色可循环资源、使用楼宇自动控制系统、能耗监测系统等智能控制系统以及提高能源系统的功率因数等。同时，通过对建筑全寿命周期碳排放计算，明确建筑减碳收益。有效降低建筑能耗，创造舒适、低碳、高效的生活环境。

1建筑电气设计中节能措施的现状问题

1.1电气设计不符合国家行业标准

在工程项目建设中，建筑电气设计是建筑设计中重要的组成部分，但随着近几年的发展，居民生活水平不断提高，建筑用电需求猛增。在工程项目设计初期，很大一部分电气设计人员没有很好贯彻国家相关节能标准，导致许多电气设备安装不合理，例如选用传统灯泡做为照明光源及选用高能耗的老旧动力设备等。电气系统甚至不符合行业标准，有时会出现粗狂设计，生搬硬套。造成这个问题的主要原因是，设计师仅仅考虑满足用户当前的用电需求，而完全没有意识到将节能措施融入到建筑电气设计中，这不仅会无故增加电能损耗，同时增加了项目交付后的运营成本。此外，根据资料显示，传统建筑业仍然存在粗狂建设，不重视节能减排的问题。无论是个人还是企业，都缺乏节能的理念。

1.2电气设计不合理

在工程项目的建设过程中需要连续的电力供应。电能是整个工程项目中不可缺少的基础能源，但现有部分电气设备已无法满足当前用户的需求，难以响应国家节能减排的政策，更难以实现能源可持续发展。此外，许多老旧的高能耗电气设备需更换成节能设备，其质量也达不到行业安全标准，潜藏安全隐患，影响人们日常生活，甚至威胁到人身安全。同时，许多单位对电能损耗没有足够的重视，节能意识薄弱，造成不必要的能源浪费，有效控制建筑物中电气设备的节能非常重要。因此，从电气设计开始，运用有效的节能技术就意味着顺应节能减排的基调，缓解国内能源危机的现状，确保真正实现碳达峰、碳中和的宏伟目标。

2建筑电气节能设计

2.1照明节能设计

对于照明系统的节能设计,设计人员要注意选择易于清洁、时间易于控制的灯具。有条件时,设计人员可选用新能源灯具（如太阳能灯具等）、智能控制灯具来达到省电的目的。在具有天然采光条件或适合安装天然采光设施的区域,设计人员可通过合理利用天然采光来实现节能目标。另外,在实际工作中,设计人员应对天然采光和人工照明进行综合利用。在天然采光条件良好的楼梯间和廊道等区域,设计人员可通过使用照明控制器或时间控制器来实现照明控制的自动化。此外,设计人员还可以根据采光情况和建筑使用条件,采取分区、分组控制及调节照度等措施来控制照度。设计人员应在天然采光的区域安装独立的照明控制系统,并且确保照明控制系统在自然采光充足时,能够自动关闭相应的灯具或降低照度,从而避免造成能源的浪费。

对于走廊、楼梯间、门厅、电梯厅、停车库等场所,设计人员应根据照明需求采用就地感应控制系统以及装有红外、雷达、声波等探测器的自动控制装置,以此来实现节能控制。不同分区应采取不同的照明控制措施,照明灯具应与采光窗平行。对于大型公共建筑的公共照明区域,设计人员可根据建筑空间形式和空间功能进行分区分组控制及调节照度。当空间无人时,降低照度可以实现节能目标。由于医院病房楼、中小学校及宿舍、幼儿园、老年公寓、旅馆等场所在灯光明暗转换期间易发生踏空等安全事故,因此不宜采用就地感应控制系统,可以采用安装集中控制或智能控制系统来保证场所安全。

2.2电力系统节能设计

在建筑供配电系统设计过程中,变配电室应靠近负荷中心,且远离住户、教室等需要防电磁干扰的位置。变压器应采用新型的低能耗干式变压器,电力系统应采用无功功率补偿装置。设计人员应合理计算负荷电流,根据载流量合理选用导线,导线均采用铜芯电线、电缆。照明系统应采用三相五线的配线方式,使用电负荷均衡,以减小零点漂移。另外,三相不平衡电流应小于平均电流的±15％。

在进行负荷计算时,如果功率因数未达到要求,那么设计人员应设置无功补偿装置。当功率因数低于规定要求时,设计人员除需要在变电所内的变压器低压侧设置集中无功补偿装置外,还需要对电容量较大且负荷平稳的用电设备及气体放电灯进行单独补偿。另外,对于三相不平衡或单相负荷较多的供配电系统,设计人员可采用分相无功自动补偿装置来实现供电节能。

2.3电动机节能设计

水泵、风机等能耗较大的设备在建筑中使用比较普遍,当这些设备需要调速时,设计人员应采用成熟的变频技术。在现场安装电容器,可以有效降低线路损耗以及轻负荷和无负荷工况下电动机的能耗。另外,设计人员应对水泵、风机以及电热设备采取自动节能控制措施,以使其更好地适应负荷的变化,从而提高电机的综合效能,达到节能目的。同时,对于一些其他机电设备,设计人员也应采取针对性的节能控制措施（如在电热水器等设备上安装时间控制系统,以此来控制加热时间）,从而确保设备在无人使用时暂时停机。

3绿色建筑电气技术的具体应用

3.1太阳能集成技术

太阳能集成技术是绿色建筑的理想选择。太阳能具有绿色、节能、零排放的优点,加强太阳能的应用是建筑领域的重要节能减排方式。光伏发电技术已逐步取代传统的发电技术,在建筑中使用太阳能光电产品,可以有效减少建筑的能耗。太阳能系统可分为太阳能热利用（热水、供暖、空调）系统、光伏发电系统、光伏光热系统,它能够将太阳辐射能转换为热能或电能,可全年为建筑物供电、供生活热水、供暖以及供冷。近年来,太阳能光伏发电效率不断提高,成本大幅下降,使得太阳能集成技术在建筑领域得到了广泛应用,成为实现“碳中和”目标的重要技术路径。

3.2建筑能耗监测技术

建筑能耗监测技术属于一种集成控制技术,它是在太阳能集成技术、绿色照明技术的基础上形成的。建筑能耗监测技术,不仅能够监测节能建筑中各种用电设备的能源消耗量,还能够实现对能耗的自动控制,使建筑成为真正的绿色建筑。

在建筑能耗监测技术的过程中,管理人员应建立能效管理平台,对水、电等能源进行计量管理,对所有用电设备的用电量进行计量。该平台可以反映分类能耗、能源折标系数、综合能耗以及单位面积能耗。管理人员通过采集不同类型的数据对组合式空调机组、风机盘管、冷水机组等设备进行集中管理和节能控制,从而满足用电可靠、安全、节约、高效、有序的要求。

结束语

随着建筑规模的日益扩大,超高层建筑的数量逐渐增多,电气设备节能设计、安装施工难度不断增加。在绿色节能环保理念下,施工人员通过科学应用电气技术,能够有效实现电气节能目标,降低建筑的电能消耗。

参考文献

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