建筑电气节能设计与绿色建筑电气浅析

摘要：绿色建筑电气设计及技术的应用对实现我国可持续发展具有重要的现实意义，能够提高人们生活质量的同时减少对环境的破坏，提高资源利用率。该文重点阐述绿色建筑电气技术的作用，同时分析建筑电气节能设计的原则与主要内容，并指出建筑电气节能技术的实践应用，促使我国建筑领域健康、稳定发展。

关键词：建筑电气节能；设计；绿色建筑电气技术；原则；作用

随着我国社会经济的不断发展，建设工程在规模上以及数量上都呈现出较大的增长，然而与此同时也面临着十分严峻的建筑资源消耗与浪费问题[1]。在实际开展建设项目过程中，怎样利用切实可行的方案降低资源浪费是当下必须要重视与解决的重要问题。现阶段，我国建筑领域在缩减能耗方面遇到了较大的阻碍。所以，制定满足我国建筑发展行情与特征的解决方案，不断降低建筑领域的能源消耗十分有必要，有助于确保建筑工程项目稳定、顺利进行。其中，节能技术是一个十分关键的工作，在降低建筑项目能源使用与浪费等问题上发挥了至关重要的作用。所以，在开展建筑项目施工过程中，应当重视电气节能技术的运用，将其充分融入到各个施工环节中，尽可能地提高能源利用的价值，减少建设项目施工中的能源损耗，达到建筑节能的目的[2]。

1绿色建筑电气技术的作用

从现阶段我国经济建设以及发展实际情况来看，大力推广绿色建筑建设具有十分重大的意义与社会价值，能够最大程度避免建筑项目施工过程中造成较多的能源损耗与环境污染，并且还能够有效提高建筑公司的经济效益，具有双向利好作用[3]。绿色建筑建设能够保障经济和环境的和平共处，减少能源损耗，在此背景下还能够促进能源的循环利用，降低国民经济发展过程中的环保与能源压力，为社会经济效益的提升进一步奠定坚实的基础。

2建筑电气节能设计的原则

在实际开展建筑电气节能设计时，应当严格依照实际需求性、经济适用性与节约环保性等原则进行，具体如下。

2.1实际需求性

在开展建筑电气节能设计时，需要紧密结合建筑实际需求，同时满足建筑功能层面的需求与实际需要。建筑电气应用的本质是为了改善人们的生活质量，为人们的生活带来更高的便利性[4]。所以，在进行建筑电气节能设计过程中应当充分意识到这点，最大程度满足建筑应用中人们的实际生活需求，比如说公共区域照明、电路稳定供应和管道顺畅等，此外达到基本应用功能之后，还应当要注重制作工艺上的改进，最大程度提高外观的美观度。从建筑电气节能技术层面来看，满足实际需求是必须达到的要求，任何其他相关要求都必须建立在实际需求基础之上才能够彰显出自身的意义与价值。对建筑进行有效管控，不断提高能源的利用率，贯彻落实节能降耗理念，尽可能地避免对环境产生不良影响。然而要特别留意的是，切不可以因噎废食，为了能够实现节能环保的目的，对建筑电气给予十分苛刻的管控，这必然会影响到建筑领域的进一步发展。

2.2经济适用性

经济适用性是在建筑节能设计过程中，特别重视建筑物的经济性以及适用性，从而保障建筑工程能够获得良好的经济效益。现阶段，随着科学技术水平的不断提高，市面上出现了不同类型的先进设备与先进技术，然而在具体选用时，在确保其满足使用需求的基础之上，还应当考虑到成本因素，使用性价比高的新技术与新设备。根据我国实际情况及建筑工程使用者的确切需求，合理使用电气技术与设备。

2.3节约环保

在开展建筑电气节能设计时，能耗与环境保护也应当受到足够的重视，2者均非常重要。确保建筑电气节能设计的合理性，有助于减少建筑电气能源损耗，加强对生态环境的保护[5]。建筑物的电气安装必须要能够满足基本的使用功能，在此前提下对和建筑功能关联性不强的电气部分进行完善，进一步提高该部分的科学性与合理性，依托于节能设计来降低能耗。另外，为了达到优化建筑能耗的目的，科学选择高科技控制技术也能够获得良好的效果，例如利用变压器来调节功率、采用智能化照明等，在不降低设备性能及应用效果的前提下，应当要尽可能地使用能耗更低、对环境影响更小的设备。

3建筑电气节能设计的主要内容

3.1供配电系统节能设计

以常用建筑为基准，建筑电气节能设计通常涵盖3个部分，分别是供配电系统、照明系统及建筑设备系统[6]。其中，供配电系统是建筑电气节能设计的重中之重，从根本上来看，某个单体建筑的总体电气系统能否稳定工作、能否实现高效低耗，其关键在于供配电系统所能够提供的供电品质，而和供电品质息息相关的因素，即谐波含量、功率因数及三相平衡。3.1.1谐波含量管控。在发电系统、输电系统、供电系统与电气设备等多种因素的影响下，传输到建筑电气系统中的电力往往难以始终保持50Hz的正弦交流电，往往会融入一些分量谐波，不仅会对电气系统的安全稳定运行产生较大威胁，还会导致能源的无故浪费[7]。例如谐波电流会引起输电线路温度升高、变压器升温等，根据能量守恒定律，这必然会产生较多的能源损耗，并会对建筑电气系统的应用功能产生不良影响。例如会经常无征兆跳闸、部分电子元件被烧毁等。所以，在实际开展建筑电气节能设计过程中，应当特别留意对谐波的有效处理，现阶段常用的处理手段有以下2种。首先是针对电网进行治理，依托于非线性负载设备的使用，最大程度避免谐波电流的产生；其次，以电气系统的运行设备为控制目标，在开展电气节能设计过程中，需要全面审视各方面影响因素，依托于科学计算方式，准确获取运行设备的供电大小，使其保持在较低谐波含量状态。3.1.2增大功率因数。在物理学领域，功率因数表示的是有功功率和视在功率的比值，该参数指标在建筑电气节能设计中有着至关重要的作用[8]。从当下我国建筑电气设备使用情况来看，大部分电气设备均为感性负载，设备的功率因数往往保持在偏低水准，而因为其中涵盖有无功功率，所以必须要不断增加视在功率，为此会造成电动机及变压器等电气设备的装机容量进一步提高。除此之外，当功率因数值保持在较低水平时，往往还会导致线路损耗过快。为了避免这种问题的产生，当下普遍使用的改善手段便是安装无功补偿装置，既能够取得良好的效果，同时也具有经济成本低的优势，见表1。通过对无功功率进行补偿，一方面能够很好地降低电能损耗，另一方面也可以实现对电气系统的优化，选择一些容量较小的发电机与变压器便可满足使用需求，同时也可以将电气线路切换为直径更小的导线。3.1.3维持三相平衡。三相不平衡会给电气系统产生非常大的影响，例如造成线路损坏、电机不正常发热、电机振动加大及降低电机正常使用寿命等[9]，为了有效维持三相平衡，可以从以下几个方面入手。首先，建筑中所有用电设施在设计连接220V与380V三相系统时，需要按照要求保证三相平衡，防止出现三相负荷不同的问题，从根本上保证三相平衡。其次，依照电气设施功能的不同对整个系统进行优化与划分，其中将照明系统连接到220V低压电网中，当电流数值未超过60A时，选择使用单相供电，确保三相平衡供电，当电流数值超过60A时，则要运用220V/380V三相四线制供电。最后，根据建筑电气设计实际情况，增加平衡装置，保证三相平衡。

3.2建筑设备节能设计

在开展建筑设备节能设计时，通常可以从设备选型与设备运行2个方面进行。其中设备选型是指根据实际使用需求选择相匹配的变压器、电动机等电气设施，而设备运行则是管控空调系统及电梯等设施的运行能耗。在建筑电气系统中，变压器是一个非常关键的电气设备，然而由于其电气系统损耗较大，通常能够占据总电力系统的一半左右，所以确保变压器选型的科学性与合理性至关重要。在实际开展变压器型号选择时，需要严格遵守以下几个原则。首先，在条件允许的前提下尽可能地使用新型节能变压器，比如说非晶合金铁芯变压器，该变压器与普通硅钢片作铁芯变压器比较，在空载状态下能够有效节约大约80％的能耗。其次，依照电气系统具体运用情况科学合理选择变压器容量。最后，尽可能地确保与负载匹配，当负荷较小时会造成实际功耗比值升高。从成本层面来分析，将以往耗能较高的变压器全部替换掉是不切实际的，所以需要结合上述选型原则，再联系实际状况进行合理选择。电动机是1种将机械能转化为电能的设备，也是属于能耗较高的设备范畴内，正常情况下电动机消耗的电能能够占据建筑总电能的38％～55％，所以尽可能地降低电动机的能源消耗非常重要，并具有较大的节能空间。在实际确定电动机型号时，需要紧密结合实际负载大小，确保电动机容量尽可能地靠近设备实际需求容量，最大程度运用电动机功率。为了有效降低电动机运行过程中的能源损耗，可采用增加电动机功率及优化功率因数2种方法。首先，变频器依照电动机负载功率实时改变电动机转速，当转速不同时，电动机的实际功率也会发生变化，见表2，从中可以看出，当电动机转速为额定转速的50％时，其实际功率比额定功率减小了88.6％，降低了能源消耗，所以避免空载或者轻载运行有助于节能。其次，设置就地补偿电器，改善公路因数，能够减小线路损耗，也可以达到节能的目的。

4绿色建筑电气技术分析

4.1建筑耗能监控技术

建筑耗能监控技术通常设定在建筑物的内部，是一种能够对建筑物能耗进行实时监测的系统。将建筑能耗监控技术应用到建筑物中，能够实现对建筑物光源系统的管控，依托于各种传感设备，根据施工现场的实际需求科学合理地调整灯具地明亮度，同时还能够根据确切的施工要求，对电梯等相关施工设施进行合理管控。从我国建筑施工现状来看，目前对该技术的应用场景还较为有限，大多数情况下只出现在国内大城市的豪华商场中，然而，在国外许多国家中已经有了非常高的应用率，同时取得较为理想的应用效果。

4.2科学使用太阳能技术

太阳能属于一种新型的清洁能源，将其应用到建筑中可以起到节能、环保的作用。太阳能是存在于自然界中的能源，对太阳能进行合理运用，使其逐渐代替传统电力光源，有助于提高建筑的环保性能。所以，在实际开展绿色施工时，需要重视对太阳能的使用，像人们平时生活中常用的太阳能热水器、太阳能照明设施等，既为人们生活带来了较大便利性，同时还有效减少了对传统电能的使用，达到节能环保的目的，与绿色发展理念相吻合。例如，某个城市区域的日均太阳辐射量大约为3.8kWh/m2，可以达到低温太阳能的应用标准，然而在实际调查走访后发现，该区域建筑仅仅安装了太阳能热水器，并未实现对太阳能的最大化运用，为此可以增设太阳能照明系统，提高对太阳能的运用，降低传统电能使用。

4.3节能照明技术

在现阶段绿色建筑电气技术中，节能照明技术发挥了越来越重要的作用，在具体使用中主要是针对光源方面进行节能，比如应用到LED等照明设施上。相比较于普通的照明设施，LED灯具具有节能、节电等较多应用优势，满足同等照明需求的前提下，LED灯具可以节约大概87％的电能，同时照明效果及使用寿命等更加优越，其寿命周期往往是普通灯泡的10倍以上。所以，在开展工程建设时，应当尽可能地使用LED灯具来满足施工照明需求，一方面有助于改善工程建设效果，另一方面也可以节约大量的电能。

5结束语

综上所述，要想切实达到节能降耗的目标，设计人员应当做好前期的规划与设计，确保电气设备在使用过程中拥有节能、环保、健康和高效等作用。现阶段，节能已经成为了绿色建筑的刚性指标。

作者:沈飞澎 单位:吉林省社会工作服务中心