绿色节能技术在建筑电气设计中的应用_张华兵.pdf

Green Performance 绿 色 性 能绿色建筑2023年 第2期067绿色节能技术在建筑电气设计中的应用绿色节能技术在建筑电气设计中的应用张华兵（贵阳市建筑设计院有限公司，贵州 贵阳 550081）摘要：随着科学技术的不断进步，城市化进程不断加快，基础设施建设空前发展，能源紧缺不断显现，各行各业都倡导“绿色节能、低碳环保”的发展理念。建筑业绿色节能技术成为人们关注的焦点,各种节能减排技术措施相继被提出。建筑电气绿色节能技术也得到更进一步的应用。关键词：绿色节能技术；建筑行业；电气设计；应用中图分类号：TU85 文献标志码：A 文章编号：1674-814X（2023）02-067-03建筑电气绿色节能设计在整个建筑行业设计中具有举足轻重的作用，是建筑节能的重要举措，设计在满足建筑物的使用功能外还应考虑实际经济效益及降低能耗的应用。基于此，在建筑电气设计中应用绿色节能技术就显得尤为重要，对建筑行业发展的推动作用日益明显，建筑行业必须加大建筑电气设计中绿色节能技术的研发力度，从而促进我国建筑行业朝着绿色、健康、稳定的方向发展。笔者就绿色节能技术在建筑电气设计中的应用现状、设计原则和具体措施等进行分析。1 绿色节能技术在建筑电气行业的应用现状目前，在建筑电气设计中，人们对“绿色节能、低碳环保”的意识还很淡薄，能源浪费随处可见，机电设备配备存在“大马拉小车”、因考虑建设成本而未采用高效、节能和绿色环保电气产品等现状。因此，在建筑电气绿色节能技术的应用方面还需加强设计人员以及从业人员绿色、节能、环保的意识，政府职能机构应加大引导、监督力度。从长足发展理念出发，设计单位应加强相关人员的技术培训，加大绿色技能技术的应用，规范技术标准及管理职能要求，才能使建筑行业中绿色节能技术得到不断更新与提升，才能达到现代建筑绿色、节能、环保的要求。2 绿色节能技术在建筑电气中的设计原则2.1 节能及适用性原则绿色节能技术在建筑电气设计中应用的最主要目的就是节约能源。随着建筑工程设计与施工日趋复杂，所需要的资源类型与数量都呈上升趋势，节约资源的最优方法就是从设计之初就控制材料的应用。在进行建筑电气设计时，要充分结合电气结构运行特点及所设计建筑类型的运行与维护要求，选择适合该建筑设计的绿色节能技术。在设计时应以此为基础，最大限度提高资源利用率，最终形成绿色节能的建筑电气系统。2.2 实用性原则电气设计作为建筑工程施工中最重要的环节之一，其功能是否具备实用性决定着建筑项目能否顺利开展，甚至影响其后续是否能够正常投入使用。随着社会的不断发展，人们对建筑工程的要求已不仅仅停留在舒适层面，更注重其功能性、实用性甚至是智能化，如空调、照明等设计是否合理、实用。在实际操作中，建筑电气设计易受到外界环境及内部其他环节设计的影响，所以电气设计人员应综合建筑项目整体情况及外部环境限制，及时调整并保证该环节的合理性及实用性，使电气系统在建筑后续使用中发挥应有的效用。2.3 经济性原则建筑项目除了要满足人们居住或工作需求外，还要为建筑行业乃至整个社会带来经济效益，这也是建筑设计者需要着重考虑的因素之一。如果一味地追求绿色节能技术在建筑电气设计中的应用，投入过量的资金、人力及时间成本，也就失去了该技术的应用意义。因此电气设计工作者在进行设计时，要综合投资成本及节能要求，在保留功能性的基础上，简化装饰性设计，达到兼顾绿色节能及成绿 色 性 能 Green Performance绿色建筑2023年 第2期068本控制的目的。2.4 保护生态环境建筑行业对社会经济发展具有举足轻重的作用，但其施工不能以牺牲生态环境为代价，传统的建筑项目施工会产生大量的噪声污染、光污染及建筑垃圾，对周围生态环境造成很大破坏。随着国家对各行各业提出可持续发展的要求，建筑行业在进行电气设计时应注重对生态环境的保护，绿色节能技术的应用也应遵循规范化的污染物管理制度，将其贯彻到电气设计的各个环节，保证该技术的实际应用效果。3 绿色节能技术在建筑电气设计中的具体措施3.1 照明设计绿色节能措施建筑电气设计中，照明设计应结合建筑物所在的地理位置、气候环境条件、建筑物自身的特点、照明要求等因素，充分利用自然采光或选择合理的导光技术。在符合国家标准及规范的条件下，根据照明场所选用高效节能的照明灯具，严格禁止选用国家淘汰产品。对视觉要求高的场所需满足眩光（UGR）值以及照度均匀度的要求，对长时间工作、停留的房间或场所中灯具的色温、显色指数、色容差等指标应满足国家规范相应的要求，除此之外，对灯具的闪变指数（PstLM）也应符合相关规定。另外，每个场所照明功率、密度限值也是照明节能的一个重要指标，必须严格按照要求对其进行控制。各场所照度标准设置的好坏是照明质量控制的体现，也是需要有效控制的。除照明节能除灯具的选择外，还应对供电质量、照明控制等措施提出相关要求。供电质量需要在有效的供电范围内，供电电压应在额定电压的 10%5%范围，对潮湿场所还需要求安全电压供电（交流电不得大于 50 V，直流电不得大于 120 V，水下照明需要安全特低电压 12V 供电）。同时，对照明配电系统在每个回路所带灯具数量不宜大于 25 盏以及回路电流不宜大于 16 A 作了相应要求。不同的场所以及不同的功能区域应进行分区分控，对公共走道等区域需进行声光控制或红外感应等自动控制；对酒店客房等区域采用钥匙开关控制、床头灯采用调光控制。对地下车库及室外道路照明分区、分时段进行控制，对景观照明需设置平时以及节假日的多种控制模式；随着技术的不断更新，有的地方已经实现了人机对话控制并对大空间的场所实现可视监控。3.2 供配电系统绿色节能设计GB 550152021建筑节能与可再生能源利用通用规范中提出对电力变压器、电动机、交流接触器和照明产品的能效水平应不低于能效限定值或能效等级 3 级的要求，这就对高能耗、低产出产品的使用进行了限制；对季节性、工艺等要求较大负荷的产品提出单独设置变压器以便在非运行期内退出供电运行；对有多台电梯的建筑提出采取群控及变频控制，扶梯采取变频感应启动控制措施；对水泵、风机以及电热设备等非消防负荷采取节能自动控制措施，必要时还需设置建筑设备监控系统。电动机设备在建筑电气设计中具有较高的应用价值，其运行效率直接影响建筑电气系统的整体工作状态，将绿色节能技术应用于电动机设备运行管理中，可以减少设备损耗，提升工作效率。首先，要注重节能型高效电动机的使用，减少电动机电能损耗的途径主要包括提高电动机的效率和功率因数两个方面。当选择高效电动机的时候，一般效率可以提高 36，平均功率因数提高 79，同时总损耗能够减少 2030，因此节能高效电动机的使用应得到广泛的推广。其次，要注重流变频调交速系统的节能设计，采用变频调速装置自动调节电机转速，在轻载时低速运转，负载时高速运转，提高工作效率，同时达到节能目的。建筑电气设计时应先进行负荷计算，合理选择变压器安装容量及设计台数，使变压器处在经济条件下运行，避免变压器轻载或过载运行，提高设备的工作效率，减少设备自身损耗。对于设置中央空调的建筑，中央空调设备应采用节能高效型产品，控制方面同样应采用变频调速控制，利用变频技术改变电机转速，进行流量调节。必要时，采用设备监控系统，对整个系统运行状态进行有效监控，达到有效节能的目的。在供配电系统中，变配电所尽量设置在负荷中心，供电半径不应大于 200 m，减少线路损耗；电力变压器 0.4 kV 侧采取集中无功补偿措施，功率因数确保在 0.9 以上。集中无功补偿采用调谐式电抗、电容器组，抑制谐波干扰，变压器组别选用 D，Yn11 抑制 3n 次谐波对电力系统的影响；对配电系统中产生的谐波电源（变频水泵、风机以及充电桩电源、LED 大屏等）设置有源滤波抑制谐波注入电力系统。对照明插座等设备进行配电设计时，应在三相电源之间均匀分布，保证三相负荷平衡。在计量考核方面，采用高低压结合方式进行电能计量：高压计量装置设置在高压进线处；低压按用户或使用功能设置电能计量，电能计量装置应按照明插座系统负荷、空调负荷、动力负荷、特殊用电负荷 4 个分项独立设置。对甲类公共建筑应按功能区域设置电能考核计量。Green Performance 绿 色 性 能绿色建筑2023年 第2期069对大型公共建筑还应设置能耗监管系统，按照建筑能耗的分类和分项要求，对能耗数据进行归类、统计和分析，自动、定时向上一级数据中心发送能耗数据信息，该系统现场能耗数据采集可以与建筑设备监控系统或变电站综合自动化系统实现数据共享。在建筑电气设计配电系统中线路损耗也是一个不可忽视的问题，可以从下述 3 个方面降低供电线路损耗：（1）导线选择电导率较小的材质，应在节约用铜的原则下使用铜芯。（2）导线长度尽量减少。避免迂回供电，保证线路末端用电设备处的电压偏差在 5%5%。（3）对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时宜按照经济电流密度选择。3.3 绿建设计的应用建筑电气的绿色设计应从人们生活中的安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居等指标进行评价，除前面叙述的各项节能措施外，对电气设备的安装也提出了安全耐久要求，且不得影响应急疏散；因地下车库空气流通不好，汽车排除的尾气容易导致有害气体浓度过大，对人体造成伤害。对车库提出设置与排风设备联动的 CO 检测装置，在超过一定的量值时即报警并启动排风系统，及时排除车库中的有害气体，确保车库环境的健康舒适。另外，随着人们生活质量的不断提高，人们对充电汽车的需求越来越大。为满足这一条件，在地下车库或建筑室外设置应具有电动汽车充电设施或具备充电设施的安装条件，同时人性化考虑设置电动汽车和无障碍汽车停车位，方便残疾人使用。智能化部分的设置对生活便利也是必不可少的，随着科技的发展，对智能化程度的要求也越来越高，做好这方面的工作也是电气设计必须做好的功课。在可再生能源利用方面应依据当地自然资源条件，尽可能充分利用太阳能光伏发电系统，减少传统能源的利用，降低碳排放量。4 结 语总而言之，建设资源节约型社会，事关现代化建设的进程充。我国是一个资源相对匮乏的发展中大国，在增强可持续发展能力、实现经济社会快速发展的同时，能源的消耗正在加剧，能源危机迫在眉睫，节能已成为时代的呼唤。如何降低损耗、高效利用能源已成为建筑工程电气设计的重点内容。相关设计人员应结合自身电气设计的经验，做好建筑电气设计的节能措施并在设计中充分利用可再生能源，做好减少碳排放的有效措施，将绿色节能技术与电气设计高效融合，为建设资源节约型社会及推动建筑行业的可持续发展贡献自己的力量。收稿日期：2022-10-11作者简介：张华兵，研究方向为建筑电气设计，现供职于贵阳市建筑设计院有限公司。通信地址：贵州省贵阳市观山湖区会展城 B 区 B6 组团。