鄔 靖

（云南興滇建筑設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)涵蓋了建筑內(nèi)部所有電氣設(shè)施，其主要的節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)，是利用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念以及設(shè)計(jì)原則，不斷對(duì)傳統(tǒng)的建筑電氣進(jìn)行優(yōu)化和更新，通過(guò)對(duì)電氣設(shè)施的位置、型號(hào)、功能等一系列內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)，促使建筑總體電力能源得到有效節(jié)約，提高現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計(jì)的整體水平。

1 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)概述

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)是基于建筑電氣的基本使用標(biāo)準(zhǔn)，以節(jié)能實(shí)用為設(shè)計(jì)的主要出發(fā)點(diǎn)，圍繞電氣設(shè)施能源消耗問(wèn)題的有效控制，不斷提高建筑電氣設(shè)施的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，促進(jìn)建筑工程常態(tài)化建設(shè)和健康化發(fā)展，能夠融合大量實(shí)用設(shè)計(jì)，有效實(shí)現(xiàn)建筑電氣設(shè)施節(jié)能目標(biāo)。建筑電氣節(jié)能設(shè)施涵蓋建筑所有電氣設(shè)備，如燈具、電梯、水泵、風(fēng)機(jī)、加熱設(shè)備、電纜設(shè)施、消防系統(tǒng)設(shè)備等，這些設(shè)備需要電力能源的有效供給。

2 建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的主要原則

2.1 構(gòu)建人性化的節(jié)能設(shè)計(jì)理念

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)理念，需要遵循人性化的設(shè)計(jì)原則，特別是在能源節(jié)約的規(guī)則制定方面，需要加強(qiáng)對(duì)于能源的管控，融合人性化的管理內(nèi)容。人性化的節(jié)能設(shè)計(jì)理念，要遵循人們?nèi)粘；顒?dòng)的基本需求，能夠滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，借助多種技術(shù)措施、管理措施，實(shí)現(xiàn)建筑電氣能源的有效節(jié)約，并且保證日常基本活動(dòng)不會(huì)受到限制或影響[1]。

2.2 強(qiáng)化節(jié)能設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，需要從經(jīng)濟(jì)層面進(jìn)行分析，特別是在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的成本，應(yīng)進(jìn)行全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，達(dá)到既節(jié)能又經(jīng)濟(jì)的效果。不少建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，會(huì)陷入節(jié)能設(shè)計(jì)的極端問(wèn)題，為了增加項(xiàng)目的節(jié)能成效，采用昂貴的節(jié)能電氣設(shè)施，其電氣設(shè)施的采購(gòu)成本遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)施的節(jié)約成本，無(wú)法保證電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性[2]。

2.3 落實(shí)現(xiàn)代化智能設(shè)計(jì)策略

現(xiàn)代化智能電氣設(shè)計(jì)策略，是應(yīng)用智能化的管理模式，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行管控措施的升級(jí)和改造，通過(guò)將電氣設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行智能化管理，以軟件的形式對(duì)建筑電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，從而判斷設(shè)備的節(jié)能情況，根據(jù)自動(dòng)化分析，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的有效節(jié)能。通過(guò)對(duì)所有電器進(jìn)行邏輯編輯，以智能化的管理模式，對(duì)各個(gè)電器的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，對(duì)比電器的功率和運(yùn)行效果，從而實(shí)現(xiàn)更科學(xué)有效的電氣運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和突破[3]。

3 建筑節(jié)能電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容

3.1 燈具的節(jié)能設(shè)計(jì)和科學(xué)選定

燈具的節(jié)能設(shè)計(jì)，需要對(duì)建筑燈具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，按國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定照度水平，合理運(yùn)用混合照明方式。

首先，燈具的設(shè)定和選用必須符合架設(shè)區(qū)域的基本要求，根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況選擇對(duì)應(yīng)的照明設(shè)備，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，秉持燈光利用成效最大化的設(shè)計(jì)理念，合理布置燈具的間距和照明范圍，特別是對(duì)于照明較高的建筑區(qū)域，需要結(jié)合對(duì)應(yīng)的高度、開(kāi)窗、墻體反光、光照系數(shù)等進(jìn)行綜合分析。既要確保燈具節(jié)能設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，根據(jù)國(guó)家照明設(shè)施的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)也需要強(qiáng)化對(duì)架設(shè)場(chǎng)地的照明成效，著重突出照明設(shè)施的節(jié)能效果。

其次，在照明設(shè)施的選擇策略中，需要進(jìn)一步考慮天然光照對(duì)室內(nèi)的照明影響[4]。自然光照是綠色能源的照明方式，通過(guò)墻壁地面等反光效應(yīng)能夠進(jìn)一步提高室內(nèi)的光照程度，減少對(duì)照明設(shè)施的基本需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)照明燈具數(shù)量的有效控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)施能耗的精準(zhǔn)把控。利用自然光照，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)光照程度的有效均衡，是當(dāng)前燈具節(jié)能設(shè)計(jì)的重要強(qiáng)化目標(biāo)，需要對(duì)光照均衡度和光照反射度以及建筑所在區(qū)域朝向等一系列因素的綜合比對(duì)進(jìn)行研究。針對(duì)室內(nèi)光照程度較強(qiáng)的區(qū)域可以適當(dāng)縮減燈具的安裝數(shù)量，而光照區(qū)域不足的地方，可以靈活調(diào)整室內(nèi)區(qū)域的功能設(shè)定。根據(jù)辦公室、會(huì)議室、休息室等不同區(qū)域、不同照度的要求靈活進(jìn)行燈具設(shè)施的選擇和設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)燈具設(shè)施的節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)。

最后，燈具的設(shè)定和選擇要根據(jù)當(dāng)前燈具節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)。以傳統(tǒng)節(jié)能燈為例，雖然整體的節(jié)能效應(yīng)對(duì)比傳統(tǒng)的鎢絲燈泡具有良好的節(jié)能性，但隨著時(shí)代的創(chuàng)新發(fā)展，以L(fǎng)ED 燈為代表的新能源燈成為節(jié)能燈具的重要發(fā)展方向，其綜合耗能是普通節(jié)能電燈耗能比的20%。LED 燈具有高光效、長(zhǎng)壽命和調(diào)光方便等優(yōu)勢(shì)，有極強(qiáng)的替代性和可發(fā)展性，并且LED 燈屬于冷光源燈具，不會(huì)由于長(zhǎng)時(shí)間使用而導(dǎo)致燈具受熱進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)等一系列問(wèn)題，是當(dāng)前節(jié)能燈具設(shè)定和選擇的重要代表內(nèi)容。

除了燈具的選擇，還需要對(duì)燈具的鎮(zhèn)流器以及電源設(shè)施進(jìn)行相關(guān)的節(jié)能設(shè)計(jì)，強(qiáng)化鎮(zhèn)流器等設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，構(gòu)建現(xiàn)代化節(jié)能型鎮(zhèn)流器設(shè)備，促進(jìn)燈具節(jié)能成效的進(jìn)一步提高。燈具的照明方式和控制方式，也能夠?qū)艟吖?jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)起到良好的助力作用，包括集中控制、分區(qū)控制、分時(shí)控制、分組控制、就地控制、調(diào)光控制等一系列控制措施，均可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的便捷性和操作性，滿(mǎn)足現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求，同時(shí)符合多功能燈具的設(shè)定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)方便性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。圖1 為節(jié)能燈具與LED燈具對(duì)比。

圖1 節(jié)能燈具（左）與LED 燈具（右）對(duì)比

3.2 電纜設(shè)施的節(jié)能型號(hào)設(shè)定

電纜是電力能源重要的傳導(dǎo)工具，電力供給的成效和電力的穩(wěn)定性需要電纜設(shè)施給予支持。目前市場(chǎng)上電纜型號(hào)種類(lèi)多樣，基于建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本要求，在開(kāi)展電纜設(shè)施的節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)其型號(hào)的設(shè)定靈活調(diào)整電纜的采購(gòu)需求。市場(chǎng)中主要的電纜材料是由銅、鋁、銅包鋁、鋁合金等組成，根據(jù)對(duì)應(yīng)的需求靈活選用不同材質(zhì)的電纜材料。在選擇電纜型號(hào)時(shí)，要根據(jù)所在區(qū)域的電力供給需求進(jìn)行選擇。例如，室內(nèi)以照明區(qū)域?yàn)橹鞯碾娎|設(shè)施，其電纜單根線(xiàn)芯的平面面積通常不超過(guò)2.5 mm2?？偠灾?，電纜型號(hào)的選擇要根據(jù)對(duì)應(yīng)的參數(shù)和設(shè)置目標(biāo)進(jìn)行綜合分析、合理選擇，既要確保電纜設(shè)施的型號(hào)設(shè)定符合電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要防止電纜型號(hào)過(guò)大而導(dǎo)致的能源浪費(fèi)問(wèn)題。圖2 為不同型號(hào)電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖2 不同型號(hào)電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.3 電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)

電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)涵蓋了建筑電力供給裝置、電力保障裝置以及管理管控裝置等，涉及整個(gè)建筑電子設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，其設(shè)施的綜合運(yùn)行能耗較大，需要從基礎(chǔ)層面進(jìn)行研究。建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的負(fù)荷計(jì)算，當(dāng)功率因數(shù)未達(dá)到供電主管部門(mén)要求時(shí)，應(yīng)采用無(wú)功補(bǔ)償。電力變壓器、電動(dòng)機(jī)等的能效水平應(yīng)高于能效限定值。以電力供給裝置為例，所有電氣設(shè)備的電源供給方式節(jié)能設(shè)計(jì)的理念需要進(jìn)一步強(qiáng)化。例如，采用變頻控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境對(duì)電力能源的實(shí)際需求進(jìn)行電機(jī)功率的靈活調(diào)整，既能夠保障各項(xiàng)設(shè)施電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)給予重要的支持。電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)在電梯設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、自動(dòng)門(mén)設(shè)備等一系列電氣設(shè)備中都能夠得到良好的應(yīng)用，例如，在民用建筑中，空調(diào)設(shè)施消耗的能源比例較高，是當(dāng)前節(jié)能設(shè)計(jì)調(diào)控的重要對(duì)象，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中使用變頻調(diào)控技術(shù)，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行功率的精準(zhǔn)化調(diào)控，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備能源的有效節(jié)約。

3.4 建筑節(jié)能設(shè)施的科學(xué)調(diào)控

建筑節(jié)能設(shè)施涉及的范圍極為廣泛，涉及建筑功能的各個(gè)領(lǐng)域。以建筑電梯控制系統(tǒng)為例，作為建筑能源的重要消耗設(shè)施，應(yīng)用建筑節(jié)能設(shè)施對(duì)電梯運(yùn)行成效進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控和有效的管理，能夠借助智能化的應(yīng)用設(shè)備，對(duì)電梯工作狀態(tài)和空閑狀態(tài)進(jìn)行有效的區(qū)別，實(shí)現(xiàn)電梯能耗問(wèn)題的有效控制。一方面，電梯設(shè)施運(yùn)載效率不足必然會(huì)引起大量能源的浪費(fèi)，為了進(jìn)一步提高電梯的使用效率，可以進(jìn)行階段性的電梯功能設(shè)定，既能夠滿(mǎn)足建筑用戶(hù)日常的生活需求，也能實(shí)現(xiàn)電梯能耗的有效節(jié)約；另一方面，通過(guò)對(duì)空閑階段和工作階段的靈活區(qū)別，能夠?yàn)槠渌?lèi)似建筑電氣設(shè)施的科學(xué)調(diào)控提供良好的參考意見(jiàn)和使用方案，進(jìn)一步促使建筑電氣設(shè)施節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)的有效達(dá)成。

3.5 光伏設(shè)計(jì)的有效實(shí)施

光伏設(shè)計(jì)主要依據(jù)光伏發(fā)電設(shè)施進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，通過(guò)在建筑外墻、遮陽(yáng)構(gòu)件、屋面及頂板架設(shè)太陽(yáng)能光板，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的有效吸收并轉(zhuǎn)化為電能，為建筑的日常電力設(shè)備提供穩(wěn)定的能源，從而實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)。光伏與建筑相結(jié)合是光伏應(yīng)用中的重要領(lǐng)域之一，綠色建筑中以光伏為代表的清潔能源建筑應(yīng)用迎來(lái)了快速的發(fā)展機(jī)遇期。目前，我國(guó)不少地區(qū)相繼開(kāi)展了光伏發(fā)電設(shè)施的架設(shè)，在某種程度上極大地提高了電力能源的利用水平，并為地區(qū)的電力供給提供穩(wěn)定的能源。但是由于鋪設(shè)面積較大，對(duì)于城市建筑來(lái)說(shuō)，應(yīng)用光伏發(fā)電滿(mǎn)足整個(gè)建筑所有電力設(shè)備的電力供給，依然需要長(zhǎng)期的研究，需要不斷增強(qiáng)太陽(yáng)能光板的吸收能力，提高光能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)際效率，為建筑電氣設(shè)施的節(jié)能發(fā)展提供有效而穩(wěn)定的電力能源。需要注意的是光伏發(fā)電設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用地區(qū)的氣候特征，考慮建筑、結(jié)構(gòu)、電氣防火安全的要求，綜合考慮朝向、光伏設(shè)備安裝面積及檢修條件，不應(yīng)影響建筑日常的正常使用。圖3 為某建筑光伏發(fā)電設(shè)計(jì)效果。

圖3 某建筑光伏發(fā)電設(shè)計(jì)效果

4 結(jié)語(yǔ)

建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的有效實(shí)施，能夠促進(jìn)建筑運(yùn)營(yíng)成本的有效控制，能夠在一段時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)電力能源的有效節(jié)約，為工程的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供重要的支持。圍繞電力設(shè)備運(yùn)行原理、設(shè)備性能、運(yùn)行成效等方面的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和升級(jí)，構(gòu)建建筑電氣設(shè)計(jì)技術(shù)層面、經(jīng)濟(jì)層面、管理層面的改善和強(qiáng)化，踐行節(jié)能設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新模式和新樣板。