丁綿鋼 李明惠 馮雨沁 周 煜 陶 金

(金陵科技學(xué)院建筑工程學(xué)院,江蘇 南京 211169)

0 引言

建筑節(jié)能涉及多個(gè)領(lǐng)域，如材料、電氣、建筑等，比如建筑材料開(kāi)始使用節(jié)能材料替代傳統(tǒng)建材，通過(guò)建筑學(xué)理論設(shè)計(jì)住宅格局配合電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能性。

建筑電氣系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)建筑功能與智能化的基礎(chǔ)，在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)節(jié)能與功能并重，從設(shè)備入手，在實(shí)現(xiàn)其基本功能的前提下保障其節(jié)能性。而如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的建筑節(jié)能，關(guān)鍵在于對(duì)建筑從開(kāi)始設(shè)計(jì)到使用的過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都能從節(jié)能的角度做到技術(shù)性把控。

1 電氣技術(shù)在節(jié)能建筑應(yīng)用中的意義

1)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)能源消耗巨大，而且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了不可逆的破壞。電能屬于二次能源，來(lái)源大多屬火力發(fā)電。電力能源需求隨著工業(yè)發(fā)展日益增加，且我國(guó)沒(méi)有充足的電能儲(chǔ)備。基于此國(guó)情，節(jié)能減排成為了我國(guó)建設(shè)的重要口號(hào)。在如今，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)正在成為一種趨勢(shì)，符合新時(shí)代的需求，其社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益潛力巨大。

2)建筑節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須由國(guó)家制定完備的相關(guān)法律規(guī)定及政策，各級(jí)政府也應(yīng)高效地執(zhí)行國(guó)家政策，引導(dǎo)相關(guān)公司及人員實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)[1]。明確的政策規(guī)定既有督促作用，也可提高建筑行業(yè)對(duì)于節(jié)能的重視，更可以通過(guò)激勵(lì)性質(zhì)的措施提高相關(guān)行業(yè)人員積極性。政府相關(guān)部門(mén)按照國(guó)家制定的大方針，組織專(zhuān)家推出實(shí)際合理的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)方案。 除此之外，各級(jí)監(jiān)管部門(mén)、建筑開(kāi)發(fā)商、住戶(hù)以及電氣設(shè)計(jì)師還需要相互配合，共同樹(shù)立起節(jié)能的基本觀念，共同遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定，這樣才能真正貫徹執(zhí)行各項(xiàng)節(jié)能措施。

2 建筑電氣節(jié)能技術(shù)的基本原則

2.1 實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性[2]

實(shí)用性原則主要要求節(jié)能不能盲目，建筑電氣系統(tǒng)有自己的功能要求，尤其對(duì)于住宅等建筑，需要人性化的設(shè)計(jì)，不能因?yàn)楣?jié)能而影響正常的生活需求，節(jié)能應(yīng)建立在保證每一個(gè)電氣設(shè)備實(shí)用性的基礎(chǔ)之上來(lái)完成。

經(jīng)濟(jì)性原則主要在于避免一些不必要的資源浪費(fèi)行為，不能為達(dá)到節(jié)能的目的致使投資大大超過(guò)預(yù)期，運(yùn)行成本應(yīng)在經(jīng)濟(jì)能力承受范圍之內(nèi)。

2.2 節(jié)能環(huán)保,優(yōu)化資源利用的原則[3]

節(jié)能環(huán)保并合理利用資源是建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本指導(dǎo)原則。通過(guò)對(duì)電氣系統(tǒng)能量損耗來(lái)源及數(shù)值進(jìn)行分析計(jì)算，對(duì)于可避免的能量損耗采取針對(duì)性的措施。除此之外，電氣設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如何充分利用有限的能源，優(yōu)化資源配比，提高利用效能。

3 建筑電氣節(jié)能存在的問(wèn)題

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，其耗能增長(zhǎng)率過(guò)高，大大超過(guò)了供電能力的提高速度[4]。這種趨勢(shì)如不盡快扼制，對(duì)未來(lái)的生產(chǎn)生活會(huì)產(chǎn)生巨大影響。事實(shí)上，許多大城市在用電高峰期時(shí)常會(huì)出現(xiàn)限電舉措，這也預(yù)警了電能開(kāi)始供不應(yīng)求的事實(shí)，而建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵手段。而在探究如何提出建筑電氣節(jié)能方案之前，我們首先應(yīng)該對(duì)建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)目前所存在的問(wèn)題有清醒的認(rèn)知。

3.1 相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不健全且執(zhí)行力度不夠

隨著國(guó)家相關(guān)政策的提出，政府對(duì)建筑電氣節(jié)能愈發(fā)重視，相關(guān)規(guī)范性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已日趨完善。然而就目前情況而言，還是缺乏全國(guó)統(tǒng)一實(shí)行的權(quán)威性的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致市場(chǎng)混亂，不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品眾多。且各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺乏執(zhí)行力度，對(duì)于相關(guān)部門(mén)及人員督促性不強(qiáng)，國(guó)家需進(jìn)一步完善相關(guān)的法律法規(guī)，依此糾正行業(yè)風(fēng)氣。

3.2 施工設(shè)備與材料良莠不齊

受利益驅(qū)使，不少設(shè)備生產(chǎn)商造假技術(shù)不斷提高，假冒偽劣產(chǎn)品眾多。國(guó)家管控力度不夠，稍有不慎這些設(shè)備就會(huì)流入建筑市場(chǎng)，不僅帶來(lái)安全隱患，也會(huì)影響電氣節(jié)能措施的實(shí)施。

3.3 節(jié)能觀念較為淡薄

隨著物質(zhì)生活逐步提高，用電成本在老百姓生活成本的占比越來(lái)越少，很大一部分人并沒(méi)有對(duì)于能源緊缺問(wèn)題有足夠的重視。因此對(duì)于許多節(jié)能觀念較為淡薄的群體，怎樣通過(guò)宣傳教育樹(shù)立節(jié)能觀念尤為重要，老百姓觀念的進(jìn)步才是節(jié)能行業(yè)進(jìn)步的動(dòng)力源。一旦人們偏向于積極使用節(jié)能設(shè)備，在房屋設(shè)計(jì)時(shí)也將節(jié)能性作為重要的參考指標(biāo)，這會(huì)對(duì)節(jié)能舉措的實(shí)施有不可估量的積極作用。

4 建筑電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能技術(shù)

4.1 建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

變配電所應(yīng)盡量縮短與負(fù)荷中心的距離[5]。應(yīng)基于供配電系統(tǒng)的容量，考慮各負(fù)荷中心的位置及其負(fù)荷量，綜合眾多因素建立數(shù)學(xué)模型，得到供配電系統(tǒng)位置的最優(yōu)解，減少運(yùn)輸線(xiàn)路過(guò)程中的電阻損耗。對(duì)于多負(fù)荷中心應(yīng)根據(jù)季節(jié)性負(fù)荷變化合理選擇合適性能指標(biāo)的變壓器，在不同時(shí)段根據(jù)不同負(fù)荷量合理投切變壓器，避免輕載運(yùn)行等情況，提高功率因數(shù)。操作人員也應(yīng)注意操作規(guī)范，如必須等到電容放電后再進(jìn)行充電操作，同時(shí)對(duì)于單相負(fù)荷供電的配電系統(tǒng)應(yīng)保證供電電壓的不平衡度。

4.2 暖通及空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

建筑的暖通系統(tǒng)耗能在整個(gè)建筑電氣系統(tǒng)能源消耗中占有相當(dāng)大的比重，空調(diào)暖通系統(tǒng)的節(jié)能空間也十分龐大[6]。一方面，在設(shè)計(jì)通風(fēng)設(shè)備時(shí)，可通過(guò)設(shè)置傳感器，分析技術(shù)參數(shù)，利用流體力學(xué)、工程熱力學(xué)等理論知識(shí)計(jì)算通風(fēng)量，結(jié)合實(shí)際需求優(yōu)化啟停方案。另一方面，應(yīng)通過(guò)合理選擇材料及結(jié)構(gòu)來(lái)降低空調(diào)處墻體的傳熱性能，通過(guò)減少空調(diào)冷熱負(fù)荷來(lái)降低損耗。

4.3 應(yīng)用新能源技術(shù)

為了有效緩解當(dāng)今世界能源危機(jī)，用新的清潔能源取代傳統(tǒng)能源是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。太陽(yáng)能就是新能源的典型代表，隨著技術(shù)瓶頸的突破，太陽(yáng)能與風(fēng)能等新能源的運(yùn)用愈加廣泛[7]。建筑電氣設(shè)計(jì)中可以合理應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，如住宅照明、工廠照明等場(chǎng)景。而對(duì)于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮當(dāng)?shù)毓廨椛淞?、日照時(shí)間、用電量大小、用電時(shí)段等因素。此種系統(tǒng)模式還可考慮雷電雨雪等天氣進(jìn)行科學(xué)電氣設(shè)計(jì)，增加其設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4.4 照明系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

照明系統(tǒng)也是建筑電氣系統(tǒng)的重要組成部分[8]，根據(jù)優(yōu)化資源分配原則，我們應(yīng)高度關(guān)注各建筑分區(qū)對(duì)于照明度的需求，依此分配不同性能指標(biāo)的照明設(shè)備。在公共場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置自動(dòng)化照明設(shè)備，根據(jù)各時(shí)段人流量確定最優(yōu)照明時(shí)間。合理科學(xué)地利用聲控開(kāi)關(guān)，利用光敏電阻熱敏電阻等材料實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備的人性化與智能化?？刹蓸踊旌险彰鱗9]的方法,凸出對(duì)照明度要求較高的重要部分，圖1為混合照明技術(shù)的典型應(yīng)用場(chǎng)景，這種羽毛球館的混合照明方案，其節(jié)能效果顯著。

4.5 建筑電氣智能化應(yīng)用

建筑電氣系統(tǒng)設(shè)備種類(lèi)繁雜，不同電氣設(shè)備有其獨(dú)有屬性，而如何科學(xué)合理的將所有建筑電氣設(shè)備整合，充分發(fā)揮電氣系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，是進(jìn)行建筑智能化設(shè)計(jì)的重要途徑[10]。建筑電氣智能化應(yīng)用對(duì)節(jié)能大有裨益?？茖W(xué)管理電氣設(shè)備，使各種電氣設(shè)備能夠智能穩(wěn)定地運(yùn)行，故障出現(xiàn)時(shí)系統(tǒng)能及時(shí)預(yù)警或報(bào)警，減少管理人員反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)排除故障并解決問(wèn)題，可以避免大量能源的浪費(fèi)。操作人員還能利用功能強(qiáng)大的控制軟件對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體智能化調(diào)控。出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，控制程序也能夠及時(shí)報(bào)錯(cuò)，減少由于管理人員實(shí)際經(jīng)驗(yàn)缺乏而對(duì)問(wèn)題的反映不及時(shí)，具體的建筑檢測(cè)預(yù)警模型如圖2所示。電工及系統(tǒng)管理人員可以通過(guò)加強(qiáng)培訓(xùn)來(lái)提高專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，與智能化控制軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步保證設(shè)備及系統(tǒng)的使用效率，實(shí)現(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)的智能化管理。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)進(jìn)行電氣系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)，采用節(jié)能技術(shù)可以減少不必要的能源消耗，這成為了主流的趨勢(shì)。對(duì)于專(zhuān)業(yè)電氣設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該樹(shù)立節(jié)能設(shè)計(jì)理念,始終遵循實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能環(huán)保等技術(shù)原則，優(yōu)化配置建筑設(shè)備。一套節(jié)能技術(shù)，既達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，又能夠滿(mǎn)足其功能要求,才是真正合理有效的節(jié)能方案，才能真正意義上減少資源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

提高建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)和技術(shù)水平任重道遠(yuǎn)，既需要各個(gè)學(xué)科的發(fā)展提供理論支撐，也需要將學(xué)術(shù)產(chǎn)業(yè)化，將理論成果及時(shí)應(yīng)用到相關(guān)行業(yè)，更需要各級(jí)政府以及老百姓的共同努力，提高節(jié)能環(huán)保意識(shí)，增加節(jié)約資源的使命感，這樣才能促進(jìn)建筑電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展。