建筑电气系统的节能设计分析

张 超

（成都双流国际机场股份有限公司， 四川 成都 610220）

1 我国建筑电气节能发展概述

20世纪80年代我国政府便颁发了《民用建筑节能设计》，这在一定程度上推动了建筑电气节能发展。但受限于各方面因素影响，导致实际执行建筑电气节能措施的工程占比相对低下。进入21世纪以后，建筑电气节能得到了大力推广[1]。特别是在部分发达地区都制定了建筑能耗调研及评判指标，这使得建筑电气节能管理变得愈来愈规范。同时，建筑节能技术也到了快速发展，部分城市构建了一批具有代表性的示范性绿色节能建筑，进一步提升了建筑节能技术的覆盖范围，带来了较为可观的经济效益与社会效益。照明节能是建筑电气节能的重要构成部分。尽管目前大多数建筑已经应用了照明节能控制系统，但相关技术普及面较为狭隘，主要是因为照明节能控制系统的核心技术都在国外厂商手中。这不仅增加了照明节能系统维护难度，也在一定程度上增加了系统应用成本。总体上来看，我国建筑电气节能经过多年发展，在部分领域已经取得了一定成果，甚至能够达到国际先进水准，但在部分环节上还需要进一步加强。

2 建筑电气节能的重要意义

从宏观上来看，在社会经济及工业快速发展的情况下，能源消耗变得愈来愈大，能源问题也逐渐成为了限制人类文明发展的重要问题之一。任何节能举措对于人类未来发展均有着重要的意义[2]。同时，主流能源对生态环境会产生一定程度影响。能源消耗愈大意味着生态环境破坏程度愈大。发展建筑电气节能事实上也能够为生态环保提供一定支持。在建筑物构建过程中，通过利用新型节能技术，不仅能够增加建筑物的附加性能，还能够提升建筑物内部环境的舒适度，让用户获得良好的居住体验。另外，发展建筑电气节能技术还能够带动部分相关产业，所产生的经济效益与社会效益不容忽视。

3 建筑电气节能设计原则

在建筑电气节能设计过程中，应遵循以下原则[3]：（1）确保建筑物使用功能不受影响。虽然节能对建筑物而言十分重要，但节能不能以影响建筑物本身功能为代价。在保证建筑物各项基础功能的前提下，通过利用技能技术、节能设备，降低建筑物整体能耗，达到节能目的。（2）尽可能消除无谓能耗。通过合理确认供电中心、合理利用节能技术、设备、材料等，尽可能消除与建筑物功能不相关的能耗，确保建筑物的实用性与经济性。（3）经济效益原则。在节能设计过程中，需要充分考虑整体经济效益。不能为了节能而节能，不能过于追求节能而增加其他运行费用。而是应该让增加的部分投资能在短的时间内利用节能将减少的运行费用收回。（4）适用性。在进行节能设计后，要保证相关设计不会影响居住者在建筑物内的舒适度。

4 照明系统节能设计

照明系统节能设计是建筑电气系统节能设计的重要构成部分之一。在建筑电气系统当中，照明系统所消耗的电能大约占电力总消耗的1/6。提升照明系统能效水准可在一定程度上降低照明能耗，有利于缓解建筑物整体供电压力[4]。在照明方案筛选方面，需要严格控制照明用电指标，尽可能选择利用系数较高的照明设计方案，切不能因为节能而降低推荐照度。在照明系统节能设计过程中，需要结合房间具体情况，如面积、高度等参数，准确计算是室空间比。根据室空间比合理筛选不同光束的照明灯具。然后再结合天花板、墙面以及地面反射系数，获得灯具在室内的利用系数，最后合理选取灯具配光来达到节能目的。如果选用光通利用系数较高的布灯方案，优先采取分区一般照明方式。在照明及空调容量较大的室内场所，可采取空调回风口与照明灯具结合的方式进行设计。若室内环境存在改善光色要求，则需要利用两种以上光源，构建混光照明。室内表面材料可筛选具备高反射率的浅色饰面材料，让光能得到充分利用。

照明光源方面尽可能筛选高光效光源，并根据工作环境的不同合理筛选光源。例如，灯具安装高度较低的场所可选择紧凑型荧光灯。紧凑型荧光灯光效较高，且寿命较长，具有较好的显色性与光通维持效率。对于灯具安装高度相对较高的场所则可采取金卤灯。在高大厅堂等场所，由于灯具安装较高且维护不方便，可选用高频无极荧光灯。此类灯具寿命极长，光效可达60～70 lm/W，且显色性良好。除此之外，还要对灯具附件进行优选。传统电感镇流器不仅功率损失较高，且存在频闪、噪音等问题。在部分使用年限较久的老建筑物当中，条件允许的情况下，应该将这些传统电感镇流器更换为新型节能镇流器。新型节能镇流器使用寿命相对较长，谐波含量低，且性价比高。在节能型电感镇流器应用时，还需要充分考虑功率因素补偿，保证其稳定运行。在部分建筑物当中，还可加入被动式天然导光系统（由导光管、漫射器等设备组成）。利用导光管及漫射器可将室外光线引至室内，在阳光充足的情况下，白天不需要其他电光源也能够满足室内采光需求。

5 太阳能系统节能设计

在我国大部分地区日照时间较为充足，太阳能利用基础条件良好。在建筑电气节能当中，利用太阳能光伏发电技术能够有效降低建筑物整体能耗，达到节能目的。从形式上来看，建筑太阳能发电系统主要包含两类，即集中式与分布式。集中式太阳能发电系统应用范围较广，主要安装在建筑屋顶或外墙上，通过密集阵列进行发电，发电量相对较大，所获得的电能具有多种用途。分布式太阳能发电系统主要是借助离散型、小规模太阳能电池板实现发电，发电量相对较小，主要用于建筑物附属设备电能供应，用途相对单一[5]。太阳能发电系统结构主要涵盖了光伏整列、DC/DC转换电路以及负载设备。其中光伏阵列由官府电池组件构成，包括多晶硅、非晶硅以及单晶硅。DC/DC转换电路能够对光伏阵列产生的电能进行整理、变换，进行稳定电能输出，供于相关设备应用。要对太阳能系统进行优化设计，一方面，要提升发电效率；另一方面，要提升太阳能利用率。利用聚光系统能够增强太阳能电池板接受辐射的强度，即可提升太阳能利用率，增加太阳能电池发电量。聚光系统主要由聚光器、聚光太阳能电池、散热器以及追踪控制机构组成。其中聚光器可将分散的光线集中于较小的面积上，从而提升被集中面积上的辐射能量。换句话说，利用聚光系统能够克服阳光分散特性，将闲置空间充分利用起来，有利于提升太阳能系统整体发电效率。

6 结语

在能源资源日趋紧张的情况下，节能技术愈来愈受到关注。城市建筑物是能源消耗大户，其中大部分能源消耗都来自于建筑电气系统。在建筑电气系统节能设计过程中，不仅要对相关用电设备如照明设备等进行节能设计，还可利用外部能源如太阳能来缓解建筑物本身的能耗压力，以此来提升能源整体利用率。