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【摘要】電氣設計在建筑建設、運用全周期內得到廣泛重視，其基本思路是保證安全性的同時實現能耗控制。基于此，本文以常見建筑電氣設計中的節能技術作為切入點，予以簡述，再以此為基礎，分析相關技術的應用方法，給出有功補償應用、太陽能應用等內容，并通過實例分析論證理論可行性，服務后續具體工作。

【關鍵詞】建筑電氣設計；節能技術；太陽能；有功補償

電氣設計是根據規范要求，確定電源、負荷等級和容量，并對供配電系統接線圖、線路、照明系統、動力系統、接地系統進行設計，使其與電源端、用戶端實現功能匹配。現代建設電氣設計除重視上述內容外，額外強調節能技術的運用，降低建筑能耗，契合節約型社會建設要求。本文就節能技術及應用進行分析。

1常見建筑電氣設計中的節能技術

1.1清潔能源技術。清潔能源技術始于德國，20世紀70年代，德國科學家在慕尼黑的基地進行了建筑節能設計的廣泛嘗試，系統提出并論證了清潔能源技術的價值和運用方式。如太陽能技術，該技術是指應用光電轉化設備對電能進行存儲，用于建筑內電能的日常需求。此外，我國廣東地區的閉路水循環空調、美國各地廣泛運用的地道風空調，也有助于通過降低建筑常規能耗的方式實現節能。1.2照明節能技術。照明節能技術體現在兩個層面，一是做好建筑內照明需求的分析，合理進行電氣參數設計、設備選取；二是采用現代音控技術（也稱聲控技術），使設備的在非作業狀態下處于關閉狀態，實現電能的節約。在此前學者的研究中，照明能耗約占民用建筑電能消耗的9%~14%、占商用建筑的22%~26%，在推行上述技術后，均可實現能耗降低，民用建筑下降約3.4%，商用建筑下降約2.1%[1]。1.3補償技術。補償技術此前主要用于平衡電壓，確保建筑的供電質量，現代補償技術在此基礎上擁有了節能功效，該功效主要體現在有功補償方面。如此前建筑作業過程中，各類用電器的工作態勢存在動態變化，供電部門無法獲知建筑用電的精準信息，傳輸的電能可能超過實際需求，導致電能浪費。有功補償機制是指對多余電能、太陽能轉化的電能等進行存儲，供電部門傳輸的電能可酌情少見，在建筑用電增加的情況下，啟動補充設備保證足量供電，避免電能過量傳輸造成的浪費。1.4智能調控技術。智能調控技術是指通過智能設備進行用電信息的監測，合理進行電能分配，同時生成大數據信息，為下一階段的電能供應提供參考。智能調控技術在我國東部部分省份已經得到廣泛運用，效果理想。如遼寧省沈陽市部分變電站的智能流量監控，使建筑內的用電信息及時得到捕捉，合理分配電能，提升了資源使用效率。安裝至用戶端的智能電表也有助于大數據信息的收集，避免電能傳輸浪費。

2建筑電氣設計中節能技術的應用方法

2.1太陽能應用太陽能應用的基本原理為光電轉化，其主要工作設備為光伏發電設備，利用太陽電池板、控制器和逆變器構成總體設備，借助半導體的光電轉化效應進行電能的轉化。太陽能電池板在光照條件下，可將電子吸收，使其成為光電子、形成電流。在電氣設計中，利用太陽能實現節能，需要重視半導體材料的選取，一般單晶硅的生產轉化率為17.5%，多晶硅的生產轉化率為16%，砷化鎵的生產轉化率為23%，但價格較高，無法普及[2]。以單晶硅應用為例，某建筑為多層建筑，電氣設計采用常規模式，為保證節能效果，額外應用太陽能設備。建筑占地面積369.3m2，處于北緯41°40′，東經117°20′，太陽照射的入射角相對較小，應用單晶硅設備的面積應在20~25m2左右，與地面水平角為30°~33°左右。因發電總量有限，無需單獨設置大容量蓄電池，完成光電轉化后的電能直接存儲于小容量設備中。上午電池板傾角為30°，中午為33°，下午為30°，非陰雨天氣持續工作10h的情況下，可產生電能11~15kWh，滿足40L水加熱的需求，減少建筑用于冷水加熱的能耗12~18kWh。2.2音控燈應用音控燈應用可采用大范圍集中式，將建筑樓梯間的照明全部更新為音控式。該技術的基本原理為借助音頻放大器捕捉燈具周圍環境的變化，人員經過、交談發出的聲音，均由音頻放大器捕捉，之后借助選頻電路、延時開啟電路和可控硅電路，啟動、關閉照明設備。其應用于建筑電氣設計活動中時，一般借助光敏二極管保持閉路電路系統內的電阻值超過80甚至100kΩ，三極管的導向保持不變。以長度為50m、寬度2m的走廊為例，音控燈的安裝間隔以6~10m為宜，如果燈具亮度較低，也可適當縮短安裝間隔。220V電壓下，發射極約有0.8V的電壓，滿足燈具隨時開始的要求。人員活動發生的響動，由音頻放大器進行收集，得到放大后可互動選頻電路，可控硅電路得到觸發，燈具即可亮起，聲音消失后，音頻放大器無法捕捉對應信息，燈具重新進入待工作狀態[3]。2.3有功補償應用有功補償技術的應用由來已久，建筑電氣設計中，有功補償主要針對一些用電總量較大、持續時間長的用戶。如商民兩用建筑的中央空調，夏季、冬季需要持續作業，能耗較大。在實際工作中，要求在用電一端設備具有一定蓄電能力的設備，常規作業狀態下，設備的作業依托電力系統的電能，建筑收集的太陽能、剩余電能等，均通過蓄電設備存儲。在設備次日的工作中，直接啟動蓄電設備，作為輔助，一方面保持電壓穩定，避免因電能消耗快速增加導致用電波動，另一方面補償的電能也能降低中央空調對電力系統電能的需求，從而實現節能。以功率為90kV的中央空調為例，要求蓄電池容量應達到60Ah的水平，每日存儲的電能總量，應在10kWh時以上，如果建筑周邊缺乏理想光照環境，可借助電力線路，使光電轉化設備和蓄電池連為一個整體，利用建筑頂部少遮擋的情況實現太陽能的利用，確保設備的補償能力。2.4智能技術的應用智能技術主要用于建筑整體電能分配和調節，其可以獨立工作，但為保證控制能力，建議與有功補償設備共同使用。以某大型建筑為例，該建筑為某互聯網企業總部，總建筑面積超過10萬m2，日間總用電量較大，為保證節能效果，于電能控制室設置智能流量監控設備，另借助分布監控的方式，對建筑內的14個主要用電部門分別進行用電量實時監測，借助CAN總線技術確保不同用電部門的用電信息能夠得到分別處理。一般情況下，不同部門的用電量是穩定的，設為X，該部門的實際用電量則圍繞X上下波動，可通過一個非線性變化的數集表達為：X=[X-n……X-2；X-1；X；X1；X2……Xn]當監控設備發現某一個用電部門的實際用電量小于X-n且持續超過30min時，表明該部門的用電信息異常，小于當前供電需求，可據此降低供電量，剩余電量則輸入有功補償設備的蓄電池中存儲。當該部門用電恢復時，其實際用電量達到X-n到Xn之間，再恢復供電，如果建筑總用電量快速增加，當前輸電量不足所用，則以有功補償設備進行輔助，避免供電中斷。

3模擬分析

以某多層建筑為例，進行模擬。在該建筑原有方案基礎上，引入清潔能源技術、照明節能技術、補償技術、智能調控技術。評估兩套方案的能耗水平，采用計算機進行參數模擬。結果上看，應用上述節能技術進行建筑電氣設計，可降低能耗水平11%，但造價方面，較原計劃增加了22%，其中設備支出為10%、人員以及建安費用等增加12%，預計新系統持續作業（夏季）7個月后，其節省的電能可與增加的支出實現平衡。總體來看，強調在建筑電氣設計中引入節能技術依然具有長期的積極作用。

4總結

綜上，現代社會發展對能耗控制越發關注，建筑電氣設計中的節能技術有助于實現能耗控制。目前可用于建筑電氣設計的節能技術包括清潔能源技術、照明節能技術、補償技術、智能調控技術等，其應用方式、工作原理各不相同。模擬分析中，上述技術的價值得到體現，可作為后續建筑電氣設計的參考酌情選用。

參考文獻

[1]王義，閆飛.綠色節能技術在民用建筑電氣設計中的應用研究[J].住宅與房地產，2018（34）：50.

[2]薛源.建筑電氣節能的技術措施及其在工程設計中的合理應用[J].中國標準化，2018（22）：51-52.

[3]白建龍.綠色節能技術在民用建筑電氣設計中的應用分析[J].建材與裝飾，2018（04）：69-70.

作者:劉卓然 單位:貴州省建設工程造價管理總站