建筑电气设计中的节能技术初探★

丁绵钢 李明惠 冯雨沁 周 煜 陶 金

(金陵科技学院建筑工程学院,江苏 南京 211169)

0 引言

建筑节能涉及多个领域，如材料、电气、建筑等，比如建筑材料开始使用节能材料替代传统建材，通过建筑学理论设计住宅格局配合电气系统实现节能性。

建筑电气系统是实现建筑功能与智能化的基础，在电气系统设计中应节能与功能并重，从设备入手，在实现其基本功能的前提下保障其节能性。而如何实现系统的建筑节能，关键在于对建筑从开始设计到使用的过程中，每个环节都能从节能的角度做到技术性把控。

1 电气技术在节能建筑应用中的意义

1)随着我国经济迅猛发展，传统能源消耗巨大，而且对环境产生了不可逆的破坏。电能属于二次能源，来源大多属火力发电。电力能源需求随着工业发展日益增加，且我国没有充足的电能储备。基于此国情，节能减排成为了我国建设的重要口号。在如今，建筑节能设计正在成为一种趋势，符合新时代的需求，其社会与经济效益潜力巨大。

2)建筑节能是一项系统工程，必须由国家制定完备的相关法律规定及政策，各级政府也应高效地执行国家政策，引导相关公司及人员实现建筑节能目标[1]。明确的政策规定既有督促作用，也可提高建筑行业对于节能的重视，更可以通过激励性质的措施提高相关行业人员积极性。政府相关部门按照国家制定的大方针，组织专家推出实际合理的建筑节能标准方案。 除此之外，各级监管部门、建筑开发商、住户以及电气设计师还需要相互配合，共同树立起节能的基本观念，共同遵守国家的有关规定，这样才能真正贯彻执行各项节能措施。

2 建筑电气节能技术的基本原则

2.1 实用性与经济性[2]

实用性原则主要要求节能不能盲目，建筑电气系统有自己的功能要求，尤其对于住宅等建筑，需要人性化的设计，不能因为节能而影响正常的生活需求，节能应建立在保证每一个电气设备实用性的基础之上来完成。

经济性原则主要在于避免一些不必要的资源浪费行为，不能为达到节能的目的致使投资大大超过预期，运行成本应在经济能力承受范围之内。

2.2 节能环保,优化资源利用的原则[3]

节能环保并合理利用资源是建筑电气节能设计的基本指导原则。通过对电气系统能量损耗来源及数值进行分析计算，对于可避免的能量损耗采取针对性的措施。除此之外，电气设计应考虑如何充分利用有限的能源，优化资源配比，提高利用效能。

3 建筑电气节能存在的问题

随着建筑行业的快速发展，其耗能增长率过高，大大超过了供电能力的提高速度[4]。这种趋势如不尽快扼制，对未来的生产生活会产生巨大影响。事实上，许多大城市在用电高峰期时常会出现限电举措，这也预警了电能开始供不应求的事实，而建筑电气节能设计是解决这一问题的关键手段。而在探究如何提出建筑电气节能方案之前，我们首先应该对建筑电气节能设计目前所存在的问题有清醒的认知。

3.1 相关技术标准尚不健全且执行力度不够

随着国家相关政策的提出，政府对建筑电气节能愈发重视，相关规范性行业标准已日趋完善。然而就目前情况而言，还是缺乏全国统一实行的权威性的业界标准，导致市场混乱，不达标产品众多。且各技术标准缺乏执行力度，对于相关部门及人员督促性不强，国家需进一步完善相关的法律法规，依此纠正行业风气。

3.2 施工设备与材料良莠不齐

受利益驱使，不少设备生产商造假技术不断提高，假冒伪劣产品众多。国家管控力度不够，稍有不慎这些设备就会流入建筑市场，不仅带来安全隐患，也会影响电气节能措施的实施。

3.3 节能观念较为淡薄

随着物质生活逐步提高，用电成本在老百姓生活成本的占比越来越少，很大一部分人并没有对于能源紧缺问题有足够的重视。因此对于许多节能观念较为淡薄的群体，怎样通过宣传教育树立节能观念尤为重要，老百姓观念的进步才是节能行业进步的动力源。一旦人们偏向于积极使用节能设备，在房屋设计时也将节能性作为重要的参考指标，这会对节能举措的实施有不可估量的积极作用。

4 建筑电气设计的节能技术

4.1 建筑供配电系统的节能技术

变配电所应尽量缩短与负荷中心的距离[5]。应基于供配电系统的容量，考虑各负荷中心的位置及其负荷量，综合众多因素建立数学模型，得到供配电系统位置的最优解，减少运输线路过程中的电阻损耗。对于多负荷中心应根据季节性负荷变化合理选择合适性能指标的变压器，在不同时段根据不同负荷量合理投切变压器，避免轻载运行等情况，提高功率因数。操作人员也应注意操作规范，如必须等到电容放电后再进行充电操作，同时对于单相负荷供电的配电系统应保证供电电压的不平衡度。

4.2 暖通及空调系统的节能技术

建筑的暖通系统耗能在整个建筑电气系统能源消耗中占有相当大的比重，空调暖通系统的节能空间也十分庞大[6]。一方面，在设计通风设备时，可通过设置传感器，分析技术参数，利用流体力学、工程热力学等理论知识计算通风量，结合实际需求优化启停方案。另一方面，应通过合理选择材料及结构来降低空调处墙体的传热性能，通过减少空调冷热负荷来降低损耗。

4.3 应用新能源技术

为了有效缓解当今世界能源危机，用新的清洁能源取代传统能源是不可逆转的趋势。太阳能就是新能源的典型代表，随着技术瓶颈的突破，太阳能与风能等新能源的运用愈加广泛[7]。建筑电气设计中可以合理应用太阳能光伏发电系统，如住宅照明、工厂照明等场景。而对于太阳能光伏发电系统的设计主要考虑当地光辐射量、日照时间、用电量大小、用电时段等因素。此种系统模式还可考虑雷电雨雪等天气进行科学电气设计，增加其设计质量。

4.4 照明系统的节能技术

照明系统也是建筑电气系统的重要组成部分[8]，根据优化资源分配原则，我们应高度关注各建筑分区对于照明度的需求，依此分配不同性能指标的照明设备。在公共场所应设置自动化照明设备，根据各时段人流量确定最优照明时间。合理科学地利用声控开关，利用光敏电阻热敏电阻等材料实现照明设备的人性化与智能化。可采样混合照明[9]的方法,凸出对照明度要求较高的重要部分，图1为混合照明技术的典型应用场景，这种羽毛球馆的混合照明方案，其节能效果显著。

4.5 建筑电气智能化应用

建筑电气系统设备种类繁杂，不同电气设备有其独有属性，而如何科学合理的将所有建筑电气设备整合，充分发挥电气系统的优势，是进行建筑智能化设计的重要途径[10]。建筑电气智能化应用对节能大有裨益。科学管理电气设备，使各种电气设备能够智能稳定地运行，故障出现时系统能及时预警或报警，减少管理人员反应时间，及时排除故障并解决问题，可以避免大量能源的浪费。操作人员还能利用功能强大的控制软件对整个电气系统实现整体智能化调控。出现问题时，控制程序也能够及时报错，减少由于管理人员实际经验缺乏而对问题的反映不及时，具体的建筑检测预警模型如图2所示。电工及系统管理人员可以通过加强培训来提高专业素养，与智能化控制软件系统实现良好的人机结合，进一步保证设备及系统的使用效率，实现建筑电气系统的智能化管理。

5 结语

建筑设计时，同时进行电气系统节能设计，采用节能技术可以减少不必要的能源消耗，这成为了主流的趋势。对于专业电气设计人员，应该树立节能设计理念,始终遵循实用性、经济性、节能环保等技术原则，优化配置建筑设备。一套节能技术，既达到各项技术指标，又能够满足其功能要求,才是真正合理有效的节能方案，才能真正意义上减少资源浪费，达到节能减排的目的。

提高建筑电气节能设计和技术水平任重道远，既需要各个学科的发展提供理论支撑，也需要将学术产业化，将理论成果及时应用到相关行业，更需要各级政府以及老百姓的共同努力，提高节能环保意识，增加节约资源的使命感，这样才能促进建筑电气设计领域节能技术的快速发展。