在建筑电气设计中的节能技术措施

薛小刚

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

1 建筑电气设计中应用节能技术的重要性

在建筑工程电气设计中应用节能技术能有效促进建筑电气行业的绿色可持续发展。我国是世界第一人口大国，虽然地域辽阔，物产丰富，但人均资源占有量较低，并且随着社会的发展与进步，各行业对能源的消耗量都在不断增加，建筑行业更是能源消耗重点，若不能对其进行有效整改，造成能源短缺，势必会影响我国经济的发展速度。建筑工程中电气设备应用范围越来越大，通过在建筑电气设计中应用节能技术，能有效控制能源的消耗，促进建筑行业的绿色可持续发展，实现国家能源战略目标，具有十分重要的意义。

2 建筑电气节能设计的基本原则

2.1 经济性原则

为促进建筑企业的健康发展，在对建筑工程的电气系统进行节能设计时，也应充分考虑经济性原则，实现自身经济效益的最大化，寻求节能减排和发展经济的和谐统一，不能进行盲目的节能减排设计。电气系统中需要涉及的零部件较多，复杂程度较高，若未能进行科学合理的设计，很容易造成成本的增加，不仅不利于节省资源，还会加大成本的投入，不利于建筑企业的长远发展。因此，应秉承经济性原则，深入挖掘传统电气设计中造成资源浪费的根本原因，采取针对性措施对其进行整改，不断优化电气系统设计方案，应用先进的节能技术，切实的降低电气系统对能源的消耗量。同时，还应全面的考量电系统建设材料的价格，选用性价比最高的材料选购方案，提高建筑工程的核心竞争力。

2.2 功能性原则

电气系统最主要的功能是为建筑提供基本的用电需求，因此，电气系统的技能设计也应遵循功能性原则，科学的规划设计内容，确保各个设备都符合相应的标准；电气系统的设计位置不应过多地占用建筑的楼梯和走廊，保证各个通道的畅通性，不会影响居民的正常通行；电气系统的运行不会使周围环境的质量和温度产生太大的影响，提高居民在建筑环境中生活的舒适度；若建筑工程具有特殊的使用需求，还应根据建筑的功能个性化调整电气系统，如酒店、运动场等，使电气设备能更好地满足建筑的使用需求。

2.3 环保先进性原则

在进行建筑电气节能设计工作时，应将提高综合效益和能源利用率作为主要目标，积极应用先进的科学技术，在精确的计算后选择最合适的电气设备和控制方式，使电气系统的建设在不增加成本投入的情况下，提高整体的节能减排能力。

2.4 能源利用率最大化原则

在进行电气系统的节能设计之前，应充分了解建筑各个部分的电气使用需求，根据实际需求选用不同的电气设备，使电气设备的选用既能满足功能使用，又不会出现不必要的浪费和重复现象，最大化提升能源的利用效率[1]。同时，应采取有效的措施尽量减少电能在传输过程中发生的损耗，加大对建筑内电气设备的检修和维护力度，避免因设备老旧、线路老化等问题引发电能的不必要损耗。除此之外，还应在合适的位置应用光控照明技术，即能满足居民的用电需求，又能节省能源的不必要消耗。

3 节能技术在建筑电气设计中的应用措施

3.1 建筑电气供配电系统节能技术措施

在设计和规划供电系统时，电气设计人员应全面的考量电气等级、负容量、负荷分布及输配电距离等多项因素，同时，结合建筑不同位置的用电需求和电气设备的特性对整体供配电系统进行科学合理的优化，最大化提升电气系统规划设计的合理性。除此之外，还应不断优化供配电系统的网络结构，使供配电系统在供电过程中的安全性和稳定性更高。具体优化措施可通过可从以下两方面入手：

（1）配电变压器的节能技术措施。首先，变压器从电网获取有功与无功功率：

变压器有功功率损耗为：ΔP=P0+β2PK[2]。P0-空载损耗，可采用优质硅钢片、非晶合金铁芯，改进铁芯结构，降低空载损耗；PK-短路损耗，改进绝缘结构，适当减小电流密度，可降低负载损耗；β-负载率，公用配电变压器的长期工作β 不宜大于80%，自备的长期工作的β 不宜大于85%[3]。

其次，在进行建筑工程电气系统的节能设计时，应尽量采取针对性措施处理负荷等级较高的电气设备，可采用配备单独配电变压器专门供电形式为该类电气设备输电，提高对该类电气设备的能源控制能力，如建筑中负荷等级较高的空调设备，应用单独配电变压器为其供电能使空调在未运行的情况下，仅通过关闭单独变压器就可完成降低空调运行损耗的目的，不仅操作简便，而且能获得较为显著的效果；再次，在对配电变压器的数量和运行方式进行规划时，应在满足经济性、功能性原则的条件下优选最大节能效果、能满足实际使用需求的配电变压器，既能使设备满足节能需求，又能最大化提升配电变压器的运行时间。最后，在对企业低压侧网络进行设计的过程中，应充分考虑负荷的分布状态和实际容量，同时采取闭环网络模式，提高操作人员在设备的使用过程中更好地了解负荷的运行状况，并根据运行情况及时的调整负荷开关和并联变压器的运行模式，使电气系统的供电更加安全、稳定。

（2）供配电线路的节能技术措施。如果输电线路导线每相电阻为R（欧姆），则三相输电线路的率损耗为其中：P-线路输送的有功率；I-线电流；U：线电压；cosφ：负荷功率因数；当线缆的电压与有功率不变时，减小R、提高cosφ 便可降低线缆损耗。首先，减少R 值的途径有：变压器靠近负荷中心，以缩短线缆距离；采用电导率高的导体；优化供配电线路的铺设方式；在满足导体载流量和线路压降等技术条件下增大导线的截面积、选用更合适的导线类型等。其次，提高功率因数节电：设改善前、后功率因数分别是 cosφ1=0.6、cosφ2=0.95，代入线路功率损耗降低约为62%。由于提高了功率因数，供给同一负荷功率所需的视在功率及电流均减少，减小了线路的截面及变压器的容量，节能又节约设备投资。

3.2 电气照明节能技术措施

相关数据表明，在我国，照明用电量约占总发电量的10%～12%，随着建筑工程的现代化程度越来越高，建筑中的照明设备也越来越多，提高照明节能设计的合理性能有效优化电气设备的整体能耗。结合目前我国建筑工程的实际特点，可通过以下措施完成优化电气照明设计的目的：

（1）合理利用自然光。采用导光管采光系统，可以解决大进深建筑和地下建筑采光问题，并打破建筑层数、吊顶隔层的限制。在保证照明质量的基础上，充分利用自然光源，以实现节省能源的目的。可根据室外自然光的强度变化调整人工照明强度，还可将导光和反光装置加装在采光条件很差或无自然采光条件的室内，将引入的自然光作为除应急照明外的一般照明，如在厂房、体育馆等场所中加装导光管，直接将室外自然光线引入系统中，由导光设备的漫射装置将自然光漫射到室内，以减少对电能的消耗。

（2）合理选择光源和灯具。在相同照明条件下，应用紧凑型荧光灯能获得比白炽灯更好的节能效果，如21W 的紧凑型荧光灯与100W 的普通照明白炽灯的照度相同，节电效果达到79W，节电率为79%，所以在常规建筑室内可优选高效发光的荧光灯（如T8、T5 直管型荧光灯）或紧凑型荧光灯；气体放电灯用镇流器应选用谐波含量低的产品；室外景观、道路照明应选择安全、高效、寿命长、稳定的光源，避免光污染；在工厂厂房、举架较高的车间内应使用灯光较高的光源，如高压钠灯或金属卤化物等高效气体放电光源。

（3）科学制定照明控制方式。提高对照明设备的开关控制，能有效减少照明设备的不必要耗能现象的发生。在公共建筑中可采用智能控制照明设备，并根据建筑的照明需求调整光源的照明强度，以实现最大化节省能源的目的，如在美术馆、候机室、影剧院、博物馆等公共场所中应优选智能照明控制手段。在居民住宅区可采用感应自动控制，很多住宅区建筑本身具有较好的采光能力，除安装感应自动控制外，还应用节能自息开关，避免在白天采光较好的情况下造成能源的浪费，实现节约能源的目的。在电梯厅、酒店走廊、地下车库等位置几乎无自然光源，但此类环境大部分时间都处于休眠期，只有少部分时间需要使用光源，所以该类场所的照明既要满足使用时的照明强度，又要保证休眠期的最佳节能下过，可利用LED 灯自动调节灯光的明暗程度，避免在休眠期造成不必要的电能浪费，还能延长设备的使用寿命。

（4）最后，应干戈遵守法律规定的照明功率密度、视觉要求以及照度标准落实照明系统的设计工作。

4 结语

随着社会的进步与发展，人们的环保理念越来越强，在提高自身生活质量的同时也时刻关注自然环境的变化，将节能技术科学合理地应用在建筑工程的电气设计中，能有效提升电气设备的经济性、功能性、环保先进性，并且最大化提高对能源的利用率，切实提升建筑电气节能效果，促进建筑行业的可持续发展。