电气工程的节能设计研究

摘 要：目前世界各国面临能耗过大的严峻挑战，各国先后制定相应技术标准。能源紧缺是我国面临的严重问题，合理节约能源是我国经济持续发展的重要因素。我国建筑业能耗在总能耗中占很大比重，建筑能耗中电气能耗占80%以上，解决建筑电气节能问题非常迫切。建筑电气工程设计中合理运用电气节能技术可以减少建筑结构能耗，节能设计是国家提倡的节能减排指导方针，电气自动化与节能设计目前在电力行业应用不很广泛，需要深入研究电气工程节能技术，促进建筑节能与社会经济可持续发展。

关键词：电气工程;节能设计;建筑节能

我国是能源大国，但人均资源低。随着国民经济的高速发展，我国处于大量消耗原材料支持经济增长的工业化时期。合理节能是国家经济可持续发展的重要措施。现代建筑中广泛采用变压器等耗能系统，我国建筑能耗占总能耗的26.7%，节能技术的运用可以节约宝贵的能源资源，建筑电气工程运用节能技术可减少工程项目中资源浪费现象。建筑用电节能技术可通过建筑物冷热源系统，给排水系统等机电设备实时监视，使设备处于最佳运行状态。建筑电气节能是在对其进行有效管理减少能耗，建筑电气工程节能可从变压器选择系统功率因素提高等方面采取措施。我国国建筑能耗处于初级发展阶段，发达国家建筑用能占总能耗的30%，必须采取相应技术措施加强建筑节能。国家就节能问题出台《民用建筑节能条例》等系列相关技术规范标准，实际工程建设中应用节能技术，可以有效解决建筑电气节能问题。

1 电气工程节能设计的重要意义

随着科技的快速发展，人们对物质生活追求不断提高，过度依赖能源消费经济发展的模式为社会环境造成很大负面影响。随着社会经济的快速发展，能耗问题日益加重，能耗量急剧增多，提高能源利用率成为急需解决的问题。我国成为最大的能源消费国，单纯依赖常规能源不利于社会可持续发展。建筑业能耗量巨大，加剧我国能源压力。

随着城镇化发展加快，我国节能建筑占比较小，无法满足绿色节能发展需求。我国过去经济高速发展中，存量高耗能建筑面积约400亿㎡，我国需要在绿色建筑领域迅速推广。国家相关政策推进实施，新版《绿色建筑评价标准》中，与电相关的评分项目有节能与利用模块。建筑能耗中电气能耗占比最大，增加清洁能源应用，对建筑光伏系统发电等节能技术分析非常重要[1]。中国是能耗大国，国家出台了《节约能源法》等系列相关技术规范，十三五规划对节能减排提出明确要求，建筑物设计必须节能下合理设计。找到有效降耗方法可以创造更大的社会价值。将节能技术规范结合，可以有效解决电气工程节能问题。

虽然建筑电气节能受到广泛关注，但目前仍存在许多问题亟待解决。目前电气工程节能设计中，许多设计人员对建筑电气运行特点缺乏深入了解，在设计电气系统时往往照搬以往设计经验，有的设计人员盲目追求采用新技术，如多数建筑节能设计标准未把电气节能系统纳入其中，不少工程项目由于负荷计算不合理导致变压器选择过大;照明光源选择不当，未考虑节能控制方式等导致浪费较大。建筑电气工程设计对电气系统节能有重要影响，但往往得不到设计人员足够重视，设计收费与产生经济效益不挂钩等原因，有的单位忽视质量，使得设计系统初期投资大。深入研究电气工程节能设计有效技术措施对指导电气工程节能设计具有重要意义。

电气化广泛应用于生产生活中，电能借助可再生优势得到各行业的应用。建筑行业是我国支柱型产业，建筑是城市基建系统的核心构成，对其开展节能化设计是确保建筑物设计施工中贯彻节能宗旨的保障，对其节能方法研究非常迫切。建筑物中装设照明等系列消耗电能设备，建筑电气工程节能设计技术融合光伏发电技术系列先进技术，有效降低建筑电气工程能耗。绿色建筑电气应用从开源节流两方面入手，电气工程在绿色建筑中应用潜力巨大，但存在各系统管理复杂等问题。目前我国节能领域与先进国家具有一定差距，需要研究建筑节能技术提高节能水平。

2 建筑电气工程節能技术发展

随着全球能源消耗，能源浪费现象日益恶化，建筑电气能耗突出，许多国家将降低电气能耗作为节能工作首要任务。由于我国人口密集决定人均能源拥有率低，中国能耗超过发达国家，我国可持续发展战略发展重点是找到节能有效途径，建筑电气能耗占据很大部分，应重视建筑电气工程节能，应用有效的节能技术提高建筑节能水平。

建筑能耗在各国能耗中占有很大比重，建筑能耗包括建材、电气能耗等，许多国家将降低电气工程能耗作为节能首要任务。各国提出先进的节能技术理念，充分利用新能源减少环境污染[2]。法国是最早出台建筑节能法规国家，目前实行建筑节能标准节能效率达61.2%。美国通过改善建筑物固有结构性质，颁布《新建筑物设计节能》标准，提高节能型电气设备利用效率降低建筑能耗。日本节能技术处于领先地位，面对巨大的能耗压力，采取有效节能措施。2000年提出2020年节能目标实现住宅节能5%。发达国家建筑电气节能方面运用先进的技术，提高能源利用率，减少能源损耗与环境污染。

我国对建筑节能问题研究相对较晚，建筑节能始于80年代，90年代建筑节能面积达到5000万㎡，21世纪将建筑节能水平提高20%，我国建筑节能工作取得显著成效。根据建筑功能，能源类型差别，建筑能耗分为住宅用能，城镇供暖用能等，建筑能耗占总能耗的25%。我国建筑能耗增长较快原因主要包括建筑数量不断增加;农村向城镇化转型速度加快，导致城市人口人均能耗量增加3.5倍;人们对建筑供暖舒适性要求提高，供暖设备使用时间延长，使得我国建筑能耗居高不下，集中改变城镇能耗现状是节能减排首要任务。

目前我国建筑领域能源浪费情况严重，住宅建筑能耗急剧上升。根据我国能源使用情况，建设部2018年颁布《建筑节能发展十三五规划》，采取有效节能技术，对不符合规范标准建筑物进行节能改造。随着科技的快速发展，建筑电气节能新理念不断涌现，建筑需要采用合理节能措施才能满足时代要求。电气节能核心是根据建筑物用途提高电能利用率。建筑电气节能是建筑节能的重要部分，不能以损害使用需求为代价，不能盲目增加投资，应遵循适用性、节能型等原则。

3 电气工程节能设计的应用

我国对建筑节能研究起步较晚，建筑物需采用合理的节能技术才能满足时代要求，电气工程节能技术目标是提高电能利用率。建筑电气工程节能主要通过电气系统优化设计等措施提高建筑电气节能效率。建筑电气工程节能设计需要考虑照明部分节能技术，对建筑配电系统合理设计，加大配电系统功率因数。建筑电气工程节能技术应用要遵循降低工程成本经济性原则，实用性原则。

电气工程节能设计应用广泛，涉及空调系统、照明系统等领域。电气工程节能设计目的是减少电气能耗，电气工程节能设计要避免盲目运用达不到预期节能效果。建筑物使用功能包括照明照度，满足运输通道通畅;为建筑物创造良好人工环境提供必要的能源，按照用电设备对负荷容量，供电可靠性等方面要求优化供配电设计。节能应按国情充分考虑实际经济效益，不能因节能增加运行费用。合理选用节能设备，使节能投资降低，减少运行费用[3]。电气工程节能设计应用要注意降低企业资金投入，节能施工费用超出企业预算导致难以推广应用。电气工程节能设计应根据施工情况合理运用，保证节能设计在建筑工程推广。

空调系统能耗占据建筑能耗很大比重，传统空调系统项目实施中存在许多问题，电气工程节能设计必须与建筑工程项目电力部门交流，采用新型能源储存技术等，保证电气节能设计有效应用。电力传输需要靠电力线路，电力线路设计施工时应减少线路传输距离过远等因素造成电力损耗。动力系统设备应避免空载运行，保证设备满足人们生产生活需要。应结合建筑动力情况完善电力设备管理，加强对电梯系统科学管理，减少电力浪费情况。电力设备启动导致电网电压波动损耗电力资源，配电系统电气节能设计可通过计算工程实际情况，采用合适的线缆实现电力供应系统电器节能化。公共建筑可采用不同变压器供电，季节性负荷不用关闭变压器。

建筑工地供电系统包括电源、变电设备等部分，除了遵循电气实用性，节能性节能原则，考虑配电系统节能技术外，需要靠科学有效可行性措施提高建筑电气工程节能水平。要求优化电力设备设计方案，强化建筑电气系统运行管理，选择技术先进的建筑节能设备。建筑施工设计人员制定电气方案，要监督施工图设计，与业主及时沟通，按照各种电力设施功能要求，电气设备负荷特点对分项电气工程进行负荷计算，通过采用节能技术减少线路功率损耗。建筑电气设备运行情况对节能效果有直接的影响，如果电气设备保持安全稳定运行状态，出现故障可迅速排除。设备运行不畅得不到及时修理，会影响工程进度造成能量浪费。要采取有效措施强化建筑电气设备运行管理，要加快研发功能强大的系统软件，提高员工综合素质。

4 结语

电气工程节能核心是将合理节能技术应用于工程中，随着绿色建筑的推广，节能减排在电气设计阶段更加常见，建筑电气工程节能设计具有广阔研究空间。应用建筑内的节能产品丰富，如何合理安排成为电气设计阶段的重要课题。本文论述建筑电气工程节能设计的意义，分析国内外建筑节能技术发展现状，介绍建筑电气工程节能设计的应用。电气技能技术应不断进行技术创新，促进电气节能技术的发展。

参考文献：

[1]施韬.建筑电氣工程设计的节能措施[J].农家参谋，2020（20）：113.

[2]阿达来提·阿布力克木，帕尔哈提·麦麦提.电气工程自动化信息技术及其节能设计分析[J].电子测试，2020（18）：127128.

[3]张新元.浅谈电气工程自动化信息技术及其节能设计[J].科技风，2020（23）：7.

基金项目：2019年第二批教育部高教司产学合作协同育人项目“借助多方协同育人，地方院校培养智能制造新工科卓越人才的探索”（项目编号：201902201003）

作者简介：孙如军（1966— ），男，汉族，山东德州人，硕士，教授，从事节能环保技术研究及其机电装备设计。