建筑电气自动化节能设计及绿色建筑电气技术

王玲 王远飞

[摘    要]本着“高效节能、生态环保、健康适用”等原则，促使建筑体本身形成了一定的生态文明蕴含。例如，建筑结构设计中充分考虑自然采光、通风、保暖等条件，大量利用节能环保材料及施工技术等，以对冲电气系统的能源消耗，所以绿色建筑电气自动化部分的节能设计，所要兼顾的能耗影响因素更多，即除了考虑常规建筑电气自动化系统之外，还要将自然因素、新能源因素考虑进来。

[关键词]建筑电气自动化;节能设计;绿色建筑

[中图分类号]TU855 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）04–00–03

Brief Analysis of Building Electrical Automation Energy-Saving

Design and Green Building Electrical Technology

Wang Ling，Wang Yuan-fei

[Abstract]Based on the principles of "high efficiency， energy saving， ecological environmental protection， and healthy application"， the building itself has formed a certain ecological civilization. Environmental protection materials and construction techniques are used to hedge the energy consumption of the electrical system. Therefore， the energy-saving design of the electrical automation part of green buildings should take into account more energy consumption factors， that is， in addition to the conventional building electrical automation system， it is necessary to Factors and new energy factors are taken into consideration.

[Keywords]building electrical automation; energy-saving design; green building

1 建筑電气自动化节能设计

伴随人们生活理念的不断更新，节能、环保、资源循环利用等理念越发深入人心。在建筑领域，人们不再满足于基础的居住和使用需求，而开始更多地关注建筑的性能、材料、电气设计等要素和环节。可见，建筑电气自动化节能设计已经成为现代建筑设计不可缺少的部分。建筑电气自动化节能设计，即在施工人员的建筑工程施工操作中，通过有意识地渗透环保思维，使电气系统的运行具有环保属性。这类设计反映的是现代化的建设理念，能够在帮助电气系统节能的前提下，保证使用的安全性。由于电气系统本身需要通过消耗资源与电能来维持运行，因此其一旦起到了节能的效果，则能够从资源利用、电能消耗的相关数据变化上反映环保价值。

随着电气节能设计的日趋成熟，其将成为驱动我国社会经济可持续发展的重要环节。当然，我国建筑领域的电气节能设计方面，现仍处在前期摸索阶段，虽然有了一定的发展创新，但是尚有较大的进步空间。因此，人们仅仅是树立节能意识、环保理念还不够，必须在建筑电气自动化设计中践行节能原则，注意对“绿色”技术的应用。

2 建筑电气自动化节能设计原则

2.1 实际需求

所谓实际需求，就是要充分发挥建筑物的使用功能，包括建筑用电。它们的最终用途是为人类服务。因此，在居住区内，建筑电气自动化的节能设计应满足居住区内居民的要求，如保证居住区内交通管道畅通;满足电灯、电视等电力设施的用电;确保社区路灯的照度、色温和显色指数;还有一些特殊要求，如舒适卫生、美观大方的工艺要求。在满足这些功能的前提下，电气节能设计应合理设计建筑物，进行科学的控制和管理，以大幅度提高能源利用率，避免能源消耗。

2.2 满足经济效益的原则

现阶段，我国国情主张的是节能减排、绿色环保。在建筑电气自动化设计的过程中，设计人员要按照国情的发展，从经济效益的角度出发，合理进行资源投资，真正实现能源的节约利用;针对不需要增加的部分要避免投资，减少投入成本，加快成本回收，从而真正实现经济效益。

2.3 减少不必要的能源消耗

节能设计过程先是确定与建筑本身运作无关的能源消耗，然后设计节能措施。经验表明，不必要的能量消耗主要包括电路传输过程中的能量消耗、电压转换过程中的能量消耗，以及不会根据场景变化自动调整亮度的大规模照明损失。

3 建筑电气自动化节能设计中存在的问题

3.1 对节能理念的不重视

建筑电气自动化设计师并没有真正地把电气设备节能设计理念深入实际的设计中，目前多数的设计师仅将设计出来的图纸能满足规范、能通过审查取得审查合格证作为设计目的，并不关心后期能耗损失有多大、运营成本有多高。设计单位缺少对已完成设计项目在后续运营期间的回访调查工作，建设单位对节能设计理念缺少重点要求，导致电气节能设计没有真正在项目的管理运营中得以实施落地。

3.2 节能开关的选择不合理

随着节能理念的推广，现代建筑越来越注重电气节能，但实际使用中仍然存在一些问题。08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010

（1）楼梯间选择声光控制开关。经常能看到某个住宅楼楼梯间因为一声响动，整个楼梯间灯就全亮了，但是有些区域并没有亮灯需求，开关和灯具使用寿命均会因此大大缩短。

（2）公共卫生间、酒店卫生间灯选择延时开关。卫生间不等同于楼梯间，使用延时开关会带来许多不便。酒店卫生间选用人体感应开关，本是一项人性化设计，但是人体感应开关并不能感应到卫生间的各个角落，导致需要照明时无法得到及时响应。在使用人员较多的场景下无法兼顾每个人的使用需求。

3.3 电气节能设计的内容不够全面

在建筑电气自动化设计过程中，特别是照明设备和能源消耗较大的电气设备，如果选择设备的光源不合理，并且设计不符合实际的应用情况，就会造成较大的电能损耗。比如，在精装修图纸设计的过程中，不考虑电热水器的实际使用情况，而未采用变频电热水器;在照明设计过程中，仍然选用白炽灯、传统荧光灯等功率较大的照明设备，从而增加电能消耗。

4 建筑电气自动化节能设计的应用

4.1 加强对电气节能设计理念的认知和重视

设计单位应加强设计师对电气节能设计理念的认识，提高设计人员对电气节能理念的重视程度，从根本上认识到节能设计理念的价值和意义。建筑电气自动化节能设计人员需要结合施工现场的实际情况和电气的实际应用情况详细了解建筑电气自动化设备和所需的电气线路连接情况，在设计过程中把电气节能设计理念应用到设计中，把能源节约理念真正落实到实际工程项目设计中，提高建筑电气自动化设计的节能性，为后期电气设备的节能应用提供更好的保障。同时，设计单位还要进行节能理念宣传教育，要求设计师对已完成设计正在运营的项目进行回访，了解项目的运营方或使用者对节能方面的反馈意见，并将回访结果和设计师的工作绩效相关联，通过这种方式提高设计师的节能设计意识，切实贯彻和实施我国的节能环保发展战略。

4.2 照明

在电气节能设计中，照明是一个非常重要的环节。在日常生活、工作和娱乐中，都离不开照明功能。建筑电气自动化节能设计必须注重照明系统的设计。

（1）在灯具的选择上，尽量选择节能灯具，不仅可以延长灯具的使用寿命，而且可以节约用电，养成临时使用照明电源及时关闭或降低亮度的习惯。在电气节能设计过程中，根据室内空间光源角度、对比度和光线曲线进行严格计算，选择合适的灯具，保证灯具的整体美观，达到节能的目的。

（2）系统采用感应控制、時间继电器控制等智能控制手段，在一定程度上缩短了灯具的使用时间。针对不同场景的建筑布置不同的光源，根据用途和时间设计灯光的亮度和色彩饱和度，并安装智能控制开关，根据实际需要调节亮度、色温和颜色。市场上的荧光灯和LED灯可用作光源。

LED灯具具有更长的使用寿命和更高的色度，不仅节约了能源，满足了绿色节能的要求，而且使人们有了更好、更舒适的体验。智能照明设计不仅满足了建筑电气自动化节能的要求，而且使建筑更加美观、舒适。

4.3 太阳能技术应用

太阳能技术的能源全部来自对大自然光源、热能的合理转化，自带“绿色”标签。其在电气系统设计中的应用也相当关键，尤其在我国的绿色建筑领域，有巨大的应用价值。技术人员往往利用在绿色建筑中设计太阳能热水器，以及设置太阳能发电系统等方式转化太阳能资源，并以节能的方式利用这一清洁能源。

光伏建筑一体化技术是对太阳能技术所进行的升级版利用，把太阳的光辐射有效转化为可用能源。该技术能够对光能进行更高效的转化、利用，从而为现代建筑节约电能，包括减少室内传统型太阳能灯具、太阳能热水器等的耗能。

4.4 设置智能控制系统，减少无人运行

电梯控制问题主要是控制系统的问题。多部垂直电梯可以采取电梯群控措施，通过微机控制和统一调度多台集中并列的电梯，既能节约能耗，还能提高运送效率。电梯群控已是技术成熟的产品，且经济合理。公共扶梯则可增加称重传感器及釆用变频器，带动传动电机运行速度，实现有人时运行，无人时停止，特别适合用在人流量小或者人流有明显周期的场所。

4.5 供配电系统设计

供配电系统是密不可分的，供配电设计是电气节能的重要组成部分。建筑电气自动化节能设计人员的设计基于运行原则，根据供配电设备的原始特性和性能、电力负荷、电力容量等进行设计。如果用户数量相同，高压配电等级不得超过II级，低压配电等级不得超过Ⅲ级。控制供电设备的数量可以保证建筑物的安全稳定。一般来说，选择合理的电压系列可以降低能耗，大幅降低电路的危险系数。

4.6 绿色建筑能耗监控技术

该技术是对建筑电气自动化系统的智能化监测技术。它基于绿色建筑的整体性方案，与各建筑室内系统形成串联，继而利用智能化数据捕捉、分析，达到自动调控电气系统的目的，以节能降耗。例如，很多现代建筑中的变频中央空调设计，就是一定程度上对能耗监测技术的应用和实现。其最终起到的是以变频调节及时节能的作用。中央变频空调的节能调节，是以一个控制主板为依托，形成与电源、温控器、继电器、驱动通信线等相关联的控制机制。当温控器一端感应到相应的温度变化时，就会通过控制主板的联接“唤醒”驱动装置，使相应的讯息以驱动通信线为媒介向变频驱动模块传递，继而带动下方设备的相应操作，最终实现调节目的。该技术在现实生活中应用较多，对广大居民而言，熟悉度较高。就中央空调而言，其作为建筑暖通空调系统的组成部分，包含着冰冻水系统、冷却水系统，在耗能的基本要求下，却能够同时集成多种变频调速技术。其相应的变频技术应用中，能够使水泵获得自我调控的能力，是现代建筑电气自动化系统的节能应用的一个典型例证。

4.7 选择合适的电源

电气设计对于风扇、泵等电气设备的应用至关重要。但是，这些设备的使用也消耗大量能源，因此必须首先选择电机，基于节能环保，并在充分考虑建筑项目实际需要的情况下确定电机类型。当使用引擎时，空气负荷问题更为常见，因此需要对发动机的运行进行有效的监督和管理，尽可能地减少发动机的能耗，满足使用要求。08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010

4.8 加强对动力系统的节能设计

动力系统中的电机是最关键的部分，在一些大型的电力设备或家用电器设备的正常运行中都離不开电机。一般来说，电机的运行需要消耗大量的电力能源。因此，电气节能设计需要对电机进行节能设计，以此减少电气设备运行中对电力能源的损耗，达到节约电力能源的目的。因此，优化电机的运行能耗可以从以下几个方面来进行。

（1）选择合适的电机。在进行电机的选择时，设计人员应选择高效率的电机，同时要对电机的控制方式进行不断完善和优化，减少电机的负载和空载情况下对电力能源的损耗，从而更好地提高电机在运行中的效率和质量。比如，在一些建筑工程中，压缩机和电梯设备中的交流电机和变频器等，可以采用变频调速的方式减少电力能源的损耗。

（2）选择合适的使用型号。在选择电机的使用型号时，设计人员需要结合建筑工程电气设备的实际使用环境和实际需求，对电机的负荷需求进行详细的分析和评估，并结合电机的不同负荷特点选择大小合适的电机型号，以避免电力能源的损耗问题。

4.9 对暖通空调系统进行节能设计

暖通空调是现代建筑中的耗能“大户”。技术人员需把握相应的节能要点，科学布局暖通空调系统。

（1）综合调整和管控空调末端设备，结合建筑室内实际的温度需求和温度数值计算并设置空调的日运行时间，从而减少无意义的能源浪费。例如，可基于软件、参数等的设置联锁空调系统的阀门、送风机等设备的功能，使其得到更精准的控制，继而在改善调温能效的同时实现降耗。

（2）在暖通空调系统中合理引入DOAS系统。由此空调就能有针对性地进行送风，避免能量的逸散。这体现的是利用科技精准调控建筑温度，本质上也起到了节能作用。其中，新构成的暖通空调系统中，可结合全热交换器的应用来确保建筑内空气的清洁度。

4.10 尽量保持三相负载平衡

如果难以有效地平衡三相负载，变压器和配电线路的功率损失会增加，配电会有序电流。从三相公路不平衡与电力损失的比例分布关系可以看出三相公路不平衡正在减少，功率损耗减小，两者之间的具体关系是将三相电路不平衡现象减少50 %，功率损耗减少15 %。因此，为了有效改善三相负载的平衡，有必要减少功率损耗现象。

在实际运行中，不对称负荷可以采用交换相等的方法进行分配，以充分保证不同供电点对应的不对称载荷之间的连接。在此过程中，必须对接入点的短路容量进行科学管理，并通过反应性补偿装置调整不平衡，以最大限度地实现三相负载平衡状态，并最大限度地减少三相负载不平衡带来的损失。

5 结束语

节能降耗的理念逐渐为人们所接受，在未来的绿色建筑中，其应用将更加广泛，建筑电气自动化系统设计将越来越趋近于科学性、环保性。因此，在我国未来的绿色建筑施工中，可用的节能设计方案会逐渐增多，而相应的节能技术的支持力度也会加大。

参考文献

[1] 李筱华.建筑电气设计中的节能措施探讨[J].工程建设与设计，2020（24）：40-41.

[2] 沈江华.建筑电气节能设计研究[J].中国设备工程，2020（21）：227-229.08518E36-CA37-4424-8974-C84D9C30F010