现代建筑电气节能设计思考

杨 帅 菏泽市规划建筑设计研究院有限公司

1 前言

建筑用电是社会消费的重要主体，建筑电气节能是节能减排的可持续发展要求之一。近几年来，中国一直在研究节能的方法和措施。本文分析了当前建筑电气设计中节能技术的发展状况，提出了发展节能技术的具体措施，以提高我国建筑电气设计的整体节能效果。

2 建筑电气设计中节能降耗措施的意义

在实施电气设计工作的过程中，最重要的是使用多种措施确保建筑电气节能降耗标准的有效落实，能够在降低建筑物电能损耗的同时，全面保障建筑电气的使用功能。在国民经济快速发展的前提下，工业化水平也得到了明显的提升，能源危机已经成为目前影响社会发展的关键问题。我国作为一个能源紧缺的国家，大量天然气及石油等能源仍需要进口。在实际生活生产中，如何最大限度降低能源消耗是各个行业所面临的一项重要问题。在社会能耗中建筑电气能耗占据着重要部分，随着经济的快速发展，建筑电气能耗在社会能耗中的占比也呈现出逐渐增长的趋势。据不完全统计，相比于发电设备增长速度，我国电力设备增长速度比较迅猛，这样加剧了我国能源供给的威胁。因此，研究电气节能降耗措施，能够降低建筑电气的能耗或者减缓建筑电气的增长速度，这对社会发展来说意义重大。

3 建筑电气节能设计原则

3.1 满足建筑功能的原则

建筑电气节能设计要符合建筑功能的实际需求，即满足不同照度、色温和显色指数，并且这些标准还要和建筑照明以及其他风量、温度等因素相吻合，从而更好地实现建筑电气的使用安全、舒适和健康。

3.2 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，真正实现经济效益。

3.3 避免盲目消耗能源的原则

电气节能设计主张的是降低能源消耗，设计人员应找出建筑电气能源消耗的主要因素，比如变压器的功率损耗和输电线路的有功功率损耗都是无用的能量损失。

4 建筑电气节能设计的基本要求

4.1 节能需满足建筑物的功能

对于建筑电气节能方案，技术人员最应当考量的因素就是如何完成设备的电能安全，只有确保建筑电气设备稳定可靠，才可以发挥出预期效用，为用户提供舒适的体验环境。此外，还应当全面测定建筑电气设备的性能指标，保证设备运行时能够同设计方案相匹配。

4.2 节能需满足建筑物的实际经济效益

从建筑电气节能发展来看，技术人员要将实际需求同经济目标相结合，围绕经济效益做好节能方案设计，确保建筑电气系统不仅能达到节能目标，还能为企业创造最大化的经济收益，为国内建筑电气领域的稳步发展奠定基础。从实际设计环节来说，不能只关注节能方案的数据指标，还要充分考量成本投入，综合评定方案的合理性。承担建筑电气方案设计的工作人员在完成具体工作过程中，应充分考量各项因素，选取最优材料，保证建筑电气系统整体资金分配的合理度。应当保证电能稳定度、用户舒适感以及运行效率等达到标准，首先要保证基础的照明系统符合设计需求，且各项运行参数均能满足规定，建筑质量和内部环境直接关系到用户是否具有良好的生活环境，因此也需要重点考量。为保证建筑楼梯和通道布局合理，要选取最佳路径方案。对于部分特殊建筑，还要为其提供专属设计，例如酒店环境中应当进一步完善电力运行管理系统。

4.3 节能需减少无谓的能量消耗

建筑电气的节能方案应当根据能源消耗情况综合分析，确保建筑电气系统运行时，能够消除不必要的额外能耗，提高能源使用率，将节能理念真正落实到位。实际设计电气节能方案过程中，要充分考量不同阶段的电气消耗度，全面掌握电气装置的各项参数性能，对电气装置运行中出现的冗余环节进行优化。例如选用合理方案尽量优化电能输送过程中的额外耗损，或对老化线路进行改善，提高线路效率。还需要采用高效的光控技术，提升照明系统性能，达到降低能耗的目标。

4.4 满足环境保护的先进性原则

开展建筑电气系统的节能设计，需要紧紧围绕综合效用和转化率两个标准展开，同时结合环境要求、经济效益和技术水平等方面构建起行之有效的设计方案。通过对各项参数精确测定，选取最佳设备和控制体系，在不加大成本投入的基础上尽可能优化节能性能。

5 建筑电气节能设计存在的问题

5.1 规章制度不全

从现阶段关于建筑电气节能设计的文献及规章制度来看，不仅相关文件不多且缺乏统一规定性的文件，这就使得很多建筑设计单位对建筑电气设计缺乏参考依据，通常是按照用户需求进行分配，这在一定程度上影响了建筑电气设计水平，难以将节能理念全面落实到建筑设计中。

5.2 产品不符标准

从现阶段建筑工程施工建设的角度来看，我国的很多施工企业所使用的电气产品，有很多已经被淘汰，难以确保电器产品的节能效果。若是在建筑电气节能设计中应用这些电气产品，不仅会浪费电气运行费用，还会浪费大量的资源，必须对其给予高度的重视。

5.3 不符用户需求

建筑设计单位的设计人员在进行电气设计的过程中，对于电气节能设计既需要考虑到用户的利益与需求，还需要重视用户对于电气节能方法的时序需求。然而，目前建筑设计人员在电气节能设计的过程中，并没有充分考虑到这些因素，容易给消费者的使用带来不便。

5.4 光源选择不当

从现阶段的电气节能设计分析来看，若是设计人员所选用的照明光源不当，在照度设计方面缺乏合理性，自然不能符合GB 50034—2004《建筑照明设计标准》中的相关规定及要求。在建筑照明系统设计的过程中，对于建筑物室内的照明、空调等方面的设计没有进行节能考虑，导致部分照明节能设备难以满足节能标准。若是对于立面照明、庭院照明等方面的设计，没有做好光控设计，也会造成电能的浪费。

6 建筑电气节能设计

6.1 供配电系统节能设计

对于建筑电气设备安装中供配电系统是非常重要的一个组成部分，其安装主要放在以下几个方面：第一，合理地选择变电站和变配电所。在靠近建筑负荷中心的位置要安装相应的箱式变电站，这样不仅能够保证电缆供电半径的缩小，还可以避免在电能整个运行过程中出现能源的浪费。第二，变压器设备数量和容量的选择。不同的建筑工程，使用到的变压器数量和性能会存在一定的差别，因此要结合建筑工程的实际使用要求选择相应型号的变压器设备。随着季节的变化，用电量的改变，需要适量地增加变压器的数量，防止出现一些不必要的能源浪费问题。第三，明确供配电系统功率影响的相关因素。在实际建筑工程的施工过程中电气节能技术可以通过功率补偿等方式实现供配电系统功率的稳定。在一些民用建筑工程中，还会采取并联、集中控制补偿的方式，加强对供配电系统的处理这样可以减少电力能源的损耗。

6.2 变压器的选择

建筑电气对变压器的选择实际上是相对繁杂的，变压器的数量取决于变电所供电范围内所有用电负荷的电量。为了能够节约能源，要对整个供电负荷范围内的用电负荷进行计算，并且要根据负荷的负荷等级，选用合理的供电方案。对于工程规模较大的建筑，整个负荷量的统计工作量很大，还要通过各个设备和各功能性用电负荷的需用系数来计算有功功率，进而计算出各用电负荷的无功功率。之后，基本就可以进行变压器的计算和选择了。简要地说，要先确定未补偿前的总无功功率值，进而计算出补偿后的无功功率值，最终算出供电系统的视在功率，也就是供电系统中所需要的变压器的容量，单位为kVA。不能直接用计算出来的数值去选择变压器，所选择的变压器要给一定的容量空间。变压器覆盖的供电单位、住宅、人员范围很大，需要保障其供电的可靠性，所以选择的变压器要有一定的容量空间。但是，又不能无限制地扩大变压器的容量，当变压器的容量或者变压器台数增加时，会大大增加成本。首先，会增加变电所的占地面积。另外，变压器台数的增加，会增加断路器、开关柜等用电设备的数量等。所以，这里提出了负荷率这个概念，变压器的选择要使其负荷率的值在规定的范围内，根据负荷率选择变压器的容量和台数，既可以满足实际的应用，保障供电的可靠，又可以做到电能的节约。

6.3 电力线路的节能优化技术

电能在整个运行的过程中会产生一定的损耗，因此电力线路的截面积和供电方式会影响到电力功率的消耗情况。如果电压越高，电线的损耗就会越小。但是在实际的应用过程中，很多情况下是不能够实现高压输送的。因此，设计人员和技术人员要提高对电气负载能力的重视，做好电气位置的合理布置，保证整个电力尽量满足电气设备的使用要求。首先，需要将电线的长度尽量缩小，通过点到点的方式能够有效地减少电线的长度。其次，截面积要适当增加。如果电源线比较长，需要对线路的热稳定进行分析。在明确整个负载量的同时，将电源线的截面积尽量增加，这样能够减少电能的损耗，还可以实现节能效果。最后，合理的选择电力线路材料，通过铜芯线和铝芯线能够有效地降低电阻。

6.4 取暖系统的节能技术

建筑电气安装的过程中取暖系统是非常关键的组成部分，同时对于绿色节能技术的应用也非常重要。在我国北方地区，由于冬天的气候比较寒冷，如果建筑中没有取暖系统，将会给人们的生活带来严重影响。以前使用到的取暖系统会存在较大的能源损耗，取暖效果也无法达到人们的要求。因此，在建筑行业电气安装工作中要尽量选择一些科学合理的取暖系统，有效地利用可再生能源，减少能源浪费还可以保护环境。太阳能属于一种可再生能源，具有丰富的蕴藏量，同时辐射量比较大，可以覆盖较宽广的范围。因此，在这一基础上可以加强对蓄热型取暖设备的应用。这种设备可以将沼气还有太阳能进行充分应用，从而减少电气能源的损耗，满足用户的供暖需求。除此之外，还可以通过分户计算的方法，在保证用户利益的基础之上，实现对能源使用量的控制，最终达到节能环保的作用。

6.5 自然光的节能技术

现阶段，我国建筑电气安装过程中对于绿色节能理念的应用还可以加强对自然光的使用。使用自然光不仅可以满足照明系统的要求，同时还可以节约电能有效降低电力能源的消耗。目前我国使用比较多的自然光技术主要有以下几种：第一，导光技术。这种技术是通过利用光的传导方式，有效地弥补一些光照不稳定的情况，加强了这一技术的应用优势。利用这一技术还可以对光照角度和时间进行改变，实现对光照能源的应用，提高整个绿色节能技术的应用效果。

第二，光照的效应理论。主要是借助农业种植业为出发点使用的一种新型技术，通过安装相似的采光棚，可以对太阳能进行回收和转换，合理地安装在相应的位置，加强对能源的充分利用。

6.6 照明系统的节能设计

对于照明系统，设计上一般分为正常照明系统和消防照明系统，当计算其消防电量时，只需要计算消防照明系统的电量。当使用灯具的场所属于消防通道时，需要增设消防照明用电。此时，可以采用平时与消防能够兼用的灯具，这样可以减少一套灯具，降低资金损耗。例如，在高层住宅的电梯前室，很多时候会采用平时与消防兼用的灯具。另外，对于不同功能的房间，不可以随意增加其照度，应在完成规范对功能房间照度要求的前提下，尽量减少能源浪费，达到节能的要求。在灯具的选择上，同样要做到节约电能。比如普通的白炽灯和荧光灯，在同样照度的情况下，会消耗更多的电能，所以目前很多时候都采用节能灯具，节能灯具不仅能耗低，并且寿命长，满足了节能的各种要求。另外，从灯具控制上来说，有一些灯具可以应用在类似学校的教学楼以及自习室等场所，这种灯具一般设置有人传感器。学校的教室、走道，当无人在走道走动，或者没有学生上自习时，灯会自动熄灭；当有人在灯具所覆盖范围内时，灯具则自动点亮，这样很大程度地减少了电能的消耗。除此之外，还要根据所设计建筑的功能特点，在太阳光照充足时，尽量使用自然光。

对于规模比较大、功能相对复杂的建筑，还可以采用智能照明系统进行照明设计，智能照明系统不仅可以分时分地控制，还可以调节光的照度。随着科技的发展，可以应用的节能措施将越来越多，一些建筑还应用了太阳能等新能源在照明节能上。照明电能的消耗占全国电力总消耗的13%，所以在设计上一定要注意它的节能设计，节约国家的能源。

7 结束语

综上所述，节约能源是我国发展进程上的一个重要环节，同时也是建筑电气设计必须要重视和实施的一个环节。本文根据建筑电气设计的节能原则，阐述了电线电缆节能、变压器节能、电力和照明系统等方面的节能措施，使得供配电系统在电能的节约上，能够有针对性和实效性地进行优化和完善，保障了国家节能工作的有效推进，以及能源的可持续性发展。