建筑电气设计中“节能”理念存在的意义

张文浩

(上海原构设计咨询有限公司太原分公司，山西 太原 030000)

随着能源成为全球性问题，电力资源的再生虽然重要，但在中国，火力发电仍为主要电力来源。因此，在发电、配电以及建筑电气工程的建设过程中，合理运用电气节能技术对环境的影响及能源损耗的减少具有重大意义。在建筑设计中，节能已成为核心思想，但在实施节能技术以提升供电经济效益的同时，必须确保建筑电气系统的稳定运行。

1 概述

1.1 建筑电气设计

1.1.1 建筑电气设计中电气照明系统设计

在电气照明设计过程中，必须深入考虑照明设备的选择、灯具的布置、安装方式以及线路的截面等因素。灯光设计与房屋建筑的装饰装修关系密切，并且要与施工单位紧密合作，才能实现使用功能与施工效果的统一。尤其是在节能、高效和环保的要求下，这一概念更是被越来越多的运用在建筑电气的设计上。

1.1.2 建筑电气设计中电动机节能的设计

在建筑电气设计中，有很多用到电动机的场所，我们也可以在电动机的设备上采取一些有效的节能措施，目的就是用来降低电机所消耗的功率，尤其是要既满足节能的情况下，又要实现电机的工作的效率，也要使得建筑电气的设计需求得到满足。展开来说就是在通过对节能措施的利用的同时，我们能把一般电机的工作效率提高几倍的情况下，还能够降低总体对于能量的消耗百分比。所以说，我们在设计过程中遇到的电机设计时需要的第一步就是考虑其工作的效率和节能技术。

1.1.3 建筑用电设计中的对于防雷设计的节能措施

建筑物的雷电保护是一项全方位的、系统性的工程，需要构建一套科学的保护系统，保护系统的基本原理和方式是：针对建筑物，应合理设置雷电流释放通道，实施分流措施，确保电位均衡，实施屏蔽措施，合理布线以及接地设施，这些步骤在防雷保护中至关重要。建筑物的雷电防护，主要是为保证人们的生命和财产的安全。在建筑物防雷的设计中，我们第一步要想的是如何合理的选用建筑物本身的金属导体，作为防雷引下线，从而避免资源能源的浪费。

1.2 楼宇电力系统的设计原理

(1)实际性。在进行建筑电气设计时，要仔细地分析并确定其经济效益，在保证经济损失不大的情况下，尽可能地选用节约能源的设备和材料。

(2)实用性。建筑物的电力系统设计要科学合理地利用电能，并与电力系统的具体供电和供电要求紧密联系。在保证用户每天所需要的前提下以及在满足工程安全要求的前提下，为工程设施提供必要的消能，确保工程机械的正常运行。

(3)节约能源。近年来，在目前的能源短缺情况下，节约排放是很重要的措施。虽然我们国土面积很大，我们面对的是非常有限的环境，所以每个产业都应该对此有足够的认识，并且要大力发展能源节约，包括建筑业。在进行建筑的电力设计时，既要满足人民的日常需求，又要在不对人民的正常生活造成干扰的情况下，将能源消耗降到最低。

(4)安全性原则。随着中国建筑业的蓬勃发展，施工项目数量不断增加，同时随着高新技术水平的不断提高，对现代化楼宇的智能、自动化等方面的要求越来越高，楼宇电气设计的困难程度也在不断提高。然而，由于工艺条件的限制，很多线路因设计不当而发生故障，造成人身伤亡，严重时还会引起火灾。在此情况下，在进行建筑物的电力设计时，应将安全性放在首位。

2 建筑电气节能设计应用的重要性

电力节能技术的运用是在电力工程的全流程中进行的。例如：在配电网中，通过对负载的分析，对变电所的容量与数目进行合理的选取；对照明的光源和照度标准进行合理的选用，达到照度和能效要求；根据照明和空气调节的能源效率。

在公共区域、泛光照明以及天井照明中设置照明开关，实现智能控制和变频控制。对于空调系统，采用群控或其他节能方式，而在电梯方面，则采用感应节电技术。这些方法都能对用电量和设备的投入产生显著影响。它所牵扯到的电子产品种类很多，工作时间很长，按照电子产品和建筑的寿命来看，它所需要的能量是非常巨大的，并且还会和其它的行业产生联系。随着社会的迅速发展，工业和农业的生产力得到极大的提升，但与此同时，对能量的需求量也越来越大，导致能量的使用效率越来越差，并且对环境的影响也越来越大[1-2]。数据表明，在我国，建筑用能约占能源总量的30%，其中建筑用能在其中所占比重很大，而且还在不断增加。伴随着我国经济的快速发展，建设行业对电能的要求越来越高，在建筑节能中，电能节约占有很大的比重，近年来，因为建筑用电呈现出短缺的状况，有不少地区都曾经发生过拉闸限电的现象，因此做好建筑电气节能工作是一项十分紧迫的工作。以电能作为我国目前最广泛的一种能源，如何合理、高效地降低电能消费，提升电能利用效率，是当前我国面临的重大课题。近年来，在我国大力打造节约型社会的背景下，国家及有关部门已经充分意识到节约、减排的重要意义，并针对这一领域，以“节约”为总目标，以“节能省地”为重点，制定一套以“节约”为重点的发展策略。

3 建筑设计中应用电气节能技术存在的主要问题

目前，国内外对该技术的研究主要集中于对节能技术及其在建造过程中应用的研究。1)电力系统的节能设计不够完善，或者说没有足够的深度。这主要是因为，在国内，绿色节能设计理念的提出比较迟，并且，绿色节能设计的建设比较困难。在节能技术的设计中，对于绿色建筑实践的研究和探讨尚显不足，同时建筑技术对设计内容的影响也带来了一定的限制。这导致某些节能技术无法在设计中得到充分实现，进而对设计质量产生一定的影响[3]；2)电力节能技术在建造过程中对自然条件的应用不够充分，更多地采用模式应用，未与建筑物的总体功能与结构相结合，导致电力节能技术难以获得业主的认同。

4 建筑电气设计中的节能性

4.1 变压器

配变是一种重要的电力设备，也是一种能源消耗较大的设备，所以就需要对电力系统中的配电网进行优化和改造，以达到改善电力系统的目的。其主要对策是：在选型上，应采用能够有效地提升电力变换效率以及保证安全性和环境友好型的配电箱；在选取运行多台设备和工作模式时，要将电力节能措施与电力负载等因素结合起来，这样才能实现对运转损失的合理控制，使得它能够在低消耗的条件下长期运转；在变压器低压侧网络中，应该采取的是闭环网络的形式，这样可以方便有关人员对负载的运行状态进行观测，可以及时地进行负载开关的切换，并对并联变压器的组合方式进行调整和改进，这样可以提高电能负载的供电稳定性，可以有效地减少运行损耗[4-5]。

4.2 照明

在建筑物的使用过程中，照明是一个电能消耗极高的电气项目。在实际应用时，由于其涉及到许多复杂的因素，因此需要耗费大量的电力能源来完成整个建筑的运行和管理。每天，照明系统都需要在一个较大的区域内工作，这不仅增加了它的电能消耗，还导致了更大的能量损耗。因此，在建筑设计时，就要根据实际情况制定出相应的节能方案，来减少电能的浪费，从而提高能源利用效率。为了实现电能的有效节约，在具体的设计阶段，首先需要对建筑物内部的照明区域进行全面的基础调查，随后还需要深入了解和掌握自然采光的状况。对于一个大型城市来说，其人口和建筑面积都比较大，那么在这个前提下就应该选择节能性更好的照明方式。当建筑物的自然光采集率相对较高时，这有助于减少照明和采光，从而最大化地利用自然资源进行照明。当然，还要注意合理规划照明区域，避免浪费大量能源。再者，设计人员在设计照明系统时，必须选择节能灯，这样可以更有效地节约照明所需的能源，并避免大功率不节能灯给环境带来不良影响。除此之外，还要考虑到照明线路是否合理，以及灯具的数量和质量。在确定了照明系统的设计方案后，设计师需要挑选与之匹配的照明设备。这些设备的功率应与其特定的应用功能相匹配，以确保在特定地区安装的照明设备能够满足用户的照明需求。对于公共建筑来说，为了提高其使用效率和节约能源，就必须做好照明系统优化工作。

4.3 配电线路

在我们建筑电气的设计中，配电线路的设计是尤为常见的，配电线路上损耗的能量也是不容忽视的。由于配电线路上都会有电阻，那么在有电流流过的情况下就会产生损耗，但是在用电设备功率不变的情况下，我们只有通过减小配电电路上的电阻，才能减小损耗，所以我们在设计的时候可以考虑采用以下几种方式：1)利用铜材料作导线，综合考虑下，铜材料是目前最合适的导体材料；2)变电所要设置在用电负荷的中心，变电所的位置应参考规范进行设置，一般到末端配电箱的距离要控制在250m之内；3)要减小配电线路的长度，配电线路尽量走直线，我们要在设计的过程中，脑海里构想配电线路的走向，看哪种配电线路更合理，更省，避免不必要的浪费。

4.4 建筑电气的消防设计

建筑物在发生火灾之后也是变相的对能源的一种损耗，所以建筑物的电气防火也属于是一种节能措施。建筑物的电气防火设计主要包括三个方面：配电系统，联动控制系统，自动报警系统。电气消防设计与暖通、给排水、建筑等有着十分紧密的联系，在进行设计时，需要对上述特殊性进行充分的考量，进而进行防火设备的设计，这样才能保证电气消防的设计既经济又安全，保证电气消防能够最大限度地发挥它的功能。消防设计不但为人类营造良好的居住环境，保证人类的生命安全，此外，这也避免了事故发生后对能源的不必要消耗，并对城市经济增长和城市建筑的现代化进程产生了正面的促进效果。在实际应用时，由于其涉及到了许多复杂的因素，因此需要耗费大量的电力能源来完成整个建筑的运行和管理。

4.5 其他系统设计中的节能技术

在建筑行业中，电气节能设计已经不仅仅是简单的电力使用控制，而是需要与其他系统进行全面的规划，以确保节能技术得到有效的应用。其中，电气节能控制技术作为一项重要的技术手段，能够对建筑内部的能源利用情况以及环境状况做出合理预测，为实现绿色建筑奠定良好的基础。从技术的视角来看，变频控制被认为是其主要的发展趋势，尤其是在智能化建筑中，它能够显著减少电能的损失。此外，在建筑电气工程中也广泛运用到了智能控制技术。例如，将智能中央计算机集成到暖通系统中，能够根据建筑的具体需求来调整通风和供暖的频率，这样可以提高施工效率，满足住户的各种需求。另外，在供暖系统中加入了变频器，通过对温度的调节来改变流量大小，进而达到节约能源的目的。这种做法不仅保障了暖通系统的平稳运作，同时也提升了设备的操作效率，并达到了能源节约的目的。因此，我们应该对变频控制技术给予高度关注。在采纳了变频节能技术的暖通系统里，它呈现出了明显的智能化特质。通过对空调的控制，室内与外环境之间的温差被精确地调控起来。该系统可以根据房间的温度、工作人员的数量、外部空气质量和日照时长的变化来进行频率调整。此外，在对风机和水泵等主要部件的转速上，该技术都能自动调整到最优值。在确保满足实际使用需求的基础上，这项技术能有效地减少暖通系统的能源使用。目前，我国的建筑行业发展迅速，为了保证建筑运行的稳定性和安全性，必须要加强对暖通系统的改造力度，从而为人们提供更好的生活环境。然而，变频节能技术由于其固有的限制，需要实施自动化控制，这导致了其建设的成本偏高，同时暖通设备的售价也相对偏高。

5 建筑设计中应用电气节能技术的发展方向

在节能和环保的理念引导下，建筑电气节能设计的进展应以利用可再生能源为核心。同时，根据信息技术和现代建筑的特点，将太阳能和太阳能电池结合起来，使建筑物具备发电能力，从而提高能源的使用效率，实现环境保护的目标。光伏建筑一体化技术是一种将太阳能电池高效地集成到建筑结构中，以满足建筑运营所需能量的方法。这项技术有三种不同的设计模式，分别是屋顶一体化、遮阳棚一体化和墙体一体化。屋顶集成应用技术是一种将光伏阵列装置在建筑物顶端的方法，该技术能够延长发电系统的运行周期，并将更多的太阳能转换为电能，这是目前设计应用中最常用的集成技术。但是，它也遭遇了一个挑战，那就是屋顶的面积偏小，这一因素制约了它的功率输出。虽然遮阳棚集成技术是基于屋顶集成来增加建筑面积的，但它对光伏模块有很高的需求，并且需要具有出色的防水和抗压性能，因此其工程成本相对较高。

6 结语

将电气节能技术巧妙地融入建筑设计，不仅提升了设计的全面性，更突显了节能环保的理念。在应用过程中，要针对建筑电气工程的功能与结构，进行多元化技术加工，使电气节能技术贯穿于整个建筑体系。同时，为了确保设计工作的科学性和合理性，必须重视对电气节能技术设计可行性的分析和完善。只有这样，才能不断推动建筑行业节能设计工作的开展。