節能技術在建筑電氣設計中的應用研究

王洪濤 四川省建筑設計研究院有限公司高級工程師

建筑用電是社會消費的重要主體，建筑電氣節能是節能減排的可持續發展要求之一。近幾年來，中國一直在研究節能的方法和措施。本文分析了當前建筑電氣設計中節能技術的發展狀況，提出了發展節能技術的具體措施，以提高我國建筑電氣設計的整體節能效果。

1 建筑電氣設計中節能技術的重要意義

可持續發展的理念在我國已經逐漸深入人心，節能技術的應用也越來越受到重視，節能技術已逐漸成為國際上的熱門話題之一。但在具體建設過程中，存在較為嚴重的資源浪費現象。為此，有關部門應加強節能技術研究，并在電氣設計中全面推廣應用[1]。

1.1 保障建筑物安全可靠的運行狀態

為保證建筑物的安全可靠運行，電氣設備的布置應引起高度重視。裝置在使用過程中，如果先前的電氣設計不符合工作要求，就會造成能源的嚴重浪費，影響建筑物的整體運行。為此，設計人員應采取正確、有效的措施，合理地應用節能技術，提高電氣設計的質量和水平。同時要降低能耗，保證建筑安全可靠地運行，為人們創造良好的居住環境[2]。

1.2 提高生活質量以及環境質量

如今，大部分建筑都安裝有許多電器設備。裝備耗能大、耗電多，對環境影響嚴重，直接影響人們的生活質量。設計人員應采取有效措施，采用先進的節能技術，努力降低能耗。在當前的電氣設計中，必須提高風能、太陽能等清潔能源的利用率，滿足人們的實際需要，創造一個良好的生活環境。

2 節能技術在建筑電氣設計中的發展現狀

2.1 電氣設計應用節能技術的必要性

隨著經濟的發展，我國建筑業取得了很大的進步，但也存在著資源浪費等問題。針對這一現象，相關部門和建筑業必須重視節能技術的創新與發展，加大節能技術的研究和開發力度，使建筑電氣設計更好地運用節能技術，實現生態、社會、經濟效益的有機統一，從而達到共同發展進步[3]。

2.2 節能技術目前的應用發展情況

隨著我國科技的發展，電氣設備的需求量越來越大。大多數電氣設計人員認識不到節能技術在電氣設計、施工中的重要作用，忽視了節能技術的發展，導致我國建筑行業資源浪費嚴重。建筑企業和設計者節能與環保意識淡薄，在電氣設計環節增加了能耗，會破壞自然環境，造成能源短缺。國內部分城市在某些時期甚至采取限電措施，嚴重影響了人們的日常生活和工作。對此，相關單位應充分認識到電氣節能設計的重要性，積極采取有效措施降低設備能耗，保證電氣設備的正常運行，充分發揮其社會效益和經濟效益[4]。

3 節能技術在建筑電氣設計中的具體應用

3.1 供配電系統方面的應用

對于建筑物的配電系統，設計人員應根據規范、規劃要求及總體結構等，選擇合適的位置、供配電方式、配電線、配電電纜及電氣設備等，計算出電壓、電流、短路電流及額定電流等的值，選擇低阻電纜，確定各建筑物單元的實際用電量和用電負荷分布。在規劃配電方案時，應有效保證能量系統的平衡，選擇靠近供電設施的地方，縮短供電與配電之間的距離，以達到無功補償。如果對整定后的電容器進行無功補償，必須保證其處于無功狀態，這樣才能有效地減少電能損耗，提高電氣設計的質量和效率。為保證配電系統節能設計的快速完成，在設計和編制建筑物內供配電線路時，應考慮建筑物內各部位的實際用能需求，保證供配電線路充分覆蓋，盡量減小供配電設備與電氣設計之間的距離，減少用電過程中的停電[5]。

3.2 照明系統設計方面的應用

在電氣建設過程中，照明系統是一個重要環節。照明系統年耗電量約為建筑總耗電量的10%，其中大部分照明無效。因此在照明系統中應用節能技術具有很大的節能潛力。在設計過程中，設計人員主要關注三個方面。

首先，依據建筑類型的不同，選擇合適的照明參數，如照明標準、亮度標準、色溫及色度指數等，選擇合理的照明方式，如一般照明、局部照明及混合照明等。可設計使用T8、T5、直管式熒光燈、金屬鹵素燈、緊湊式熒光燈以及LED 燈具，照明效果更好，同時節省能源。LED 作為一種節能、耐用、小型化、環保型的燈具，其輸電線的損耗約為輸入功率的4%，其供電方式和導線截面是影響損耗的重要因素。同時，要盡量采用三相四線制供電，以補償照明系統的電氣消耗。

其次，依據分區效果、自然采光范圍及照明場景的要求，采用現代化照明系統進行照明切換和升降，是節能的重要手段。例如，智能照明管理系統C-Bus 能夠通過光線記錄，在照射到周圍環境光線后，自動開關照明電路。當周圍光線變亮時，一些照明會自動關閉；感應到人體紅外線后，能自動控制空調和燈光開關。

最后，在設計照明系統時，應充分利用自然光，盡量縮短照明燈具的使用時間，延長其使用壽命。借助自然光，還可有效改變工作環境，使人感到舒適，保障員工身心健康。利用對內光接收區域的反射，可以提高光利用率。比如白色墻壁的反射系數可以達到70%～80%，還能節約能源。

3.3 變壓器方面的應用

能源節約能有效地降低變壓器自身的損耗，提高變壓器效率。工作人員要正確選擇變壓器的數量、種類及容量。若變壓器容量過大，長期運行將造成效率不高，使變壓器損耗增加。為了減少大容量、大臺數使用下的變壓器損耗，需合理分配負荷。要選擇節能型變壓器，選擇合適的變壓器接線組、電壓端口和變比，從而使變壓器能更穩定地運行，更好地節約能源。

3.4 動力設備中的應用

建筑業用電使用的大多是符合國家節能減排標準的標準及非標設備。要使供電設施達到二次節能，必須防止供電設施超負荷運行，降低系統能耗。大多數用電設備（如大型電動機、冷凍機等）在啟動時都會引起電網電壓波動，消耗一部分啟動功率。在這種情況下，可以采用降壓啟動器或轉化器等啟動方式，以降低系統的能耗。空調是最耗電的部分。在空調設計中，應選擇合適的空調系統，完善其結構布局，根據建筑物各區域溫濕度的要求合理設計空調。同時，應盡量選擇節電型空調設備。為了充分發揮電氣工程技術的作用和價值，大多數電氣設備都具有需要使用無功功率的發動機，建立合理的無功補償機制，也是實現節能的重要途徑。

另外，根據總體設計和建筑實際運行情況，可以運用現代信息技術、智能技術及物聯網技術，保證整個建筑高效節能運行，使能耗損失降到最低程度。

4 建筑電氣設計節能技術的應用策略

4.1 合理選擇供配電系統以及變壓器

電氣設計的選型，應綜合考慮電氣設備的負荷類型、容量及供電狀態，并充分考慮電氣設備的種類等因素，選擇合適的供電電壓，設計足夠的供配電系統。為使電氣建設中電氣設備安全可靠運行，還應合理選用變壓器，減少設備的能耗，提高電氣系統的運行效率，以達到最佳的節能效果。

4.2 做好照明系統節能設計

大量照明設備常被用于高能耗的建筑工程中。因此在工程設計中，節能是一個重要而關鍵的環節。要做好照明系統的節能設計，必須充分挖掘節能潛力，結合實際，提高系統的節能設計質量和水平。燈具選用優先考慮LED 燈，其次為日光燈，廠房或室外部分使用高性能高壓鈉燈或金屬鹵素燈，盡量少用或不用白熾燈。部分小房間可采用兩燈一控的方式，樓梯間可采用定時開關控制走廊和走道的照明，可取得良好的節能效果。

4.3 重視無功補償設計

電氣設計要取得良好的節能效果，應重視變壓器無功補償的廣泛應用，以取得良好的效果。隨著科學技術的飛速發展，高性能電器設備逐漸增多，而三相平衡越來越困難，因此必須采用一次性無功補償技術。但這也會增加變壓器的投資。因此設計者在設計電氣時還必須考慮到成本和節能等因素。

4.4 利用清潔能源

在設計電氣時，需要注意使用清潔能源。潔凈能源的利用是我國電氣建設的重要方向。清潔能源主要有地熱、風能及太陽能。相關設計單位應采用清潔能源，減少能耗。例如，光伏發電系統可用于建設電氣設施，通過光伏技術可將太陽能轉化為電能，從而持續為建筑提供電能。同時在實際施工中也可采用清潔能源，促進節能。

4.5 以《綠色建筑評價標準》為指導

《綠色建筑評價標準》對我國的綠色建筑建設具有重要的指導作用。該標準自2015 年元旦起開始實施，就節能、環保、節水等問題進行了探討。現行綠色建筑評價標準借鑒了國外標準，同時也從各方面收集意見，并做出了一些修改。標準通過確定不同的評價指標，從而確定綠色建筑的質量，并在此基礎上增加促進綠色建筑技術創新的加分。

5 結語

電氣設計要合理地利用節能技術，在降低能耗的同時，滿足人們對生活質量的追求和對節能減排的關注。在配電系統、傳輸系統、照明系統、變壓器等電氣設計中應用節能減排技術，已成為現代建筑設計發展的趨勢。