電氣工程的節能設計研究

摘 要：目前世界各國面臨能耗過大的嚴峻挑戰，各國先后制定相應技術標準。能源緊缺是我國面臨的嚴重問題，合理節約能源是我國經濟持續發展的重要因素。我國建筑業能耗在總能耗中占很大比重，建筑能耗中電氣能耗占80%以上，解決建筑電氣節能問題非常迫切。建筑電氣工程設計中合理運用電氣節能技術可以減少建筑結構能耗，節能設計是國家提倡的節能減排指導方針，電氣自動化與節能設計目前在電力行業應用不很廣泛，需要深入研究電氣工程節能技術，促進建筑節能與社會經濟可持續發展。

關鍵詞：電氣工程;節能設計;建筑節能

我國是能源大國，但人均資源低。隨著國民經濟的高速發展，我國處于大量消耗原材料支持經濟增長的工業化時期。合理節能是國家經濟可持續發展的重要措施。現代建筑中廣泛采用變壓器等耗能系統，我國建筑能耗占總能耗的26.7%，節能技術的運用可以節約寶貴的能源資源，建筑電氣工程運用節能技術可減少工程項目中資源浪費現象。建筑用電節能技術可通過建筑物冷熱源系統，給排水系統等機電設備實時監視，使設備處于最佳運行狀態。建筑電氣節能是在對其進行有效管理減少能耗，建筑電氣工程節能可從變壓器選擇系統功率因素提高等方面采取措施。我國國建筑能耗處于初級發展階段，發達國家建筑用能占總能耗的30%，必須采取相應技術措施加強建筑節能。國家就節能問題出臺《民用建筑節能條例》等系列相關技術規范標準，實際工程建設中應用節能技術，可以有效解決建筑電氣節能問題。

1 電氣工程節能設計的重要意義

隨著科技的快速發展，人們對物質生活追求不斷提高，過度依賴能源消費經濟發展的模式為社會環境造成很大負面影響。隨著社會經濟的快速發展，能耗問題日益加重，能耗量急劇增多，提高能源利用率成為急需解決的問題。我國成為最大的能源消費國，單純依賴常規能源不利于社會可持續發展。建筑業能耗量巨大，加劇我國能源壓力。

隨著城鎮化發展加快，我國節能建筑占比較小，無法滿足綠色節能發展需求。我國過去經濟高速發展中，存量高耗能建筑面積約400億㎡，我國需要在綠色建筑領域迅速推廣。國家相關政策推進實施，新版《綠色建筑評價標準》中，與電相關的評分項目有節能與利用模塊。建筑能耗中電氣能耗占比最大，增加清潔能源應用，對建筑光伏系統發電等節能技術分析非常重要[1]。中國是能耗大國，國家出臺了《節約能源法》等系列相關技術規范，十三五規劃對節能減排提出明確要求，建筑物設計必須節能下合理設計。找到有效降耗方法可以創造更大的社會價值。將節能技術規范結合，可以有效解決電氣工程節能問題。

雖然建筑電氣節能受到廣泛關注，但目前仍存在許多問題亟待解決。目前電氣工程節能設計中，許多設計人員對建筑電氣運行特點缺乏深入了解，在設計電氣系統時往往照搬以往設計經驗，有的設計人員盲目追求采用新技術，如多數建筑節能設計標準未把電氣節能系統納入其中，不少工程項目由于負荷計算不合理導致變壓器選擇過大;照明光源選擇不當，未考慮節能控制方式等導致浪費較大。建筑電氣工程設計對電氣系統節能有重要影響，但往往得不到設計人員足夠重視，設計收費與產生經濟效益不掛鉤等原因，有的單位忽視質量，使得設計系統初期投資大。深入研究電氣工程節能設計有效技術措施對指導電氣工程節能設計具有重要意義。

電氣化廣泛應用于生產生活中，電能借助可再生優勢得到各行業的應用。建筑行業是我國支柱型產業，建筑是城市基建系統的核心構成，對其開展節能化設計是確保建筑物設計施工中貫徹節能宗旨的保障，對其節能方法研究非常迫切。建筑物中裝設照明等系列消耗電能設備，建筑電氣工程節能設計技術融合光伏發電技術系列先進技術，有效降低建筑電氣工程能耗。綠色建筑電氣應用從開源節流兩方面入手，電氣工程在綠色建筑中應用潛力巨大，但存在各系統管理復雜等問題。目前我國節能領域與先進國家具有一定差距，需要研究建筑節能技術提高節能水平。

2 建筑電氣工程節能技術發展

隨著全球能源消耗，能源浪費現象日益惡化，建筑電氣能耗突出，許多國家將降低電氣能耗作為節能工作首要任務。由于我國人口密集決定人均能源擁有率低，中國能耗超過發達國家，我國可持續發展戰略發展重點是找到節能有效途徑，建筑電氣能耗占據很大部分，應重視建筑電氣工程節能，應用有效的節能技術提高建筑節能水平。

建筑能耗在各國能耗中占有很大比重，建筑能耗包括建材、電氣能耗等，許多國家將降低電氣工程能耗作為節能首要任務。各國提出先進的節能技術理念，充分利用新能源減少環境污染[2]。法國是最早出臺建筑節能法規國家，目前實行建筑節能標準節能效率達61.2%。美國通過改善建筑物固有結構性質，頒布《新建筑物設計節能》標準，提高節能型電氣設備利用效率降低建筑能耗。日本節能技術處于領先地位，面對巨大的能耗壓力，采取有效節能措施。2000年提出2020年節能目標實現住宅節能5%。發達國家建筑電氣節能方面運用先進的技術，提高能源利用率，減少能源損耗與環境污染。

我國對建筑節能問題研究相對較晚，建筑節能始于80年代，90年代建筑節能面積達到5000萬㎡，21世紀將建筑節能水平提高20%，我國建筑節能工作取得顯著成效。根據建筑功能，能源類型差別，建筑能耗分為住宅用能，城鎮供暖用能等，建筑能耗占總能耗的25%。我國建筑能耗增長較快原因主要包括建筑數量不斷增加;農村向城鎮化轉型速度加快，導致城市人口人均能耗量增加3.5倍;人們對建筑供暖舒適性要求提高，供暖設備使用時間延長，使得我國建筑能耗居高不下，集中改變城鎮能耗現狀是節能減排首要任務。

目前我國建筑領域能源浪費情況嚴重，住宅建筑能耗急劇上升。根據我國能源使用情況，建設部2018年頒布《建筑節能發展十三五規劃》，采取有效節能技術，對不符合規范標準建筑物進行節能改造。隨著科技的快速發展，建筑電氣節能新理念不斷涌現，建筑需要采用合理節能措施才能滿足時代要求。電氣節能核心是根據建筑物用途提高電能利用率。建筑電氣節能是建筑節能的重要部分，不能以損害使用需求為代價，不能盲目增加投資，應遵循適用性、節能型等原則。

3 電氣工程節能設計的應用

我國對建筑節能研究起步較晚，建筑物需采用合理的節能技術才能滿足時代要求，電氣工程節能技術目標是提高電能利用率。建筑電氣工程節能主要通過電氣系統優化設計等措施提高建筑電氣節能效率。建筑電氣工程節能設計需要考慮照明部分節能技術，對建筑配電系統合理設計，加大配電系統功率因數。建筑電氣工程節能技術應用要遵循降低工程成本經濟性原則，實用性原則。

電氣工程節能設計應用廣泛，涉及空調系統、照明系統等領域。電氣工程節能設計目的是減少電氣能耗，電氣工程節能設計要避免盲目運用達不到預期節能效果。建筑物使用功能包括照明照度，滿足運輸通道通暢;為建筑物創造良好人工環境提供必要的能源，按照用電設備對負荷容量，供電可靠性等方面要求優化供配電設計。節能應按國情充分考慮實際經濟效益，不能因節能增加運行費用。合理選用節能設備，使節能投資降低，減少運行費用[3]。電氣工程節能設計應用要注意降低企業資金投入，節能施工費用超出企業預算導致難以推廣應用。電氣工程節能設計應根據施工情況合理運用，保證節能設計在建筑工程推廣。

空調系統能耗占據建筑能耗很大比重，傳統空調系統項目實施中存在許多問題，電氣工程節能設計必須與建筑工程項目電力部門交流，采用新型能源儲存技術等，保證電氣節能設計有效應用。電力傳輸需要靠電力線路，電力線路設計施工時應減少線路傳輸距離過遠等因素造成電力損耗。動力系統設備應避免空載運行，保證設備滿足人們生產生活需要。應結合建筑動力情況完善電力設備管理，加強對電梯系統科學管理，減少電力浪費情況。電力設備啟動導致電網電壓波動損耗電力資源，配電系統電氣節能設計可通過計算工程實際情況，采用合適的線纜實現電力供應系統電器節能化。公共建筑可采用不同變壓器供電，季節性負荷不用關閉變壓器。

建筑工地供電系統包括電源、變電設備等部分，除了遵循電氣實用性，節能性節能原則，考慮配電系統節能技術外，需要靠科學有效可行性措施提高建筑電氣工程節能水平。要求優化電力設備設計方案，強化建筑電氣系統運行管理，選擇技術先進的建筑節能設備。建筑施工設計人員制定電氣方案，要監督施工圖設計，與業主及時溝通，按照各種電力設施功能要求，電氣設備負荷特點對分項電氣工程進行負荷計算，通過采用節能技術減少線路功率損耗。建筑電氣設備運行情況對節能效果有直接的影響，如果電氣設備保持安全穩定運行狀態，出現故障可迅速排除。設備運行不暢得不到及時修理，會影響工程進度造成能量浪費。要采取有效措施強化建筑電氣設備運行管理，要加快研發功能強大的系統軟件，提高員工綜合素質。

4 結語

電氣工程節能核心是將合理節能技術應用于工程中，隨著綠色建筑的推廣，節能減排在電氣設計階段更加常見，建筑電氣工程節能設計具有廣闊研究空間。應用建筑內的節能產品豐富，如何合理安排成為電氣設計階段的重要課題。本文論述建筑電氣工程節能設計的意義，分析國內外建筑節能技術發展現狀，介紹建筑電氣工程節能設計的應用。電氣技能技術應不斷進行技術創新，促進電氣節能技術的發展。

參考文獻：

[1]施韜.建筑電氣工程設計的節能措施[J].農家參謀，2020（20）：113.

[2]阿達來提·阿布力克木，帕爾哈提·麥麥提.電氣工程自動化信息技術及其節能設計分析[J].電子測試，2020（18）：127128.

[3]張新元.淺談電氣工程自動化信息技術及其節能設計[J].科技風，2020（23）：7.

基金項目：2019年第二批教育部高教司產學合作協同育人項目“借助多方協同育人，地方院校培養智能制造新工科卓越人才的探索”（項目編號：201902201003）

作者簡介：孫如軍（1966— ），男，漢族，山東德州人，碩士，教授，從事節能環保技術研究及其機電裝備設計。