現代建筑電氣節能設計思考

楊 帥 菏澤市規劃建筑設計研究院有限公司

1 前言

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。

2 建筑電氣設計中節能降耗措施的意義

在實施電氣設計工作的過程中，最重要的是使用多種措施確保建筑電氣節能降耗標準的有效落實，能夠在降低建筑物電能損耗的同時，全面保障建筑電氣的使用功能。在國民經濟快速發展的前提下，工業化水平也得到了明顯的提升，能源危機已經成為目前影響社會發展的關鍵問題。我國作為一個能源緊缺的國家，大量天然氣及石油等能源仍需要進口。在實際生活生產中，如何最大限度降低能源消耗是各個行業所面臨的一項重要問題。在社會能耗中建筑電氣能耗占據著重要部分，隨著經濟的快速發展，建筑電氣能耗在社會能耗中的占比也呈現出逐漸增長的趨勢。據不完全統計，相比于發電設備增長速度，我國電力設備增長速度比較迅猛，這樣加劇了我國能源供給的威脅。因此，研究電氣節能降耗措施，能夠降低建筑電氣的能耗或者減緩建筑電氣的增長速度，這對社會發展來說意義重大。

3 建筑電氣節能設計原則

3.1 滿足建筑功能的原則

建筑電氣節能設計要符合建筑功能的實際需求，即滿足不同照度、色溫和顯色指數，并且這些標準還要和建筑照明以及其他風量、溫度等因素相吻合，從而更好地實現建筑電氣的使用安全、舒適和健康。

3.2 滿足經濟效益的原則

現階段，我國國情主張的是節能減排、綠色環保。在建筑電氣設計的過程中，設計人員要按照國情的發展，從經濟效益的角度出發，合理進行資源投資，真正實現能源的節約利用；針對不需要增加的部分要避免投資，減少投入成本，加快成本回收，真正實現經濟效益。

3.3 避免盲目消耗能源的原則

電氣節能設計主張的是降低能源消耗，設計人員應找出建筑電氣能源消耗的主要因素，比如變壓器的功率損耗和輸電線路的有功功率損耗都是無用的能量損失。

4 建筑電氣節能設計的基本要求

4.1 節能需滿足建筑物的功能

對于建筑電氣節能方案，技術人員最應當考量的因素就是如何完成設備的電能安全，只有確保建筑電氣設備穩定可靠，才可以發揮出預期效用，為用戶提供舒適的體驗環境。此外，還應當全面測定建筑電氣設備的性能指標，保證設備運行時能夠同設計方案相匹配。

4.2 節能需滿足建筑物的實際經濟效益

從建筑電氣節能發展來看，技術人員要將實際需求同經濟目標相結合，圍繞經濟效益做好節能方案設計，確保建筑電氣系統不僅能達到節能目標，還能為企業創造最大化的經濟收益，為國內建筑電氣領域的穩步發展奠定基礎。從實際設計環節來說，不能只關注節能方案的數據指標，還要充分考量成本投入，綜合評定方案的合理性。承擔建筑電氣方案設計的工作人員在完成具體工作過程中，應充分考量各項因素，選取最優材料，保證建筑電氣系統整體資金分配的合理度。應當保證電能穩定度、用戶舒適感以及運行效率等達到標準，首先要保證基礎的照明系統符合設計需求，且各項運行參數均能滿足規定，建筑質量和內部環境直接關系到用戶是否具有良好的生活環境，因此也需要重點考量。為保證建筑樓梯和通道布局合理，要選取最佳路徑方案。對于部分特殊建筑，還要為其提供專屬設計，例如酒店環境中應當進一步完善電力運行管理系統。

4.3 節能需減少無謂的能量消耗

建筑電氣的節能方案應當根據能源消耗情況綜合分析，確保建筑電氣系統運行時，能夠消除不必要的額外能耗，提高能源使用率，將節能理念真正落實到位。實際設計電氣節能方案過程中，要充分考量不同階段的電氣消耗度，全面掌握電氣裝置的各項參數性能，對電氣裝置運行中出現的冗余環節進行優化。例如選用合理方案盡量優化電能輸送過程中的額外耗損，或對老化線路進行改善，提高線路效率。還需要采用高效的光控技術，提升照明系統性能，達到降低能耗的目標。

4.4 滿足環境保護的先進性原則

開展建筑電氣系統的節能設計，需要緊緊圍繞綜合效用和轉化率兩個標準展開，同時結合環境要求、經濟效益和技術水平等方面構建起行之有效的設計方案。通過對各項參數精確測定，選取最佳設備和控制體系，在不加大成本投入的基礎上盡可能優化節能性能。

5 建筑電氣節能設計存在的問題

5.1 規章制度不全

從現階段關于建筑電氣節能設計的文獻及規章制度來看，不僅相關文件不多且缺乏統一規定性的文件，這就使得很多建筑設計單位對建筑電氣設計缺乏參考依據，通常是按照用戶需求進行分配，這在一定程度上影響了建筑電氣設計水平，難以將節能理念全面落實到建筑設計中。

5.2 產品不符標準

從現階段建筑工程施工建設的角度來看，我國的很多施工企業所使用的電氣產品，有很多已經被淘汰，難以確保電器產品的節能效果。若是在建筑電氣節能設計中應用這些電氣產品，不僅會浪費電氣運行費用，還會浪費大量的資源，必須對其給予高度的重視。

5.3 不符用戶需求

建筑設計單位的設計人員在進行電氣設計的過程中，對于電氣節能設計既需要考慮到用戶的利益與需求，還需要重視用戶對于電氣節能方法的時序需求。然而，目前建筑設計人員在電氣節能設計的過程中，并沒有充分考慮到這些因素，容易給消費者的使用帶來不便。

5.4 光源選擇不當

從現階段的電氣節能設計分析來看，若是設計人員所選用的照明光源不當，在照度設計方面缺乏合理性，自然不能符合GB 50034—2004《建筑照明設計標準》中的相關規定及要求。在建筑照明系統設計的過程中，對于建筑物室內的照明、空調等方面的設計沒有進行節能考慮，導致部分照明節能設備難以滿足節能標準。若是對于立面照明、庭院照明等方面的設計，沒有做好光控設計，也會造成電能的浪費。

6 建筑電氣節能設計

6.1 供配電系統節能設計

對于建筑電氣設備安裝中供配電系統是非常重要的一個組成部分，其安裝主要放在以下幾個方面：第一，合理地選擇變電站和變配電所。在靠近建筑負荷中心的位置要安裝相應的箱式變電站，這樣不僅能夠保證電纜供電半徑的縮小，還可以避免在電能整個運行過程中出現能源的浪費。第二，變壓器設備數量和容量的選擇。不同的建筑工程，使用到的變壓器數量和性能會存在一定的差別，因此要結合建筑工程的實際使用要求選擇相應型號的變壓器設備。隨著季節的變化，用電量的改變，需要適量地增加變壓器的數量，防止出現一些不必要的能源浪費問題。第三，明確供配電系統功率影響的相關因素。在實際建筑工程的施工過程中電氣節能技術可以通過功率補償等方式實現供配電系統功率的穩定。在一些民用建筑工程中，還會采取并聯、集中控制補償的方式，加強對供配電系統的處理這樣可以減少電力能源的損耗。

6.2 變壓器的選擇

建筑電氣對變壓器的選擇實際上是相對繁雜的，變壓器的數量取決于變電所供電范圍內所有用電負荷的電量。為了能夠節約能源，要對整個供電負荷范圍內的用電負荷進行計算，并且要根據負荷的負荷等級，選用合理的供電方案。對于工程規模較大的建筑，整個負荷量的統計工作量很大，還要通過各個設備和各功能性用電負荷的需用系數來計算有功功率，進而計算出各用電負荷的無功功率。之后，基本就可以進行變壓器的計算和選擇了。簡要地說，要先確定未補償前的總無功功率值，進而計算出補償后的無功功率值，最終算出供電系統的視在功率，也就是供電系統中所需要的變壓器的容量，單位為kVA。不能直接用計算出來的數值去選擇變壓器，所選擇的變壓器要給一定的容量空間。變壓器覆蓋的供電單位、住宅、人員范圍很大，需要保障其供電的可靠性，所以選擇的變壓器要有一定的容量空間。但是，又不能無限制地擴大變壓器的容量，當變壓器的容量或者變壓器臺數增加時，會大大增加成本。首先，會增加變電所的占地面積。另外，變壓器臺數的增加，會增加斷路器、開關柜等用電設備的數量等。所以，這里提出了負荷率這個概念，變壓器的選擇要使其負荷率的值在規定的范圍內，根據負荷率選擇變壓器的容量和臺數，既可以滿足實際的應用，保障供電的可靠，又可以做到電能的節約。

6.3 電力線路的節能優化技術

電能在整個運行的過程中會產生一定的損耗，因此電力線路的截面積和供電方式會影響到電力功率的消耗情況。如果電壓越高，電線的損耗就會越小。但是在實際的應用過程中，很多情況下是不能夠實現高壓輸送的。因此，設計人員和技術人員要提高對電氣負載能力的重視，做好電氣位置的合理布置，保證整個電力盡量滿足電氣設備的使用要求。首先，需要將電線的長度盡量縮小，通過點到點的方式能夠有效地減少電線的長度。其次，截面積要適當增加。如果電源線比較長，需要對線路的熱穩定進行分析。在明確整個負載量的同時，將電源線的截面積盡量增加，這樣能夠減少電能的損耗，還可以實現節能效果。最后，合理的選擇電力線路材料，通過銅芯線和鋁芯線能夠有效地降低電阻。

6.4 取暖系統的節能技術

建筑電氣安裝的過程中取暖系統是非常關鍵的組成部分，同時對于綠色節能技術的應用也非常重要。在我國北方地區，由于冬天的氣候比較寒冷，如果建筑中沒有取暖系統，將會給人們的生活帶來嚴重影響。以前使用到的取暖系統會存在較大的能源損耗，取暖效果也無法達到人們的要求。因此，在建筑行業電氣安裝工作中要盡量選擇一些科學合理的取暖系統，有效地利用可再生能源，減少能源浪費還可以保護環境。太陽能屬于一種可再生能源，具有豐富的蘊藏量，同時輻射量比較大，可以覆蓋較寬廣的范圍。因此，在這一基礎上可以加強對蓄熱型取暖設備的應用。這種設備可以將沼氣還有太陽能進行充分應用，從而減少電氣能源的損耗，滿足用戶的供暖需求。除此之外，還可以通過分戶計算的方法，在保證用戶利益的基礎之上，實現對能源使用量的控制，最終達到節能環保的作用。

6.5 自然光的節能技術

現階段，我國建筑電氣安裝過程中對于綠色節能理念的應用還可以加強對自然光的使用。使用自然光不僅可以滿足照明系統的要求，同時還可以節約電能有效降低電力能源的消耗。目前我國使用比較多的自然光技術主要有以下幾種：第一，導光技術。這種技術是通過利用光的傳導方式，有效地彌補一些光照不穩定的情況，加強了這一技術的應用優勢。利用這一技術還可以對光照角度和時間進行改變，實現對光照能源的應用，提高整個綠色節能技術的應用效果。

第二，光照的效應理論。主要是借助農業種植業為出發點使用的一種新型技術，通過安裝相似的采光棚，可以對太陽能進行回收和轉換，合理地安裝在相應的位置，加強對能源的充分利用。

6.6 照明系統的節能設計

對于照明系統，設計上一般分為正常照明系統和消防照明系統，當計算其消防電量時，只需要計算消防照明系統的電量。當使用燈具的場所屬于消防通道時，需要增設消防照明用電。此時，可以采用平時與消防能夠兼用的燈具，這樣可以減少一套燈具，降低資金損耗。例如，在高層住宅的電梯前室，很多時候會采用平時與消防兼用的燈具。另外，對于不同功能的房間，不可以隨意增加其照度，應在完成規范對功能房間照度要求的前提下，盡量減少能源浪費，達到節能的要求。在燈具的選擇上，同樣要做到節約電能。比如普通的白熾燈和熒光燈，在同樣照度的情況下，會消耗更多的電能，所以目前很多時候都采用節能燈具，節能燈具不僅能耗低，并且壽命長，滿足了節能的各種要求。另外，從燈具控制上來說，有一些燈具可以應用在類似學校的教學樓以及自習室等場所，這種燈具一般設置有人傳感器。學校的教室、走道，當無人在走道走動，或者沒有學生上自習時，燈會自動熄滅；當有人在燈具所覆蓋范圍內時，燈具則自動點亮，這樣很大程度地減少了電能的消耗。除此之外，還要根據所設計建筑的功能特點，在太陽光照充足時，盡量使用自然光。

對于規模比較大、功能相對復雜的建筑，還可以采用智能照明系統進行照明設計，智能照明系統不僅可以分時分地控制，還可以調節光的照度。隨著科技的發展，可以應用的節能措施將越來越多，一些建筑還應用了太陽能等新能源在照明節能上。照明電能的消耗占全國電力總消耗的13%，所以在設計上一定要注意它的節能設計，節約國家的能源。

7 結束語

綜上所述，節約能源是我國發展進程上的一個重要環節，同時也是建筑電氣設計必須要重視和實施的一個環節。本文根據建筑電氣設計的節能原則，闡述了電線電纜節能、變壓器節能、電力和照明系統等方面的節能措施，使得供配電系統在電能的節約上，能夠有針對性和實效性地進行優化和完善，保障了國家節能工作的有效推進，以及能源的可持續性發展。