建筑電氣設計中節能技術分析

秦 園

安徽環境科技集團股份有限公司（230093）

1 電氣設計及節能技術概述

1.1 建筑電氣設計現狀

建筑行業的快速發展，對電氣行業起到了促進作用。建筑電氣設計與其后續的能源消耗情況有直接關系。為實現能源節約，需要在設計的過程中，加強對電氣系統的優化和調整。但在現階段的電氣系統設計發展過程中，仍存在對能源節約設計不重視的情況。大部分設計人員為方便省事，按照建筑類型對傳統的電氣設計進行調整，未能進行節能優化設計，導致電氣能源消耗大的問題無法得到解決[1]。

1.2 節能技術及其重要性

節能技術對于建筑電氣設計有著非常重要的作用，可有利于建設綠色節能建筑。節能技術的應用，不僅能夠提升資源的利用率，減少能源消耗和浪費的情況，進一步實現對環境的保護作用，而且能夠降低電氣工程中的成本消耗。在工程建設的過程需要大量的材料，并且在建筑完畢后電氣系統仍需要進行能源的消耗，因此，在電氣系統中融入節能技術，能夠減少能源和材料的消耗，使建筑工程在設計施工和實際應用的過程中，能夠減少成本消耗，實現能源節約和高效利用。

2 建筑電氣設計中節能技術的應用

2.1 照明系統中的節能技術

照明系統是電氣設計中的重要一部分。燈具對電力的消耗相對較大，設計人員應通過恰當的方式優化燈具設計，提高燈具的利用效率。

首先，應選擇具有高效節能效果的燈具。與普通燈具相比，節能燈具的能源消耗僅是普通燈具的1/5 作用，并且使用壽命更長。LED 節能燈相比普通節能燈，能夠降低35%的電能消耗，使用壽命是普通燈具的6～8 倍，具有較強的節能效果。在建筑電氣設計的過程中，可以根據建筑成本控制情況，在光源系統中增加LED 節能燈，減少能源的消耗，達到節能的效果[2]。

其次，應對燈具進行合理的設計應用。在照明時使燈具能夠充分發揮作用，將不同類型的燈具組合使用，從而實現能源節約。如在對照明系統進行設計時，要對照明燈具組進行測試，了解其照明范圍和強度，在其中選擇若干個燈具，使用LED 等代替，補充光源的效果，使能源得到有效節約。該設計方式能夠有效對照明系統進行合理優化，使能源消耗降低50%左右。

最后，對照明系統進行節能設計。在公共區域應調整燈具控制方式，轉變控制模式，以便達到節能效果。如在公共樓道、衛生間等區域設置聲控燈或者感應燈，在發出聲音或者感應器識別到物體后開燈，在安靜或識別無人的情況下自動關燈，避免長時間亮燈造成能源浪費的情況。

2.2 電動機節能技術

建筑中的電氣系統中，動力系統對能源的消耗較大。在節能優化的過程中，應對電動機系統進行節能設計，降低電動機產生的能耗，提高建筑節能效果。想要實現電動機節能，一方面應提高電動機的能源使用效率，另一方面應降低無效能源消耗。

在設計優化過程中，設計人員應加強對先進節能電動機及相關設計的了解，根據電動機的設計使用情況進行綜合設計。在選擇電動機時，應了解電動機的負荷特性，選擇更加節能的設備。可以根據不同的負荷，選擇恰當的節能優化措施。如在連續負荷過程中，應分析電動機連接的相關設備，了解設備的實際負荷情況以及電動機輸出功率情況，調整電動機、風機和水設計人員泵的運行，使其處于遞減負荷狀況，實現對電能的節約效果。若為斷續負荷時，應分析停止電動機運行時產生的多余能量消耗。可以使用逆變器或者變頻裝置等設備，調節對電動機的速度，使其能夠根據實際的負荷情況改變運行速度，如在輕負荷的情況下，控制電動機運行速度，使其低速運行，減少能量的消耗[3]。

此外，提高負載能夠使電動機的運行效率提升，減少無用的消耗。一般在負載達到70%時，電動機運行效率相對較高。若負載在45%～70%，電動機運行效率相對較低。若負載率在25%～45%時，應及時降低電動機容量，減少對能源的消耗。

2.3 配電系統中節能技術應用

在對建筑工程配電系統進行設計時，為降低對能源的浪費，應對系統進行合理調整和設計。

首先，電路過長會使電路的損耗提高，設計時應盡量縮短配電系統中的電路結構，形成恰當的電網結構，減少電能浪費現象。在10 kV 電纜設計的過程中，傳統的電網往往呈現放射狀，電網的連接效果不理想，并且距離過長導致消耗量較高，因此對電網優化時可以將結構轉化為環網結構，使電網的連接效果和使用效率得到有效提升。

其次，在供配電的過程中，電能的需求量和供應量相近時，其對能量的使用效率高，在能量供應不變時需求量降低。系統中用電設備的負荷降低時，將會出現電力浪費的現象。在優化設計時，使用變壓器對電流的供應量進行調整，避免負荷降低和輕載的情況，根據電力使用和消耗的情況進行合理的供應，提高電力的實際應用效果。

再次，在供配電設計過程中，變壓器的應用較為重要。恰當地變壓調整能夠起到節能效果，但變壓器使用不合理，不僅會浪費能源，還會使配電線發生損耗，影響整體的管理效果。一般情況下，在電路設計時，對三相不平衡度有一定的要求，其中變壓器出口應≤10%，分支線應≤20%，行線電流≤25%。不平衡度超過標準后，會對電路產生較大的不良影響，使變壓器和配電系統中的安全隱患提升，同時，對能源的消耗和對線路的損毀情況均會提升，因此，在配電系統設計的過程中，需要盡量降低三相不平衡度數值，實現能源的節約。

最后，為在使配電系統的運行過程中節能效果更加突出，應對其進行精準控制。在設計時，可以嘗試使用智能管理系統，通過智能技術對電氣系統進行控制，有效識別能源利用效果，對能源利用系統進行調整，對能源浪費的情況進行識別和控制，從而加大對能源的節約。

2.4 可再生能源的利用

可再生資源在建筑中的利用是目前節能建筑設計的方向之一。常見的可再生能源包括水能、太陽能、風能、地熱能等。我國對于可再生能源的利用較為重視，2020 年使用可再生能源發電量達到了22 148 kW·h，同比增長8.4%。可再生能源的利用已經成為節能技術的重要組成部分，建筑中對能源的消耗占比逐漸增大。在現代化建筑設計中，為減少對能源的消耗，應加強對節能技術的應用，在建筑設計中使用可再生能源，減少對能量的消耗。

2.4.1 太陽能資源轉化技術

由于太陽能在我國領土覆蓋率為68%左右，在地球某一點24 h 內接收的太陽能輻射照度相當于102 000 TW 的能量，因此太陽能較為豐富。常見的太陽能利用方式為光伏和光熱兩種，利用方式相對簡單，能夠在建筑中合理應用。如將太陽能集熱器融入建筑屋面或圍護結構，提高建筑的結合保溫效果，為建筑內部提供熱水。或者使用太陽能電池板，將太陽能轉化為電能，為建筑供電，降低建筑的運行成本。

2.4.2 加強對地熱能的利用

地熱能主要來自地球內部的熱量，同時，含有一部分太陽能。目前，主要使用地源熱泵技術來實現對地熱能的利用。相關人員在建筑設計前，分析地下熱能分布情況，并采取合理的利用方式，充分利用當地的地熱資源。使用雙循環系統和熱交換器等設備，對地下熱能進行合理應用，為建筑供暖和供熱水，降低對能源的消耗。

2.4.3 對自然溫差的利用

利用白天熱夜晚冷的特點進行節能設計，使用蓄熱材料將白天的熱量進行儲存，在晚上為建筑供暖。利用新材料將夜晚的冷氣儲存，在白天釋放，實現對室內溫度的合理調節，降低空調能源耗費。

3 結語

相關設計人員應充分了解建筑需求和具體情況，提供針對性的節能設計，實現對能源的節約和保護。同時，加強對新材料的使用，提高對可再生能源的利用，減少能源消耗，達到節約成本和保護環境的目的。