安全節能策略在建筑電氣設計中的應用

李俊峰

（太原市建筑設計研究院，山西 太原 030000）

0 引言

科學環保、資源的可持續利用，是近些年來最受關注的話題。在建筑行業，以建筑施工的工程項目來說，電氣設計是非常重要的一部分，因此，如果在建筑電氣設計中倡導綠色節能，實現資源的最大化使用，無論從經濟利益、環境利益、資源利益上，都能得到很大的提升。而這一系列的變革，也必然讓建筑行業脫胎換骨，走上綠色、環保的可持續發展道路上來。與此同時，在建筑電氣設計中，還應重視安全性，保證電氣工程的安全質量，促進建筑工程的順利發展[1]。

1 現代建筑電氣的概念和發展

在保障電氣系統運行效率與質量的基礎上，為達到有效降低電氣能耗的目標，在涉及建筑電氣的設計。環節中，通過多元化的技術手段與建設理念，對建筑電器的耗能標準進行調整與優化，就是建筑電氣節能降耗設計的主要目標與內容。社會是隨著能源的損耗而進步的，現階段我國各項基礎能源相對緊缺，在我國居民享受高質量生活、高度城市化居住環境的同時，也能夠在日常生活中得以發現，環境污染與能源利用率低、能源過度損耗所帶來的現實問題。相關研究表明，我國建筑能耗在整體社會的總能耗中占十分重大的比例，并且建筑能耗的占比是相對動態的，會隨著我國社會經濟水平的進步而不斷上升。而在建筑項目的建設過程中，電氣節能也是整體建筑節能的重要組成部分[2]。時至今日，在國民經濟不斷發展的時代背景下，各個建筑的電氣設備、供電系統所耗費能源的增長速度遠遠超過了我國發電領域的進步水平，這一問題從而引發了建筑能源供不應求的矛盾，因此建筑電氣設計中的節能降耗愈加重要，在整體建筑行業中，遵循節能降耗的電器設計具有十分重要的現實意義。

2 促進建筑電氣設計安全節能的重要性

2.1 要從實際條件出發

在應用綠色節能設計理念時，設計人員要充分尊重工程的實際情況，不能脫離實際環境盲目強調電氣工程的綠色節能。建筑系統中包含的分支內容較多，涉及較多的部門和施工環節，只有全面考慮分析，實時掌握準確的信息，才能保證建筑電氣設計符合實際要求，才能合理地應用綠色節能技術。為了盡可能高效地落實綠色節能理念，首先要保證符合實際條件，加強考察工程實際情況，做好建筑內部軟硬件設施的合理設置，保證生活環境舒適、便捷。

2.2 降低能源消耗

在建筑電氣系統運行過程中，對能源的需求量較大，尤其是電能。為了實現人與自然環境的和諧發展，需要提高能源利用率，減少能源消耗，取締一些不必要的能源消耗。設計師要對電氣運行最小能耗標準區間進行分析和考慮，對電氣實際運行的能耗區間進行細致分析，平衡好能源消耗和電氣系統運行，從而在控制能源消耗的同時保證電氣系統的高效運行，將綠色節能理念充分落實。可以使用一些降低能耗的設計方法，確保在運行階段可以將電氣系統的能源消耗降低[3]。但是也需要注意避免盲目追求綠色節能而忽略了電氣運行中的安全問題，要注意避免產生風險問題。

3 電氣設計的安全節能策略

3.1 電力供應環節的安全策略

電力系統是現代建筑中的一部分，伴隨著建筑用電行為的增加，對建筑電力系統要求也不斷提高，電力供應一旦中斷，建筑物部分系統就無法正常運行，情況嚴重時，整個建筑物會陷入癱瘓狀態。因此，保證建筑電力系統的安全穩定運行十分重要。在建筑電氣設計時，設計人員要綜合考慮整個建筑物的用電需求，對電力供應系統的運行環境進行全面分析，然后選擇符合電力運行需要的供電設備，確定合理的電力系統，以便建筑供電系統能夠滿足建筑用電需要[4]。

3.2 照明設計的安全節能策略

光資源的浪費現象，在建筑行業非常常見。在考慮照明需求的基礎之上，其實可以將電氣設備的價值充分考慮。首先，挑選合適的設備，制定合理的電氣參數，滿足居民和項目單位的不同用電需求。其次，可以考慮日常用電的場景需求，以實用性的原則，調配燈具的燈光明暗度、開關設置等。再次，在燈具設備的挑選上，也可以選擇LED 燈具。LED 燈是一個用半導體二極管來發光的一種二極管，能夠直接通過感應器件，將電能信號直接感應轉化輸出為光，而且還具備安全、耗電少、節能等優勢。最后，可以結合智能控制及聲光、紅外控制的設置，減少不必要的電能浪費。

為保證建筑電氣工程的穩定運行，要求設計人員提高對應急照明系統設計的重視性，處理應急照明各項指標模糊的問題，如供電容量、照度需求、光源選擇、場所設置、應急電源選擇等各個方面。通過對相關的照度要求進行分析可知，設計人員需要在消防電梯機房、消防控制室、配電室等重要位置進行應急備用照明設計，保證照度符合工程的使用要求。在建筑內部進行應急照明設置，其主要有門廳、地下車庫、疏散走道、樓梯間等各個地方的應急照明，且需要考慮到地面最低水平的照度，保證其照度達到規范要求。最后，應詳細說明應急照明系統的燈具及電源，采用安全電壓的集中電源系統及燈具，保證消防人員參與滅火過程中的安全性。

3.3 供配電系統的節能策略

針對供配電系統與線路設計的調整與優化，是整體建筑電氣節能設計中的重中之重。實際的設計環節中需要根據不同建筑的個性化需求以及相關電氣設備的類型與耗電程度進行綜合分析，應用簡單有效的原則對配供電系統進行方位的調整與優化。因此，需要加強對電器負荷容量以及不同用電設備自身特點、電能損耗需求、電能、品質需求等問題的關注，從而根據工程需要有意識地挑選最適宜的變壓器與配供電系統，以此為電氣節能設計保駕護航。除此之外，相關設計者還可以通過智能化的供配電監控系統對建筑內所有的用電設施設備、線路等的能耗進行實時監控與統計。設計師亦或是使用者還可以根據其需求為不同用電設施設定最高用電量，一旦系統檢測到某一設施用電量的異常或是達到用電最高峰，便會及時發送警報并對相應設施進行斷電處理。充分保障各項用電設備的工作都能按照設計者的構思、計劃有序進行，進而達成降低設備電能損耗、提升用電效率的設計和建設目標。

3.4 防雷接地設計的安全策略

防雷裝備是否可靠直接影響著建筑電氣工程的質量，要做到合理選擇防雷裝備，優先選擇金屬導體，使室內的電位保持在平衡的狀態，有效提高均壓效果，確保設備的運行安全，避免建筑使用者的人身安全受到威脅。設計人員應充分認識到地下水位產生的影響，若是地下水位超出安全范圍，則需要選擇塑料、橡膠等防水材料對建筑鋼筋進行保護，以此提高建筑鋼筋的絕緣效果，降低安全事故的發生。在防雷接地裝置設計過程中，應充分考慮到建筑外部接地裝置敷設，可以選擇閉合狀的水平接地體進行施工，滿足接地電阻值方面的要求。同時，應充分考慮到雷電波侵入產生的影響，對電纜進出線設置進行科學設計，保證電氣設備與鋼管、電纜金屬外部等進出端相連。可以將避雷器安裝在接地裝置進出的位置，將避雷器與絕緣子鐵腳連接，有效提高工程的安全性。

3.5 電氣線路設計的安全策略

電能在日常的傳輸時，會對電路網絡的功率造成一定程度的損耗，在這種情況下，電路功率造成的損耗和線路長度以及負載它們的關系是相互影響的。對此，可以采用的一個最好解決方式之一就是直接把線路電阻適當降低，讓整個系統輸出的總功率都提升上來，以此方法可以進一步把線路間的損耗適當減輕，具體的做法一般可以采用以下方式：有一個規范地應用于線路敷設長度的計算方法和計算途徑，將電源設置于負荷中心，縮減線路長度，把損耗減低。而針對線路過長的線路要怎么來處理，可以選擇在其電壓值和通過電流都已經完全滿足繼續正常、安全使用的情況下，在保留它們長度的基礎上，適當增添一級的導線截面積，電氣位置問題也是一個不可忽略的問題，電氣位置調整要本著以盡量保證降低線路供電損耗路徑為主要工作原則[5]。因此，在建筑電氣設計中，應用節能技術前要進行多方面考慮，例如，需要充分了解建筑的每個地方對電氣應用的需求量，采用不同的設施，這是首先要考慮的環節，同時在選用電氣設備的同時不能因為節能而延長工程的期限，要做到既能滿足正常作業的同時，還能避免在使用的過程中產生過度的消耗，加強對建筑電氣設備定期的檢測和維護，以免因為設備陳舊或者線路老化等問題導致電能過度的消耗。

3.6 電氣防護安全策略

針對電氣建筑系統的前期設計以及后期使用階段，要做好短路巡查工作，主要檢測線路是否完好，尤其是針對絕緣層以及大功率電氣設備，及時地進行導線和電纜的檢測。落實好導線持續性管理，階段性地進行絕緣能力測試以及電阻測試，若發現電阻過高的導線要及時進行更換；監測具體的電氣系統運行環境，避免在高溫潮濕環境中使用；做好整體建筑電氣系統的防雷接地工作，避免雷擊影響系統正常運轉從而引發短路。

3.7 消防系統安全策略

建筑電氣中的火災自動報警系統，能夠在火災發生時第一時間發出防火警報，在輔助工作人員方面，能夠快速、準確判斷出發生的具體部位，并采取相關的措施來進行控制預防，對于人們的財產生命安全起著重要的保護作用。在進行消防系統的設計時，應當合理選取具有良好防火性能的材料的電線電纜，以此來確保火災發生的情況下，線路不會出現故障，延誤火災的最佳控制時期。

3.8 節能建筑的能耗監控技術

智能化監測技術應用于建筑電氣系統中可以顯著提高建筑能耗控制水平。在建筑電氣設計方案中要滲透綠色節能理念，串聯室內各項系統，從而利用智能化技術捕捉、分析相關數據信息，最終實現電氣系統的自動調節。例如變頻中央空調是當前很多建筑常用的設計方案，可以從一定程度上應用和實現能耗監測技術，最終利用變頻技術達到節能的目的。控制主板是中央變頻空調節能調節的核心部件，該控制主板根據各個傳感器監測到的數據變化量，通過通信卡、驅動器、變頻器等設備來調節主機的運行參數[6]。如當溫度發生變化時，溫度傳感器將采集到的變化量通過通信卡傳輸到控制主板，控制主板處理器經過數據比對分析，經驅動模塊控制變頻器的運行參數，從而降低空調主機的運行能耗。在進行建筑電氣設計應用節能技術之前，要做好各方面顧慮，在選用電氣設備的同時不能因為節能而延長工程的期限，要做到既能滿足正常作業的同時，還能避免在使用的過程中產生過度的消耗，加強對建筑電氣設備定期的檢測和維護，以免因為設備陳舊或者線路老化等問題導致電能過度的消耗。在這些必備條件之外，還需要選用適合的位置采用光控照明設置，不僅可以滿足當地居民的用電需求，同時還能起到很好的控制作用。

3.9 應急照明系統優化

為保證建筑電氣工程的穩定運行，要求設計人員提高對應急照明系統設計的重視性，處理應急照明各項指標模糊的問題，例如供電容量、照度需求、光源選擇、場所設置、應急電源選擇等各個方面。通過對相關的照度要求進行分析可知，設計人員需要在消防電梯機房、消防控制室、配電室等重要位置進行應急照明設計，保證照度符合工程的使用要求，在建筑內部進行應急照明設置，其主要有門廳、地下車庫、疏散走道、樓梯間等各個地方的應急照明，且需要考慮到地面最低水平的照度。需要在多功能廳、休息廳、餐廳等各位置進行應急照明設置，保證其照度達到要求。最后，應詳細說明應急照明系統的光源及電源，若是應急電源自帶蓄電池或集中應急電源裝置EPS，可以選擇瞬時點亮的鹵鎢燈或快啟節能的鹵鎢燈。

4 結語

總的來說，采用現代電氣技術的綠色節能設計，是節約電力能源的重要設計需求，也是建筑設計發展的主要方向。此外，還應對建筑電氣安全設計和開發中的節能措施和策略進行一定范圍的理論研究、探索和技術分析。在建筑工程的電氣設備進行實際優化設計和開發過程中，還需要通過對照明電路系統、電機、變壓器等以及暖通設施等方面的設計優化技術，提高供配電線路系統的安全性和節能性。