建筑电气在建筑设计中的节能探析

建筑电气在建筑设计中的节能探析

发表时间：2018-12-21T11:05:01.987Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第26期作者：徐洪平

[导读] 中国作为一个建筑大国，需要巨大的能源消耗来支撑。

中冶京诚工程技术有限公司北京市 100176

摘要：本文根据建筑电气节能设计应遵循的原则，阐述建筑电气设计中建筑节能的不足，并提出了建筑设计中建筑电气的节能措施。

关键词：建筑电气、建筑设计、节能

0 引言

根据中国建筑节能协会发布的“中国建筑能耗研究报告（2017年）”，2015年中国建筑能耗总量为8.57亿吨标准煤，占该国总能耗的20％。全国建筑总面积达613亿平方米，其中公共建筑面积约113亿平方米[1]。

中国作为一个建筑大国，需要巨大的能源消耗来支撑。随着建筑技术的快速发展，建筑电能作为节能降耗的重要途径，可以有效降低功率损耗，因此必须高度重视。

1 建筑电气设计在建筑节能中存在的问题

1.1 建筑电气节能现状

随着中国城市化进程的不断推进，建筑业日益繁荣，所面临的能源消耗问题日渐突出。国家大力提倡“绿色环保，节能发展”理念，就是希望能降低能耗，节约能源，保护生态，实现经济社会的可持续性。因此，建筑业绿色低碳发展是实现“美丽中国”的重要途径。

建筑电气在建筑能耗中占较大比重，相关部门虽采取了一系列的节能措施，但由于人们对建筑电气节能观念不深入，相关部门执行措施不到位，导致建筑电气的节能设计依旧存在很大问题。主要体现在以下几个方面：

（1）人们对电气需求量的增多，导致盲目用电的现象越来越明显。

（2）为降低施工成本，又缺乏电气节能意识，仍采用传统的设计原则，导致建筑能耗较大。

（3）在建筑电气设计中，不考虑节能措施，以至于在供配电系统，照明系统，电力系统，空调系统和太阳能系统中形成巨大浪费。

1.2 建筑电气节能设计要求

首先，要加深人们对建筑耗能所形成巨大浪费的意识，倡导合理使用电气能源。同时，相关部门应加强对建筑电气节能的教育理念，只有普通大众及企事业单位都参与起来，才能真正解决问题。

其次，电气设计师应充分考虑节能降耗因素，采用新的高效节能技术以达目标。但设计人员还应遵循“以人为本”的设计原则，不可为强调节能而设计出有违人性化的设计，从而对用户体验大打折扣。

最后，电气人员应在施工初期就考虑电气设计的各个方面，并合理规划，借助先进技术提高资源利用率，从而实现真正意义上的成本节约。

2 建筑电气节能设计遵循的基本原则

2.1 实用性原则

除满足根本的节能问题，还需注重设计的实用性。建筑施工的最终目标是实现其使用价值，以满足人们工作和生活需求。因此，在建筑电气节能设计中，要保证其电气设备的正常使用，以及建筑物供电，照明，电力，空调等系统的正常运行。

2.2 经济性原则

在设计过程中不能过分奢侈，强调节能，应注意其经济原则。这就要求建筑电气人员在建造初期就对电气设计进行全方位的考量，最大限度地控制施工成本，使建筑电气设计真正符合实际经济效益。

2.3 技术性原则

除实用性、经济性原则外，还应遵循技术性原则。采用新型高效的技术，一方面是为了最大限度的减少耗能；另一方面则是为了在电气使用过程中，能及时发现能耗问题并解决。

3 建筑电气在建筑节能设计中的基本措施

3.1 供配电系统节能措施

建筑节能设计中的供配电系统，需考虑电网的负荷容量、分布情况、供电距离以及设备性能等因素。配电房尽量与负荷中心位置相近，目的是为了减少配电线长度，节省配电线数量，减轻电能消耗，提高电压质量。合理选择变压器的数量和容量，使其容量与负荷相匹配，当负荷发生变动时变压器能根据负荷情况进行切换，从而减少轻载运行产生的不必要能耗，延长变压器的使用寿命。

3.1.1变压器节能

（1）变压器能耗比重较大。作为供配电系统的基础设施，其损耗约占总能耗的6%。变压器的损耗包括两部分：铁损和铜损。变压器的铁损与变压器的一次电压有关；铜损不同，其大小主要取决于负荷电流的大小[2]。因此，为减少变压器的损耗，应选择高效低耗的节能变压器，并合理配置变压器的数量和容量。节能变压器的选材要求质量小、能耗低、工作效率高且抗冲击能力强[3]。

（2）选择负载率合适的变压器。变压器在经济效益最佳、节能效果最好的情况下，其负载率设定在75%-85%之间。同时，优化变压器的运行方式，选择容量与负荷相匹配的变压器。此外，考虑变压器的工作环境，并适当降低温度运行，以及三相负载和变压器接线方式的平衡[2]。

3.1.2线路以及导线节能

线路的损耗一般与线路长度、负载大小以及走向规划有关，导线的损耗一般与导线类型、导线截面以及电阻率有关。主要节能措施包括以下几点：

①选择线路长度时，要在确保满足需求的情况下减少线路损耗。对于线路的走向规划，要避免出现错杂迂回的现象，尽量少走“弯路”。

②选择导线时，应选择电阻率较小的导线。常用的导线类型包括铜线，铝线等，其中铜导线最佳，铝线次之。

③选择导线截面时，不应盲目增加导线的截面面积。需要对导线后期的运行情况进行分析，根据电流指标、经济考量来确定导线截面的大小。

④增强传输线路的电压。权威数据表明：当电压等级提高10%时，耗能将降低 17.4%。

⑤使用高功率因数设备。因功率因数平方与线路损耗成反比，所以功率因数越大，线路损耗越小。

3.2 照明系统的节能措施

调查显示，我国照明用电量在总用电量中占很大比重，建筑照明范围大面积广，因此照明是建筑电气节能的主要节能途径。照明节能设计就是要求在不降低照明质量的情况下，尽量减少照明回路的能耗[2]。通常的节能措施包括：

①严格遵循建筑照明的设计标准。根据建筑的照明标准，对照度要求较高的地方可采用混合照明的方式，提高照明的效率，减少一些照明的浪费[4]。

②采用节能高效的光源。充分考虑照明的强度和面积，以节能高效为原则进行选择。此外，采用新型的绿色光源如发光二极管（LED）、光纤等，能更好地发挥作用。

③选用科学的照明灯具。衡量灯具的效率以及配光等因素，优先考虑效率较高且容易清扫，还容易更换的照明灯具[2]。

④充分利用自然光源或照明环境光源[4]。合理利用自然光源不仅节能环保，而且对人眼的伤害较小；运用物理原理将照明周围环境再利用，增强照明强度，也能达到节能降耗的作用。

⑤采用合理的照明方式。照明控制方式主要有：集中控制，分区、分组控制，就地控制，调光控制，声控开关控制，人体感应控制，楼宇智能控制等[2]。不同场所采用不同的照明方式，便于操作和节能。

3.3 动力系统的节能措施

动力系统的节能主要是针对发动机效率和功率因数而采取的措施。利用高效电机来降低空载或负载损耗，从而提高发动机的效率和功率因数；避免“大车拉小车”的现象，选择合适的发动机；改进发动机的控制方式，做到及时调节，提高运行效率。

3.4 空调系统的节能措施

在公共建筑中，HVAC系统占建筑总能耗的50％以上。从技术角度来看，需要优化系统的启停控制；优化空调变风量、变流量的控制系统；对水泵进行季节性控制；对低温送风系统进行最优控制等。从自身角度来看，需要我们合理选择控制模式；设定标准的温度参数；定期清洗冷凝器和蒸发器等。

3.5 太阳能系统的节能措施

太阳能是一种绿色可再生能源。太阳能光伏发电系统的出现，为节能降耗起到了推波助澜的作用，如太阳能热水器、太阳能照明等。

4 结束语

建筑电气的节能设计不能单靠某一方面的措施，需要广大电气设计者、从业者的共同努力，更需要每个人的参与。为实现建筑电气的节能，应从工程的实际特点出发，考虑其安全性、实用性、经济性以及技术可行性等，制定出最合理的供配电方案，从而达到节能降耗的要求。此外，通过积极利用新能源，科学地使用节能降耗设备，提高能源效率，我们才能真正实现节能降耗的目标。参考文献

[1]《中国建筑能耗研究报告（2017年）》发布[J].建筑设计管理，2017，34（12）：41-42.

[2]谢同建.浅谈建筑电气节能设计[J].江苏建筑，2010（S1）：85-86+106.