建筑电气设计中节能技术应用

［摘要］当前，在国家节能减排的大政策下，大力发展可再生能源及研发节能减排新技术，已成为构建低碳清洁高效安全的能源体系、逐步实现能源独立的必然选择。本文对建筑行业的电气节能设计进行了分析，重点阐述了建筑电气设计中的有效节能技术措施，并结合实际项目，对节能减排效果进行对比。对建筑设计中电气节能技术有着指导性意义，可为我国夏热冬暖地区电气节能设计提供参考。

［关键词］节能减排；建筑电气设计；节能措施

0引言

当前，能源供给与人们日益增长的能源需要矛盾正在加剧，这也促进了全球节能减排的快速发展，如何研发出高效节能的技术手段已成为世界各国科研团队突破的重点。电能作为能源主要消耗品已成为关系到能源可持续发展的重要问题，如何有效节能减排在建筑能源系统是一个刻不容缓的课题。针对这种严峻情况，我国相关部门也通过并实施了一系列行业标准，以促进建筑电气节能设计的发展。我国建筑能源消耗还在不断增加，如何提高节能设计符合国家能源节能减排大环境，也影响到未来建筑行业的发展方向。因此，为了有效落实建筑电气节能设计，促进电气节能效果的提高，设计人员应该对电气节能的基础概念展开详细分析，并对其有效措施进行深入研究，这样才能真正达到节能减排的目的。

1建筑电气设计中节能措施的现状问题

11电气设计不符合国家行业标准

在工程项目建设中，建筑电气设计是建筑设计中重要的组成部分，但随着近几年的发展，居民生活水平不断提高，建筑用电需求猛增。在工程项目设计初期，很大一部分电气设计人员没有很好贯彻国家相关节能标准，导致许多电气设备安装不合理，例如选用传统灯泡做为照明光源及选用高能耗的老旧动力设备等。电气系统甚至不符合行业标准，有时会出现粗狂设计，生搬硬套。造成这个问题的主要原因是，设计师仅仅考虑满足用户当前的用电需求，而完全没有意识到将节能措施融入到建筑电气设计中，这不仅会无故增加电能损耗，同时增加了项目交付后的运营成本。此外，根据资料显示，传统建筑业仍然存在粗狂建设，不重视节能减排的问题。无论是个人还是企业，都缺乏节能的理念，相关部门编制适应当前的《绿色建筑评价标准》GB／T50378－2019等标准，因未进行广泛的有效宣贯，设计人员对其内容理解深度不一致，导致落实到建筑电气设计中千差万别，真正实施效果不理想。

12电气设计不合理

在工程项目的建设过程中需要连续的电力供应。电能是整个工程项目中不可缺少的基础能源，但现有部分电气设备已无法满足当前用户的需求，难以响应国家节能减排的政策，更难以实现能源可持续发展。此外，许多老旧的高能耗电气设备需更换成节能设备，其质量也达不到行业安全标准，潜藏安全隐患，影响人们日常生活，甚至威胁到人身安全。同时，许多单位对电能损耗没有足够的重视，节能意识薄弱，造成不必要的能源浪费，有效控制建筑物中电气设备的节能非常重要。因此，从电气设计开始，运用有效的节能技术就意味着顺应节能减排的基调，缓解国内能源危机的现状，确保真正实现碳达峰、碳中和的宏伟目标。

2建筑电气设计中具体有效的节能措施

21建筑照明设计中的有效节能措施

在照明设计中采取的有效节能措施，包括照明方式和照明控制两个方面。照明方式可以根据建筑的功能布局，区分各个功能房间的照度要求，合理选择灯具光源并精准布置灯具数量，同时尽可能高效利用天然采光，在具有天然采光条件或有天然采光设施的区域，优先考虑利用天然采光满足室内照明要求。照明控制措施应根据走廊、楼梯间、门厅、大堂、大空间、地下停车场等场所的照明系统进线分区，采用定时或感应等节能控制。211在优先考虑采用自然光的前提下，室内灯具光源应选用发光效率高、显色性能稳定、使用寿命长、色温适宜的高效光源。根据房间或场所对识别颜色要求和场所特点选用相应显色指数的光源，可采用符合标准发光效率高的LED灯。另外，各场所内设计的功率密度值均应不高于《建筑照明设计标准》GB50034—2013的目标值。以某橡胶集团生产车间为例，该集团为大型轮胎高新技术企业，在建厂初期，为建设成节约型公司，推动循环经济，提高能源利用率和循环率，在硫化段车间及成型段车间中，设计了多套无电照明系统（光导管采光系统，见图1）作为工作照明。光导管传输的自然光提供车间日间照明，投资回收率十分可观，同时提高了能源利用率。又因为该系统采用无电照明系统，且管道均为不可燃合金材质，无需敷设线路，消除电气安全隐患，成为这类车间安全、节能采光照明设计的理想选择。212照明灯具控制方式应根据不同功能场所进行分区控制。例如走廊、楼梯间、架空空间、门厅、大空间等区域场所的照明系统可采取分区、延时、感应等节能控制措施；学校、医院等大型公建项目的走廊、电梯厅、门厅等场所的照明，应根据建筑功能使用情况，采取集中控制；室内功能房间装设两列或多列灯具时，应按分组区分控制等措施达到照明节能目的。213大力提倡使用智能照明控制系统。在大型公建项目中，如商场、大开间办公场所，采用智能照明控制系统对照明灯具进行控制管理，并形成一套独立的照明控制管理系统。它不但可以对照明供电系统进行实时监控与跟踪，调节电力的电压和电流幅度，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功率损耗，还能保证照明设备的高效工作，让照明灯具长期处于最佳工作状态，提高设备使用寿命，确保光照均匀分布，产生良好的节能效果。214景观和道路的照明控制方式：景观照明控制应根据场地大小情况采用集中控制方式，并设置开启不同的照明场景来满足景观照明在平日、节假日和重大节日等不同时间的照明需要，并预留设置手动控制功能，对参观、重大事件等临时调整开关灯时间的情况进行紧急调度。道路照明的节能控制分为技术节能和管理节能两个方面，对于技术节能是通过降低变压器输电线路的损耗来减少配电系统的损耗，以及采用多光源路灯，实现在后半夜人或车辆比较少的时候，保留局部照明，减少电能消耗，控制运行成本。对于管理节能可采用智能控制方式，实现在不同路段，不同时间以及不同交通状况下，对道路照明进行实时动态化管理。

22配电系统的常用节能设计措施

221供配电线路的损耗及节能措施。建筑设计中供配电线路错综复杂，系统中的线路长且多。电流通过电缆会因为电缆导体本身有电阻的存在，而产生发热耗能。因此线路的节能措施主要考虑以下几个方面：（1）采用导电性能良好的优质导体电缆，但考虑到导体本身的造价，常规电缆一般采用铜芯或者铝芯电缆。（2）将高压变配电室设置于用电负荷中心，减少低压侧电力电缆长度，缩短线路的敷设路径，在电气设计中，线路尽量少走或者不走回头路。（3）避免电缆电线成捆敷设于密闭空间，因电流通过电缆时会产生大量的热量，若电缆成捆敷设于密闭空间内，散热困难，会导致电缆内导体电阻值增大，影响电能质量，增加电能损耗。222变压器功率损耗及节能具体措施。（1）在选择变压器型号时，优先选用高效节能的变压器，例如低损耗、低噪声节能干式变压器，接线型式采用DYn11型，并设强制风冷系统、温度监测和报警装置。变压器各项指标需满足《电力变压器能效限定值及能效等级》GB20052—2020的相关规定；（2）对季节性或较大用电负荷的设备（如中央空调机组、演唱会大型音响设备、大功率X光机等），可设置专用变压器，并在不需要对设备进行使用的季节，将该变压器停运，以降低变压器损耗，达到节约电能目的；（3）对变压器的运行效率、最佳负载率、负载运行特点以及经济运行条件进行综合考虑，尽量保持变压器的负载率处在高效运行区间。223选用高效节能的计量产品与控制方式。对电能的精确计量与高效管理也能有效地降低电能损耗。通过准确性高的计量仪表，组成运行可靠的系统对建筑物中电能参数进行检测：包括电压、电流、用电量、有功功率、无功功率、功率因数等。采用该系统对建筑能源消耗进行管理，按特殊用电层或功能分区对应急照明、照明、动力、空调等进行能耗监测、统计、分析和管理。此外选择高质量、高能效的冷水机、水泵、热交换器、散热器和风扇等设备，也能够有效降低20％～30％设备运行能耗，同时，在机组选择过程中，有必要配备一个低温热泵机组或一个通过收集热量来降低能耗的设备，回收利用空气中的余热。此外，设备和管道的隔热保温必须有效，确保最大限度地减少能量损失。

3案例分析

本人参与的漳州市行政服务中心建设项目（图2），该项目为地上七层，地下室为地下一层Ⅰ类停车库，局部为人防地下室，属于一类高层公共建筑，总建筑面积约为8057261m2，建筑高度为379m。该项目除满足绿色建筑设计标准外，其采用新的节能技术就是智能外遮阳技术，在屋面采用了1800m2电动采光窗，采用此技术可以根据建筑内部照明情况，调整内部局部照明，减低照明用电负荷。同时采用室内传感器，检测室内温度、湿度等参数，调节空调使用频率，使建筑在夏季时的制冷能耗大幅度降低，从而减轻空调负荷，节省中心运行费用。外遮阳技术还能根据室外实时气象状况和室内人员需求进行自动调节，对提高室内居住舒适性有显著效果，可避免过强的日光对办公或居住人员视觉和精神上的影响，起到采光、隔热节能，营造舒适生活环境的功效。根据调查资料显示，在建筑能耗中，大部分的能耗都来自电气能耗，其中空调系统能耗占总建筑能耗的40％～50％；水泵设备占总建筑能耗的9％～15％；照明能耗占总建筑能耗的15％～25％；其他设备占总建筑能耗的5％～15％。因此采用的外遮阳技术，不仅可以节省照明用电负荷，而且有效节省空调用电量，并且维护管理方便，使用周期长，适合在夏热冬暖地区大面积推广。

4结语

电气能耗占建筑总能耗的绝大部分，电气节能设计仍有很大的发展空间，设计人员应转变节能设计理念，采用可实施的节能技术措施，包括：选用新型机电节能设备、优先采用绿色可循环资源、使用楼宇自动控制系统、能耗监测系统等智能控制系统以及提高能源系统的功率因数等。同时，通过对建筑全寿命周期碳排放计算，明确建筑减碳收益。有效降低建筑能耗，创造舒适、低碳、高效的生活环境。

参考文献

［1］魏民．建筑电气照明中的节能设计措施分析［J］．建筑设计管理，2013（2）：47－49．

［2］胡敏．关于绿色建筑电气设计若干思考［J］．江西建材，2015（17）：29．

［3］董峰伟．建筑电气节能设计分析［J］．住宅与房地产，2016（12）：35－36．

［4］黄维元．建筑电气照明中的节能设计措施研究［J］．低碳世界，2018（4）：172－173．

作者:肖明政 单位:北京东方筑中建设规划设计公司漳州分公司