建筑电气设计中的节能措施

贺继胜

（1.中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600 ；2.苏州众通规划设计有限公司，江苏 苏州 215131 ）

1 建筑电气设计的特点

由于我国十分重视节能环保理念的落实情况，因此建筑电气在设计时，需要在确保电气系统稳定、安全运行的前提下，使用形式多样的方式方法来高效提升建筑电气设计的合理性和经济性。建筑电气设计的应特别注意以下四点：

（1）伴随着人们生活质量的不断提高，人们对建筑设计中防雷措施的重视程度也逐年提高。所以，建筑电气设计过程中需要高度重视防雷接地工作的执行情况，以保证建筑用户的财产和人身安全不受到损害。

（2）在电气照明设计的过程中，需全面考虑节能环保和照明光亮度等因素，将自熄灯、延时控制和自动控制等智能控制技术应用到电气照明设计中。

（3）在设计供配电系统时，需区分开高压线缆和低压线缆，有效管控供电半径，从而全面落实分项分类配电工作，以确保整个供配电系统能够实现平稳的运行。

（4）以建筑实际功能为基础，科学管理用电能级和用电负荷，采取合理的计算方法，实现对用电负荷的精确管理，同时正确挑选功率设备、配电设备和线缆，使所有的设备全部实现正常运转，防止设备功率出现浪费、超标或者是功率不足的情况[1]。

2 建筑电气节能设计遵循的原则

2.1 实用性

建筑物的主要用途就是最大程度地提升人们的居住质量，因此人们在挑选建筑物时，往往关注的焦点都是建筑物自身的使用性能和使用价值。所以，建筑电气的节能设计要将建筑的实用性放在第一位。

2.2 节能性

节能是建筑电气节能设计的核心，故而建筑电气节能设计必须要保证最基本的特性。对此，在开展建筑电气节能设计前，要全面掌握建筑物各功能电气损耗的实际情况，科学管控所有不相关电力的消耗情况。

2.3 差异性

不同建筑物的结构和内部布置都会存在很大的不同，因此建筑电气节能设计需要具体问题具体分析，针对不同的建筑物采取不一样的设计思路，以满足建筑物自身的实际需求。建筑电气设计工作为建筑工程内部设备的正常运行提供了强有力的支撑，不断地提升了建筑工程的使用质量。

在开展建筑电气节能设计工作时，需确保所有设计工作均能满足电气的使用要求，使建筑电气节能设计工作真正的发挥作用。不仅如此，还需在高度重视设计方案质量和实效性的同时，也要合理地选择电气设备的型号，以实现对电气设备的不断优化和升级，从而高效地提升电能的使用率。

2.4 经济性

在建筑电气节能设计的过程中，投入的成本较大即表明设计工作的经济性未能实现科学的管理，这间接地表明了此项设计工作并不是一项成功的工作。建筑电气节能设计的基础是指，保证电气的基本使用需求，并使用较少的成本来实现对能耗的最大程度降低，同时杜绝任何的浪费问题发生。因此，在建筑节能设计的过程中，需要从建筑自身的实际情况出发，避免盲目投资和建筑超负荷运行情况，从而更好地实现建筑电气节能的根本目标。

3 建筑电气设计采取的节能措施

3.1 降低线路损耗

电力在传输时，变压器和传输线路会出现功率损耗的情况。通常情况下，输电线路的负载和长度都会给功率损耗造成严重的影响[2]。所以，必须要有效地控制输电线路电阻，从而不断地提高输配电效率，并将线路无用的损耗控制在最小范围内：

（1）在选择电气用房位置的时候，需要遵循降低供电半径的原则。

（2）在选择导线截面积的时候，需要以经济条件和电流指标为基础。对于长线路来说，要以电压和电流为核心，适当的提高导线截面积。

（3）科学挑选线路铺设路径和铺设方法，采取直线铺设的方式，尽可能的控制导线长度，最好在通风和散热条件比较好的位置铺设输电线路。

3.2 照明节能设计

照明节能设计主要是指在满足照明质量的前提下，有效的降低照明电路中所产生的无用损耗，大幅度的提升电能的使用效率。

3.2.1 照明方式和照明设备的选择

以建筑功能为基础，根据不同的需要选择最佳的节能开关，例如公共建筑公共区域(如地下车库、走廊、楼梯间、门厅或道路等)的照明可采取感应延时、光控延时、声控延时控制或定时控制等一种或多种集成的控制方式，也可以采用智能灯光控制系统。

3.2.2 光源类型的选择

根据不同的使用场所，选择合适的照明光源，在满足照明质量的前提下，选择高光效光源和高效灯具，工作场所宜选用T5 荧光灯、紧凑型荧光灯及LED 灯，一般工作场所不应选用荧光高压汞灯、自镇流高压汞灯、普通白炽灯。高、大空间照明光源宜选用高光效、长寿命的无极灯及金属卤化物灯。常用各类光源的效率及节能效果详见下表1 所示。

表1 常用照明设备的效率与节能效果

3.2.3 照明方式的选择

通过使用自然光源，具有有效降低照明产生的电能损耗。对此，在设计建筑电气时，设计人员要充分考虑自然光与人工照明的有机结合，以实现对照明所产生的电能损耗的精准管控。

3.3 变压器的节能设计

在建筑物电气设备中，变压器是不可缺少的装置，承载着转变电压的作用，这种转化方式是通过电磁来实现的，而在转化的过程会消耗能源则称之为电损耗。在用电负荷集中时，电损耗消耗能量更大。另外，变压器节能设计的改变（如适当增加变压线圈匝数、降低供电电流，减少功率速损耗等），都会产生空载损耗，因此在电气设计中要选择节能性较好的变压器，同时要充分考虑供电部门的要求，将对投资、年运行费用等合理分配选择相应数量、容量的变压器，重要的是达到高效低耗的目的。

（1）合理选择变压器型号。变压器应选用低损耗高效率的干式变压器，变压器不低于SCB11 型，可以大幅度地提高配电变压器的节能效率。

（2）合理配置变压器。当变压器负载率在50%～70%时，变压器的运行效率最高。故应根据配变所供负荷的特点，计算负荷变化的范围，在同时考虑技术和经济两因素的前提下，合理地配置变压器的容量及台数，这既可减少基本电费和提高运行效率，又能降低变压器损耗。在导线截面一定的情况下，低压线路越长，损耗越大。因此，配电房应设置在的负荷中心；另外，应增加配变的布点，避免低压长距离供电[3]。

（3）采用无功补偿提高功率因数。配电变压器的效率不仅会随着输送有功功率的变化而变化，还会随着负荷功率因数的变化而变化。通常来说，当功率因数低时，变压器效率相应地也降低，此时应对变压器进行无功补偿，可以提高其功率因数，从而大大地减少无功功率在变压器上的传输，以及减少变压器上的损耗。一般情况下，在在功率因数较低时，会采用就地电容补偿或减少感性负载运行。

（4）优化变压器运行。对于变压器低压侧网络来说，要合理配置负荷的分布情况，工作人员就需要依托负荷运行情况，及时地切换相关负荷开关，并积极改进和调整变压器的组合形式。这不仅能保证电气负荷供电的稳定性和安全性，还能也高效地降低并联变压器运行过程中所产生的电能损耗。

3.4 暖通空调的节能设计

因在建筑设计中没有完全利用自动控制技术，浪费了暖通空调能源，成为消耗能量中比例最大的一部分。因此，需要严格控制暖通空调中的能源消耗问题，以进一步实现电气节能。对暖通空调进行设计时，应该保障暖通空调设计师与弱电工程师双方有效沟通，综合考量实现空调接口的节能设计。

3.5 智能控制系统在电气节能中的应用

在当今科技不断向前发展的背景下，智能控制作为新型控制工具成为热门应用。通过智能控制系统科学控制电气设备，将使控制操作更加高效快捷，并且实现建筑电气的正常使用，从根本上降低了能源的消耗量。如对照明系统进行节能控制设计时，可以通过控制场景、场景的时间来降低照明设备运行的时间，在时间与使用地点上对照明系统进行智能化操作，不但有利于节能，而且能够增加照明系统的安全性；对建筑中采用监控系统进行智能化控制，可以实现对空调、排水、制冷以及电梯系统等的高效控制，提升电气建筑的管理效率，最终达到降低能耗的目的。

3.6 其他措施

3.6.1 加大新技术的研发力度

要实现建筑电气节能设计效果的快速提升，就需要不断加大新技术的研究速度。当前，我国科学技术水平发展迅速，建筑电气行业也发生了翻天覆地的变化，新产品、新技术层出不穷，给这建筑电气节能设计效果带来了意义深远的影响。在新产品、新技术推广的过程中，最具典型代表性的就是智能化节能控制技术和新型节能高低压电气产品，而在推广这两类新技术和新产品的过程中，需要重点培养相关的技术人员，使其能够全面掌握新技术和新产品的使用规则，从而推动新技术和新产品实现大范围的普及。

3.6.2 高效利用智能控制体系

随着科学技术水平的不断发展和进步，通信技术、计算机技术、信息化技术和智能化技术也实现了快速的发展，这为建筑电气节能设计实现智能化管理提供了强有力的技术支撑。

使用智能化控制系统后，能实现对建筑电气设备的全方位、多角度、智能化管理，以更好地实现建筑电气设备的使用效率和节能降耗的目标[4]。

当前，在建筑电气工程中，投入使用的智能化控制系统比较多，最具典型代表的有计算机监控系统、智能照明控制系统和建设设备监控系统等。这些系统投入使用以后，推动了建筑电气工程朝着更加科学、智能、健康的方向发展。另外，在智能化技术发展水平不断加速的背景下，将来会有更多的智能控制系统被研发出来，进而推动建筑电气节能设计工作的稳健发展。

4 结束语

随着社会的不断发展和进步，各行各业对电能的需求量呈现出逐年上涨的趋势，尤其是建筑行业，建筑行业中电气设备的种类非常多，其用电负荷不断地增加，给供电系统造成了巨大的压力。当前绿色环保观念深入人心，而建筑电气设计也高度地重视了对节能设计理念的有效利用。对此，在建筑电气节能设计过程中，要积极采取有效措施，降低建筑电气设备运行过程中所产生的电能损耗，从而推动整个建筑行业实现了绿色、健康发展。