建筑电气设计中的节能技术分析

建筑电气设计中的节能技术分析

熊明明

中冶武勘工程技术有限公司 湖北 武汉 430000

摘要：建筑工程设计是工程建设的前期保障，作为建筑设计中重要的一部分，电气设计在整个建筑系统的运行中发挥着重要作用。因此加强建筑节能减排技术的有效应用，对建筑工程健康可持续发展起到积极推动作用。基于此，本文对建筑电气设计应用节能技术的重要性、原则以及建筑电气设计中的节能技术的措施进行了分析。

关键词：建筑电气设计；节能技术；技术分析

电气设计作为建筑项目实际施工过程当中的重点组成部分，建筑电气设计的良好发展，能够保证建筑项目中电力系统的稳定运行，进而为人们提供安全稳定的居住和工作环境，在建筑项目建设中有着十分重要的意义。现今的城市化建设过程中，节能技术的提高对建筑电气设计优化提供了条件和方向，对其技术研究分析并充分利用能促进建筑行业的进一步发展。

1 建筑电气设计应用节能技术的重要性

1.1 确保建筑物安全投入使用

电气工程是建筑工程施工中的关键环节，其施工水平关系到建筑工程的功能性、安全性和稳定性。而设计环节作为工程施工的前提，其发挥的作用不容小觑。如果前期设计不合理，不仅会浪费资源和能源，还会对电气工程乃至建筑工程整体质量带来损害。而在设计环节引入节能技术，可以有效规避资源浪费问题，一方面能够保证能源有效利用，另一方面可以提升设计水平，从而为后续施工提供合理依据，在确保施工质量达标的同时，为建筑物安全投入使用夯实基础。

1.2 提升生活及环境质量

现代化建筑工程逐渐向大型化趋势发展，相对于传统建筑而言电气设备数量更多，能源消耗量也更大。电气设备的运行，不仅会影响人们生活质量，还会对生态环境健康发展造成威胁。而选择合适的节能技术设计电气工程，在保证工程质量的同时减少能源消耗，例如使用风能、太阳能等清洁型能源，不仅可以提升人们生活质量，还能够改善生态环境。

2 建筑电气节能设计原则

建筑电气设计中，需贯彻节能理念，确保建筑电气工程实现高效、低耗的目的。建筑电气节能设计过程中，需坚持以下原则：①适应性。适应性原则是在电气设计中必须要满足建筑内部用电需求，保障建筑功能的实现和用电设备的正常运作。在原有电气设计基础上进行节能设计，能保障电能的高效应用。也就是说，在实际设计中必须要基于建筑内部功能实现的基础上对其合理优化，这样才能避免出现顾此失彼的问题。②安全性。建筑电气工程建设的目的是为建筑设备提供动力，而实现这一目的的基础是保证电气工程的安全性。要确保建筑电气设备的完整性，确保线路具有足够的绝缘能力及抗负荷能力；并且应设计防雷、防静电等安全保护。③经济性。经济性原则是建筑电气设计的重要原则，其所需考虑的范围较广泛，不仅可提高施工单位及建筑管理投资单位的实际经济效益，同时也要保证在后期运行中减少电气设备故障问题的发生。因此在保证其经济性原则方面，要从电气设备建筑材料方面入手，通过筛选适宜的建筑材料，有效控制成本，并保证工程质量。同时要在施工中提高施工效率，避免因施工进度过慢，造成不必要的经济损失。

3 建筑电气设计中的节能技术的措施

3.1 提高电力系统功率因数

（1）受建筑内部电力设备的整体影响，无功功率会呈现出明显下降的态势，采用大功率机械设备进行替代是不得不考虑的问题；（2）利用电容来实现功率因数补偿，以弥补因感抗而产生的无功损耗。电容装置的合理使用能够起到抵消冲减的作用。（3）如果电气设计不能满足建筑运行的实际需求，那么就需要采用电力补偿的形式进行改进或者弥补。对于距离区域电源中心比较远、无功功率比较大的设备来说，可以采取就地补偿、降低线路上无功损耗的方式，实现节能环保的建设目的。在用电设备比较集中的区域，可以采取成组补偿的形式，而在建筑物中可以把变电站作为辐射中心进行集中补偿，利用多种补偿形式实现功率因数提升的目标。

3.2 照明设计绿色节能措施

电气设计是建筑项目在实际建设过程中的关键部分，建筑电气设计的良好开展，能够保证建筑项目中电力系统的稳定运行，进而为人们提供安全稳定的居住和工作环境，对于建筑项目建设来说具有非常重要的作用。目前在城市化建设中，节能技术水平的逐渐提升，为建筑电气设计优化提供了条件和方向，对其进行充分利用，能够从根本上促进建筑行业的进一步发展。建筑电气设计中，照明设计应结合建筑物所在的地理位置、气候环境条件、建筑物自身的特点、照明要求等因素，充分利用自然采光或选择合理的导光技术。在符合国家标准及规范的条件下，根据照明场所选用高效节能的照明灯具，严格禁止选用国家淘汰产品。对视觉要求高的场所需满足眩光(UGR)值以及照度均匀度的要求，对长时间工作、停留的房间或场所中灯具的色温、显色指数、色容差等指标应满足国家规范相应的要求，除此之外，对灯具的闪变指数              (PstLM)也应符合相关规定。另外，每个场所照明功率、密度限值也是照明节能的一个重要指标，必须严格按照要求对其进行控制。各场所照度标准设置的好坏是照明质量控制的体现，也是需要有效控制的。

除照明节能除灯具的选择外，还应对供电质量、照明控制等措施提出相关要求。供电质量需要在有效的供电范围内，供电电压应在额定电压的－10%~＋5%范围，对潮湿场所还需要求安全电压供电(交流电不得大于50V，直流电不得大于120V，水下照明需要安全特低电压12V供电)。同时，对照明配电系统在每个回路所带灯具数量不宜大于25盏以及回路电流不宜大于16A作了相应要求。

不同的场所以及不同的功能区域应进行分区分控，对公共走道等区域需进行声光控制或红外感应等自动控制；对酒店客房等区域采用钥匙开关控制、床头灯采用调光控制。对地下车库及室外道路照明分区、分时段进行控制，对景观照明需设置平时以及节假日的多种控制模式；随着技术的不断更新，有的地方已经实现了人机对话控制并对大空间的场所实现可视监控。

3.3 科学使用太阳能技术

太阳能是新型清洁能源之一，把它运用于建筑可达到节能环保等效果。太阳能作为一种能源，在自然界普遍存在，合理利用太阳能，使得它逐步取代了传统的电力光源，有利于改善建筑环保性能。因此在绿色施工的实际进行中，需注意利用太阳能，就像是大家平常生活当中经常使用的太阳能热水器一样，太阳能照明设施等等，不仅给人们的生活带来更多的便利性，也有效降低传统电能使用量，实现节能、环保、符合绿色发展的思想。如一个城市区域日太阳辐射量约3.8kWh/m2，可满足低温太阳能应用规范，但是经过实际的考察和访问，我们发现，这个地区的大楼只装有太阳能热水器，没有最大限度利用太阳能，为此可加装太阳能照明系统，改善太阳能利用情况，减少传统电能的使用。

3.4 节能器

在建筑电气设计中，节能器是非常重要的一部分，它不仅可以节省电能、减少能源消耗量，也能够节约电力资源。对于一些大型建筑物来说需要设置专门的空调采暖和热水供应设备，而在这些系统中除了要保证室内环境温度达到要求外，还必须对各个房间进行合理的调节，还要根据负荷变化情况以及负载率等因素来选择合适的节能方案，此外还要考虑建筑电气设计中电能的有效利用。

3.5 提升电气系统功率因数

①提高建筑电气设备自然功率因素，降低设备无功功率要求，采用功率因素较高电动机；②利用电容器进行无功功率补偿，弥补感抗导致的滞后无功功率。因电容器产生的功率属于超前无功功率范畴，与滞后的正好可相互抵消。③在用电设备选型及调速控制方案一定情况下，若自然功率因素无法符合标准，需补偿无功功率。若供电点较远而无功功率较大的设备采用就地补偿，这样是为了降低线路上的无功传输损耗，使节能效果更明显。若用电设备较集中要选择成组补偿。建筑内其他的无功功率主要在变电所内集中补偿且多采用自动无功功率补偿加固定补偿方式。

3.6 太阳能屋顶

太阳能屋顶是一种光伏新能源技术的应用方式，随着建筑数量的增加和建筑高度的提升，太阳能屋顶在很多高层建筑中应用广泛。从安装面积来说，屋顶是整座建筑空余空间最多的区域，且采光条件非常好，非常适合安装光伏新能源技术设备。并且屋顶可以吸收更多的阳光，屋顶的水平面和倾斜面的辐射比垂直面的辐射大得多。在一些大城市，高楼林立，建筑密度比较大，在屋顶上安装太阳能电池不仅方便，还可以实现批量安装，不会造成土地资源的浪费。目前，太阳能屋顶技术已经相当成熟，其安装和维修都十分便捷，并且太阳能屋顶具有高产出、低成本、规模化的诸多优势。应当注意的是，尽管太阳能屋顶能起到很好的作用，但大规模应用也会给城市的环境带来很大的影响。此外，若不正确处理太阳能电池板的反光问题，会引发严重的光污染问题，从而影响居民的正常生活，这也是安装太阳能电池板时需要考虑的问题。

3.7 暖通空调节能设计

暖通空调系统作为建筑工程设计中非常重要的组成部分，在节能设计方面须体现出暖通空调的节能设计理念。在空调的使用中，暖通空调系统会消耗大量的电能。在进行自主调节以及节能变化时，采用节能设计模式减少暖通空调的电能消耗。电气设计人员在采用绿色设计方法时，需要考虑暖通空调的节能设计与供配电系统设计的配合，尽量将空调主机等大型用电负荷设置在靠近变配电站附近，这样不但能降低有色金属的消耗，还能提高负荷的供电质量，降低能耗，达到节能的目的。

3.8 充分利用清洁能源

随着科技的发展，越来越多的清洁能源利用技术应用到生产实践中，为建筑电气节能设计提供了一条可行的思路。其中，太阳能光伏供电系统在建筑电气工程设计中的应用，能提升建筑整体节能效果。太阳能光伏供电是通过光伏效应，将太阳能直接转换为电能，为建筑电气设备提供电能。太阳能光伏系统由蓄电池、太阳能电池板、充电控制模块及放电控制模块构成。当前，在建筑电气设计中的应用，包括太阳能照明、热水系统、锅炉系统等。相信随着科技的发展，太阳能光伏供电技术会不断发展，并在建筑电气工程中广泛推广与应用。

3.9 优化负荷预测

在进行建筑电气设计时，需要对负荷的需求量有一个精准预测，这样才能保证设计方案中所使用到的节能措施和方案可以符合实际情况。通过分析计算得出结论后再来选择合理有效的供电方式。如果要想达到最佳效果，就必须根据不同地区、不同时间段内建筑物不同类型及功能要求等因素确定其具体用电设备数量及其容量大小；在进行设计时还应该结合建筑负荷特性考虑各种电气元件的额定功率值与对应负载率的关系，并将实际情况考虑在内。

4结束语

综上所述，建筑电气设计作为建筑设计中的关键环节，是能源消耗最高的部分。如果一直沿用传统设计方法，不仅会增加能源的不必要浪费和设计成本，还会为生态环境健康发展带来极大威胁。所以，新时期背景下，设计人员必须提高节约意识，将各种先进的节能技术引入电气设计环节，在保证设计质量达标的同时，全面提高能源利用率，从而促进建筑行业可持续发展，充分发挥电气工程的社会效益和生态效益。

参考文献：

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