建筑电气设计中的节能方法的重点分析

薛 源

近年来，建筑行业呈现出蓬勃的发展态势，建筑工程数量越来越多，规模越来越大，人们对建筑节能设计也越来越关注。建筑属于高耗能、高污染行业，尤其是建筑电气设备，在运行过程中需要消耗大量能源。在这种情况下，设计师应当树立节能环保理念，认真研究建筑电气设计中的节能方法，并将其应用到具体工作中。根据实际情况优化设计方案，以此降低建筑工程中电气能源消耗量，充分利用新能源和新技术，推动建筑行业可持续发展。文章介绍了建筑电气设计的基本原则，针对现阶段建筑电气设计中的节能方法进行具体分析，以期为建筑设计师提供参考。

1 建筑电气设计原则

1.1 经济性原则

在建筑电气设计中，其设计基础就是经济效益。设计师不能忽略实际情况，盲目增加投资。在选择电气设备、材料时，必须严格按照经济、合理、科学的原则，以此实现电气系统的节能运行，从整体上提高建筑工程的经济效益。

1.2 适用性原则

在建筑物内部创设或者维持良好的人工环境时，必须以一定的能源作为基础，这就是建筑电气设计的适用性原则。例如：针对一些建筑电气设备，在满足其动力、负荷容量以及电能质量需求的前提下，对用电设计进行优化，从而做到合理利用电能。

1.3 节能性原则

电气设备的损耗应当作为节能设计关键，包括输电线路额外损耗以及变压器功率损耗等，通过制定科学合理的节能措施，实现建筑电能损耗的减少，这就是建筑电气设计的节能性原则[2]。

2 建筑电气设计中的节能方法分析

2.1 风机水泵的节能方法

选择效率较高的风机水泵。随着科学技术不断进步，国产风机和水泵类型越来越多，效率也明显提升，应将其推广应用到建筑电气设计中；根据工况进行风机水泵等设备型号、额定值的选择，确保其运行状态达到最佳，运行效率达到最高；通过调速控制流量，以免出现过多节流损失。当前在流量控制上，一般采用阀门或者挡板，即通过人为操作的方式降低流量，这种方法不够经济合理，因此可以对原动机转速进行调整，代替人工操作的方式控制流量；对管网进行合理设计，以此降低管道阻力。在电力输送管网设计过程中，设计师应仔细计算管径、管道走向等，确保管道内壁光滑无杂物，从而减少功率损失；将复合材料涂刷在管网及叶轮表面，使其与金属粘接更牢固。在叶轮及管道内部涂刷复合材料，能够减小管道、叶轮及流体摩擦系数，同样可以实现损耗的降低；将叶轮直径控制在合理范围内。如果风机与水泵的额定值超出所需风压、流量时，可以将叶轮直径适当减小，以此降低风机和水泵输入功率，减少能源消耗量；对入口处的导向叶片进行调节。在调节离心式、轴流式风机水泵时，这种方法较为常用。对入口处的导向叶片进行调节，可实现流量与压力曲线的改变，相较于阀门或者挡板的调节方式，该方法轴功率较低[3]。

2.2 照明系统的节能方法

首先，选择高效光源作为照明系统，发光效率比较高的照明设备有气体放电灯。在设计建筑照明系统时，还要对建筑环境加以考虑，高压钠灯不仅使用寿命长，而且色温优良，适用于大体型建筑物。如果建筑高度比较小，日光灯无论是使用寿命还是光照效果，都是一项不错的选择。紧凑型荧光灯既能保证照明效果，又能减少能源消耗，尽管前期费用较高，但是长期使用还是比较经济合理的；其次，选用高效的照明灯。在建筑照明系统中，照明灯与光源的作用同样重要，选择高效照明灯能够大幅度节约能源。在民用建筑电气设计中，不仅要考虑到灯具的装饰效果，还要考虑其电能利用率、照明效率等，以免出现能源浪费现象，同时影响照明效果。在选择、布置灯具时，应同时考虑美观、经济、环保等各类要素。加强照度控制，以此减少建筑照明系统的电能消耗量。采取有效措施提升能源利用效率。在灯具选择过程中，还要设置必要的镇流器，以此强化节能效果；最后，对照明控制方法进行科学设计。在进行建筑电气节能设计时，设计师除了要考虑光源、灯具的用电效率，还要认真研究照明控制方法，做到设计科学。

2.3 供电设施的节能方法

在建筑电气节能设计过程中，不但要关注照明系统的节能方法，还要重点关注供电设施的节能方法。在节约电能上，一个性能优良的电动机可以起到关键作用。在电动机选择过程中，首先要对发动机的机械效率加以关注，有效提高电动机的电能向机械能的转化效率。除此之外，电动机的选择还要考虑到用电设备，确保前者的输出功率与后者的额定功率相互适应，以免造成电能浪费。安全设计在电气设计中也是不容忽视的重要内容，建筑中有许多配电设备，通常分为变压设备、应以供电设备两种类型，选择真空开关手车式的开关柜，可以有效确保变压供电设备运行安全。为防止火灾事故，油浸变压器不可作为应急供电设备，此外，选用燃气作为应急设备的动力安全性较高[4]。

2.4 输电线路的节能措施

在建筑电气设计中，就配电、供电线路而言，降低输电阶段的能源消耗是电气设计的主要目的之一。首先，要想节约变压器能耗，最重要的是降低其有功功率消耗。因此，变压器设计要点应放在两次变压上，通过有效措施将两次变压过程中的电力损耗降低。在这种情况下，设计师可将变压器容量、变压器负荷适当增加，以此提升变压器能源利用效率。其次，对于建筑电气系统的传输电路，在输电线路上不可避免地会存在电阻，由此会导致输电线路出现能源损耗。设计师可以通过合理计算，结合自身设计经验，将输电线路的电阻降低，例如，使用性能良好的输电线，以此实现节能目标。除此之外，在输电线路设计中还能通过变压器将电压提高，再进行传输，这样同样可以实现节能目标。我国建筑使用的标准电源电压很大，并且利用单母线实现自动切换，为了避免线路低压段出现短路现象，通常要将联络装置设置在变压器之间。在选择配电线路时，高低压线路的放射状连接是应当极力避免的连接方式，最好采用高低压线路混合式连接，这样不但能提高输电设备的质量，还能减少输电线路的能源损耗。

2.5 变压器的节能方法

功率因数和变压器损耗呈反比关系，要想将变压器损耗降低，针对无功消耗大、长时间运行的电气设备，需加设补偿装置，从而将供配电系统的功率因数提高。除此之外，在建筑电气设计中，设计师可以对系统功率因素和理想值的偏差范围进行计算，电容补偿可通过设置静电电容器来实现，以此确保电气节能系统运行正常。在建筑电气系统中，非线性设备应尽量避免使用，以免出现线路电压损失过高的情况。电线线路传输有两种，即无功功率传输、有功功率传输。前者在向用电设备输送过程中，功率损耗已经在线路上产生，要想实现电能节约，需要有效减少这部分损耗。

2.6 合理利用新能源与新技术

2.6.1 利用太阳能光伏供电

这种供电方式能够将光能向电能转化，供电系统主要由三部分组成，即太阳电池板、充电控制单元以及放电控制单元。太阳能照明、太阳能热水器都是通过太阳能光伏供电实现的。随着建筑节能技术的不断发展，太阳能光伏供电方式将会向更多领域普及。

2.6.2 建筑电气新技术的运用

由于变压器的无功补偿和功率因数存在密切联系，要想节约能源，可以将功率因数提高。传统的低压补偿对于负荷不高的电力网络比较适用，但是随着经济社会的发展，单相负载在计算机网络等领域越来越普遍，导致传统三相的不平衡增加。现阶段，科学先进的控制方法能够有效解决这一问题。比如：利用计算机对建筑温度、照度进行调节，以此降低电能消耗等。

3 结语

综上所述，经济的发展带动了建筑行业发展。现阶段，建筑工程数量和规模有了较大提升，其能源消耗量也越来越大，已经影响到社会经济的可持续发展。在这种情况下，必须加强建筑节能设计，尤其是建筑电气节能设计。加强设计优化，利用先进技术降低电能消耗，能够大大缓解我国能源供需矛盾，有效达成建筑节能目标。设计师应当了解和熟悉节能电气设备的性能、工作原理以及效果，在此基础上开展设计工作，对设计方案进行经济技术论证，不断提高建筑电气设计水平，降低建筑运行能耗，在保障人们居住质量的同时，实现能源资源节约，推动建筑行业健康发展。