建筑电气节能设计与消防设计探讨

戚鲁华 魏国强

摘要：为应对全球能源危机，解决能源紧缺问题，推动环境友好型社会建设，本文基于建筑电气专业环保节能要求，结合各类建筑体系指标，提出电气设计节能方案，旨在通过供配电系统、电气照明、动力装置、暖通空调、可再生能源系统节能设计，完善系统设备配置，达到能源消耗最小化目标，同时还聚焦建筑消防设计质量通病，提出重视消防设计给水系统、用电、电梯等环节设计，借此为建筑消防安全提供一定指导。

关键词：建筑电气；节能设计；优化布局；消防设计

引言

建筑电气节能是助推双碳目标实现的有效途径。在建筑电气节能设计过程中，应充分结合绿色可持续发展理念，针对建筑电气工程设计现状，合理转变设计思路，助推建筑电气行业可持续发展。消防系统作为直接关系人民生命财产安全的重要环节，设计人员要强化对系统设计重要性的认识，以低碳节能思维融入全生命设计过程，持续提升能源利用率。笔者基于人与自然和谐共生原则，探讨落实建筑电气节能设计与消防设计的方法。

一、电气节能的背景

在城市化进程日益加快的今天，建筑电气行业能源消耗问题愈发严峻。以我国为例，受能源开发技术水平限制，整体能源利用率相对较低，建筑电气行业能源消耗大，建筑业可持续发展道路严重受阻。而建筑电气节能设计作为有效提升能源利用率的重要途径，凭借多元化节能技术在建筑电气中的合理运用，不仅能够高效应对建筑业能源消耗大问题，还能有效降低建筑作业成本，减少对建筑物四周环境的破坏，在实现建筑电气行业经济效益最大化方面有明显的积极作用[1]。

二、建筑电气节能设计原则

（一）实用性

电气节能设计期间，要充分考虑建筑物实际使用功能，严格以居民基本生活用电需求为依据，实现建筑内部电气功能设计。第一，要统筹分析项目功能，找出建筑项目中可大幅度展开节能设计的地方，并针对细节展开深入研判，为更深层次融合节能理念提供可行性环境。第二，基于建筑项目实际，制定实用性强的功能方案，全流程贯彻实用性原则，优化电气节能设计顶层布局，使人们能够真正受益[2]。

（二）经济性

基于经济最优化视角，除了要完善建筑电气节能设计布局之外，还要尽可能维护建筑使用功能。若仅将节能降碳作为整体设计指标，并未对建筑功能布局实现统筹考量，势必会使建筑后期使用遇到诸多麻烦。因此，节能设计落实期间，要充分遵循工程功能可行性，贯彻落实经济性、需求性原则，确保电气节能技术能够得到更大范围的应用及推广。

三、建筑电气节能设计具体措施

（一）供配电系统

供配电系统运行情况会对电气系统能源损耗有最直观影响。在供配电系统优化设计期间，设计人员要提高思想站位，自觉立足项目实际，完善科学设计布局，以保障整体系统处于最理想运行状态。第一，要优选变配电所坐落方位，尽可能将其设置在负荷中心，确保低压供电半径能够得到明显缩短。同时，还要严格要求供配电线路长度，整体长度不可超过260米，严格避免因线路故障而使后续线路电能损耗超出预期。第二，科学配置供电电压等级。鉴于在同一状态背景下，电压等级越高，其内部系统损耗越小。为此，在具体供电电压等级设计期间，想要顺利实现最优设计目标，还要积极考虑设备容量以及供电距离等相关参数[3]。

（二）电气照明

作为节能设计重要环节，电气照明布局期间除了要保障作业视觉达到预期要求之外，还要有意识将照明系统光能损耗降至最低。

1.明确照明功率密度值及所需照明量。照明功率密度具体值要严格基于不同地域实况要求以及具体照明标准实现制定。具体可借助我国现行的建筑照明设计准则目标值，完善细节布局。就所需照明量这一细节参数而言，想要进一步明确建筑主体所需照明量，可借助如下计算公式实现准确计算：

式中，W表示照明灯额定功率；T表示照明进行时长；E、F则分别表示照明亮度、照明光束长度；A、U表示照明面积、照明率。

2.自然光利用。首先，在设计期间，电气设计人员要自觉与建筑专业设计人员沟通，凭借技术交底落实工作，尽可能利用自然光源，以保障节约照明用电目的顺利实现。其次，在实现电气节能优化设计期间，还要充分考虑人员视觉舒适度，在灯具布置环节中参照日照强弱，合理布局灯具所处方位。常规格局下，灯具要与侧窗平行。

（三）动力装置

作为电气节能设计重要环节，动力装置节能部署除了要保障其拥有更高效率的动力装置负荷能力外，还要以电动机功率、电压等级优化部署助力节能目标顺利实现。具体节能设计期间，要重视如下几方面：基于负荷特性，科学选择电动机，电动机实体工作效率不可低于国家现行电动机能效定额数值；若发现负载恒功率处于250KW，则要采用同步式电动机。若发现额定功率处于200-250KW范围内，则可采用高压式电动机。在此需特别注意，除特殊规定之外，尽可能不利用直流型电动机实现设计布局；为更高效应对风量、流量这类常变化负荷参数，可選用速度调节效率高的电动机来实现调节，如双速风机等[4]。

（四）暖通空调系统

据不完全统计，公共建筑中暖通空调所需要耗费的实体电量占据整体建筑物能耗的近半成。由此可见，想要合理完善建筑电气节能优化布局，加强对暖通空调系统设计的落实也十分关键。在具体操作期间，设计人员要强化与电气安装工程师之间的沟通，以技术交底落实工作，切实完善一体化集约暖通空调节能设计部署。首先，立足于整体，积极对暖通空调设备之中的机电设备启动与暂停控制进行优化。其次，还要重视承上启下环节，自觉对系统变风量以及变流量设计参数进行调整。最后，为保障节约能耗控制方案更为实用，还要充分践行因地制宜原则。针对不同季节特征，完善水泵节能控制设计布局。

（五）可再生能源系统

在科学技术飞速发展的今天，人们对能源的开发利用达到一定峰值。故而在具体落实行业电气节能设计期间，必须严格基于项目所处地域自然气候条件以及需求，完善光伏发电系统布局。首先，统筹考量建筑可靠度以及外表美观度，选择合适的部署方位。其次，还要严格依据建筑物使用功能以及负荷属性，明确光伏发电系统具体类别。还要遵循就近发电、就近转换原则，有机缩短光伏电池组件相连距离，为进一步提升系统运行时效提供支撑。最后，要自觉对光伏发电经济效益进行分析，考虑到多范围发电功率并网之后，可能会对电网安全调度带来一定影响。故在设计期间，要预先对经济收益进行预测，尽可能选择最优型用电计划。

具体操作期间，作业人员可依据光伏发电系统周边环境生成数据，建立专业化程度较高的数学模型，并借助神经网络算法，在充分分析光伏组件四周建筑物阻挡线路损耗等因素背景下，科学部署光伏发电系统直流侧发电功率，具体可依据下述发电功率计算公式实现总结分析：

P=η1*[1-a（Tc-25）]*Q*S*K1/3.6

式中，η1、a、Q、K1分别表示光伏组件光电转换率、组件实体温度（℃）、表面一小时单位的具体光照辐射量（MJ/m2）、阵列因特殊原因如：老化、积灰等而生成的有效系数；Tc则表示阵列上层温度（℃），S表阵列有效面积（m2）。

四、基于全流程视角下的消防设计

就我国现行建筑消防设计格局来看，具体作业成效依旧离预期状态存在一定差距。在人们生活水平日益提升的今天，想要更有底气应对危害程度大的火灾，高效解决建筑消防设计技术运用期间合理性、适配度不高问题，强化对建筑消防设计的重视度十分必要。笔者以消防给水系统设计、消防用电设计、消防电梯设计等几方面为具体切入点，详细论述如何优化全流程消防设计格局。

（一）消防给水系统

消防水池作为灭火用水构建物的重要储存场所，对灭火安全性有着直接影响，为有效避免消防水池设计存在过多资源浪费问题，在具体落实优化设计期间，设计人员要严格基于统筹调度视角，适当加大建筑进水管直径，以保障室内消防水量。此外，设计人员还要严格基于建筑物实际，有意识对给水系统进行等级划分。具体可依据消火栓栓口静水压力，若发现具体压力值明显大于既定压力值（0.8MPa），则选用消防给水，反之则使用部分区域给水手段实现消防给水。

（二）消防用电

在设计消防用电期间，可自觉采用二路独立高压电源供电手段，进一步保障消防用电可靠度。在具体设计期间，严格依据用电需要，分段路实现高压供电，若其中某一回路发生明显故障，则立即采用备用供电手段，以确保全时段消防设备电源需求能够得到最大化满足。正常电源和储备电源之间互相联络的开关也要拥有自动化切断功能，具体可凭借智慧化自备发电机的介入，同步启动装置在线布局，确保在半分钟内，所有开启电源能够顺利达到额定输出供电值[5]。足于消防设备低压配电系统，可采用放射式配电系统以及树干式配电系统两种手段，保障尽管处于危害严重的火灾状况下，各消防设施运转也不会受到配电阻碍。针对放射式配电系统而言，在此种配电格局下，各配电线路独立性较强，互不干扰。尽管某一线路出现明显故障问题，其他消防用电设施也可以处于常规运行状态。在此等配电系统的运作下，消防设施全天候运转成为可能，但自动配电系统也存在一定不足。在具体设计期间，需要设计人员配备数量体系较为庞大的配电设备以及线路，整体成本投入较不可控。针对树干式配电系统而言，因此类配电手段属于双干线互相备用，一旦某分支线路出现故障，极易对干双线另一端线路的其他消防用电设施运转状态造成影响。考虑到此配电手段布线格局十分灵活，且所需设备相对较少，可广泛将其用于电动化防火卷帘等小功率的消防设施配电操作[6]。

（三）消防电梯

电梯是建筑垂直交通运行的重要工具。在消防系统整体设计期间，需要进一步完善消防系统功能，强化对消防电梯的设计也十分关键。常规格局下，消防电梯属于消防员抢救伤员的重要工具，在具体设计期间必须重视如下几方面内容。

1.考虑到在电梯启动之后，内在负荷状况会出现一定改变，为此需要积极探寻电流值以及电机功率比例关系。具体可凭借如下公式展开计算：

式中，η表示电动机效率；p2则表示功率输出值；p1代表功率输入值；∑p表示设备实体消耗量。待明确电流值和电动机功率的比例关系之后，可基于电动理想运动状态维持目标，展开细致化消防电梯功率设定。

2.优化消防电梯火灾紧急控制功效部署，一旦发生灾害严重的火情，远方的消防总控制台可立即反应，即刻远程调度，助力全部电梯顺利实现首层返回。

3.消防电梯还要配备一套可完全避免火灾损害的电梯技术措施，如防止烟气进入等，以保障消防电梯在火灾发生时的安全性[7]。

结语

综上所述，为深入贯彻绿色环保发展理念，建筑工程需自觉强化对建筑电气和消防系统的节能设计布局，聚焦建筑电气、消防系统发展现存问题，制定针对性改进措施。本文基于建筑可持续发展视角，以供配电系统、电气照明系统、动力装置、可再生能源系统、消防电梯、消防用电系统為具体切入点，完善整体建筑电气节能与消防系统设计布局策略，能够高效满足居民基本用电需求，还能提供优质的火灾消防保障，值得借鉴和推广[8]。

参考文献

[1]薛伟.建筑电气设计中电气节能标准的应用路径浅述[J].绿色建造与智能建筑，2022（05）：20-23.

[2]韦辉煌.智能建筑电气设计中节能理念的融入与实现[J].中国住宅设施，2022（09）：56-57.

[3]丁建永.建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术分析探讨[J].建筑技术开发，2022，47（15）：6-7.

[4]程苍苍.低碳背景下的建筑电气节能技术设计及应用[J].低碳世界，2021，10（02）：111-112.

[5]张小安.智能化建筑电气节能优化设计研究[J].住宅与房地产，2021（05）：72.

[6]黄国炎.建筑消防工程施工管理常见问题及对策[J].企业科技与发展，2020 （04）：221-222.

[7]尹利科.建筑电气设计中的消防配电设计方案[J].住宅与房地产，2020（09）： 72.

[8]陈晓丽.建筑电气设计中的消防配电设计方案[J].建材与装饰，2020（08）： 107-108.