建筑电气节能设计与绿色建筑电气技术研究

肖凯

贵州省建筑设计研究院有限责任公司 贵州 贵阳 550081

引言

受早期经济发展和技术水平的影响，目前我国的能源消费负担沉重，环境污染问题日益严峻，国家现代化发展受到严重制约。如果不及时采取措施，就会引发新一轮的问题。因此，积极响应国家政策号召，做好环保节能工作，就显得非常重要。随着人民生活水平的提高，我国建筑业的设计理念也随之发生了变化，在注重经济效益的前提下，更加注重体现生态效益，并向更多的技术应用领域渗透，从而更好地满足人们日益增长的美好生活需要。而在建设绿色建筑过程中，由于涉及的各项领域较多，不同专业之间相互影响，而电气节能设计和技术应用仍然是其中的关键环节，必须针对不同的建筑类别及要求，进行合理的规划和设计，确保电气系统的可靠性及实用性。在满足质量要求的前提下，实现节能减排的目标。

1 绿色节能技术在建筑电气设计中的重要性

国家要实现经济的可持续发展，就必须高效利用能源并尽量减少对不可再生能源的依赖。因此，为推动经济和社会的可持续发展，节能减排的理念已在各行各业得到广泛推广。绿色节能理念在实践中，对我国的经济和社会发展起到了促进作用，已经成为一种新常态。但是，在建筑业的各种建设活动中，不可避免地要消耗大量的能源和资源，因而建筑行业要实现更好的发展，适应新时期的需要，要充分考虑到现代社会的发展趋势，不断地进行建筑设计方法创新，以达到节约能源和降低能耗的目的。随着社会的现代化发展，电气设备在建筑中所占的比例越来越大，能耗也在不断增加。因而在建筑领域大力提倡电气节能技术十分必要，同时节能不仅体现在设计方面，项目本身及其建设过程都要符合节能与环保要求，一个良好的设计是整个项目达到标准的前提，这种观念与可持续发展、绿色发展的思想具有一致性。因此，加强建筑电气的绿色节能设计技术，对推动我国的经济发展具有十分重要的作用[1]。

2 绿色建筑电气节能设计原则

2.1 节约环保原则

在进行电气有关节能方面的设计时，要把能源消耗和环境保护问题放在首位，通过科学合理的规划，达到节约能源、保护生态环境的目的。在工程实践中，技术人员要统筹考虑各电气系统，保障各系统正常运行，同时根据不同的使用条件，优化各项系统的运行方式，以达到高效利用能源，提升节能效果的目的。

2.2 实际需求性

在进行建筑工程设计过程中，设计单位要充分考虑建筑功能与建设现场的实际条件，不可一味地照搬节能要求进行设计。从电气设计的角度来看，电气工程的功能是综合各方建设需要，保障人民群众安全生活、生产，因此在实际设计工作中，技术人员必须重视这一方面的问题，以保证电气工程的设计能够满足人民的日常生活需要，如照明系统、空调系统、供电可靠性等。同时，在设计过程中也要注重工艺要求，兼顾舒适性和美感要求。所以从建筑电气节能的角度来看，满足工程的实际需要是一切设计的重要前提。因此，应以高效实用作为电气节能设计第一准则。

2.3 经济性

综合各方技术要求，技术人员要站在节能、环保的角度充分考虑经济性和适用性，从而保证施工期间的成本投入能够得到有效控制。目前，建筑节能技术和设备的发展趋势多种多样，工程技术人员在施工过程中要重视工程的经济性，并把性价比作为技术和设备选用的主要依据，在综合考虑建筑设计和施工要求的基础上，对施工工艺和设备进行筛选。另外，在使用各种先进技术设备时，如变频器、有源滤波等装置，要充分考虑其功能要求及使用条件。若单纯地采用先进的技术和装备，而不配备相应的专业人员或进行专业培训，不仅达不到工程的预期成果，反而会造成资源和资金的浪费。

2.4 结合实际设计并保证性能

有关部门和技术人员要细致了解项目的类型、使用环境、资金投入，并据此制订出合理的施工计划。具体从以下两个方面来考虑。第一，保障用户的方便与安全，确保建筑物在使用期间照明良好，各项设备正常运转，无任何问题。同时，要注意建筑的总体布置，以确保整体的视觉效果，满足常规美学需求。第二，要使有限的造价得到最大限度的价值利用，就必须充分利用已有的能源，确保建筑物本身功能和使用效益[2]。

3 建筑电气节能设计方法

3.1 照明系统节能设计

在建筑中，照明是必不可少的关键设施之一，随着时代的发展，各类新型照明设备不断涌现，慢慢地由过去单一的功能性照明，逐步向具有更高的观赏性要求靠拢，对建筑起着画龙点睛的作用。但由于大量使用，造成能耗上升，因此，建筑照明系统是节能设计的一个非常关键环节，既要保证日常生活和发展的需要，更要注重能源节约，达到节能减排的目的。

首先，根据当前建筑物的功能要求，综合考虑照明的设备的安装位置，空间、用途等因数，精确地计算各项参数，选用灯具时，考虑光源的位置、角度、配光曲线等基础条件以确保照明效果满足使用需求。其次，根据不同的使用环境完善照明控制方案，其中采用智能控制技术节能效果显著。对于高档酒店、会议室，往往采用不同的场景灯光，根据场景的使用时间、亮度、色彩饱和度等因素，保证灯具的亮度、色彩饱和度不会因墙面反射系数衰减等原因而受到影响。采用智能照明系统，不仅仅是控制灯具的亮灭，并且能够根据预先设定的场景和要求调节照明亮度、时间。根据不同的用电峰谷时间段，自动地控制电压，达到照明效果的同时减少能耗，延长照明设备使用寿命。

3.2 电动机节能设计

随着时代发展，电动机技术发展迅猛，在各内建筑中的应用场景也越来越多，例如风机、水泵、起重机，等等。所以，电动机的能耗问题也是当前节能设计的一项重点及难点。

提高电动机效率一直以来是设备技术攻坚克难的最终目的，而高效使用电动机是电气设计中必不可少的一项节能环节。根据不同使用场景，不用的设备对象，甚至与不同的控制方式，通过合理设计，使其运行在最佳能效范围，这样既提高了电动机的使用效率，达到节能减排的效果，并还能延长其使用寿命。在电动机设计和安装过程中，根据不同使用场景考虑采用不同类型电动机，如异步电动机、同步电机、直流电机等。其次在一些需要精确控制场所，考虑安装变频器，以达到对不同环境的反馈调节电动机转速。大容量电机必须考虑安装补偿电容器，以便对线路的电能损失进行调节，提高功率因素并减少对电网影响[3]。

3.3 空调系统节能设计

在现代建筑中，空调系统是必不可少的设施，中央空调和柜式空调都需要大量电耗，而且很难对空调能耗进行有效控制。因此，在进行建筑空调系统的设计时，应该聘请业内的专业人士，对建筑空调系统的设计理念有一定认识，同时要正确地考虑建筑内部的空调条件，根据建筑空间来进行分区式安装，使建筑的空调设备全年都能达到预期效果，并能把制冷和供暖的温度控制在人们舒适范围内，这也是为了防止能源过度浪费。

3.4 供配电系统节能设计

实践表明，供配电系统设计是影响整个建筑电气节能效果最关键的一个因素，如果说传统各项电气系统仅仅是在节能设计中“精益求精”，而供配电系统就是整个电气设计节能环节的灵魂所在。建筑电气中供配电系统设计是否科学合理，会对电气供应和分配系统的能源消耗强度产生决定性影响。因此，在整个供配电网的节能设计中，明确建筑物内对应的能源利用区域，根据实际情况并适当考虑未来发展需要统筹设计，确定供配电方式、变压器的数量及工作方式、线路敷设等关键问题。

首先，应根据建筑类别供电要求的供配电方式，保证供电可靠性的同时高效利用能源、降低损耗。配电室及各项配电控制单元应设置在电力负荷集中处，能够更好地控制线路长度，避免造成材料浪费、减少电压损失。其次，在一些大中型场所配备电力监控系统及能耗监测系统，对各项用电设备状况进行跟踪、记录，并实时反馈给专业技术人员进行调整，以实现节能降耗。最后在线路敷设上，以路径最短作为主要原则，各项不同电压等级导线应分开敷设，避免电磁效应的影响。精确计算各项设备计算电流、线路距离，按安全载流量及经济载流量统筹考虑，合理选用不同规格导线，提高导线的利用率[4]。

4 绿色建筑电气技术

4.1 绿色建筑电气技术应用意义

绿色建筑电气技术在我国的应用，将会对促进我国科技经济的发展起到积极作用。在科学技术方面，绿色建筑电气技术是一种有效的科技手段，它可以提高科技水平，推动绿色建筑的发展，并确保实施节能效果。而绿色建筑观念的应用，则是推动科技进步，逐步淘汰旧工艺、旧技术，不断进行新设备、新材料的开发与制造。从经济角度来看，绿色建筑能有效地减少建筑对环境的污染，达到保护环境和提高经济效益的目标。

4.2 常用绿色建筑电气技术

4.2.1 建筑能耗监控技术。利用这种技术监控建筑物内部的能耗情况，可以控制建筑内部的照明系统，并利用先进的感应器，实现对建筑内部照明的控制；还可以根据具体的工程要求，对电梯等设备进行相应调整。目前国内对此技术的应用还比较有限，一般仅限于一线城市的某些大型商场，但在国外已基本普及，并取得了较好的预期结果[5]。

4.2.2 充分利用太阳能。太阳能是一种新型的洁净能源，可以充分发挥其节能环保的作用。太阳能是一种天然能源，用它代替一些常规的电力，可以确保建筑物在环境节能方面的优势。因此，在进行绿色建筑的同时，要科学合理地使用太阳能热水器、灯具等，既可以为人们的生活提供便利，又可以有效减少能源的消耗，为节约能源和保护环境做出贡献，完全符合绿色发展的要求。例如，某区域的日平均太阳辐射强度为4kW·h/m2，适宜用于低温太阳能的应用，只安装太阳能热水器，并未达到最大限度地利用太阳能，因此有关部门可以为其安装吸收太阳能的灯具，从而达到节能的目的。

4.2.3 光伏系统设计技术。在建筑内外引入光伏系统，以降低建筑能耗，目前已有良好的技术条件。在太阳能光伏发电系统的设计中，要充分考虑当地的光照条件、屋顶和周边区域，以每台太阳能电池板为0.5m的通道空间，采用光伏并网式逆变器。太阳能发电系统在保证电力供应的前提下，可以将多余的电力输送到公用电网，当然建筑电气系统中也要有储能设备，以保证能源不被浪费[6]。

5 结束语

综上所述，在建筑工程施工中，根据其所使用的电气设备进行节能设计，可以在一定程度上减少建筑能耗，达到环保目的。设计人员通常可以从照明系统、配电系统、电力系统、电动机等多个角度进行分析。在实际工程中，要充分运用绿色节能技术，科学地设置节能电器，提高建筑的整体节能效果，同时保证建筑物的正常使用功能。在实践中，设计人员需要不断积累工作经验，逐步提高自身技术和现有的节能技术，以达到节能环保的目的，促进社会的发展与进步，为人们营造一个健康舒适的工作环境。