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电气设计中的节能措施
刘庆辉 胡周阳
中国核电工程有限公司郑州分公司河南省郑州市450052
中国核电工程有限公司调试部河南省郑州市450052
摘要：随着我国经济社会的不断发展与完善，人口大幅度增长、人们生活水平日益提高，同时对生活质量提出较高要求；在当前能源消耗急剧增加、能源成本上升的背景下，能源危机问题需引起充分重视。各行各业都面临节能降耗的重要任务，建筑电气节能同样重要。本文结合笔者以往工作经验，对建筑电气设计中的节能特点及具体节能措施进行分析与讨论。
关键词：建筑工程； 电气设计； 节能
中图分类号：TU198文献标识码： A
当前，人们对居住环境提出了较高要求，尤其随着低碳经济概念的提出，全社会范围内广泛关注节能降耗问题。在建筑电气设计中，也要渗透节能理念、运用节能设计方法，在确保建筑电气设施正常运行的前提下，提高电气能源的利用效率，减少能量消耗。设计人员应结合以往实际工作经验与教训，积极挖掘建筑中的电气节能潜力，缓解能源紧张问题，实现建筑项目的可持续发展。
一、建筑电气设计的特点
有关建筑电气的设计，应该综合考虑经济、社会、环境等因素，积极运用先进的技术，改进传统的设计理念，提高设备与工艺能量的利用效率。关于建筑电气设计的特点，具体分析如下：
1 与经济效益目标相适应
对于建筑电气设计来说，不能一味追求实现节能目标而无限制地增加成本，否则运行费用过大，可能得不偿失。应该注重选择电气设备、电气技术的合理性，由此增加的成本费用可在短期运行过程中回收，更好地实现节能降耗目标。
2 满足建筑的实用性
电气设计的最终目标是为建筑功能服務，因此应该注重满足建筑的电气需求，如照明系统、监控系统等，满足人们的工作、生活需要；确保建筑中的照明亮度、色温、数量等，增强实用性，才能发挥应有作用[1]。
3 合理选择先进的电气技术
在建筑电气的设计阶段和施工阶段，都可能发生能源消耗问题，也要加强重视。以节能目标、节能手段为着眼点，找出大量能源消耗的原因并细致分析，最终选择适合的节能措施。例如，输电线路的有功损耗、变压器的功率损耗等，都是无谓的能源消耗现象，应通过优化设计方案予以避免。
二、建筑电气设计中的节能措施
当前，建筑已成为我国能源消耗的主体之一，甚至对社会可持续发展造成影响。因此，如何实现建筑电气设计的节能目标，已成为当前十分迫切的任务。结合建筑电气设计的理论与具体实践，可从以下几方面着手：
1 控制线路的电能损耗
对于线路来说，当线路中有电流经过之后就会发生一定的有功功率损耗；若想避免线路中的能耗过大，必须在设计时考虑这一问题。由于线路中的电流不能任意改变，那么控制线路损耗应该着重降低线路电阻，主要做到如下几点：其一，尽量选择电导率较低的导线，目前以铜芯为主；对于负荷量较大的一类建筑及二类建筑，可全部采用铜导线；而负荷量较小的三类建筑中也可采用铝芯导线，节约用铜；其二，控制导线长度，布线应减少弯路，以直线为主，低压线路尽量少走回头路，避免在来回线路中的电能损失；其三，变压器应该尽量与负荷中心靠近，合理控制供电距离[2]；其四，在高层建筑电气设计中，应该将低压配电室与竖井靠近。其五，增加导线的截面积，在线路较长的情况下，除了满足温升、电压损失、经济电流、机械强度等性能以外，应适当增大一级导线截面，合理控制线路损耗。
2 电动机的优化选择
在建筑电气设计过程中，电动机与暖通系统、给排水系统配套使用，一般该设备由制造商供应，而实现节能措施也只有落实到具体的运行过程中。除了采取常用的就地补偿电容器方法以外，还应注意避免电机处于轻载、空载等运行状态。否则，在这种状态下的电机效率偏低，产生大量的无谓消耗。针对功率相对较大的电动机运行，可使用变频调速技术，增强电机轻载运行状态的效率，实现节能降耗目标。但是这种设备的成本问题也不容忽视，在一些项目中的使用受到限制。采用软启动器也是节能的另一方面，可实现平稳启动，电流变化较为平缓，可将电网电压的波动范围控制在要求之内，同样可以实现节能作用[3]。
3 暖通空调系统的节能设计
对于建筑暖通空调系统来说，其能源占据建筑总体电量消耗的一半以上，因此暖通空调系统的节能潜力巨大。以系统接口的设计为出发点，暖通空调设计应该紧紧结合强电系统设计，优化系统接口，实现电气节能目标。关于系统的接口设计，包括检测参数、选用合适的传感器、计算水阀门、出风阀门、蒸汽阀门等管径大小，优化调节电动调节阀的流量等[4]。该节能设计方案的应用，既可实现节约能源目标，也可增强电能的控制水平，同时可考虑采取如下方法：其一，采取机电设备的启停方案；其二，采取分季节控制水泵的方法；其三，调节变风量、变流量系统等；其四，优化设计低温送风系统。
4 实现照明系统节能目标
按照《建筑照明设计标准》（GB50034-2004），严格控制各个场所的照度值与照明功率密度值；所有照明灯具、光源、电气附件等均选用高效节能型产品，提高照明效率。首先，合理使用自然光，电气设计人员应该与施工人员加强配合，将自然光与照明系统相结合，节约用电；其次，倡导使用高效率的电子镇流器、节能电感镇流器以及节能灯具；使用气体放电灯的场所均要求分散装设补偿电容器，补偿后的功率因数不低于0.9。另外，控制照明灯具的开关，也是有效节电方法之一[5]。结合照明使用的特点、需求等，实行分区控制方法，在卧室、客房等床头灯采用调光开关；公共场所或室外照明采用光电控制、声控开关或程序控制，在楼梯、过道等人员短暂停留的场所，应使用节能自熄开关，以减少不必要的能量消耗。
5 积极运用太阳能光伏发电
太阳能作为当前应用较为广泛的可再生能源之一，具有能量多、污染少等优势；在建筑电气设计中应用太阳能光伏发电系统，包括太阳能的电池板、蓄电池、控制器、逆变器等。通过太阳能发电，可在一定程度缓解电能紧张问题，也是今后建筑电气设计的必然趋势。
在建筑的部分用电设备、道路照明或者环境照明中，都可以采用太阳能光伏发电系统，同时优化节能设计，应考虑如下影响因素：其一，用电负荷的性质，用电量的大小以及每天用电的时间；其二，明确系统输出功率，对电压进行等级设计[6]；其三，在阴雨天气环境中，应该确保系统保持连续性工作状态；其四，注意建筑物所处位置、区域日照时间、太阳能辐射量等参数。
三、结束语
由上可见，建筑电气的节能设计已成为必然趋势，且具有巨大潜力。在设计过程中，应该综合考虑经济、技术、材料等指标，遵循“合理、适用、先进”等原则，切实节约能源、保护环境；通过合理选择电气设备及相应控制方式，在控制成本的前提下提高节电节能效果，通过精心设计、全面考虑，最终确定科学化电气设计方案，选择有效的节能技术与设备，更好地符合建筑功能需求及人们日常工作、生活需要，更好地落实节能目标，实现绿色建筑发展。
参考文献：
[1]陈京权.谈节能理念在建筑电气设计中的应用[J].中国房地产业，2011（10）
[2]李鹏展，施时雨.建筑电气设计中安全性与节能性的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012（9）
[3]刘晟楠，徐日升.对现代建筑电气设计中几个问题的探讨[J].黑龙江科技信息，2012（3）
[4]李晓东，程柱.对建筑电气设计常见问题的探析[J].低温建筑技术，2010（1）
[5]王毅娜，张馨.电气设计中在建筑过程中的应用及完善[J].城市建设，2010（35）
[6]陈伟民.如何提高建筑电气设计的可靠性和经济性 [J].商品与质量：建筑与发展，2011（7）
刘庆辉 胡周阳
中国核电工程有限公司郑州分公司河南省郑州市450052
中国核电工程有限公司调试部河南省郑州市450052
摘要：随着我国经济社会的不断发展与完善，人口大幅度增长、人们生活水平日益提高，同时对生活质量提出较高要求；在当前能源消耗急剧增加、能源成本上升的背景下，能源危机问题需引起充分重视。各行各业都面临节能降耗的重要任务，建筑电气节能同样重要。本文结合笔者以往工作经验，对建筑电气设计中的节能特点及具体节能措施进行分析与讨论。
关键词：建筑工程； 电气设计； 节能
中图分类号：TU198文献标识码： A
当前，人们对居住环境提出了较高要求，尤其随着低碳经济概念的提出，全社会范围内广泛关注节能降耗问题。在建筑电气设计中，也要渗透节能理念、运用节能设计方法，在确保建筑电气设施正常运行的前提下，提高电气能源的利用效率，减少能量消耗。设计人员应结合以往实际工作经验与教训，积极挖掘建筑中的电气节能潜力，缓解能源紧张问题，实现建筑项目的可持续发展。
一、建筑电气设计的特点
有关建筑电气的设计，应该综合考虑经济、社会、环境等因素，积极运用先进的技术，改进传统的设计理念，提高设备与工艺能量的利用效率。关于建筑电气设计的特点，具体分析如下：
1 与经济效益目标相适应
对于建筑电气设计来说，不能一味追求实现节能目标而无限制地增加成本，否则运行费用过大，可能得不偿失。应该注重选择电气设备、电气技术的合理性，由此增加的成本费用可在短期运行过程中回收，更好地实现节能降耗目标。
2 满足建筑的实用性
电气设计的最终目标是为建筑功能服務，因此应该注重满足建筑的电气需求，如照明系统、监控系统等，满足人们的工作、生活需要；确保建筑中的照明亮度、色温、数量等，增强实用性，才能发挥应有作用[1]。
3 合理选择先进的电气技术
在建筑电气的设计阶段和施工阶段，都可能发生能源消耗问题，也要加强重视。以节能目标、节能手段为着眼点，找出大量能源消耗的原因并细致分析，最终选择适合的节能措施。例如，输电线路的有功损耗、变压器的功率损耗等，都是无谓的能源消耗现象，应通过优化设计方案予以避免。
二、建筑电气设计中的节能措施
当前，建筑已成为我国能源消耗的主体之一，甚至对社会可持续发展造成影响。因此，如何实现建筑电气设计的节能目标，已成为当前十分迫切的任务。结合建筑电气设计的理论与具体实践，可从以下几方面着手：
1 控制线路的电能损耗
对于线路来说，当线路中有电流经过之后就会发生一定的有功功率损耗；若想避免线路中的能耗过大，必须在设计时考虑这一问题。由于线路中的电流不能任意改变，那么控制线路损耗应该着重降低线路电阻，主要做到如下几点：其一，尽量选择电导率较低的导线，目前以铜芯为主；对于负荷量较大的一类建筑及二类建筑，可全部采用铜导线；而负荷量较小的三类建筑中也可采用铝芯导线，节约用铜；其二，控制导线长度，布线应减少弯路，以直线为主，低压线路尽量少走回头路，避免在来回线路中的电能损失；其三，变压器应该尽量与负荷中心靠近，合理控制供电距离[2]；其四，在高层建筑电气设计中，应该将低压配电室与竖井靠近。其五，增加导线的截面积，在线路较长的情况下，除了满足温升、电压损失、经济电流、机械强度等性能以外，应适当增大一级导线截面，合理控制线路损耗。
2 电动机的优化选择
在建筑电气设计过程中，电动机与暖通系统、给排水系统配套使用，一般该设备由制造商供应，而实现节能措施也只有落实到具体的运行过程中。除了采取常用的就地补偿电容器方法以外，还应注意避免电机处于轻载、空载等运行状态。否则，在这种状态下的电机效率偏低，产生大量的无谓消耗。针对功率相对较大的电动机运行，可使用变频调速技术，增强电机轻载运行状态的效率，实现节能降耗目标。但是这种设备的成本问题也不容忽视，在一些项目中的使用受到限制。采用软启动器也是节能的另一方面，可实现平稳启动，电流变化较为平缓，可将电网电压的波动范围控制在要求之内，同样可以实现节能作用[3]。
3 暖通空调系统的节能设计
对于建筑暖通空调系统来说，其能源占据建筑总体电量消耗的一半以上，因此暖通空调系统的节能潜力巨大。以系统接口的设计为出发点，暖通空调设计应该紧紧结合强电系统设计，优化系统接口，实现电气节能目标。关于系统的接口设计，包括检测参数、选用合适的传感器、计算水阀门、出风阀门、蒸汽阀门等管径大小，优化调节电动调节阀的流量等[4]。该节能设计方案的应用，既可实现节约能源目标，也可增强电能的控制水平，同时可考虑采取如下方法：其一，采取机电设备的启停方案；其二，采取分季节控制水泵的方法；其三，调节变风量、变流量系统等；其四，优化设计低温送风系统。
4 实现照明系统节能目标
按照《建筑照明设计标准》（GB50034-2004），严格控制各个场所的照度值与照明功率密度值；所有照明灯具、光源、电气附件等均选用高效节能型产品，提高照明效率。首先，合理使用自然光，电气设计人员应该与施工人员加强配合，将自然光与照明系统相结合，节约用电；其次，倡导使用高效率的电子镇流器、节能电感镇流器以及节能灯具；使用气体放电灯的场所均要求分散装设补偿电容器，补偿后的功率因数不低于0.9。另外，控制照明灯具的开关，也是有效节电方法之一[5]。结合照明使用的特点、需求等，实行分区控制方法，在卧室、客房等床头灯采用调光开关；公共场所或室外照明采用光电控制、声控开关或程序控制，在楼梯、过道等人员短暂停留的场所，应使用节能自熄开关，以减少不必要的能量消耗。
5 积极运用太阳能光伏发电
太阳能作为当前应用较为广泛的可再生能源之一，具有能量多、污染少等优势；在建筑电气设计中应用太阳能光伏发电系统，包括太阳能的电池板、蓄电池、控制器、逆变器等。通过太阳能发电，可在一定程度缓解电能紧张问题，也是今后建筑电气设计的必然趋势。
在建筑的部分用电设备、道路照明或者环境照明中，都可以采用太阳能光伏发电系统，同时优化节能设计，应考虑如下影响因素：其一，用电负荷的性质，用电量的大小以及每天用电的时间；其二，明确系统输出功率，对电压进行等级设计[6]；其三，在阴雨天气环境中，应该确保系统保持连续性工作状态；其四，注意建筑物所处位置、区域日照时间、太阳能辐射量等参数。
三、结束语
由上可见，建筑电气的节能设计已成为必然趋势，且具有巨大潜力。在设计过程中，应该综合考虑经济、技术、材料等指标，遵循“合理、适用、先进”等原则，切实节约能源、保护环境；通过合理选择电气设备及相应控制方式，在控制成本的前提下提高节电节能效果，通过精心设计、全面考虑，最终确定科学化电气设计方案，选择有效的节能技术与设备，更好地符合建筑功能需求及人们日常工作、生活需要，更好地落实节能目标，实现绿色建筑发展。
参考文献：
[1]陈京权.谈节能理念在建筑电气设计中的应用[J].中国房地产业，2011（10）
[2]李鹏展，施时雨.建筑电气设计中安全性与节能性的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012（9）
[3]刘晟楠，徐日升.对现代建筑电气设计中几个问题的探讨[J].黑龙江科技信息，2012（3）
[4]李晓东，程柱.对建筑电气设计常见问题的探析[J].低温建筑技术，2010（1）
[5]王毅娜，张馨.电气设计中在建筑过程中的应用及完善[J].城市建设，2010（35）
[6]陈伟民.如何提高建筑电气设计的可靠性和经济性 [J].商品与质量：建筑与发展，2011（7）