建筑電氣節能設計及照明節能設計研究

杜文永

摘要：我國是能源大國，但人均資源低。隨著國民經濟的高速發展，我國處于大量消耗原材料支持經濟增長的工業化時期。合理節能是國家經濟可持續發展的重要措施。現代建筑中廣泛采用變壓器等耗能系統，我國建筑能耗占總能耗的26.7%，節能技術的運用可以節約寶貴的能源資源，建筑電氣工程運用節能技術可減少工程項目中資源浪費現象。因此，在設計過程中要考慮電氣設備運行的安全性，電氣設備要想穩定運行，合理的線路規劃是非常重要的，電氣設備涉及的線路多樣化，各種線路連接端口比較整齊，要保證這些線路與地絕緣，使用性能良好的絕緣材料，保證線路運行的穩定性和安全性。同時在日常生活生產中，在建筑物裝飾、使用的過程中，均會應用到大量的電氣設備和照明裝置，消耗了大量的電力資源。工作人員未充分落實電氣節能設計與照明節能設計方案，導致電力資源出現大量浪費的現象，導致資源短缺的現象日益嚴重。在現代化的建筑建設與使用過程中，涉及了多個環節的交互，在電氣設計過程中，要從建筑整體結構出發，制定全面的節能優化方案，并不斷加強電氣節能設計與照明節能設計的相關工作，提高電力資源的使用效率，以達到建筑節能環保、降低能源消耗的目標，構建低碳社會。鑒于此，文章針對建筑電氣節能設計及照明節能設計控制措施進行了分析，以供參考。

關鍵詞：建筑電氣節能設計;照明節能設計;控制措施

1導言

建筑節能是我國可持續發展戰略中至關重要的一部分，通過對建筑節能的合理設計，能夠進一步提高人們的生活質量和幸福指數，為人們創建更加健康的生活空間。除此之外，建筑節能的設計能夠大大減少能源的消耗，對可再生能源進行充分的技術開發，從而大大降低人們生活的成本，促進我國建筑事業的發展。深入研究建筑電氣以及照明節能設計技術，對于提高能源利用效率、保護環境有著重要意義。在建造和使用建筑的整個過程中，節約能源是推動建筑行業綠色可持續發展的重要動力，對于打造生態建筑有著十分重要的作用。

2建筑電氣節能設計及照明節能設計的原則

第三，提高經濟效益。建筑電氣設計的一個重要原則就是提升經濟效益。根據建筑施工要求，設計人員需要選取環保材料以及節能設備，通過減少電氣照明系統的能源費用，在短時期內收回投入運行的費用。不僅建筑電氣設計要重視節能環保，其安裝使用過程也需要降低能耗。建筑電氣設備的安裝使用不僅要能保障經濟效益，還需要考慮到我國的實際情況。與此同時，不能因為節能而增大運行費用，投入過多的資金，導致投資費用超標。與此同時，建筑電氣及照明設備還需要找出建筑施工和使用中不必要的能源耗費，有針對性地采取節約能源的措施。例如傳輸線、變壓器以及電氣設備自身的電能損耗，這些電能損耗無法對建筑功能的發揮提供作用，反而會耗費較多的能源，增加成本，因此需要將這些情況的能源損耗降到最低[1]。

第二，適用性原則。建筑電氣節能的設計還要滿足適用性原則。適用性原則就是指建筑電氣節能設備不僅需要保障建筑人工環境所需的能源，為建筑設備的正常運轉提供動力，保障用電設施有可靠的容量負荷，還需要對建筑在施工和使用期間的配電進行優化設計，科學合理地運用電能。建筑電氣節能設計不能因為一味追求節能而無法保障建筑物的功能。建筑電氣照明設備要能夠為建筑物正常的照明功能提供保障，還需要為建筑提供良好的人工環境。電氣節能設備也不能妨礙建筑物內各運輸通道的正常運轉。

第三，功能需求原則。建筑電氣照明節能設備還需要根據建筑的使用用途和行業特點，進行特殊的設計。例如一些娛樂場所對照明設備的要求更高，要求照明設備有更復雜多樣的色彩;但一些工業建筑卻需要亮度高、范圍固定的照明。因此，建筑電氣照明系統的節能設計要在滿足建筑本身對照明需求的基礎上完成，在清楚了解建筑物對照明系統的照明度等因素的需求后，再深入研究建筑電氣系統的節能設計。

3建筑電氣節能設計控制要點

3.1供配電系統方面

第一，導線與電纜的選擇。建筑電氣設計工作的開展，通常所設計的供電系統的電壓為380V，這也是引發不同程度電纜損耗的主要原因。相關研究表明，如果電纜長度超過200m，此時，無法保障電纜的經濟效益。所以，建筑電氣設計工作的開展，需要將變壓器和用電設備之間的距離控制在200m的范圍內。與此同時，對于電纜的敷設，為了能夠盡可能縮短距離，最大限度保障節能效果，就需要嚴格遵循直線敷設的原則。例如，小容量供配電設備的設計，為了能夠增加電纜的截面以及導線的截面，應該將其科學集中起來，以此來提供所需的供電服務。使用這種方法的優勢在于可以降低后期線路運行過程中的線損，但是，初期投資相對較高。第二，科學提升功率。降低變壓器損耗的一項關鍵措施是科學提升變壓器的功率，該方法的使用能夠起到節能的效果。在選擇變壓器設備的時候，需要將功率指標作為一項重要內容來關注，并且要有效落實無功率就地補償工作。低壓設備無功功率補償需要使用低壓側電容器，相應的高壓設備的無功功率的補償則需要用到高壓側的電容器。第三，盡力保障三相負荷的平衡性。在難以有效確保三相負荷處于平衡狀態的前提下，變壓器和配電線路的電能損耗現象就會隨之加劇，配電會出現零序電流的情況。三相線路不平衡現象和電能損耗之間呈正比例分布的關系，隨著三相線路中不平衡度的減少，電能損耗也會隨之降低，二者之間的具體關系為：三相線路中的不平衡度減少50%，電能損耗現象將會降低15%。由此可見，要想有效提升三相負荷的平衡度，就需要從降低電能損耗現象入手。實際操作的時可以通過對不對稱的負荷使用交換相等的方法進行分配處理，全面保障在不同的供電點中都有相應的不對稱負荷的連接，在此過程中，面對負荷接入點中的短路容量，還需要采取科學的方法進行處理，借助無功補償裝置調整不平衡點，最大限度保障三相負荷處于平衡狀態，將三相負荷不平衡現象產生的損耗降到最低。

3.2電動機節能設計

第一，控制負荷。設計人員進行電動機節能設計的過程中，應全面了解能源消耗的主要原因，并積極采取針對性的對策進行節能設計，將電動機的負荷、輸出功率控制在合理的范圍內，使其與建筑實際負荷量相匹配，緩解電氣能源的過度消耗、浪費現象。電動機節能設計工作可從提高電動機運行效率、輸出功率兩個方面出發，在此基礎上，合理使用現代化先進的變頻設備。第二，調整參數。工作人員應根據電動機實際負荷量，不斷調整電動機的工作轉速，將工作轉速始終控制在合理范圍內，不斷提高電氣能源的使用效率，減少電氣能源的損耗。與此同時，設計人員需要不斷調節電動機的輸出功率，使其與建筑實際負荷量相匹配。電動機處于輕載狀態時，應及時打開閥門、風門等，有效降低電動機的運轉速度，減少電氣能源的消耗，避免浪費[2]。

3.3變壓器設計

從目前建筑電氣的設計工作來看，針對變壓器的損耗情況，主要分類兩種類型，即無功損耗與有功損耗。為了改善節能降耗的效果，在進行變壓器節能設計的時候，需要對建筑設計的實際情況進行綜合考慮，既要將有功損耗囊括其中，又要控制無功損耗。在控制變壓器負荷的時候，需要將其界定在0.75～0.85的范圍中，從而實現節能降耗效果的改善。在開展建筑設計的過程中，設計人員必須要結合其實際情況，保證所選取變壓器的科學性與合理性，充分的考慮其容量，滿足居民的用電需求。一般來說，在變壓器容量的選擇中，必須要超過容量標準，同時保持在一個合理的范圍，如果電容量過大，容易出現鐵損或者線損的情況，但是如果電容量較小，則會很難為建筑電氣的運行提供保障。

4照明節能設計的優化措施

4.1制定科學合理的節能設計方案

設計人員在進行照明節能設計過程中，應明確《建筑照明設計標準》（GB50034—2019）的具體內容，并嚴格按照相關要求進行工作。設計人員應深入建筑現場進行全面考察，重點分析建筑物照明設備的實際照度程度、實際使用情況，提前制定科學有效的照明節能方案，以選用更科學有效的照明節能裝置、照明節能方法。若建筑工程處于自然采光較好的位置，設計人員在進行照明節能設計時，可充分利用自然光進行照明，降低照明節能裝置的運行效率，有效減少照明節能裝置的使用數量;也可積極采用現代化先進的太陽能技術儲備電能，應用到夜晚建筑照明中。除此之外，太陽能節能技術屬于可再生能源技術，可在充足的光照地區正常使用，滿足建筑物照明節能的需求，提高建筑物室內溫度，并降低電氣能源的損耗。

4.2運用高效光源

照明效果與光源的選擇有著密不可分的聯系，因此，設計人員在設計照明系統選擇照明設備時要能夠對光源有一個全方位的思考。設計人員要對建筑周邊的狀況有一個精準的了解，再結合現實照明合理地選擇光源。光源的選擇要能夠符合人們的照明需求，光源還需要滿足發光率高的特點。通常情況下，安裝較低高度的燈具時，需要選擇熒光燈，燈具高度較高則可以選擇金鹵燈。像大酒店等公共場所的燈具高度較高且保護難度較大，在選擇燈具時，就需要滿足顯色度高、光效高的特點，滿足公共場所的照明需求，也能達到建筑節能的目標。

4.3照明燈具

照明燈具的選擇對建筑電氣照明節能也有著重要意義，燈具是將一個或多個光源的光進行重新布局，通過轉變光色來滿足人們對光的需求。選擇合適的燈具可以將照明光源的潛力發揮到最大。市場上的燈具種類十分繁雜，建筑內常用的燈具主要有控照型和帶保護罩的燈具，不同的燈具有不同的效率[3]。例如帶有磨砂保護罩的燈具反射率只有55%，透明式的燈具的反射率有65%，而敞開式的燈具的反射率則可以高達75%，可以滿足公共場所對照明度較高的要求。建筑行業越來越重視節能減排，因此近幾年高效節能照明燈被廣泛使用于建筑物的照明系統內。與普通燈具相比，高效節能照明燈的照度提升了1-3倍，且使用壽命也得到了延長。高效節能照明燈具有較低的光污染，紫外線反射率也較低，光衰程度也比普通燈具低，因此是一種良好的照明燈具。

4.3降低照明線路能源消耗

建筑照明節能裝置的線路具有較大的電阻，如果設計人員將線路鋪設較長或線路的電阻較大，均會造成照明裝置電氣能源大量消耗的現象，嚴重影響照明裝置的社會效益、經濟效益。設計人員在進行建筑照明節能設計時，需要根據建筑物的實際情況，制定科學有效的設計方案，規劃更合理的照明線路布局、照明線路距離，選用電阻較小的材料作為照明節能裝置的導線。設計人員可選用銅芯導線作為照明裝置的導線，其電阻率較小，同等性能的導線價格也較低，有效減少了有色金屬的使用，降低路線在傳輸過程中的損耗，提升社會效益、經濟效益。除此之外，設計人員可增大導線的橫截面積，達到降低電阻的目的，減少電氣能源的消耗，提高照明節能裝置線路的實際運行效率，實現節能環保、減少電氣能源損耗與浪費的目標。

4.4科學選用節能照明裝置

設計人員在進行照明節能設計過程中，需要在保證建筑實際照明需求的基礎上，科學選用節能照明裝置，現階段，應用較廣泛的節能照明裝置為LED節能燈。LED燈是現代化新型節能燈具，具有照明效果好、使用壽命長、電器能源消耗小、節能環保等優勢，適合在多種類型的建筑物中使用[4]。LED燈以控制電路的方式運行，可與太陽能電池板進行有機結合，采用有效的處理措施，將太陽能電池板中的光能有效轉變為電能，可保存在電池板中作為LED燈照明的主要能源。LED燈具有智能化、自動化、節能化等特點，其可自行檢測到建筑周圍的環境對照明的需求，再進行智能化、自動化控制，合理判斷環境的亮度，并根據實際情況設置亮燈行為及亮度。除此之外，可以使用節能環保的電子鎮流器，其優勢具有運行功率較小的特點，是普通鎮流器運行功率的30%。若兩種鎮流器使用相同的36W熒光燈，電子鎮流器正常使用過程中，運行功率控制在0.9W，具有較好的節能環保、降低電氣能源損耗的效果。設計人員需要不斷對照明節能技術進行改進、創新，可利用天然光、光纖照明等方式，提高電氣能源的使用效率，降低電氣能源的消耗和浪費，不斷延長照明節能裝置的使用年限。

結束語

總之，建筑電氣節能設計與照明節能設計是目前現代建筑建設使用的重點關注內容。設計人員應明確建筑節能設計的原則、標準，根據建筑物對照明需求的實際情況，不斷優化節能設計的方案，合理選用節能設備和裝置，采用科學有效的節能技術，不斷提高電氣與照明設備的運行效率，減少電氣能源的消耗、浪費情況，以提高建筑工程在電氣和照明方面的社會效益、經濟效益。

參考文獻：

[1]劉婷.建筑電氣節能設計及照明節能設計的探討[J].四川建材，2021，47（02）：190-192.

[2]吳羨.建筑電氣節能設計及照明節能設計分析[J].江西建材，2020（11）：173+175.

[3]徐福賓.淺議建筑電氣節能設計及照明節能設計[J].居業，2020（07）：36+38.

[4]瞿敏敏.建筑電氣照明系統節能設計研究[J].光源與照明，2020（12）：23-25.