建筑電氣節能設計探討

鄔 靖

（云南興滇建筑設計咨詢有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

建筑電氣節能設計涵蓋了建筑內部所有電氣設施，其主要的節能設計目標，是利用現代化設計理念以及設計原則，不斷對傳統的建筑電氣進行優化和更新，通過對電氣設施的位置、型號、功能等一系列內容進行調整，實現電氣設備的節能優化目標，促使建筑總體電力能源得到有效節約，提高現代建筑電氣設計的整體水平。

1 建筑電氣節能設計概述

建筑電氣節能設計是基于建筑電氣的基本使用標準，以節能實用為設計的主要出發點，圍繞電氣設施能源消耗問題的有效控制，不斷提高建筑電氣設施的經濟價值，促進建筑工程常態化建設和健康化發展，能夠融合大量實用設計，有效實現建筑電氣設施節能目標。建筑電氣節能設施涵蓋建筑所有電氣設備，如燈具、電梯、水泵、風機、加熱設備、電纜設施、消防系統設備等，這些設備需要電力能源的有效供給。

2 建筑電氣節能設計的主要原則

2.1 構建人性化的節能設計理念

建筑節能設計理念，需要遵循人性化的設計原則，特別是在能源節約的規則制定方面，需要加強對于能源的管控，融合人性化的管理內容。人性化的節能設計理念，要遵循人們日常活動的基本需求，能夠滿足相應的標準，借助多種技術措施、管理措施，實現建筑電氣能源的有效節約，并且保證日常基本活動不會受到限制或影響[1]。

2.2 強化節能設計的經濟合理性

建筑電氣節能設計，需要從經濟層面進行分析，特別是在設計過程中需要考慮電氣節能設計的成本，應進行全壽命周期技術經濟比較，達到既節能又經濟的效果。不少建筑電氣節能設計，會陷入節能設計的極端問題，為了增加項目的節能成效，采用昂貴的節能電氣設施，其電氣設施的采購成本遠超過設施的節約成本，無法保證電氣節能設計的經濟合理性[2]。

2.3 落實現代化智能設計策略

現代化智能電氣設計策略，是應用智能化的管理模式，對電氣設備進行管控措施的升級和改造，通過將電氣設備運行系統進行智能化管理，以軟件的形式對建筑電氣設備的運行情況進行分析，從而判斷設備的節能情況，根據自動化分析，實現電氣設備的有效節能。通過對所有電器進行邏輯編輯，以智能化的管理模式，對各個電器的運行情況進行分析，對比電器的功率和運行效果，從而實現更科學有效的電氣運行方案，實現了電氣節能設計的創新和突破[3]。

3 建筑節能電氣設計的內容

3.1 燈具的節能設計和科學選定

燈具的節能設計，需要對建筑燈具設計方案進行分析，按國家和行業標準確定照度水平，合理運用混合照明方式。

首先，燈具的設定和選用必須符合架設區域的基本要求，根據場地的實際情況選擇對應的照明設備，在設計過程中，秉持燈光利用成效最大化的設計理念，合理布置燈具的間距和照明范圍，特別是對于照明較高的建筑區域，需要結合對應的高度、開窗、墻體反光、光照系數等進行綜合分析。既要確保燈具節能設計嚴格執行《建筑照明設計標準》的要求，根據國家照明設施的節能設計標準進行應用，同時也需要強化對架設場地的照明成效，著重突出照明設施的節能效果。

其次，在照明設施的選擇策略中，需要進一步考慮天然光照對室內的照明影響[4]。自然光照是綠色能源的照明方式，通過墻壁地面等反光效應能夠進一步提高室內的光照程度，減少對照明設施的基本需求，從而實現對照明燈具數量的有效控制，實現對照明設施能耗的精準把控。利用自然光照，實現室內光照程度的有效均衡，是當前燈具節能設計的重要強化目標，需要對光照均衡度和光照反射度以及建筑所在區域朝向等一系列因素的綜合比對進行研究。針對室內光照程度較強的區域可以適當縮減燈具的安裝數量，而光照區域不足的地方，可以靈活調整室內區域的功能設定。根據辦公室、會議室、休息室等不同區域、不同照度的要求靈活進行燈具設施的選擇和設計，從而實現燈具設施的節能設計目標。

最后，燈具的設定和選擇要根據當前燈具節能設計的發展趨勢進行設備采購。以傳統節能燈為例，雖然整體的節能效應對比傳統的鎢絲燈泡具有良好的節能性，但隨著時代的創新發展，以LED 燈為代表的新能源燈成為節能燈具的重要發展方向，其綜合耗能是普通節能電燈耗能比的20%。LED 燈具有高光效、長壽命和調光方便等優勢，有極強的替代性和可發展性，并且LED 燈屬于冷光源燈具，不會由于長時間使用而導致燈具受熱進而引發火災等一系列問題，是當前節能燈具設定和選擇的重要代表內容。

除了燈具的選擇，還需要對燈具的鎮流器以及電源設施進行相關的節能設計，強化鎮流器等設備的運行穩定性，構建現代化節能型鎮流器設備，促進燈具節能成效的進一步提高。燈具的照明方式和控制方式，也能夠對燈具節能設計目標起到良好的助力作用，包括集中控制、分區控制、分時控制、分組控制、就地控制、調光控制等一系列控制措施，均可以實現對應的便捷性和操作性，滿足現代建筑節能設計的基本要求，同時符合多功能燈具的設定目標，實現方便性和經濟性的統一。圖1 為節能燈具與LED燈具對比。

圖1 節能燈具（左）與LED 燈具（右）對比

3.2 電纜設施的節能型號設定

電纜是電力能源重要的傳導工具，電力供給的成效和電力的穩定性需要電纜設施給予支持。目前市場上電纜型號種類多樣，基于建筑電氣節能設計的基本要求，在開展電纜設施的節能設計時，需要針對其型號的設定靈活調整電纜的采購需求。市場中主要的電纜材料是由銅、鋁、銅包鋁、鋁合金等組成，根據對應的需求靈活選用不同材質的電纜材料。在選擇電纜型號時，要根據所在區域的電力供給需求進行選擇。例如，室內以照明區域為主的電纜設施，其電纜單根線芯的平面面積通常不超過2.5 mm2。總而言之，電纜型號的選擇要根據對應的參數和設置目標進行綜合分析、合理選擇，既要確保電纜設施的型號設定符合電氣節能設計的標準，同時也要防止電纜型號過大而導致的能源浪費問題。圖2 為不同型號電纜的內部結構。

圖2 不同型號電纜的內部結構

3.3 電氣設備的節能設計

電氣設備的節能設計涵蓋了建筑電力供給裝置、電力保障裝置以及管理管控裝置等，涉及整個建筑電子設備運行的穩定和安全，其設施的綜合運行能耗較大，需要從基礎層面進行研究。建筑供配電系統設計應進行嚴格的負荷計算，當功率因數未達到供電主管部門要求時，應采用無功補償。電力變壓器、電動機等的能效水平應高于能效限定值。以電力供給裝置為例，所有電氣設備的電源供給方式節能設計的理念需要進一步強化。例如，采用變頻控制系統，能夠根據環境對電力能源的實際需求進行電機功率的靈活調整，既能夠保障各項設施電氣設備的穩定運行，同時還能夠為實現電氣設備的節能設計目標給予重要的支持。電氣設備節能設計在電梯設備、空調設備、自動門設備等一系列電氣設備中都能夠得到良好的應用，例如，在民用建筑中，空調設施消耗的能源比例較高，是當前節能設計調控的重要對象，在系統運行過程中使用變頻調控技術，能夠進一步實現設備運行功率的精準化調控，實現電氣設備能源的有效節約。

3.4 建筑節能設施的科學調控

建筑節能設施涉及的范圍極為廣泛，涉及建筑功能的各個領域。以建筑電梯控制系統為例，作為建筑能源的重要消耗設施，應用建筑節能設施對電梯運行成效進行科學的調控和有效的管理，能夠借助智能化的應用設備，對電梯工作狀態和空閑狀態進行有效的區別，實現電梯能耗問題的有效控制。一方面，電梯設施運載效率不足必然會引起大量能源的浪費，為了進一步提高電梯的使用效率，可以進行階段性的電梯功能設定，既能夠滿足建筑用戶日常的生活需求，也能實現電梯能耗的有效節約；另一方面，通過對空閑階段和工作階段的靈活區別，能夠為其他類似建筑電氣設施的科學調控提供良好的參考意見和使用方案，進一步促使建筑電氣設施節能設計目標的有效達成。

3.5 光伏設計的有效實施

光伏設計主要依據光伏發電設施進行節能設計，通過在建筑外墻、遮陽構件、屋面及頂板架設太陽能光板，實現對太陽能的有效吸收并轉化為電能，為建筑的日常電力設備提供穩定的能源，從而實現電氣設備的節能設計目標。光伏與建筑相結合是光伏應用中的重要領域之一，綠色建筑中以光伏為代表的清潔能源建筑應用迎來了快速的發展機遇期。目前，我國不少地區相繼開展了光伏發電設施的架設，在某種程度上極大地提高了電力能源的利用水平，并為地區的電力供給提供穩定的能源。但是由于鋪設面積較大，對于城市建筑來說，應用光伏發電滿足整個建筑所有電力設備的電力供給，依然需要長期的研究，需要不斷增強太陽能光板的吸收能力，提高光能轉化為電能的實際效率，為建筑電氣設施的節能發展提供有效而穩定的電力能源。需要注意的是光伏發電設計應根據使用地區的氣候特征，考慮建筑、結構、電氣防火安全的要求，綜合考慮朝向、光伏設備安裝面積及檢修條件，不應影響建筑日常的正常使用。圖3 為某建筑光伏發電設計效果。

圖3 某建筑光伏發電設計效果

4 結語

建筑電氣節能設計的有效實施，能夠促進建筑運營成本的有效控制，能夠在一段時間內實現電力能源的有效節約，為工程的經濟建設提供重要的支持。圍繞電力設備運行原理、設備性能、運行成效等方面的內容，實現建筑電氣節能設計的創新和升級，構建建筑電氣設計技術層面、經濟層面、管理層面的改善和強化，踐行節能設計領域的新模式和新樣板。