建筑電氣節能設計與消防設計探討

戚魯華 魏國強

摘要：為應對全球能源危機，解決能源緊缺問題，推動環境友好型社會建設，本文基于建筑電氣專業環保節能要求，結合各類建筑體系指標，提出電氣設計節能方案，旨在通過供配電系統、電氣照明、動力裝置、暖通空調、可再生能源系統節能設計，完善系統設備配置，達到能源消耗最小化目標，同時還聚焦建筑消防設計質量通病，提出重視消防設計給水系統、用電、電梯等環節設計，借此為建筑消防安全提供一定指導。

關鍵詞：建筑電氣；節能設計；優化布局；消防設計

引言

建筑電氣節能是助推雙碳目標實現的有效途徑。在建筑電氣節能設計過程中，應充分結合綠色可持續發展理念，針對建筑電氣工程設計現狀，合理轉變設計思路，助推建筑電氣行業可持續發展。消防系統作為直接關系人民生命財產安全的重要環節，設計人員要強化對系統設計重要性的認識，以低碳節能思維融入全生命設計過程，持續提升能源利用率。筆者基于人與自然和諧共生原則，探討落實建筑電氣節能設計與消防設計的方法。

一、電氣節能的背景

在城市化進程日益加快的今天，建筑電氣行業能源消耗問題愈發嚴峻。以我國為例，受能源開發技術水平限制，整體能源利用率相對較低，建筑電氣行業能源消耗大，建筑業可持續發展道路嚴重受阻。而建筑電氣節能設計作為有效提升能源利用率的重要途徑，憑借多元化節能技術在建筑電氣中的合理運用，不僅能夠高效應對建筑業能源消耗大問題，還能有效降低建筑作業成本，減少對建筑物四周環境的破壞，在實現建筑電氣行業經濟效益最大化方面有明顯的積極作用[1]。

二、建筑電氣節能設計原則

（一）實用性

電氣節能設計期間，要充分考慮建筑物實際使用功能，嚴格以居民基本生活用電需求為依據，實現建筑內部電氣功能設計。第一，要統籌分析項目功能，找出建筑項目中可大幅度展開節能設計的地方，并針對細節展開深入研判，為更深層次融合節能理念提供可行性環境。第二，基于建筑項目實際，制定實用性強的功能方案，全流程貫徹實用性原則，優化電氣節能設計頂層布局，使人們能夠真正受益[2]。

（二）經濟性

基于經濟最優化視角，除了要完善建筑電氣節能設計布局之外，還要盡可能維護建筑使用功能。若僅將節能降碳作為整體設計指標，并未對建筑功能布局實現統籌考量，勢必會使建筑后期使用遇到諸多麻煩。因此，節能設計落實期間，要充分遵循工程功能可行性，貫徹落實經濟性、需求性原則，確保電氣節能技術能夠得到更大范圍的應用及推廣。

三、建筑電氣節能設計具體措施

（一）供配電系統

供配電系統運行情況會對電氣系統能源損耗有最直觀影響。在供配電系統優化設計期間，設計人員要提高思想站位，自覺立足項目實際，完善科學設計布局，以保障整體系統處于最理想運行狀態。第一，要優選變配電所坐落方位，盡可能將其設置在負荷中心，確保低壓供電半徑能夠得到明顯縮短。同時，還要嚴格要求供配電線路長度，整體長度不可超過260米，嚴格避免因線路故障而使后續線路電能損耗超出預期。第二，科學配置供電電壓等級。鑒于在同一狀態背景下，電壓等級越高，其內部系統損耗越小。為此，在具體供電電壓等級設計期間，想要順利實現最優設計目標，還要積極考慮設備容量以及供電距離等相關參數[3]。

（二）電氣照明

作為節能設計重要環節，電氣照明布局期間除了要保障作業視覺達到預期要求之外，還要有意識將照明系統光能損耗降至最低。

1.明確照明功率密度值及所需照明量。照明功率密度具體值要嚴格基于不同地域實況要求以及具體照明標準實現制定。具體可借助我國現行的建筑照明設計準則目標值，完善細節布局。就所需照明量這一細節參數而言，想要進一步明確建筑主體所需照明量，可借助如下計算公式實現準確計算：

式中，W表示照明燈額定功率；T表示照明進行時長；E、F則分別表示照明亮度、照明光束長度；A、U表示照明面積、照明率。

2.自然光利用。首先，在設計期間，電氣設計人員要自覺與建筑專業設計人員溝通，憑借技術交底落實工作，盡可能利用自然光源，以保障節約照明用電目的順利實現。其次，在實現電氣節能優化設計期間，還要充分考慮人員視覺舒適度，在燈具布置環節中參照日照強弱，合理布局燈具所處方位。常規格局下，燈具要與側窗平行。

（三）動力裝置

作為電氣節能設計重要環節，動力裝置節能部署除了要保障其擁有更高效率的動力裝置負荷能力外，還要以電動機功率、電壓等級優化部署助力節能目標順利實現。具體節能設計期間，要重視如下幾方面：基于負荷特性，科學選擇電動機，電動機實體工作效率不可低于國家現行電動機能效定額數值；若發現負載恒功率處于250KW，則要采用同步式電動機。若發現額定功率處于200-250KW范圍內，則可采用高壓式電動機。在此需特別注意，除特殊規定之外，盡可能不利用直流型電動機實現設計布局；為更高效應對風量、流量這類常變化負荷參數，可選用速度調節效率高的電動機來實現調節，如雙速風機等[4]。

（四）暖通空調系統

據不完全統計，公共建筑中暖通空調所需要耗費的實體電量占據整體建筑物能耗的近半成。由此可見，想要合理完善建筑電氣節能優化布局，加強對暖通空調系統設計的落實也十分關鍵。在具體操作期間，設計人員要強化與電氣安裝工程師之間的溝通，以技術交底落實工作，切實完善一體化集約暖通空調節能設計部署。首先，立足于整體，積極對暖通空調設備之中的機電設備啟動與暫停控制進行優化。其次，還要重視承上啟下環節，自覺對系統變風量以及變流量設計參數進行調整。最后，為保障節約能耗控制方案更為實用，還要充分踐行因地制宜原則。針對不同季節特征，完善水泵節能控制設計布局。

（五）可再生能源系統

在科學技術飛速發展的今天，人們對能源的開發利用達到一定峰值。故而在具體落實行業電氣節能設計期間，必須嚴格基于項目所處地域自然氣候條件以及需求，完善光伏發電系統布局。首先，統籌考量建筑可靠度以及外表美觀度，選擇合適的部署方位。其次，還要嚴格依據建筑物使用功能以及負荷屬性，明確光伏發電系統具體類別。還要遵循就近發電、就近轉換原則，有機縮短光伏電池組件相連距離，為進一步提升系統運行時效提供支撐。最后，要自覺對光伏發電經濟效益進行分析，考慮到多范圍發電功率并網之后，可能會對電網安全調度帶來一定影響。故在設計期間，要預先對經濟收益進行預測，盡可能選擇最優型用電計劃。

具體操作期間，作業人員可依據光伏發電系統周邊環境生成數據，建立專業化程度較高的數學模型，并借助神經網絡算法，在充分分析光伏組件四周建筑物阻擋線路損耗等因素背景下，科學部署光伏發電系統直流側發電功率，具體可依據下述發電功率計算公式實現總結分析：

P=η1*[1-a（Tc-25）]*Q*S*K1/3.6

式中，η1、a、Q、K1分別表示光伏組件光電轉換率、組件實體溫度（℃）、表面一小時單位的具體光照輻射量（MJ/m2）、陣列因特殊原因如：老化、積灰等而生成的有效系數；Tc則表示陣列上層溫度（℃），S表陣列有效面積（m2）。

四、基于全流程視角下的消防設計

就我國現行建筑消防設計格局來看，具體作業成效依舊離預期狀態存在一定差距。在人們生活水平日益提升的今天，想要更有底氣應對危害程度大的火災，高效解決建筑消防設計技術運用期間合理性、適配度不高問題，強化對建筑消防設計的重視度十分必要。筆者以消防給水系統設計、消防用電設計、消防電梯設計等幾方面為具體切入點，詳細論述如何優化全流程消防設計格局。

（一）消防給水系統

消防水池作為滅火用水構建物的重要儲存場所，對滅火安全性有著直接影響，為有效避免消防水池設計存在過多資源浪費問題，在具體落實優化設計期間，設計人員要嚴格基于統籌調度視角，適當加大建筑進水管直徑，以保障室內消防水量。此外，設計人員還要嚴格基于建筑物實際，有意識對給水系統進行等級劃分。具體可依據消火栓栓口靜水壓力，若發現具體壓力值明顯大于既定壓力值（0.8MPa），則選用消防給水，反之則使用部分區域給水手段實現消防給水。

（二）消防用電

在設計消防用電期間，可自覺采用二路獨立高壓電源供電手段，進一步保障消防用電可靠度。在具體設計期間，嚴格依據用電需要，分段路實現高壓供電，若其中某一回路發生明顯故障，則立即采用備用供電手段，以確保全時段消防設備電源需求能夠得到最大化滿足。正常電源和儲備電源之間互相聯絡的開關也要擁有自動化切斷功能，具體可憑借智慧化自備發電機的介入，同步啟動裝置在線布局，確保在半分鐘內，所有開啟電源能夠順利達到額定輸出供電值[5]。足于消防設備低壓配電系統，可采用放射式配電系統以及樹干式配電系統兩種手段，保障盡管處于危害嚴重的火災狀況下，各消防設施運轉也不會受到配電阻礙。針對放射式配電系統而言，在此種配電格局下，各配電線路獨立性較強，互不干擾。盡管某一線路出現明顯故障問題，其他消防用電設施也可以處于常規運行狀態。在此等配電系統的運作下，消防設施全天候運轉成為可能，但自動配電系統也存在一定不足。在具體設計期間，需要設計人員配備數量體系較為龐大的配電設備以及線路，整體成本投入較不可控。針對樹干式配電系統而言，因此類配電手段屬于雙干線互相備用，一旦某分支線路出現故障，極易對干雙線另一端線路的其他消防用電設施運轉狀態造成影響。考慮到此配電手段布線格局十分靈活，且所需設備相對較少，可廣泛將其用于電動化防火卷簾等小功率的消防設施配電操作[6]。

（三）消防電梯

電梯是建筑垂直交通運行的重要工具。在消防系統整體設計期間，需要進一步完善消防系統功能，強化對消防電梯的設計也十分關鍵。常規格局下，消防電梯屬于消防員搶救傷員的重要工具，在具體設計期間必須重視如下幾方面內容。

1.考慮到在電梯啟動之后，內在負荷狀況會出現一定改變，為此需要積極探尋電流值以及電機功率比例關系。具體可憑借如下公式展開計算：

式中，η表示電動機效率；p2則表示功率輸出值；p1代表功率輸入值；∑p表示設備實體消耗量。待明確電流值和電動機功率的比例關系之后，可基于電動理想運動狀態維持目標，展開細致化消防電梯功率設定。

2.優化消防電梯火災緊急控制功效部署，一旦發生災害嚴重的火情，遠方的消防總控制臺可立即反應，即刻遠程調度，助力全部電梯順利實現首層返回。

3.消防電梯還要配備一套可完全避免火災損害的電梯技術措施，如防止煙氣進入等，以保障消防電梯在火災發生時的安全性[7]。

結語

綜上所述，為深入貫徹綠色環保發展理念，建筑工程需自覺強化對建筑電氣和消防系統的節能設計布局，聚焦建筑電氣、消防系統發展現存問題，制定針對性改進措施。本文基于建筑可持續發展視角，以供配電系統、電氣照明系統、動力裝置、可再生能源系統、消防電梯、消防用電系統為具體切入點，完善整體建筑電氣節能與消防系統設計布局策略，能夠高效滿足居民基本用電需求，還能提供優質的火災消防保障，值得借鑒和推廣[8]。

參考文獻

[1]薛偉.建筑電氣設計中電氣節能標準的應用路徑淺述[J].綠色建造與智能建筑，2022（05）：20-23.

[2]韋輝煌.智能建筑電氣設計中節能理念的融入與實現[J].中國住宅設施，2022（09）：56-57.

[3]丁建永.建筑電氣節能設計及綠色建筑電氣技術分析探討[J].建筑技術開發，2022，47（15）：6-7.

[4]程蒼蒼.低碳背景下的建筑電氣節能技術設計及應用[J].低碳世界，2021，10（02）：111-112.

[5]張小安.智能化建筑電氣節能優化設計研究[J].住宅與房地產，2021（05）：72.

[6]黃國炎.建筑消防工程施工管理常見問題及對策[J].企業科技與發展，2020 （04）：221-222.

[7]尹利科.建筑電氣設計中的消防配電設計方案[J].住宅與房地產，2020（09）： 72.

[8]陳曉麗.建筑電氣設計中的消防配電設計方案[J].建材與裝飾，2020（08）： 107-108.