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摘要：隨著節能環保意識的不斷增強，我國提出了可持續性發展的戰略方針，作為傳統資源消耗型的建筑行業也要積極向節能減排方向發展，從而實現綠色建筑發展目標。因此在現代建筑的電氣設計中，嚴格遵守節能設計的基本原則，在電氣系統設計的各個環節中采取先進的節能技術，并采用智能化的監測控制技術，提高電氣設計的節能效果，減少對能源的消耗，從而促進建筑行業的現代化發展。

關鍵詞：現代建筑；電氣工程；節能設計；設計方法

1現代建筑電氣系統節能設計的基本原則分析

目前我國在現代建筑電氣設計中還存在缺乏對節能設計的認識、節能設計技術尚不成熟的問題，影響了建筑電氣系統節能效果的實現。因此設計人員應建立節能設計的新理念，并堅持優化電氣系統設備的節能性能、提高建筑電氣節能設計的經濟性這兩個基本的設計原則，通過積極運用先進的設計方法和技術設備來有效減少建筑電氣系統的能耗，提高能源的利用率，并對建筑工程項目成本進行合理的控制[1]。

2提高現代建筑電氣系統節能設計效果的有效方法分析

2.1現代建筑供配電節能設計的有效方法。2.1.1合理設計建筑中變電室的位置。在對現代建筑電氣系統進行節能設計時，首先應選擇建筑電力系統的負荷中心位置來設置變配電室，從而對供電線路長度進行合理控制，降低電力損耗以及線路材料的用量。同時在配電線路中的低壓配電半徑應不超過200m，因此當建筑面積比較大時，應根據實際情況來相應的增加配電室的數量，可以采取將多個配電室設置在一層建筑內的方式來減少線路的布設長度。另外，設計人員應選擇鄰近強電豎井的位置來設置變配電室，以避免出現電能倒送的問題。2.1.2提高變壓器設備選擇的合理性。在進行建筑電氣設計時，變壓器容量的合理選擇是提高建筑電氣系統節能效果的重要環節。一般變壓器容量小于實際需要，出現過載情況時，電能損耗將明顯增加，而且變壓器如果長期處于超負荷運行狀態下時，也會對電氣系統的運行安全造成一定的風險隱患。相反，如果變壓器容量明顯超出了實際的需要，就會增加供電系統的空載損耗，并影響變壓器的使用效率。因此設計人員應充分了解建筑工程的實際負荷情況，并合理確定變壓器容量，一般應將變壓器的負荷率控制在30%到80%之間為最佳。目前比較常用的節能變壓器主要包括箱式變壓器、干式變壓器、單相配電的D10型變壓器、S11型變壓器以及非晶合金型的變壓器設備等。其中S11型變壓器能夠將空載損耗減少約10%到25%左右，且其空載電流能夠比疊片鐵心型降低的50%左右。此外，該類型變壓器在運行中所產生的噪音水平也相對較低，減少了周邊環境的噪音污染。而D10型變壓器由于采用的柱上式的密封結構，可以在負荷中心附近安裝，且對維護管理的要求比較低。其負載損耗以及空載損耗均比相同容量條件下的三相變壓器小，同時所需要的材料用量也比較少，且造價降低了20%到30%左右。節能效果更為突出的是新型的SBH15型非晶合金節能變壓器，其空載損耗與傳統的S11型變壓器相比，僅為其20~30%左右，可以有效降低損耗，但是存在價格相對較高的問題，需要設計人員結合建筑工程使用者的用點特點來選擇變壓器的具體類型型號[2]。2.1.3合理選擇配電線路的導線。在進行電氣節能設計時，導線材料的材質和規格將對其通電效率產生重要的影響，因此也是節能設計中所必須考慮的因素之一。可以通過以下公式來計算配電線路的能耗：ΔP=3I2R×10-3其中ΔP代表的是輸電線路所產生的功率損耗值，其單位為kW；I和R則代表的是電流值和電阻值，其單位則分別為A和Ω。而電阻值R與導線長度以及電阻率為正比例關系，而與導線截面則為反比例關系，其計算公式為：SLRρ=其中L代表導線長度，S代表導線截面面積，ρ代表電阻率。現代建筑電氣系統中目前主要使用銅芯以及鋁芯這兩類導線。雖然鋁質導線的價格相對較低，然而其在導電性能以及安全性方面與銅質導線相比也相對較差。因此設計人員應對各種因素進行綜合性的分析評價，如果具備條件時應盡可能選擇銅質導線以提高其通電效率。例如在設計照明系統的配電線路時，要減少電能損耗必須根據電壓降的允許范圍來進行導線截面的選擇，同時還要根據導線的機械強度以及發熱條件等來進行驗算。通常在采取四線三相的配電系統內，線路中最大三相不平衡性電流以及單相負荷的最大值應大于其零線截流量的允許范圍，同時還要符合接零保護的相關技術規范。而由于相線以及零線在單相線路中所流經的電流相同，所以零線與相線也應選擇相同的截面面積。以較短距離配電線路的設計為例，在確定導線截面時只需要考慮電流值即可；而較長距離的輸電線路設計中設計人員應對導線采取增加截面面積的方式來提高通電效率，其導線截面的選擇應參考電壓降的限定值，以提高節能的效果。雖然增加導線截面積會增加線路敷設成本，不過在電氣系統的運行過程中將通過減少能耗、提高通電效率的方式來降低運行成本。還可以采取將電壓等級提高方式來減少損耗，當電壓增加10%時，可以降低約17.4%的傳輸損耗。2.1.4提高布線設計的合理性。現代建筑電氣系統的布線設計不僅關系到電氣系統運行的安全性和可靠性，同時也會影響建筑電氣系統的節能效果。在現代建筑中需要分別對供配電線路、辦公系統、通信系統以及安保系統等進行布線設計。而且由于在現代建筑的電氣系統中往往還包括弱電以及強電兩類系統類型，而其中強電系統中由于存在大量電流，因此會有明顯的電磁干擾產生，當電磁干擾比較強時，會對弱電系統的正常運行造成影響，并造成設備以及能源的損失。所以設計人員在進行布線設計時，應嚴格按照設計規范合理控制強弱點系統間距，從而減少電磁干擾對電氣系統的影響，提高節能的效果。同時，在綜合布線設計中也要合理控制導線長度，根據配電箱和低壓柜等設備的出口位置等因素來進行布線，多采取直線布線方式，減少出現回頭線的機率。2.1.5根據負荷類型合理設計配電回路。在現代建筑內，不同用點設備的負荷類型也存在一定的差異，部分負荷的穩定性比較高，部分負荷則會存在較大幅度的波動，此外還包括線性以及非線性的負荷類型。因此電氣設計人員應首先準確判斷用點設備的具體負荷類型，并采取對不同類型負荷分別設計回路以及配電方式的方法來提高節能效果，同時也能夠減少不同類型負荷對用點設備造成影響和損耗。例如應為現代建筑內部的空調設備、熱水器以及風機等普通負荷的電氣設備單獨設置一條供電電纜，從而有效解決空調不運行期間的輸電線路中截面電流比較低的問題，從而達到減少線路損耗的問題。同時這種布設方式也可以避免家用電氣在消防用電做切電處置時受到損壞。2.1.6采取抑制諧波方式來提高節能效果。諧波不僅會影響建筑電氣系統的正常運行，而且由于其會降低電動機以及用電設備的工作效率，并導致變壓器出現局部過熱的情況，因此不僅會對設備造成損耗，同時增加線損。電氣設計人員可以采取在變壓器低壓側設置無源或者有源濾波裝置的方式來抑制諧波的產生，也可以采取綜合運用不同類型濾波裝置的方式來提高抑制效果，從而實現凈化電路，減少電氣系統運行的安全風險的目的，同時還能夠有效減少能源以及對電氣設備的損耗，延長電氣設備的使用壽命，提高電氣設計的節能效果。以照明設備中的熒光燈為例，其負荷類型為非線性類，在設備工作過程中會產生諧波，并影響用電設備以及線性負荷的正常運行。故而設計人員應采取單獨為非線性負荷設計配電回路的方式將其分隔開來，從而減少諧波所造成的能耗，并提高電氣系統運行的安全性和穩定性。2.2現代建筑照明節能設計的有效方法。2.2.1充分利用自然光源。設計人員要充分結合建筑的結構特點，根據建筑的坐落朝向等條件來進行光源設計，充分利用自然光源，以減少能耗。這需要電氣設計人員加強與其他專項設計之間的溝通協調，在保證建筑結構安全和外觀造型的基礎上適當增加窗口數量，并采用具有較好透光性的門窗材料等來提高建筑的通光條件，從而使更多的自然光能夠進入建筑，并得到有效的利用。2.2.2合理選擇照明設備。合理選擇照明設計將直接關系到照明系統的節能效果。設計人員在選擇燈具時應充分考慮燈具效率因素，盡量選擇低壓熒光燈、透光罩燈或者開敞型燈燈效率在60%以上的設備來保證照明效果能夠滿足實際需要，并減少對能源的消耗。此外，新型的LED燈具具有更大的功率和較好的照明效果，同時能夠有效減少對電力資源的消耗。因此在設計中應結合建筑的實際照明特點和需要，來選擇相應的照明設備。例如在設計建筑面積較大的工業廠房或者體育場等工程項目的照明系統時，設計人員應選擇金屬鹵化燈或者高壓鈉燈等照明設備，以滿足此類建筑對于照明時長以及照明光效的較高要求。而在設計辦公樓、學校以及其他商用建筑的照明系統時，由于其建筑層高大多在4.5m以內，因此可以選擇直管熒光燈等照明設備。特別是目前比較長遠的T5型燈管不僅具有較好的光效，能夠長時間使用，而且其節能效果也比傳統燈管提高了10%以上，成為了電氣節能設計中廣泛使用的一種照明設備。此外在設計住宅、餐飲住宿等建筑的照明系統時，設計人員應盡量選擇節能效果更好的緊湊式熒光燈等照明設備。雖然該類型的燈具在建設成本上相對較高，但其在后期使用中的節能效果十分明顯，同時也能夠很好地滿足照明需要，因此可以極大地彌補初期的建設成本。2.2.3加強照明控制的設計。現代建筑照明系統控制方式設計的合理性將直接關系到能源的利用率和建筑的使用成本，是電氣節能設計中的重要組成部分。在設計照明系統的控制方式時，應采取分區控制的設計方式，根據自然光的強度差異來進行開關點的設置，并合理設計照明點的覆蓋范圍，時期能夠在設定的地點以及時間來提供相應的照明效果，從而實現節能的目的。同時，設計人員應根據建筑空間使用功能的不同來分別設計不同類型的照明開關，以起到節約電力能源的效果。比如可以在臥室、客房或者病房設置調光開關的照明設備，或者在旅館客房等建筑空間設治節電鑰匙開關的照明設備。此外，對于在一定時間段內可以實現自然采光的走廊或者樓梯間等位置可以選擇自熄式的節能控制開關；對于公共空間則可以選擇自動控光或者集中遙控的開關控制方式。2.2.4合理布設照明線路。設計照明系統的相關線路時，應根據三相四線的基本原則來進行線路設計，并盡量控制線路長度，以減少電力資源在傳輸過程中的消耗。2.3現代建筑電機系統節能設計的有效方法現代建筑中大多需要通過電動機來控制電梯以及中央空調等設備的運行，而電動機所消耗的電力能源同時是建筑整體能耗的65%左右，因此是電氣節能設計中的核心環節。2.3.1提高電機設備選擇的合理性。設計人員首先應充分了解建筑電氣系統的實際需要，提高電機容量選擇的合理性，確保電機設備的負載率能夠超過75%，從而減少對能源的浪費。同時應盡量選擇損耗更低的高效電機，其雖然一次性建設成本相對較高，不過其運行能耗卻能夠減少約25%，從而長期效果上來看，高效電動機的經濟性更好。2.3.2通過變頻調速方式來進行節能設計。應盡量選擇具有變頻調速功能的電機設備，不僅能夠有效提高工作效率，還能夠根據負載的實際情況來對電機轉速進行相應的調節，具有很好的節能效果。一般現代建筑的電氣系統均在工頻條件下工作，設計人員可以根據實際需要采用GTR或者SCR變頻設備。2.3.3通過無功補償方式來進行節能設計。由于電動機屬于感性負載類型，一旦電感值較大就會影響電氣系統的正常運行，并造成電機功率下降。設計人員應通過合理選擇并聯參數或者增設濾波設備的方法來進行無功補償，以提高功率因數，降低視在功率，達到節約電力能源的設計目標[3]。2.4現代建筑空調節能設計的有效方法現代建筑中的空調系統是能源消耗比較嚴重的一個環節，因此也需要對其加強節能設計。設計人員應積極采用自控技術來對空調設備的運行環境進行智能化的分析判斷，并實現對空調的穩定、風量以及流量等運行參數的自動調節，從而減少對能源的消耗。此外，電氣設計人員還應與建筑的其他專項設計加強溝通協調，對空調系統的接口加以優化，以提高空調系統的節能效果。2.5通過智能控制技術的應用來進行電氣節能設計的有效方法。再按現代建筑的電氣設計中，設計人員應積極利用先進的智能化監測裝置來對電氣設備在運行過程中的實際能耗進行實時監測，全面采集不同方位不同控制點的能耗數據信息，并對其進行綜合性的判斷分析，從而實現智能化的自動調節控制，從而實現節能設計的目的。例如可以通過智能化的斷開控制技術來斷開低功耗設備的供電，從而降低能源消耗。隨著智能化控制技術的不斷發展，將實現對電氣系統網絡化的智能化調節，從而進一步提高節能的效果。

3總結

為了促進建筑行業的可持續性發展，必須從建筑設計階段入手，提高建筑的節能效果。因此建筑電氣設計人員應積極運用節能設計理念，根據建筑工程的特點以及使用功能來提高電氣系統設計方案的合理性，在電氣系統的供配電、照明、空調以及電機等子系統的設計環節都要采取合理的節能設計方法，在保證電氣系統安全的基礎上，對不同設計方案的節能效果以及經濟性等指標進行綜合性的分析評價，不斷優化設計方案，全面提高建筑電氣設計的質量和水平，改善建筑工程電氣系統的節能性能，降低工程成本，減少對能源的消耗。

參考文獻

[1]馬英林.智能建筑電氣設計中節能理念的融入與實現[J].居舍,2019(17):106.

[2]楊毅英.建筑電氣的節能及供配電線路設計[J].工程建設與設計,2019(15):98-99.

[3]陳浩.供配電系統工程[J].安徽建筑,2019,26(4):190-191.

作者:陳江川 單位:甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司