深圳市汇宇建筑工程设计有限公司
摘要：当前，绿色环保理念已广泛应用到各行各业。电气设计也不例外，而有效实现电气节能，需要从应用的功能及效果等多方面进行考量，通过科学选择节能方案，才能确保在后期使用过程中的节能环保。本文根据多年工作实践，对建筑电气设计的节能原则及策略进行分析。
关键词：建筑电气；设计；节能策略
前言
建筑的电气系统对其内部的功能性系统具有极好的支持效果，也可以被视为建筑的基本动力系统。随着越来越多的合理的新型电气设计技术被用到电气系统之中，建筑的电气系统可以逐步实现高效率的运行需求。但是随着建筑内部用电设备的种类与数量均出现了增多的情况，建筑电气系统消耗的能源量也在翻倍增加，这种应用情况是不符合绿色建筑的基本设计要求的，因此设计人员需要改进电气系统，以使其能够达到节能的应用目的。
1.建筑电气设计中节能原则
1.1降低损耗原则
建筑电气设计对于实际功能具有比较高的要求，而且不同的建筑设计有着不同的电气设备种类，这就造成了实际的能源损耗不太稳定，出现时高时低的现象。想要有效解决这些问题，可以从以下几个方面来进行着手：首先，在对建筑电气设备进行选择的时候，最好选择那些能耗较小的设备，能耗过大会造成了严重的能源浪费。除此之外，所选择的电气设备还应该具有一定的现代化科技含量，从而便可以利用现代化科学技术来有效降低电气设备的能耗；其次，在有效确保了建筑电气设备相关应用功能的基础之上，还应该对所有电气设备进行统一管理，这样便可以通过集中管理的方式来对电气设备的数量以及能耗效率进行更好的管控，实现更加科学合理的功耗分配，大大降低了对能源的消耗和浪费，这一举措已完全符合国家对于节能减排的要求。
1.2经济性原则
影响电气设计的因素当中，经济因素是比较重要的原因，不仅所涉及的范围广泛，而且在一定程度上增加投资企业和施工企业的经济收入。在后期建筑电气设备使用过程当中，也可以减少相关故障的发生几率，从而更好的维护了业主的经济利益。遵守经济性设计原则需要从电气设备原材料方面来进行着手，在控制材料成本的同时，还应该保证工程的施工质量。为了尽可能减少在维护方面的资金，在前期的设计过程中应充分考虑维护管理问题。
2.建筑电气设计中的节能策略
2.1节能要素
照明设备能耗见公式（１）
（１）
式中---照明设备耗电量；
---配套照明设备损耗；
---电能转换成可见光所需能量；
---照明线路及开关损耗；
T---照明时间；
又有：（2）
式中一光通量；
Km----常数（明视觉条件下为683lm/W）；
---光源发射出的绝对光谱能量分布；
----光谱光效率函数。
由公式（2）可知，能量正相关于光通量与发光效率的比值，即：
（3）
（4）
式中s----房间面积；
----平均照度；
CU----空间利用系数；
K----维护系数；
N-----灯具数量。
综上所述，只要在设计过程中合理使用上述系数，就可以大大节约电能。
2.2合理选择照明设计方案
（1）装饰照明应讲究实效，尽量避免片面追求形式；（2）分区设置照明和混合照明；（3）在需要较高照度时，可采用两种不同光源进行混光照明；（4）室内顶棚和墙面及地面最好采用浅色的建筑材料，更好的利用反射光。
2.3照明方式的确定
为节约电能，应该根据GB50034-2013《建筑照明设计标准》合理选择照度值，当然由于社会生产力在进步，在参照值基础上适当提高也未尝不可，但不可盲目提高。通常为节约能源，应该采用分区照明，这在设计中经常遇到，根据房间功能的不同，布灯时通常有考虑。对于部分作业面照度较高，并且面积不大的情况下，可以增加局部照明来满足工作条件。
2.4高效率光源的应用
在设计照明线路中，应该根据工程项目的特点选择光源，如光源的显色性、启动时间、能耗、使用寿命等综合评价指标选择灯具。如工业设计项目中常采用三防无极灯、金卤灯、LED灯、和荧光灯。在照明线路的设计中，可以利用灯具的控制方式来达到节约电能目的。图i和图2给出了两种照明控制方式。
图1与图2为某实验室照明平面布置图，灯具数量相同，开关控制方式并不相同。《建筑照明设计标准》第8.3.7条：在有天然采光时，近光和远光处可分设开关。一般地，直管荧光灯的敷设宽面尽可能平行于墙，这样可以利用光源的反射能量。
实际项目采用了图1的控制方式，原因是，试验台附近，实验员多聚集在试验台附近，为方便实验图1中h与i回路宜单独控制、便于操作。假设此房间为办公室，采用图2的控制方式会优于图1，因为这样做会更加节能。综上，灯具的控制方式首先应该考虑房间的功能，其次才是节能的控制。
在设计照明电路时，有几条常见的控制方式，总结如下：
（1）房间灯具控制宜采用功能优先同时考虑节能的原则。如卧室、宾馆客房、医院病房床头可设置调光开关，当然现在的宾馆客房都设有电子钥匙，其也是节能设计的体现；办公室应尽量利用自然采光，灯光控制做到人走便于熄灯的方式；配电间照明在前两者的前提下，还应考虑安全照明；（2）楼梯间、走廊照明控制宜集中控制。除此应采用声控、光控相结合的方式，当然重要办公场所、医疗单位内需要常明或灯具工作时间较长时，可引入智能照明控制系统。工业建筑走廊、楼梯间照明开关的安置应给人们操作提供方便，走廊较长时可设两地控制开关；（3）景观照明除美观外，应考虑节能。如可多设节日、庆典、平时等多种控制模式，来达到节能的目的；（4）较大项目的照明设计可引人智能照明控制系统，这样可以大大节约能源，避免浪费电能的现象。
2.5完善供配电系统设计
建筑供配电节能设计具有更强的专业性和复杂性特点，这就要求在对供配电系统进行设计的时候一定要对该系统的供配电方位、负荷以及电力分配等问题进行充分的考虑，从而使得供配电系统设计方案更加科学合理。在设计时考虑负荷需根据供配电系统具体使用的场合进行设计，针对不同情况的系统负荷采用与之相对应的供配电设计方案，务必要对系统负荷进行精确计算。鉴于此，笔者曾在亲身经历的项目中对系统负荷进行尽可能的精确控制，从而为该项目减少一台变压器，达到了节能的目的。计算系统负荷的过程中，对变压器负荷计算的取值最好取其最佳负载率，从而使变压器的容量使用率降低，使变压器处于较为合理的负载率运行。针对不同用电时期的电力分配，在进行供配电系统设计时对建筑功能用途、用电情况进行调研，使建筑用电高峰期和用电低潮期的电力分配合理。
2.6减少线路传输损耗实现节能
（1）通常是选择铜芯作为导线，然而考虑到节约用铜，一些高层建筑采取铜铝复合母线作为垂直干线母线。
（2）减少配线长度。低压柜出线和配电箱出线尽可能走直线，低压线路的半径一般不宜超过200米，负荷中等密集地区不宜超过150米，负荷密集地区不宜超过100米，这样可减少电缆（线）长度，实现供电距离最短。
（3）增大导线截面。在满足电压降要求的前提下加大一级导线截面，虽然在一定程度上增加了些成本，但从整体运行上节约了电能，为后期的设备技术升级提供有利整改条件。
（4）选择新型绝缘材料，如YJV型绝缘电缆等。
（5）在高层建筑中，变配电室应靠近电气竖井，以便减少主干线（电缆或插接母线）的长度。对于面积较大的高层建筑，应将电气竖井尽可能设在中部（或两端），以便减少水平电缆敷设长度。
2.7暖通空调系统的设计
目前暖通空调在使用过程中，由于自动化控制系统还不够完善，所以造成了严重的能源浪费，所以说对暖通空调系统进行电气节能研究具有非常重要的意义。想要实现暖通空调系统的节能，首先空调系统的相关设计师应该和强弱电工程师进行有效的沟通与交流，对暖通空调接口进行适当的优化处理，从而使得暖通空调系统使用过程更加节能。通常情况下都是在空调的接口处设置一定的弱电传感器，这样便可以对温度，风速以及管径等各种参数进行准确的检测，进一步便可以通过智能化接口。对电气节能实现更好的调控。还可以通过设计对变流量和变风量进行更好的控制，也可以实现对机电设备的开启和关闭控制，达到了节能的目的。
2.8变压器的节能设计
为了实现变压器的节能设计目标，使变压器之间有效配合来达到良好的运行效果，必须要认真分析变压器的功率损耗。在用电方面，借助变压器来降低电压，有利于确保用电的安全，使其与用电设备的电压要求相符；同时选择设备时要与限定标准中的最低要求相符，即3级标准。在输电方面，如果负载功率因素和输送功率一定时，电压与线路电流成反比，能够节省材料，减小线路的截面积与功率损耗，因此在输电时应适当利用变压器来升高电压。此外，变压器运行中可采用并联运行的方式，通过计算获得变压器的临界负载值，以具体使用负荷量为依据对变压器的运行数量进行调整，实现节能的目的。
3.结语
总而言之，建筑电气节能设计对于整个建筑的应用经济性都有着至关重要的作用，也可以对投资方的施工成本进行有效的控制，而且为后期的电气设备管理和维护工作也提供了一定的帮助。在具体的设计过程中，根据建筑的实际用途来对电气节能进行最科学合理的设计，确保其在使用过程中相关应用功能的完善性。
参考文献
[1]郭大鹏.建筑电气设计中的节能技术措施的相关探讨[J].民营科技，2016（6）：198-198.
[2]张杰.建筑电气设计中节能技术措施的相关探讨[J].低碳世界，2017（20）：175-176.
[3]曲美霞.建筑电气设计中的节能技术措施分析[J].住宅与房地产，2017（15）：280-281.
[4]杨宁.浅谈建筑电气设计中的节能技术应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015（22）.
[5]钟有明.民用建筑电气设计中的节能措施探讨[J].中国新技术新产品，2016（3）：157-158.