高层民用建筑电气设计中节能减耗必要性及措施的研究

阮伟航

广东省人民医院 广东省广州市 510080

摘要：随着科技进步，社会经济的迅速发展，各种用电设备快速增加，面对全球日益严峻的能源供应形势，积极做好电气的节能能耗尤为重要，可为社会提供巨大的经济效益。为进一步加强国内民用建筑行业的电气节能设计，响应国家建设节能减排、低碳环保大环境的政策，本文从几个方面对国内高层民用建筑内各电气系统的能耗进行分析，提出对应的减少能耗的措施，期望为我国民用建筑行业的电气节能设计提供参考。

关键词：高层民用建筑物；能耗；电气设计；节能

引言

伴随能源依赖程度的提升，资源总量进入短缺状态。对此，如何发挥好节能技术的效果就显得尤为关键，也是目前社会发展中的必然趋势。高层民用建筑领域中能源消耗巨大，所以节能能耗工作就更为重要。虽然目前电气节能体系已经渗透到电气生产的各个环节之中，但如何从细节上进行深度优化仍是关键问题，对系统整体运行有着深远影响。因此为了更好地发挥建筑电气节能能耗功效，就要做好预期的方案设计，优化资源布局，采用更加先进的节能方案，保证节能效果达到预期需求。

1现代高层民用建筑电气节能设计原则

建筑电气节能设计符合现代建筑的绿色发展主题，力求在满足建筑基本使用功能的条件下，实现环境保护、资源节约的目的。近年来，科学技术迅猛发展，建筑行业也随之创新，诞生了一系列新工艺新技术。在建筑电气设计过程中，如何最大限度地运用新兴技术与手段、合理选择各种电气设备及系统元件用以实现建筑的节能，是建筑电气设计工作中需要着重思考的问题。从当下我国建筑电气行业节能创新技术的应用及设计情况分析，国内建筑电气行业对于电气节能设计的认识还不够深刻，具体表现在对于不同类型建筑节能设计理念认识不足，对于各类节能设备与系统的了解不够深入，选择能力有所匮乏，影响了建筑电气节能设计的进程。对于建筑电气设计人员而言，在进行电气设计的同时，应从各种电气设备的节能性能入手，结合建筑项目自身的特点及建筑需求，实现优化电气设备节能性能，提高其经济型，并采用合理的节能设计方法，控制建筑工程的建设以及使用成本。

2民用建筑能耗分析

2.1建筑能耗来源

建材生产阶段能耗主要指钢铁、铝材、水泥及其他建材生产、加工时产生的能耗，约占建筑总能耗的48%。建筑施工阶段能耗主要指建筑建设过程中水、电、媒、油、气等能源的消耗，约占建筑总能耗的5%。建筑运行阶段能耗主要指建筑各用能系统、用能设备运行期间产生的能耗，约占建筑总能耗的47%。

2.2主要研究方向

建材生产阶段及建筑施工阶段能耗可控性小，除非采用新技术、新材料，否则其节能的幅度有限。影响建筑运行阶段能耗的因素较多，如各用能系统的系统形式，各类设备的节能效率，对各用能系统采用的监控、管理手段等。国内现有的建筑物采用的能源形式单一，主要以电能为主，如通风空调系统、照明插座系统、电梯扶梯系统等均用电能来维持工作，故建筑电气节能就显得尤为重要。

3民用建筑电气系统的节能措施

3.1负荷计算

准确的负荷计算是保证建筑内各电气系统正常节能运行的基本条件。单位面积变压器安装容量是衡量建筑物用电情况的一个重要指标，设计阶段应根据末端实际用电量，选取合适的系数，从末端用电设备至前端配电变压器，逐级计算，合理配置变压器的容量和台数，并把每台变压器负荷率控制在70%~85%范围内；当存在大容量季节性负荷或错峰使用的负荷时，可设置专用变压器，把不同季节或不同时间段使用的负荷分配至同一台变压器供电，可降低变压器的容量。

3.2合理设计供配电系统

从建筑工程项目的电气设计来看，供配电系统作为设计环节的重要构成部分，对供配电系统的节能设计非常的关键。首先，依据具体情况进行节能设计。在供配电系统的设计方面，设计人员则需要严格按照建筑物的用电量、供电距离、用电设备等方面的数据来进行相应的节能设计，确保供配电系统的结构简单且容易操作。在具体设计的过程中，设计人员需要将供配电系统设置在靠近负荷中心的地方，通过缩短配电半径来实现线路损耗的降低。其次，合理选择供配电功率因数。因为供配电功率因数对于建筑电气节能设计来说非常的关键，通过增加功率因数，既可以降低线路损耗，还能够实现对电能的节约。由于电能是用线路传输实现的，而在电能传输的过程中很容易出现线损、线路传输无功率的问题，导致电能损耗的现象出现。从电能传输的有用功来看，主要是为了满足建筑物的日常需求，若是供配电设备产生无用功电流，这就会在一定程度上增加线路的功率损耗情况。因此，在建筑供配电系统的设计过程中，需要通过增加用电设备的功率因素来减少用电设备的无用功功耗。最后，控制好负荷量统计工作。从供配电系统设计的角度来看，需要设计人员对负荷量进行科学的统计，利用需用系数法、同时系数法、单位面积功率法等方式来准确求得负荷量。

3.3合理选择节能变压器

首先，在节能变压器的选择上，需要分析变压器的有功损耗。从变压器的空载损耗来看，其则是常出现的一种损耗方式，也就是人们常说的“铁损”。从引起该种损耗方式的因素来看，则是因为铁芯涡流与漏磁所引起的。因此，该种损耗方式所引起的损耗值与变压器的负荷大小并无关系，而是受变压器铁芯材料、制造工艺等因素的影响。所以，在建筑电气节能设计工作开展的过程中，需要结合建筑物的具体情况来选择节能变压器，从而降低变压器的空载损耗。其次，在选择节能变压器时，也需要考虑到变压器的有载损耗，也就是人们常说的“线损”，其受到变压器绕组的电阻大小、实际负荷率的影响比较多，尤其是绕组的电阻值越大所产生的线损更大。因此，在具体设计的过程中，设计人员需要选择电阻值比较小的材料来进行绕组，目前铜芯则是最为节能的绕组材料。另外，经实践证明，变压器的负载率也会影响变压器的线损，当负载率处于50%时，可以使得变压器的线损处于最低状态，然而此时变压器的铁损比较多，这就难以发挥出良好的节能效果。所以，对于节能变压器的选择，则需要将变压器的负载率最好控制在75%~85%之间（最经济），以此来全面发挥节能变压器的效果。最后，在选择变压器的过程中，设计人员需要遵循节能经济的原则，然后严格依据建筑物电气设备的实际需求来选择变压器的容量，并确定变压器的实际使用台数，以此来发挥最佳的节能效果。

3.4新能源利用

除了以上节能策略，我们还应积极研究新型能源，加快新型能源应用的进度。太阳能是目前使用较为广泛的一种新型能源，但技术上尚不成熟，还存在着能量转换效率较低等问题。在对太阳能发电系统的应用过程中，需要设计人员综合考量设计区域的日光辐射量、雷雨天气影响、能量转换效率与成本等问题，只要明确了以上这些问题，便可以在建筑设计中利用新能源技术实现更深层次的能源节约。

结束语

电气设计要合理地利用节能技术，在降低能耗的同时，满足人们对生活质量的追求和对节能减排的关注。在配电系统、传输系统、照明系统、变压器等电气设计中应用节能减排技术，已成为现代建筑设计发展的趋势。

参考文献

[1]廖述龙.高层楼宇建筑电气节能技术研究[D].上海：上海交通大学，2012.

[2]何叶.建筑电气照明节能技术的研究[D].西安：长安大学，2014.

[3]杨小琴.浅析超高层建筑电气节能设计[J].现代建筑电气，2009（22）：56-60.

[4]肖壮生.探讨建筑电气节能环保技术的相关问题[J].科技创新与应用，2020（23）：166-167.