大型公共建筑中建筑电气节能设计研究

大型公共建筑中建筑电气节能设计研究

吴成刚

北京牧之科技有限公司 100176

摘要：近年来，环保意识的提升使节能设计理念渗入各个领域，建筑施工不仅要保障施工质量，还要保证项目的功能性，避免施工对生态环境造成影响。以电气节能设计作为研究对象，分析对公共建筑展开电气节能设计的重要性，并从供配电系统、照明系统、空调与给排水系统、电梯系统等方面阐述大型公共建筑的电气节能设计策略。

关键词：公共建筑；电气工程；节能设计；绿色建筑

前言

工业生产与社会经济的发展使人们对能源的需求日益加大，相应地带来了巨大的节能减排压力，大型公共建筑建筑投人使用后需要消耗大量能源，会间接增加温室气体的排放，在施工的同时会对环境造成影响。为将节能、低碳、环保理念渗入其中，有必要推广发展为绿色建筑工程。通过电气节能设计缓解能源和减排压力，优化资源配置，提高资源利用效率，促进实现人与自然的和谐统一。

1. 建筑电气节能设计的重要性

随着社会经济的发展，人类对能源的需求不断提升，为了推动社会可持续发展，需对能源使用结构加以改善，从公共建筑电气节能设计层面人手，从源头上解决节能降耗的问题。公共建筑前期施工与后期投人使用都会耗费大量的电能，节约电能也就成为建筑电气系统设计的焦点。完善的电气节能设计应在满足安全可靠、经济及合理的基础上，从供电方案、负荷计算、变配电设备选择、线路损耗等方面，对供配电系统、照明系统、空调系统、电梯系统等加以协同优化设计，提高系统协调性，从系统上实现高效、科学、可控的一体化能源供给控制，降低建筑物的单位能耗和系统损耗，实现能源效率的最大优化。

2. 大型公共建筑中建筑电气节能设计

２．１供配电系统节能设计

对公共建筑中供配电系统进行节能设计时，需要全方位人手，掌握用电设备的运行功率和负荷能力，随后为公共建筑选择适宜的节能装置，达到节能效果。在供配电系统运行时，变压器损耗不容忽视，应当根据变压器负载情况进行设计，合理分配其负载。也可以在同一变电站内实现变压器的并联．确保变压器与驱动负载能力保持一致，结合变压器负载做出使用量的调整，避免运行中消耗过多电能：在电力供给过程中展开电气节能设计。以保障供配电系统不会产生过多损耗为目的，加强对系统的整体控制，对用电设备运行功率和用电量做出合理调配，实现电压与电流的有效分配同时，安装配电箱可避免电力损耗过多，应用数字软件对变压器的工作情况进行实时监控，对电能损耗量进行监测，并设定用电量阈值区间，当电能损耗超过阈值范围时，系统判定为故障，运维人员应立即展开修复，实现对供配电系统的智能化控制。

除了变压器以外，线路的电能损耗也比较大，为了达到节能效果．避免电能在传输过程中出现过多损耗，应科学选择导线线型、线径和导线材料，避免导线过热和过负荷。电气节能设计时需保证负荷中心设计合理，电缆从变配电室引出并向四周敷设，敷设长度不应超过200ｍ，末端导线引出后向灯具敷设，长度应小于50ｍ电缆线型选择时应考虑其导电性，对线路外部做好放热设计，使线路耐高温：使用铝铜复合线作为导线材料，它能代替以往的铜芯材料。也可以使用适用于大型公共建筑、变电站等大电流输送的钢芯耐热铝合金导线，该材质下的线路结构简单，金具与零部件数量不多，可以保证线路安全运行。双回路线路中，能够短时间内承载另一端回路的载流量，给另一端回路争取足够的抢修维护时间＝钢芯耐热铝合金导线内含有合金成分，在提高导线高温性能的同时，导线截面较大、载流量增加，可以耐高温，不仅导电率高且损耗小，有效降低电能损耗。

２．２照明系统节能设计

大型公共建筑照明系统的节能设计要点如下。

（１）使用感应设备，降低照明系统运行能耗，比如声感设备和光感设备。建议公共建筑采用智能照明控制系统，使建筑照明方式更合理。系统设计时需要联系气候与天气变化情况，应用红外动静探测器可达到智能照明效果。红外探测器控制系统适用于公用图书馆、休息室等安静区域，红外探测器可以检测人员出人情况，有人经过时灯具自动照明，人员离开后灯具电源自动关闭。

（２）照明设备在安装时应重视节能设计，优先选择高效率照明设备3从公共建筑的建筑设计风格人手，对照明系统展开设计时应明确设计标准，按照系统要求和档次确定照明标准值。如果公共建筑墙面与地面使用的是白色或米色等浅色违筑材料，电气设计时可以充分利用太阳光提高室内亮度＝空调房中将照明系统与空调系统优化组合，应用多光源方式满足大型公共建筑对亮度的要求。

（３）选择高效的发光源与科学的镇流器3发光二极管作为绿色光源，是当前市面上具有强劲竞争力的节能光源，它不仅耗电少、免维护，且安全绿色环保，是固体冷光源，与白炽灯相比能减少80％以上的耗电量。镇流器的科学使用在一定程度上可以达到节能减耗的效果，Ｔ8荧光灯使用电子镇流器后，照明安装功率与单位面积内照明功率平均值能下降20％。

２．３电梯系统电气节能设计

大型公共建筑电梯系统的节能设计要点如下。

（１）使用变频驱动方式，即变频调速系统，VVVF变频驱动是目前电梯应用最常见的节能驱动方式，变频调速控制的逆变器连接传动电机，对牵引进线端交流频率进行改变，以达到对牵引机运行速度进行控制电压以及其供电的频率的改变能够使得牵引转动速度发生改变，使得电机转动时需要的最大条件发生变化，因此调速时使电机的转差率变化很小，降低了转差功率损耗。与能量回馈装置一起进行工作的时候，还能够得到能量的再生，从而节省了能源。

（２）使用能量回馈装置，使用IGBT等有关的组件设计能量回馈系统，同时采用电梯软启动方案，比如传统的改变电阻连接方式改变启动电流，也能起到一定的节能效果。另外，选用自身能耗低的元器件制作电路，可以降低电梯待机时的能耗，起到节能效果。

２．４空调及给排水系统节能设计

对大型公共建筑展开空调系统的节能设计，设计要点如下。

（１）降低空调系统设计负荷。围护结构传热、玻璃窗日照、室内热源散热、新风处理时都会产生负荷，围护结构传热带来的能源消耗占比较大，约40％，新风处理时消耗的能源有30％。人们在设计公共建筑空调系统时会对负荷指标加以估算，从安全的角度考虑空调设计，如果指标过大，系统冷热源或换热设备容量将会超过需求。因此，对公共建筑空调系统进行节能设计时，应注重对系统的负荷设计。

（２）充分利用自然通风技术，使空调系统最大限度地使用自然通风。季节与季节过渡时期推荐使用自然通风，为室内带来新鲜空气，降低室内温度：夜间使用自然通风能降低公共建筑围护结构蓄热，夜间通风能够让白天室内温度降低2摄氏度，且室内气流组织会更加合理。

（３）选择适宜的空调冷热源。公共建筑空调系统运行时消耗的能量大多为冷热源系统的消耗，从公共建筑空调系统规模、空调功能、冷热负荷、地区天气条件、环保规定等方面入手，采用水冷冷水机组和锅炉、热泵、溴化锂吸收式和锅炉、直燃式溴化锂吸收机组等冷热源方式。水冷冷水机组的运行需要一个冷却水系统，其中包含冷却塔设备和水泵设备，运行时会产生一定耗水量，建议系统在水源充足的地区使用。

（４）热回收技术。应用热回收系统可以将大型公共建筑内外余热或废热进行回收，并将回收的人热量用于加热设备的热源，实现热回收，这将是绿色建筑电气节能设计的未来发展方向。

（５）给排水系统节能设计。根据建筑的功能情况：综合计算分析选择适合的给水系统以及分区供水方式，从而获得一定的节能效果；综合计算污水处理系统需求，选取高效污水提升泵、相关用电设备，通过合理匹配实现节能；选择高效节能加热器、系统循环泵等，做好管道保温，达到节能效果；冷却循环水系统选用变频风机，系统中采用通流系统设计，降低阻力。

3. 大型公共建筑中建筑电气节能设计注意事项

为了进一步强化节能效果，突出环保意识，应了解电气节能设计的相关注意事项。

（１）加强对可再生能源的利用。充分应用太阳能或风能进行公共建筑的节能设计，减少高能耗电力设备使用。应用光电幕墙和节能材料，满足公共建筑节能环保需要。

（２）公共建筑空调水系统节能运行。保证冷冻水与冷却水循环泵的设备开启台数和冷机开启数量相同，从冷机实际需求出发，当冷机开启时，应只开启相应的水栗。对冷冻水和冷却水水泵进行变频调节，加强对设备转速的控制，让冷冻水和冷却水供回水温度差超过4.5摄氏度。

（３）空调风系统节能运行。公共建筑中空调系统不是24ｈ全天开启，系统也会有间歇运行的时候，建议在空调系统开启前的30ｍｉｎ启动空气处理装置，对空调机组展开预冷与预热，这时应关闭新风风阀，防止室外新风进入。在使用结束前的30ｍｉｎ内关闭空气处理装置。要求公共建筑空调风系统全年运行1200ｈ以上，风机功率应超过5ｋＷ，有限选择带有变频控制的风机，按照公共建筑需调节区域的温度进行风机转速调整。为了保证空调运行时公共建筑风平衡，有必要加强对新风机组与排风机的合理控制，避免无组织新风进人建筑，

（４）加强对相关人员电气节能知识的普及教育，提升电气节能设计监督水平。未来公共建筑施工设计将持续朝着智能化和自动化的方向发展，加强对电气节能设计的自动化管理已经成为绿色建筑未来发展的趋势。

结束语：

总而言之，智能化公共建筑的本质在于保障建筑物功能发挥、满足建筑节能环保需求，实现对能源消耗的自动化控制。对大型公共建筑展开电气节能设计，应采取相应的策略，以保证建筑物质量为基础，降低建筑施Ｔ成本，节约能源消耗。

参考文献：

［1］闫唯嘉．大型公共建筑中建筑电气节能设计与应用分析［Ｊ］．住宅与房地产，2019（19）：79．

［2］马玉生．关于公共建筑低压电气设计节能的应用与研究思路构建［Ｊ］．智能城市，2019，5（8）：137－138．

［3］王家力．浅谈建筑电气节能设计及绿色建筑电气技术［Ｊ］．科技经济导刊，2018，26（17）：87

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