建筑电气设计中的安全性和节能性保障措施

建筑电气设计中的安全性和节能性保障措施

王旭东,张航

山东金东数字创意股份有限公司 山东 266100

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，我国家庭电器总量和用电功率呈上升趋势，建筑工程电气设计越来越受到人们的重视，应严格按照国家电气设计标准，以居民用电安全和资源节约为设计基础，保证建筑电气的安全性和节能性。文章从建筑电气设计的原则入手，从电路供应、设备接地、消防建设等多方面阐述了建筑电气设计中的安全性设计，同时在供电系统、变压器、配电等多方面提出了建筑电气设计中的节能性设计措施。

关键词：建筑电气设计；安全性；节能性

引言

建筑电气节能设计涵盖了建筑内部所有电气设施，其主要的节能设计目标，是利用现代化设计理念以及设计原则，不断对传统的建筑电气进行优化和更新，通过对电气设施的位置、型号、功能等一系列内容进行调整，实现电气设备的节能优化目标，促使建筑总体电力能源得到有效节约，提高现代建筑电气设计的整体水平。

1建筑电气节能设计

伴随人们生活理念的不断更新，节能、环保、资源循环利用等理念越发深入人心。在建筑领域，人们不再满足于基础的居住和使用需求，而开始更多地关注建筑的性能、材料、电气设计等要素和环节。可见，建筑电气节能设计已经成为现代建筑设计不可缺少的部分。建筑电气节能设计，即在施工人员的建筑工程施工操作中，通过有意识地渗透环保思维，使电气系统的运行具有环保属性。这类设计反映的是现代化的建设理念，能够在帮助电气系统节能的前提下，保证使用的安全性。由于电气系统本身需要通过消耗资源与电能来维持运行，所以，一旦其起到了节能的效果，则能够从资源利用、电能消耗的相关数据变化上反映出环保价值。可以说，随着电气节能设计的日趋成熟，其将成为驱动我国社会经济可持续发展的重要环节。当然，我国建筑领域的电气节能设计方面，现仍处在前期摸索阶段，虽然有了一定的发展、创新，但是尚有较大的进步空间。因此，人们仅仅是树立节能意识、环保理念还不够，还必须在建筑电气设计中践行节能原则，注意对“绿色”技术的应用。就节能意识下的电气设计而言，应遵循的原则有：其一，绿色环保设计原则。该原则也是我国城市化建设的一个相对明确的方向，能够突出可持续的环保价值理念，带动建筑施工加入更多的绿色、节能元素。遵循该原则时，施工人员需要在条件具备时优先选择污染轻、耗能低的高性价比建筑材料，并且重视材料应用对使用者的后续影响，关注材料和人的关系。其二，建筑使用功能全面实现原则。节能设计与实现建筑使用功能，二者是表与里、末与本的关系。施工人员不能求表忘里，也不能舍本逐末，必须在保证建筑使用价值的基础上，同时提供给人卫生、舒适的体验。当然，随着建设理念的不断升级，节能、绿色等设计要求的迫切性、规范性都会提升，这就要求施工人员在建筑使用功能的实现和电气节能设计之间找到平衡，更好地兼顾二者的关系。

2建筑电气设计中的安全性和节能性保障措施

2.1对接地装置实施保护

接地保护装置是防止火灾的重要措施，在施工图设计中，不仅要注意接地装置的实际应用情况，而且要明确接地引线以及接地体的组合情况，了解电路设计的相应的研究方向，根据实际情况，做好开关的自动控制工作。如果出现了故障电流，可以自动断开电源，启动保护机制。如果实际使用时电源断开不及时，很有可能增加安全风险。在接地保护上要做好相应的设置工作，尤其是对一些空调、电暖、热水器等耗电量较大的设备，更是要注意其防漏电和接地的问题。设计师只有接地工作到位，才能保证设备平稳运行和用户用电安全。

2.2家居电气安全设计

建筑在运营阶段会存在大量的家居、办公等电气设备设施，如何做好家居电气安全设计直接关系着居民的使用安全，为此，要重点注意如下几点。（1）做好技术标准体系的统一化、规范化管理。标准问题和协议问题是当前家居电气安全设计中的首要问题，尤其是智能家居发展中，从很大程度上受到技术标准和布线标准差异性的迎新娘，很多设备之间难以高效地互联互通，安全系统难以形成完善统一的整体，最终降低了其安全性能。为此，可以制定严格的、统一的标准，针对家居相关电气设备的接口、数据协议、安装布线等多方面内容进行规范化地管理，明确家居电气安全设计的方向，同时保障家居电气的使用安全，为居民的生命财产安全提供保障。（2）智能自动报警系统。该监控系统能够24h不间断地管理建筑内部情况，一旦出现火灾系统会自动发出警报，并且启动相关消防系统。智能自动报警系统的应用可以提前发现火灾施工，达到早发现、早撤离、早扑灭的效果，开展智能自动报警设计要充分考虑建筑物的消防要求，同时要和电气设计相关标准相符合。（3）合理选用电气设备。设计人员要根据家庭用电的具体需求选择家用低压断路器，在选择时综合考虑使用标准、家庭电源、施工特点等方面的因素。家庭用电中最容易忽视的就是照明用电，灯具是一项不可或缺的电气设备在家庭中发挥着重要作用，在选择灯具时要加强对其安全性的考虑，尤其是应用于卫生间、厨房等潮湿环境下的电气设施更应当提高其质量，尽量选择大品牌、质量可靠的产品。在安装开关时，工作人员还要注意避免发生触电危险。

2.3灯具的节能设计和科学选定

灯具的节能设计，需要对建筑灯具设计方案进行分析，按国家和行业标准确定照度水平，合理运用混合照明方式。首先，灯具的设定和选用必须符合架设区域的基本要求，根据场地的实际情况选择对应的照明设备，在设计过程中，秉持灯光利用成效最大化的设计理念，合理布置灯具的间距和照明范围，特别是对于照明较高的建筑区域，需要结合对应的高度、开窗、墙体反光、光照系数等进行综合分析。既要确保灯具节能设计严格执行《建筑照明设计标准》的要求，根据国家照明设施的节能设计标准进行应用，同时也需要强化对架设场地的照明成效，着重突出照明设施的节能效果。其次，在照明设施的选择策略中，需要进一步考虑天然光照对室内的照明影响。自然光照是绿色能源的照明方式，通过墙壁地面等反光效应能够进一步提高室内的光照程度，减少对照明设施的基本需求，从而实现对照明灯具数量的有效控制，实现对照明设施能耗的精准把控。利用自然光照，实现室内光照程度的有效均衡，是当前灯具节能设计的重要强化目标，需要对光照均衡度和光照反射度以及建筑所在区域朝向等一系列因素的综合比对进行研究。针对室内光照程度较强的区域可以适当缩减灯具的安装数量，而光照区域不足的地方，可以灵活调整室内区域的功能设定。根据办公室、会议室、休息室等不同区域、不同照度的要求灵活进行灯具设施的选择和设计，从而实现灯具设施的节能设计目标。最后，灯具的设定和选择要根据当前灯具节能设计的发展趋势进行设备采购。以传统节能灯为例，虽然整体的节能效应对比传统的钨丝灯泡具有良好的节能性，但随着时代的创新发展，以LED灯为代表的新能源灯成为节能灯具的重要发展方向，其综合耗能是普通节能电灯耗能比的20%。LED灯具有高光效、长寿命和调光方便等优势，有极强的替代性和可发展性，并且LED灯属于冷光源灯具，不会由于长时间使用而导致灯具受热进而引发火灾等一系列问题，是当前节能灯具设定和选择的重要代表内容。除了灯具的选择，还需要对灯具的镇流器以及电源设施进行相关的节能设计，强化镇流器等设备的运行稳定性，构建现代化节能型镇流器设备，促进灯具节能成效的进一步提高。灯具的照明方式和控制方式，也能够对灯具节能设计目标起到良好的助力作用，包括集中控制、分区控制、分时控制、分组控制、就地控制、调光控制等一系列控制措施，均可以实现对应的便捷性和操作性，满足现代建筑节能设计的基本要求，同时符合多功能灯具的设定目标，实现方便性和经济性的统一。

2.4引进智能照明控制系统

现阶段建筑工程设计环节电气照明节能技术的应用，应从智能照明控制系统的引进层面入手，在开关控制过程中秉承着人性化、便捷化的原则，大幅提高系统控制的有效性。智能照明控制系统在电气设计中的应用体现了极大的优势，他真正做到了网络技术与数字控制技术的有机结合。涉及传感器控制、电压控制、场景控制以及时间控制等多项功能，因此有必要在电气照明节能技术使用过程中，充分发挥智能照明控制系统的应用价值，一定程度的减少电能消耗，从而彰显建筑工程的节能性与环保性，为建筑工程的持续性应用打下坚实基础。

2.5暖通空调节能

随着时代的发展，人们的生活水平不断提高，对生活质量的要求也不断提高，在现今的建筑中可以明显发现暖通空调设备的普及程度非常高。但是暖通空调的普及也造成了较为严重的能源消耗问题，因此设计人员应根据时代特点，重视空调设备的节能性设计。要重点关注接口的对接及优化工作，完善对接过程能够实现对能源的有效节约。可在空调的接口位置配备一个弱电传感器，实现对暖通空调设备的实时检测与监控，以实现节能效果最大化。设计人员也应关注建筑内的空气流通效果，尽可能保证每一个房间都能顺利通风，以此降低暖通空调的使用率，节约能源。

2.6配电系统节能设计

（1）重视配电方案的优化选择。针对电气节能设计问题进行分析，一定要从实际情况出发，结合较为合理可信的数据及信息，有效进行各方面用电负荷的核算。在进行民用建筑电气设计的过程中，应该从用电容量入手，并结合其数值来选择相应的电力变压器。此过程中，在符合用户需求的基础上尽量不使用大功率设备；同时，尽量选用节能型变压器，以便进一步有效控制变压器自身的电能损耗。另外，应充分考虑季节性的用电高峰等实际情况，也应结合实际预留后续增加设备的容量。（2）重视配电线路的电能损耗。在选择线缆的过程中，线缆横截面积是依据民用建筑用电负荷计算确定的，也应该综合考虑经济影响因素。在进行线缆的优化选择中，一般结合民用建筑的功能特点，在满足用户的安全使用要求的情况下，优先选择导电率较小的金属材料。同时，针对短距离敷设线路，应该控制好线缆长度，避免浪费；针对长距离敷设情况，可适当增大线缆横截面积，虽然使得投资费用有所增加，但能有效避免配电线路安全隐患和事故，符合安全用电要求。（3）重视配电系统的无功补偿问题。结合用电需求情况，合理设计电力系统，全面有效地提升配电系统效率，能够实现较高的经济效益要求。在实践过程中，为了有效降低能源损失，可以采用并联电容器的无功补偿方式，有效降低无功功率的浪费。具体环节中，还可以利用电容的集中补偿或者分散补偿等措施，使得用电品质得到提升。另外，无功补偿还可以进一步保障民用建筑用电设备的运行效率，有效降低能源损耗，符合预期节能要求。

2.7关注消防建设

在进行消防建设中，要以保证大众的人身财产安全为宗旨，实现设备优化、消防安全管理控制、使用自动报警装置等。设计时需要明确可能出现的火灾类型，合理的设置火灾探测器以及自动喷射装置。确认火灾发生时能够开启火灾报警装置和应急照明，做好消防控制及设备选型，确保产品质量可靠，保证火灾发生后，消防装置和消防系统能够有较好应用效果。土建等工种要配合工作，保证结构保护层厚度、管线开槽、预埋等都能符合设计及相关规范要求，并且要保证防火处理落实到位。监理等部门要对工程质量实施严格把控，合理选择好材料及工艺，保证电气设计有足够的安全性，不会因火灾释放出对人体有毒气体。

2.8用电设备

照明设施是电气弱电系统中的主要内容，也是建筑物内部必不可少的内容。为了达到节能目的，需要尽量将光能损失量减少，尽量利用自然光源。优化建筑设计是提高自然光源利用率的主要方式，同时设计师要注意充分和人工照明方式相结合，将两者的比例进行合理调整，将人工照明的使用量尽量减少。此外，还可以积极应用节能产品，比如当前常用的LED灯具有良好的节能环保效果。作为冷光源，LED是一种半导体照明方式，不会污染周围环境，相较于白炽灯能够节省超过75%的电能。此外，还要加强电子镇流器、电子触发器等配件的应用，尤其是要加强公共建筑场所照明的节能设计，尽量采用无功补偿、智能照明的灯具。

2.9光伏设计的有效实施

光伏设计主要依据光伏发电设施进行节能设计，通过在建筑外墙、遮阳构件、屋面及顶板架设太阳能光板，实现对太阳能的有效吸收并转化为电能，为建筑的日常电力设备提供稳定的能源，从而实现电气设备的节能设计目标。光伏与建筑相结合是光伏应用中的重要领域之一，绿色建筑中以光伏为代表的清洁能源建筑应用迎来了快速的发展机遇期。目前，我国不少地区相继开展了光伏发电设施的架设，在某种程度上极大地提高了电力能源的利用水平，并为地区的电力供给提供稳定的能源。但是由于铺设面积较大，对于城市建筑来说，应用光伏发电满足整个建筑所有电力设备的电力供给，依然需要长期的研究，需要不断增强太阳能光板的吸收能力，提高光能转化为电能的实际效率，为建筑电气设施的节能发展提供有效而稳定的电力能源。需要注意的是光伏发电设计应根据使用地区的气候特征，考虑建筑、结构、电气防火安全的要求，综合考虑朝向、光伏设备安装面积及检修条件，不应影响建筑日常的正常使用。

2.10太阳能技术应用

太阳能技术的能源全部来自于对大自然光源、热能的合理转化，自带“绿色”标签。其在电气系统设计中的应用也相当关键，尤其在我国的绿色建筑领域，有巨大的应用价值。技术人员往往利用在绿色建筑中设计太阳能热水器，以及设置太阳能发电系统等方式来转化太阳能资源，并以节能的方式利用这一清洁能源。其中，光伏建筑一体化技术是对太阳能技术所进行的升级版利用，把太阳的光辐射有效转化为可用能源。该技术能够对光能进行更高效的转化、利用，从而为现代建筑节约电能，包括减少室内传统型太阳能灯具、太阳能热水器等的耗能。表2显示的是2021年几个月份中，我国太阳能发电情况数据。通过比较可知，我国在太阳能发电应用上的关注度越来越高，并且通过技术水平的不断提高，已经能够更加充分、有效地利用太阳能资源。

结语

综上所述，文章主要针对建筑工程中电气节能技术的应用相关内容作出探究，首先分析了电气照明节能技术应用情况；其次探究了建筑工程电气照明节能技术的应用原则，主要从适用性原则、节能性原则两方面入手进行阐述；最后给出了建筑工程电气照明节能技术应用的策略，第一，建议优化设计配方方案。第二，建议制定健全的电气照明节能技术使用方案，第三，积极引进智能照明控制系统，从以上几方面入手做出相应分析。希望本文所做探究能为有关的业内人士提供借鉴，逐渐提高对于电气节能技术应用的重视，进而优化建筑工程设计与施工方案，符合节能环保的设计标准，并突出技术应用的科学性与合理性，通过电气节能技术延长建筑工程的使用寿命，彰显其社会价值。

参考文献

［１］戴建莉．浅谈民用建筑电气设计中绿色节能技术的应用［Ｊ］．价值工程，２０２１，４０（１４）：２２９－２３０．

［２］许冬峰．绿色节能技术在建筑电气中的运用研究［Ｊ］．智能建筑与工程机械，２０２１，３（１）：１０１－１０２．