陳 辰

北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司南寧分公司，廣西 南寧 530025

0 引言

建筑行業(yè)在近幾年取得了飛速發(fā)展，建筑工程中的電氣系統(tǒng)和照明系統(tǒng)對提升建筑品質(zhì)、改善建筑使用環(huán)境起到重要作用。但是，電氣系統(tǒng)和照明系統(tǒng)在建筑使用階段會造成了巨大的能源消耗。當(dāng)下，我國的能源背景并不樂觀，各行各業(yè)開展了節(jié)能探索，建筑行業(yè)作為高能耗行業(yè)，需要在節(jié)能領(lǐng)域貢獻自己的力量。電氣系統(tǒng)和照明系統(tǒng)消耗的能源占建筑使用階段總能源消耗的80%以上，需要以電氣系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計為出發(fā)點，研究建筑工程的節(jié)能設(shè)計。

1 建筑節(jié)能設(shè)計的原則

在開展建筑節(jié)能設(shè)計時，需遵循以下原則[1]。

（1）滿足既有設(shè)計需求。應(yīng)用建筑節(jié)能的理念進行建筑節(jié)能設(shè)計時，需滿足既有設(shè)計需求。若因建筑節(jié)能導(dǎo)致既有需求受損，是本末倒置，不利于相關(guān)工作的開展。

（2）保證建筑使用體驗和住戶生活質(zhì)量。為了保證建筑的使用體驗和住戶的生活質(zhì)量，需要使用能源。進行建筑節(jié)能設(shè)計時，也需保障建筑的使用體驗與生活質(zhì)量不受損。

（3）保證節(jié)能設(shè)計的全面性。建筑節(jié)能設(shè)計并不是簡單地確保使用階段節(jié)能，而需考慮建筑使用全過程的能源使用情況，需確保節(jié)能設(shè)計具有全面性。如果某種節(jié)能措施能夠在使用階段大大降低能耗，但其生產(chǎn)和安裝環(huán)節(jié)的能源使用遠遠超過正常范圍，則不可使用[2]。

2 建筑電氣系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

2.1 電氣系統(tǒng)的整體設(shè)計

電氣系統(tǒng)的整體設(shè)計對于后續(xù)的施工環(huán)節(jié)及使用環(huán)節(jié)的節(jié)能效果有著決定性的作用，若有電氣節(jié)能的相關(guān)需求，需在設(shè)計階段就開始應(yīng)用相關(guān)理念開展電氣系統(tǒng)的整體設(shè)計工作。電氣系統(tǒng)主要由供電設(shè)備、供電線路和用電器組成。用電器作為主要的能源消耗端，需要規(guī)避其不合理的電氣能源使用。在設(shè)計時，需要明確建筑的哪些部分對電氣系統(tǒng)有需求，對于無相關(guān)需求的部分，可省略電氣系統(tǒng)的設(shè)計；需要考慮線損對電氣系統(tǒng)能源消耗的影響，盡量使用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)線，同時在滿足使用需求的前提下減少導(dǎo)線長度[3]。

也可通過風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等形式減少對電網(wǎng)電能的依賴，實現(xiàn)節(jié)能的目的。對于建筑中的非關(guān)鍵工程，如戶外照明、裝飾性照明等工程，可采用新能源發(fā)電等作為能量來源；或直接在電網(wǎng)設(shè)計過程中應(yīng)用具有發(fā)電功能的設(shè)備或材料，節(jié)約建筑整體的能源消耗。

2.2 電氣設(shè)備的選用

建筑電氣系統(tǒng)的主要部分是各種各樣的設(shè)備，可以用來實現(xiàn)多種建筑的功能需求，提升建筑品質(zhì)。電氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)保障設(shè)備主要有變壓器、輸電線和用電器，用電器的種類會隨著建筑具體需求的不同出現(xiàn)差異性。在建筑需求不斷豐富的今天，建筑中的電氣設(shè)備種類越來越多，所涉及的技術(shù)要點和節(jié)能指標(biāo)也逐漸豐富。

合理的電氣設(shè)備選擇能夠在達成同等目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)能源的節(jié)約。對于同種需求，有多個品牌規(guī)格和型號的設(shè)備可供選用，而各種設(shè)備的能源轉(zhuǎn)化率不同。在選擇建筑電氣設(shè)備時，可針對其能源轉(zhuǎn)化率和能耗情況合理選用。以我國民用建筑的一般家用電器設(shè)備為例，大部分用電器均需經(jīng)過中國能效標(biāo)識的相關(guān)認證。在設(shè)計過程中，可優(yōu)先應(yīng)用低能耗的設(shè)備，以此實現(xiàn)電氣設(shè)備的節(jié)能目標(biāo)。

2.3 使用端節(jié)能設(shè)計

對于一般建筑，建筑電氣能耗大部分用于滿足建筑的使用需求或提升建筑的使用體驗，在使用端進行電氣節(jié)能設(shè)計也具有重要價值。隨著人們對建筑品質(zhì)要求的提高，建筑電氣的能耗直線上升；不健康的電氣應(yīng)用行為，也可能導(dǎo)致不必要的能源浪費。例如，暖通設(shè)備需要電氣系統(tǒng)提供動力保障，暖通設(shè)備的能耗在建筑總能耗中占比極大。若用戶能夠養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣，做到隨用隨開、隨走隨關(guān)，或降低自身對室內(nèi)環(huán)境的要求，能夠減少暖通設(shè)備電氣能耗。在設(shè)計階段需要進行使用端節(jié)能設(shè)計，如采用智能開關(guān)、智能化管理技術(shù)、新型智能設(shè)備等，避免使用過程中不必要的能源消耗。

2.4 控制設(shè)計、施工過程的能源使用

電氣工程幾乎貫穿于建筑施工的全流程。在主體施工階段開始時，需要預(yù)埋地下電網(wǎng)，以及預(yù)留部分穿墻管道的孔洞，以便主體施工完成之后進行管線工程的施工工作；在建筑的裝飾裝修環(huán)節(jié)，可能涉及部分電氣設(shè)備的安裝。由于電氣工程的特殊性，在施工過程中可能出現(xiàn)不必要的能源損耗問題?？刂齐姎夤こ淌┕み^程的能源使用，可在電氣工程施工的角度上實現(xiàn)建筑節(jié)能。

電氣工程的設(shè)計、施工工作需要根據(jù)工程項目的實際進度開展，通過合理的進度統(tǒng)籌與施工組織設(shè)計，能夠減少反復(fù)施工的情況。在設(shè)計階段，設(shè)計人員要控制工程質(zhì)量，避免頻繁返工和拆除重建的情況，以實現(xiàn)能源節(jié)約；在施工階段，施工人員需要控制水、電的浪費情況，減少不必要的能源使用；在施工完成的測試階段，可通過科學(xué)設(shè)置抽查檢驗批次，避免安裝之后的高強度測試，進而避免工程施工過程中的能源消耗提高，以及設(shè)備使用壽命受到一定影響。

3 建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

3.1 照明系統(tǒng)的整體設(shè)計

為了實現(xiàn)照明系統(tǒng)的節(jié)能效果，可在設(shè)計過程中應(yīng)用節(jié)能相關(guān)理念明確設(shè)計方案，這對于后續(xù)的施工及使用階段有著決定性意義。通過設(shè)計方案的合理把控，可實現(xiàn)建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能目標(biāo)[4]。照明系統(tǒng)的作用是為建筑室內(nèi)環(huán)境補充光照，其本質(zhì)是為使用者提供服務(wù)。對于建筑中不會關(guān)聯(lián)使用者也不需光照的部分，無須設(shè)置照明燈具，以此避免不必要的能源浪費，也能減少導(dǎo)線產(chǎn)生的電能損耗?；诮ㄖ褂谜叩男枨?，建筑室內(nèi)流明值控制在2 000～3 500 lm即可，亮度過高會造成能源的大量使用，也會使使用者感到不適。

照明系統(tǒng)的設(shè)計還涉及材料及設(shè)備的選擇，除材料及設(shè)備的直接節(jié)能效果，設(shè)計人員也需考慮材料、設(shè)備在生產(chǎn)、運輸、施工安裝過程中的能源消耗情況，以便綜合把控建筑節(jié)能效果。照明系統(tǒng)在一般民用建筑中的覆蓋面積極廣，其產(chǎn)生的能源消耗占比較大，設(shè)計過程中需考慮照明系統(tǒng)全過程的能源消耗問題[5]。

隨著建筑新品質(zhì)要求的提出，照明系統(tǒng)除了需要具備基礎(chǔ)的照明功能，還起到裝飾和提升室內(nèi)品質(zhì)的作用。這也需要設(shè)計人員在設(shè)計過程中進行綜合考慮，在明確建筑節(jié)能的基本原則的同時平衡建筑節(jié)能與使用品質(zhì)之間的關(guān)系。在進行整體設(shè)計時，可通過使用節(jié)能型燈具、合理設(shè)計開關(guān)方式及供電模式等形式，在不損害建筑裝飾需求的前提下實現(xiàn)照明節(jié)能。

3.2 照明燈具控制節(jié)能設(shè)計

照明燈具的主要功能是提供夜間光照，以滿足建筑內(nèi)部正常的使用需求?？赏ㄟ^照明燈具控制優(yōu)化來實現(xiàn)照明節(jié)能，如實施人走燈滅的控制模式，根據(jù)光照環(huán)境對燈具實施分片區(qū)管理等[6]。當(dāng)前，建筑面積逐漸加大，公共面積的比例也在上升，在公共建筑中的照明系統(tǒng)極少采用人工管理，需要在設(shè)計階段就開始進行照明燈具的設(shè)計優(yōu)化。

可應(yīng)用聲控、紅外感應(yīng)、光控等形式控制公共場所的照明燈具，一般住宅類建筑的夜間照明補充光源也可采用此種控制方式。也可以使用基于遠程通信和智能化控制技術(shù)的照明燈具，在不同的使用場景和使用需求下實現(xiàn)對照明燈具的控制。通過一系列措施在建筑使用階段減少不必要的照明能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

3.3 應(yīng)用高效節(jié)能燈具

燈具是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的裝置，但燈具的能源轉(zhuǎn)化率不高。以傳統(tǒng)白熾燈為例，其能源轉(zhuǎn)化率不足30%，而其余能源以熱能和內(nèi)部損耗的形式被消耗。在此背景下，需要應(yīng)用高效節(jié)能燈具。一般而言，高效節(jié)能燈具主要采取LED光源，這種光源又被稱為冷光源，在其工作過程中極少有熱量產(chǎn)生，同時內(nèi)部電阻消耗較少。因其發(fā)光原理和普通白熾燈有顯著區(qū)別，其能源轉(zhuǎn)化率約提高50%，大面積應(yīng)用高效節(jié)能燈具能夠大大提高建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能效果。

隨著經(jīng)濟水平的提高，人們對于高品質(zhì)建筑的追求逐步增加，燈具除了需要具有基礎(chǔ)的照明功能，還起到裝飾作用，而燈具應(yīng)用數(shù)量的增加，也使建筑照明的能源消耗大大增加。高效節(jié)能燈具的應(yīng)用能夠解決建筑燈具裝飾和照明節(jié)能之間的矛盾。一方面，新型LED光源可通過添加不同熒光粉的形式實現(xiàn)不同顏色的光照；另一方面，LED光源的整體功耗為傳統(tǒng)燈具的10%左右，即使大面積應(yīng)用也不會造成建筑能耗的顯著提升。高效節(jié)能燈具對于現(xiàn)代建筑的節(jié)能設(shè)計有重要意義，能夠在不損害建筑使用需求和使用體驗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)節(jié)能效果。

3.4 降低照明線路電能損耗

相比于其他電氣工程系統(tǒng)，建筑中的照明系統(tǒng)具有分散性較強的特點，并且照明線路無法進行優(yōu)化規(guī)劃。在建筑的使用空間內(nèi)，必須保證每個使用空間均有照明設(shè)備，這也導(dǎo)致了部分節(jié)能措施的失效。在此背景下，通過技術(shù)手段與專項設(shè)計，降低因照明所產(chǎn)生的線路電能損失也是進行建筑節(jié)能的一個切入點。

導(dǎo)線的長度越長，所產(chǎn)生的電路損耗越大。在照明設(shè)備的整體規(guī)劃中，需要保障所有建筑空間的照明覆蓋，以及照明燈具的規(guī)劃位置合理。因此，需要在規(guī)劃過程中加強線路規(guī)劃，減少整體的導(dǎo)線長度，可通過多次串聯(lián)和調(diào)節(jié)技術(shù)實現(xiàn)照明電路網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，同時減少導(dǎo)線總長度；也可根據(jù)建筑的整體形狀及照明需求采取多種線路規(guī)劃形式，避免出現(xiàn)回頭路、導(dǎo)線繞彎、頻繁交叉等非必要增加長度的情況出現(xiàn)。對于導(dǎo)線的選擇，需要明確導(dǎo)線橫截面越大，電路損耗越少，但導(dǎo)線橫截面積的增大會提升工程成本，可在工程成本和節(jié)能需求之間，根據(jù)實際情況進行選擇；導(dǎo)線的材質(zhì)一般以低電阻的銅制導(dǎo)線為主。

在燈具的導(dǎo)線規(guī)劃、開關(guān)安裝、燈具串并聯(lián)的過程中，必須考慮因故障所導(dǎo)致的電能損耗。在設(shè)計過程中要保證一個開關(guān)控制一個燈具，避免燈具繞過開關(guān)直接串聯(lián)，這樣可能導(dǎo)致個別燈具在對應(yīng)開關(guān)閉合階段也有微弱電流通過，從而造成不必要的能源浪費；還會表現(xiàn)為燈具閃爍和暗光的情況，影響室內(nèi)使用體驗，對燈具壽命也產(chǎn)生不利影響。

3.5 應(yīng)用創(chuàng)新型節(jié)能照明技術(shù)和產(chǎn)品

在進行照明節(jié)能優(yōu)化時，所利用的高效節(jié)能燈具在本質(zhì)上未改變建筑照明的能源消耗類型。隨著針對自然采光彌補室內(nèi)照明的研究的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)較成熟的技術(shù)及產(chǎn)品。可在建筑設(shè)計階段控制建筑和窗戶朝向，利用外部光線補充室內(nèi)照明，從而減少對照明設(shè)備的依賴。為了避免自然采光對室內(nèi)熱環(huán)境造成的影響，也可采用新型高反玻璃，在不影響采光的前提下反射部分熱量，從而利用自然光補充室內(nèi)照明，以此達到節(jié)能的目的。此外，還可通過采光井和光纖引導(dǎo)自然光的光路，為不具直接采光條件的室內(nèi)空間補充光照，采光井和光纖在安裝施工完成之后，不需要消耗額外的能源，可以節(jié)約照明消耗的能源。

近年來，對于新型節(jié)能設(shè)備的探索從未停止，從傳統(tǒng)白熾燈到當(dāng)前廣泛應(yīng)用的LED燈具，均能體現(xiàn)建筑照明節(jié)能的內(nèi)涵。當(dāng)前，行業(yè)內(nèi)正在推廣應(yīng)用高能效發(fā)光二極管LED，其可采用電壓低于36 V的直流電作為能源，照明效果比相同功率LED燈具更優(yōu)，通過儲電設(shè)備還能夠確保特殊階段照明的供應(yīng)穩(wěn)定，對于建筑能源節(jié)約和提高使用品質(zhì)有著重要意義。創(chuàng)新型節(jié)能照明技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展不僅能夠促進照明節(jié)能的發(fā)展，也能夠提升建筑的安全性及建筑品質(zhì)。

4 結(jié)束語

節(jié)能型建筑是建筑行業(yè)的未來發(fā)展趨勢，電氣系統(tǒng)與照明系統(tǒng)是建筑中能源應(yīng)用比較多的部分。電氣系統(tǒng)與照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計可從建筑設(shè)計、設(shè)備選擇、使用階段節(jié)能、創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用等幾個方向來實現(xiàn)。通過全方位、多角度的建筑節(jié)能設(shè)計，能夠降低建筑的整體能源利用量，也有助于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實現(xiàn)。