绿色节能技术在民用建筑电气工程设计中的运用探究

摘要： 随着社会对能源问题关注度的不断提升以及可持续发展理念的深入人心，民用建筑电气工程设计中的绿色节能技术应用愈发关键。本文剖析了民用建筑电气工程能耗现状，阐述绿色节能技术应用的必要性，详细探讨了诸如供配电系统优化、照明系统节能设计、电动机节能调控以及可再生能源利用等多种绿色节能技术在民用建筑电气工程设计中的具体运用策略，并对未来发展趋势进行展望，旨在推动民用建筑电气工程向高效、节能、环保方向迈进，助力实现建筑领域的碳中和目标。

关键词：绿色节能技术；民用建筑；电气工程设计；可持续发展

民用建筑作为人们日常生活、工作劳作以及学习成长的核心场所，其内部电气工程系统的运行无时无刻不在消耗着庞大的能源资源[1]。在当今全球范围内能源危机日益严峻与环境问题不断恶化的双重压迫之下，积极寻求并切实将绿色节能技术全面融入民用建筑电气工程设计之中，已然成为了降低建筑整体能耗、有力推动建筑领域实现可持续发展目标的必由之路。这一举措的实施，其深远意义不仅仅局限于对能源资源高效、合理的利用，更与人们的生活品质提升以及生态环境保护紧密相连。因此本文旨在探讨绿色节能技术在民用建筑电气工程设计中的运用

一、民用建筑电气工程能耗现状

（一）供配电系统损耗

民用建筑供配电系统在电能传输过程中，由于变压器、线路等存在一定电阻，不可避免地产生功率损耗。部分建筑因早期规划不合理，变压器容量选型过大或负载率偏低，长期处于低效运行状态，造成大量的 “铁损” 和 “铜损”。同时，线路布局冗长、线缆截面选择不当，也使得线路电阻增大，电能在线路上的损耗加剧。

（二）照明系统能耗

照明是民用建筑的重要能耗部分，传统的白炽灯泡发光效率低，大部分电能转化为热能而非光能，早已逐渐被淘汰，但仍有部分老旧建筑尚未完成更新改造。而一些新建建筑虽采用了节能灯或 LED 灯，但存在灯具布局不合理、照明控制方式单一等问题，如大面积区域统一开关控制，无法根据实际采光情况和人员活动动态调节照明亮度，导致能源浪费。

（三）电动机能耗

民用建筑中的电梯、空调系统的风机与水泵、给排水系统的电动机等设备，在运行过程中消耗大量电能。许多电动机长期处于工频运行状态，未能依据实际负载需求进行调速，尤其在轻载或空载时段，电能浪费现象严重。而且部分电动机自身能效等级较低，进一步增加了能耗。

二、绿色节能技术应用的必要性

（一）应对能源危机

全球能源资源日益紧缺，传统化石能源的不可再生性决定了必须减少对其依赖。民用建筑作为能源消耗大户，通过在电气工程设计中采用绿色节能技术，能够有效降低能源消耗，提高能源利用效率，为缓解能源危机贡献力量。以我国庞大的民用建筑体量计算，即使每栋建筑实现较小比例的节能，汇聚起来也将是巨大的能源节约量。

（二）环境保护需求

能源消耗过程中往往伴随着温室气体排放等环境问题，尤其是建筑用电若大部分来源于火电，将加剧大气污染、全球变暖等环境危机。绿色节能技术的应用可降低建筑电力需求，间接减少因发电产生的污染物排放，有助于改善空气质量，保护生态环境，实现人与自然的和谐共生[2]。

（三）经济可持续发展

对于建筑业主和使用者而言，降低电气工程能耗意味着运营成本的减少。在建筑全生命周期内，节能改造或优化设计虽在初期可能投入一定资金，但长期来看，电费支出的大幅降低将带来显著的经济效益。同时，推动绿色节能产业发展，促进就业，带动相关产业链升级，为经济的可持续发展注入动力。

三、绿色节能技术在民用建筑电气工程设计中的运用

（一）供配电系统优化

1.合理选择变压器容量与型号

根据民用建筑的功能、规模以及用电负荷预测，精确选型变压器容量，避免出现 “大马拉小车” 现象。优先选用节能型变压器，如 S13 及以上系列，其空载损耗和负载损耗相较于传统变压器大幅降低。通过对建筑用电负荷的实时监测与分析，合理调整变压器运行台数，在低负荷时段采用单台变压器运行，提高负载率，降低总损耗。

1.优化供配电线路设计

遵循线路最短原则规划供配电线路走向，减少迂回布线。合理增大线缆截面，降低线路电阻，虽然初期线缆投资成本稍有增加，但长期运行可显著减少电能损耗。采用三相四线制或三相五线制供电时，尽量使三相负荷平衡，避免因三相不平衡产生零序电流，导致线路额外损耗以及对用电设备的不良影响。

（二）照明系统节能设计

1.选用高效节能灯具

LED 灯具以其高光效、长寿命、低能耗等优势成为民用建筑照明的首选。相较于传统节能灯，LED 灯具发光效率可提高 30% - 50%，且不含汞等有害物质，绿色环保。在灯具选型时，结合不同区域照明需求，选择合适的色温、显色指数及光通量的 LED 产品，如办公区域选用 4000K - 5000K 色温、显色指数大于 80 的灯具，以满足舒适视觉工作环境要求。

1.智能照明控制系统应用

引入智能照明控制系统，通过光传感器感知自然采光变化，自动调节室内灯具亮度，充分利用自然光，减少人工照明开启时间。同时，利用人体红外传感器检测人员活动情况，实现人走灯灭功能，避免无人区域长时间照明浪费。在大型公共建筑如商场、写字楼等，可分区、分层、分时段灵活控制照明，根据不同时段人流量和活动规律，合理调整照明亮度与开启范围。

（三）电动机节能调控

1.变频调速技术

针对电梯、风机、水泵等变负荷运行的电动机设备，采用变频调速技术。通过变频器改变电动机输入电源频率，从而精准控制电动机转速，使其输出功率与实际负载需求相匹配。例如，空调系统的冷水泵在制冷季初期或末期，负荷较轻，利用变频调速可使水泵转速降低，功耗大幅下降，节能效果显著，通常可节能 30% - 60%。

1.高效电动机选用

在电动机更新换代或新设备选型时，优先选用符合国家能效标准的高效电动机，如 YE3 系列。高效电动机通过优化电磁设计、采用优质材料等手段，提高电机效率，降低运行损耗。与普通电动机相比，高效电动机在全寿命周期内可节省可观的电能，虽然购置成本略高，但综合经济效益突出。

（四）可再生能源利用

1.太阳能光伏发电

在民用建筑屋顶、墙面等适宜位置安装太阳能光伏板，将太阳能转化为电能供建筑内部使用。对于独栋住宅，小型分布式光伏发电系统可满足部分家庭用电需求，如照明、家电等；在住宅小区或大型公共建筑，并网型光伏发电系统可将多余电能反馈电网，获取收益[3]。随着光伏技术不断进步，光伏板转换效率提高，成本逐渐降低，应用前景广阔。

1.地热能利用

地热能具有储量丰富、稳定可靠、清洁环保等优点。在有条件的民用建筑周边，通过地源热泵技术将浅层地热能提取出来，用于冬季供暖、夏季制冷。地源热泵系统利用地下土壤相对稳定的温度特性，实现热量的转移，相较于传统空调系统，节能效率可达 30% - 50%，且减少了对大气环境的热排放。

结语

绿色节能技术在民用建筑电气工程设计中的应用是时代发展的必然趋势，对于解决能源危机、保护环境、促进经济可持续发展具有重大意义。通过供配电系统优化、照明系统节能设计、电动机节能调控以及可再生能源利用等多种技术手段的综合运用，能够有效降低民用建筑电气工程能耗，提高能源利用效率。此外在民用建筑电气工程设计实践中，设计师应紧跟时代步伐，不断学习掌握最新绿色节能技术，结合建筑实际需求，灵活运用，为打造绿色节能建筑贡献力量，实现建筑与自然的和谐共生，助力全球可持续发展战略目标的实现。

参考文献：

[1]张雪丹.绿色节能技术在民用建筑电气设计中的应用分析[J].智能城市， 2017（03）：270+287.DOI：CNKI：SUN：ZNCS.0.2017-03-219.

[2]杨琳.绿色节能技术在民用建筑电气工程设计中的运用探究[J].低碳世界， 2023， 13（5）：115-117.DOI：10.3969/j.issn.2095-2066.2023.05.039.

[3]农韦群.电气节能技术在建筑电气工程中的运用探究[J].丝路纵横， 2024（002）：008.