节能技术在建筑电气设计中的应用

引言：传统建筑电气设计多侧重于满足基本功能需求，对能源利用效率关注不足，导致大量能源在建筑运行过程中被浪费。随着科技的飞速发展，节能技术不断涌现，为建筑电气设计的优化提供新的思路。深入研究节能技术在建筑电气设计中的应用，可降低建筑能耗、减少运营成本，推动建筑行业向绿色、低碳、可持续方向发展。

1 建筑能源管理系统（BEMS）

1.1 负荷优化设计

建筑能源管理系统（BEMS）集成多维度传感器，实时捕捉室内外温湿度、人员密度及设备运行状态等关键参数，构建起负荷预测模型。针对空调系统，依据不同区域功能与使用时段，自动调整送风温度与新风量，避免过度制冷或制热。对照明系统，结合自然光照强度与营业节奏，分区域、分时段灵活控制灯具启闭。系统可识别电梯运行高峰与低谷，优化群控策略，减少空载运行[1]。

1.2 线路损耗控制

借助高精度传感器实时监测各支路电流、电压及功率因数，精准定位线路损耗异常点。针对长距离供电线路，系统依据实时负荷动态调整变压器输出电压，确保末端电压稳定在合理范围，减少因电压波动引发的额外损耗。结合智能无功补偿装置，根据线路感性负载变化自动投切电容，将功率因数维持在最优状态，降低无功电流在线路中的流通。系统还可分析不同时段线路负荷特性，为线路改造与设备选型提供依据，例如将部分高损耗铝芯电缆更换为低损耗铜芯电缆，从根源上减少线路传输过程中的能量损耗。

2 建筑电气设计中的核心节能技术

2.1 高效照明系统

采用高光效光源，如新型 LED 芯片结合先进封装技术，提升单位功率下光通量输出，减少无效电能损耗。智能调光控制系统依据环境光照强度、人员活动状态及时间程序动态调整灯具亮度，实现按需照明，避免过度照明造成的能源浪费。合理规划照明布局，利用反射、透射等光学原理优化光分布，减少灯具数量需求，降低系统整体能耗。引入自然光采集与导光技术，借助导光管、采光罩等装置将自然光引入室内深处，与人工照明形成互补，削减人工照明使用时长。

2.2 高效动力系统

优化电动机与驱动装置的选型，采用永磁同步电机替代传统异步电机，可降低空载损耗并提升负载效率，在变频调速场景下，可根据实际需求动态调整输出功率，避免能源浪费。配套的智能控制模块可实时监测负载变化，结合模糊算法或神经网络模型，实现电机运行参数的自适应优化，减少无效能耗。此外，分布式动力系统的应用打破集中供电固有模式，将小型高效电机直接部署在末端设备附近，缩短输电距离并降低线路损耗，凭借能量回收装置将制动过程中的动能转化为电能反哺电网，形成节能体系[2]。

2.3 可再生能源集成

将高效晶硅或钙钛矿光伏组件直接嵌入建筑幕墙、屋顶等结构，实现发电与建筑功能的深度融合，提升可再生能源利用率。结合微型风力发电机与建筑通风系统协同设计，利用建筑表面风场特性优化叶轮布局，在低风速条件下仍能稳定输出电能。为解决可再生能源间歇性问题，采用液流电池或固态锂电池构建分布式储能系统，借助智能充放电管理算法，根据电网负荷、电价波动及建筑用能需求动态调节储能状态，实现能源时空平移。基于物联网的能源管理平台可实时采集风光储多源数据，自动生成最优调度策略，使可再生能源在建筑电气系统中的消纳比例提升[3]。

3 全生命周期设计理念

3.1 规划阶段：负荷预测与设备选型

以商业综合体为例，根据历史用电数据聚类分析，结合商户经营类型、营业时间及客流量预测模型，得出其基础照明负荷密度为 8W/m² 、空调负荷夏季峰值达 65W/m2、动力设备负荷按功能分区差异显著，餐饮区达 40W/m² 而办公区仅 15W/m²∘ 。基于此，变压器选型采用 2 台 2500KVA 与 1 台 1600KVA 组合，负载率长期维持在 60KVA/KVA-75KVA/KVA 之间。电缆选型方面，根据不同区域用电负荷分布，主干线路采用 3×300mm² 铜芯电缆，支路根据负荷大小分别选用 3×120mm² 和 3×70mm2 铜芯电缆，确保供电稳定性与经济性，为园区全生命周期高效运行奠定基础[4]。

3.2 施工阶段：施工用电管理与材料优化

施工全程采用智能电表监测，每日平均用电量从初期 2800kW·h 逐步优化至后期 2100kW·h，合理调整大型设备作业时段，错峰用电，减少高耗能设备同时运行，累计节约电量超 12 万 kW·h。材料优化方面，混凝土使用量经精确计算与配比优化，混凝土成本从 420 元/m3 降至 390 元/m3，整个项目减少混凝土用量 850m³ ，节省成本。钢筋采用精细化下料，废料率从 4.5kg/t 降至 2.8kg/t ，项目共使用钢筋 1.2 万 t，减少废料产生 20.4t，有效控制成本，降低资源浪费，实现全生命周期内施工阶段资源高效利用与成本合理管控[5]。

3.3 运维阶段：能效监测与持续优化

部署智能能效监测系统，每 5min 采集一次数据，涵盖照明、空调、电梯等系统，设置多个监测点。运营首年数据显示，空调系统夏季平均每小时耗电 1200kW·h，经分析发现部分区域温控阀故障，修复后耗电降至 1050kW·h。照明系统凭借人体感应与光照度联动改造，每日照明时长从 14h 减至 10h，单日节电 8000kW·h_⨀ 。电梯运行策略优化后，高峰时段群控调度使单梯日运行次数从 180 次降至 150 次，月节电 3500kW⋅h 。经两年持续优化，该综合体年总用电量从 4800 万 kW·h 降至 4100 万 kW·h，单位面积用电量从 160kW ⋅h/m² 降至 137kW·h/m2。全生命周期设计理念如表 1 所示：

表 1 全生命周期设计理念

结论：

合理运用高效节能设备、智能控制系统以及可再生能源集成技术，建筑电气系统在满足功能需求基础上，降低能源消耗。例如，智能照明系统根据环境自动调节亮度，有效减少用电。高效电机与变频器的应用提升设备运行效率。降低建筑运营成本，减少碳排放，可缓解能源紧张、改善环境质量。未来，随着技术不断创新，节能技术在建筑电气设计中的应用将更加广泛深入，促进绿色建筑发展。

参考文献：

[1]张清.建筑电气智能节能技术在社区环境中的应用探讨[J].住宅与房地产，2025，(13):63-65.

[2]程亚晨.建筑电气节能技术在装配式建筑中的应用研究[J].陶瓷，2025，(03):190-192.

[3]齐鑫毅.BIM 技术在房屋建筑电气设计中的应用研究[J].新城建科技，2025，34(02):104-106.

[4]赵翔.论建筑电气设计中节能技术的应用[J].中国住宅设施，2025，(02):98-100.

[5]付杰.建筑电气设计中的节能技术措施分析[J].建材发展导向，2025，23(03):130-132.