关于建筑电气设计节能探讨

王伟

摘要：能源问题已成为全球共同关注的问题，能源短缺成为制约经济发展的重要因素。建筑中的节能设计已得到充分重视，做到合理使用能源、提高能源利用效率，为能源的节约提供了保障。建筑电气节能设计已成为电气设计的重中之重，逐渐向着自动化、节能化、信息化和智能化方向发展。电气设计专业人员应高度重视节能设计理念，全面掌握并运用有效的节能措施。

关键词：建筑电气；节能设计

1、前言

随着我国经济的持续快速增长和人们收入的增加，建筑智能化、自动化使建筑用电量猛增。城镇一体化建设的加速，我国的建筑面积以每年十几亿平方米的速度递增。在积极倡导节能减排、发展低碳经济的今天，如何把节能措施贯穿于整个电气设计过程则显得尤为重要。相关部门也相继出台了关于节约能源的相关政策文件，鼓励人们在进行生产活动过程中节约能源。在全民动员的情况下，更需要我们设计人员发挥才智，既要满足建筑功能要求，给居民提供舒适、方便的生活空间，还要尽可能的做到减少建筑耗能。

2、我国建筑电气节能设计的现状

建筑电气节能已经逐渐引起业内人员的重视，目前已经有部分建设单位将建筑电气节能的可能性及其将会产生的长远经济利益列入了项目前期策划立项的考虑范围。对近几年的实践经验进行总结，我们可以发现，我国的建筑电气节能设计还处于起步阶段，还存在着许多急需解决的问题。

（1）建筑电气节能设计缺乏统一的规范性文件和参考文献。这就导致许多建筑电气的设计质量良莠不齐。所以建议相关部门组织专门的机构，对市场上建筑电气节能设计的实际经验进行整合，编写相关的规章制度，以实现对建筑电气节能更好的控制和管理。

（2）照明备选用不合理，建筑物室内、立面照明及庭院照明等未考虑开关控制方式，这都造成照明节能难以达到节能指标，造成了不必要的能源损失。

（3）当前很多施工单位在施工时使用的仍是不符合国家节能标准的淘汰产品，增加了消耗的能源及費用。这就需要监察部门对市面上淘汰的节能产品进行严格地监督和排查，以保证我国建筑电气节能设备的市场能够规范运行。

3、建筑电气设计的具体节能措施

3.1供配电系统节能

（1）合理选择变压器

变压器的容量大小与能耗之间存在十分重要的联系，容量过小，很容易造成超负荷运行，导致过载损耗增加；如果容量过大，而又不能被充分利用，则会使空载损耗增加，基于此点原因，在选择变压器时应尽量根据实际情况来确定变压器的容量，从而确保变压器在运行过程中始终保持最佳工作状态，一般情况下，变压器的负荷率应尽可能大于 30%，最佳工作范围需在70%左右。此外，还应尽量选择节能型的变压器，接线时可根据用电特点采用较为灵活的方式进行接线。

（2）减少线路损耗

①减少导线长度。在进行设计时，配电箱、低压柜的出线回路应尽可能为直线，并且不走或少走回头线；变电所最好建在负荷中心附近，这样可以减少接线长度；低压线路的供电半径可按照用电负荷密集区而定，大负荷密集地区半径应尽量控制在100m 以内，中、小负荷密集区应分别控制在 150m 和 250m 以内。这样做能够节省敷设电缆的长度，使供电距离最短。从而达到减少线损的目的。②增大导线的截面积。对于较长的线路，可以适当加大一级线缆的截面积，虽然这样会增加线路的费用，但是却可以减少年运行费用，增加的费用估计大约可在 2 年左右内收回。③对于高层建筑而言，变电室应尽量靠近电气竖井，以此来减少主线缆的长度，同时电气竖井应尽可能设在建筑的中部位置或两端，这样可以减少水平线缆的敷设长度。④将负荷归类。除了对计费有特殊要求的负荷以及消防负荷以外，其余普通负荷可采用一条主电缆供电，这样不仅方便消防电源切非操作，同时还可以在非空调季节使用同样大的线路截面传输较小的电流，使线路的损耗大幅度减少。

（3）提高供配电系统的功率因数

系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，而这部分损耗是可以想办法改变的，其措施有以下几种。

①提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，可采用功率因数较高的同步电动机；荧光灯可采用高次谐波系数低于15% 的电子镇流器；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到0.85-0.95，这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。

②若自然功率因素达不到要求，应进行无功功率的补偿。方案是：对供电点较远且无功功率较大的设备采用就地补偿，在用电设备集中的地方采用成组补偿，民用建筑内其他的无功功率则主要在变电所内集中补偿，并多采用自动无功功率补偿加固定补偿方式。

3.2建筑电气照明系统节能设计

照明系统是建筑电气中一大核心系统，同时也是一个大电能消耗单元，电气照明设施电能消耗与很多因素有关，具体函数表达为：

式（1）中：P电气照明设备总耗电量；T 为电气照明设备总共使用时间； 为配套电气照明设备的损耗； 为电气照明配套线路与开关设备总损耗； 为电气照明设备电能转换为可见光过程中的能量消耗。

又由于：

式（2）中：F 为光通量；N 为照明设备的发光效率。而在建筑物室内光通量F 又可以表示为：

式（3）中：E 为房间最小照度标准；K 为减光补偿系统；S 为照明设备所安装的房间面积；Z 为照明器的数量；P 为光通量的综合利用系数。

3.3建筑电气电梯拖拽系统节能设计

楼宇电梯群控系统是现代智能楼宇中必不可少的重要系统之一，也是楼宇建筑物业管理水平提高的一个必备条件，它的好坏直接决定着整个单元建筑群中的客流运输效率和电梯系统能耗大小。基于PLC 与触摸屏相结合的楼宇电梯群智能监控系统充分结合PLC、变频器、以及触摸屏等先进电气元件的变频调速节能优点，并利用GT Designer2 设计软件，合理的设计出基于GT1595 触摸屏的人性化互通界面，大大简化传统的控制盘柜复杂的二次接线，极大的减少了运行操作人员的工作量，使运行人员能够及时了解各电梯的运行工况，并可以通过主界面对电梯的某些参数进行设置，防止事故的发生。利用PLC、变频器、触摸屏等控制元件相结合组成的楼宇电梯群控制系统，具有开发周期短、设备简单清晰、运行安全可靠性、管理维护方便、节能降耗等优点，特别适合高层楼宇建筑电梯群智能控制系统的节能降耗高效经济运行设计应用。

4、结束语

本文在分析了智能建筑电气节能现状后，认识到智能楼宇建筑建筑电气系统节能的必要性。建筑电气节能设计具有相当巨大的潜力，设计人员应精心考虑设计方案，选择高效节能的电气设备，应用先进的设计技术，根据节能标准进行合理设计。在为人们提供舒适、安全的生活和工作环境的同时，又能行之有效地节约能源。

参考文献：

[1]曹玉亭.对电气节能技术的思考[J].山西建筑，2007，33（7）：239—240.

[2]中华人民共和国建设部：《GB50189-2005 公共建筑节能设计标准》，中国建筑工业出版社，2005 年.

[3]许琳.建筑电气节能途径探讨[J].节能.2007（4）.