浅谈建筑电气节能设计

王 芳

中国汽车工业工程公司建筑设计一院，河南洛阳 471039

浅谈建筑电气节能设计

王 芳

中国汽车工业工程公司建筑设计一院，河南洛阳 471039

节能问题是我国发展国民经济的一项长远战略方针，节约电能是每位电气设计人员必须认真考虑的问题。

建筑电气；节能设计；方法

随着工业化和城镇化加速发展，建筑业也迅速兴起，导致建筑能耗迅猛递增，二次能源电能在整个建筑能耗当中占有比例非常高，因此建筑电气节能设计尤为重要。电气节能设计既不能以牺牲建筑功能，损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资，为节能而节能，电气节能设计应遵循以下原则：

1）适用性

既满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源，又为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量的供电可靠性等方面的要求，来优化供配电设计，促进电能的合理利用。

2）实际性

要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备及材料，使由节能设备及材料导致节能增加的投资在较短的时间内，通过节能减少下来的运行费用回收。

3）节能性

应考虑采取实际措施减少或消除与发挥建筑功能无关的消耗，比如电气设备自身的电能消耗，传输线路上的电能损耗等。

下面就建筑电气设计中的几种节能措施谈谈一些看法。

1 供配电系统的节能设计

根据负荷容量、供电距离及分布、以及用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半经减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

2 变压器的节能设计

首先在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器，变压器最经济节能运行的负荷率一般在75%～85%，因此在变压器设计中应尽量采用低能耗及铜线材的新型高效节能变压器，选择其台数和容量时，尽可能使变压器负荷率设计在75%～85%，同时在满足容量及负荷率的情况下，应尽量减少变压器的台数，选择大容量变压器，以减少变压器损耗。另外，在空调负荷较大时可采用单独一台变压器作专用空调变压器，在空调不使用的季节时可停运，以达到节能降耗的目的。

3 减少线路损耗

由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，其公式为：

式中：ΔΡ-三相输电线路的功率损耗（KW）；I-线电流（A）；R-线路相电阻（Ω）

其中“R”线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大。如果在一个工程中由于线路上下纵横交错，一般工程线路总的不下万米，大工程更是不计其数，造成电能损耗是相当可观的，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视。在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρL/S，即与导线电阻率ρ、导线长度L成正比，与导线截面S成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑：

1）尽量选用电阻率ρ较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之；

2）尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径；

3）增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量，热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。

4 提高供配电系统的功率因数

功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。前面提到的输电线路损耗Δ P中包含了线路传输有功功率时引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。这部分损耗是可以避免的，具体方法有：

1）减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）等。

2）用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式，可根据具体情况具体分析。

5 电动机节能设计

减少电动机能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在工程设计中应选用高效率的电动机，但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套的，由设备制造商统一供应的，所以节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外，主要是减少电动机轻载和空载运行，因为在轻载运行下电动机效率是极低的，切实可行的办法是采用变频调速控制电动机使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。

6 照明的节能设计

照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，通常的节能措施有以下几种：

1）充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。

2）照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。照度标准是不可随意降低的，也不应随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）应优先采用高效发光的荧光灯（如T5、T8管）及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。

3）推广使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。

4）改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。比如卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

7 计量及运行管理的节能

1）建议变电所低压配电出线回路均设电能相关参数的显示装置,对所有干线的主要出线回路包括冷热源、生活水泵等均设置计量装置。各楼层建议按物管要求或按楼层、按系统设置计量装置,方便内部考核计费或管理。

2）建议变电所采用智能化电能管理系统,对全部的电力运行情况进行全方位、全过程的实时电能质量的监视、分析、达到节能管理目的。

3）建议选择合适的建筑设备监控管理系统,对建筑设备、电气照明及其他用电设备进行自动控制、实时检测,以实现最优化运行,达到集中管理、程序控制和节约能源的目的。

电气节能是一个系统工程,建筑电气节能设计充分考虑如何在满足建筑物功能的前提下尽量减少设备使用时间以及提高设备使用效率，这是节能设计的出发点,明确了这个出发点，我们才能因地制宜地设计合适的节能方案。同时建筑电气的节能设计潜力很大，广大电气设计人员在设计中应精心考虑，反复比较设计方案，拿出一套符合各种技术指标，满足功能需求的前提下，行之有效而又切实可行的节能措施，从而达到真正节约电能的目的。

[1]GB50189-2005.公共建筑节能设计标准[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]李宏毅，金磊.建筑工程电气节能[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3]JGJ16-2008.民用建筑电气设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]GB50034-2004.建筑照明设计规范[M].北京；中国建筑工业出版社，2004.

TU2

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1674-6708（2010）30-0205-02