谈建筑电气设计节能措施

魏东辉　沈山峰

【摘要】我国是一个建筑大国，每年新建房屋面积远高于世界上任何一个国家。随着建设事业迅猛发展，建筑能耗迅速增长。如果能从规划、设计、建设到使用中都重视节能，采用相应的节能型措施，实现供配电和用电设备的经济运行，那么长远来看，所节约的能源是非常可观的。文章从变压器、供配电、电动机、照明、楼宇自控、新能源的开发应用几方面探讨了电气节能问题，同时提出了相应的节能措施，以实现建筑用电设备的经济运行。

【关键词】电气设计；节能措施；能源

1、变压器节能

1） 变压器的损耗。变压器损耗主要包括有功功率损耗、无功功率损耗。变压器的有功损耗包括铁损、铜损。铁损与变压器的铁芯材质有关，而铁损值在运行中基本不变，铜损随负荷电流增大而增大。无功损耗则包括励磁电流造成的损耗和一、二次绕组的漏磁电抗损耗。

2） 变压器的经济运行。变压器经济运行是在传输电量不变的前提下，合理选择变压器的台数、容量。经济运行力求变压器的有功损耗和无功损耗达到最小，所以在节电的同时也可以提供功率因数。变压器的台数应根据负荷等级、负荷大小及未来发展等因素确定，而变压器一般至少预留15% ～ 25% 的余量。变压器的负载率最高不超过85%，最低按70% 考虑，这样可以使变压器得到充分的利用，运行经济合理。对空调用电等随季节变化的负荷可设专用变压器，根据负荷变化投切变压器，方便用电管理且利于节电。

3） 变压器的更换。我国目前多数运行的是S7 以上的第三代变压器，第四代铁芯材料为最新的节能材料（ 非晶合金材料） 的变压器还没有广泛应用，其铁损较硅钢变压器的铁损已大幅降低，而且具有免维护、运行费用低等优点。

2、供配电系统节能

1） 合理选择供电电压、供电方式。从一个工程的变电所位置及供电电压等级都可以看出其供配电系统是否合理、节能。变压器运行时应根据负荷容量大小，电源条件等选择合适的主结线方式来应对故障检修、季节负荷变化及增容扩容等问题，使变压器负载率达到最优。城市供电的变压级数一般为3 级，即220 kV/110 kV/10 kV/0. 38 kV， 220 kV/66 kV/10 kV/0. 38 kV， 220 kV/35 kV/10 kV/0. 38 kV，合理的位置及合理的变压级数都可以减少线路损耗。

2） 合理选择电缆截面。低压供电质量与电缆截面有很大关系。电缆截面过大或过小会涉及成本或使用寿命等问题，因此供配电系统出线电缆及导线截面应满足线路动稳定、热稳定、允许的电压损失及持续允许载流量等要求，对较长距离的大电流回路应按经济电流密度选择，以降低线路的电阻损耗。

3） 提高功率因数。提高功率因数可减少线路的有功损耗，减少电压损失。因为线路损耗与电力用户的功率因数的2 次方成反比，所以选用合适的电器设备，或在负荷侧集中做无功补偿或就地补偿就能减少电能损耗。

3、电动机节能

1） 對于经常使用且负载率大于60% 的电动机应采用高效节能型电机，例如Y 系列，YX 系列，Y2-E 系列。Y 系列电动机具有效率高、起动转矩大等优点。

2） 一般水泵及空调使用变频器，通过自动调节电动机的转速，达到调节流量及风量的要求，而功率大于15 kW 的电机则采用软启动器，软启动相比传统减压启动来讲可使电动机平稳启动。相对投资较高的变频器软启动器使用较为普遍。

3） 风机水泵类电机为笼型电机时，可采用变频调速或夜里耦合器调速，当为绕线型电动机时，可采用晶闸管串级调速。

4） 对远离供电电源点的、高负载率变压器供电的电动机采用就地无功补偿措施。

4、照明设备的节能

1） 根据功能选择和确定照度标准值。在满足基本视觉的要求下，根据《建筑照明设计标准》规范，结合场所的具体功能设计照度，设计值应为标准值的90% ～110%。照明功率密度以不超过现行值为准，公建考虑业主二次装修，在设有装饰性灯具的场所，按装饰性灯具的50% 计入计算照明功率密度值。

2） 合理选择照明方式。根据场所的使用功能，尤其对一些高大空间场所，宜将一般照明、分区一般照明、局部照明、混合照明结合起来，以满足经济和节能的要求。

3） 应用高效节能光源。在办公、教室、商业等一般功能的照明场所，选用T8 或T5 型直管荧光灯，做到尽量不用白炽灯。高度超过4 m 且显色性要求较高的公建（ 例如商业） ，可采用小功率的金卤灯，对显色性要求不高的厂房及道路照明应该采用光效高、寿命长的高压钠灯。且荧光灯、金属卤化物灯应选用高效节能镇流器。

4） 合理配电、计量。照明配电应减小灯端电压偏差，照明与动力共用变压器时，应将干线分开。距离较远时，应校核照明线路的电压损失，选用的电力电缆及导线的截面要经济合理，对照明负荷比重较大的可设单独的照明变压器。单灯补偿可降低线损，一般功率因数达到0.9。照明计量做到按户计量，方便用电管理的同时达到了节能的效果。

5） 照明控制。照明控制应能满足场所各种用途，操作灵活等要求，根据自然采光及使用要求分区、分组控制，对大型公建采取集中控制和开关控制相结合，影剧院及展览厅、体育馆还可以根据需要采取调光措施。也可使用安全节电器，节电器可提高电源质量和用电效率。住宅公共部分采用节能自熄开关（ 也可采用全自动人体红外线感应开关，它可以自动开启照明，人离开后可自动延时关闭，方便物业管理） 。

5、楼宇监控管理系统的应用

楼宇监控系统是本着现代大型建筑智能化的概念而建立的全方位的楼宇管理系统，通过多层次控制网络，对楼座的不同机电系统进行监测及控制，监控范围包括电气、给排水、暖通等各专业设备设计的用能设施，即可将上述条款中涉及的内容进行全面监测、计量。及时发现问题、处理问题，以达到降低能源消耗、合理运行等目的。

6、太阳能光伏发电的应用

清洁型新型能源的开发利用也是节能的表现。现在我国主要依靠火力发电，风力发电、核电、潮汐发电很大程度上被环境条件所局限，而光伏发电主要由太阳电池板（组件） 、控制器和逆变器等一些电子元器件组成，所以，光伏发电相对来讲可靠、稳定、易于操作。光伏发电是将太阳光能直接转化为电能。大到发电站，小到玩具，只要技术成熟，任何需要电源的场合都可以用它提供电源。北欧的部分国家正大力推广一种不耗能的住宅理念，以太阳能作为该住宅日常生活能源的唯一来源。这种住宅就应用到了太阳光伏发电技术，当阳光充足时太阳光伏电池可以满足住户的全部用电需求，如有剩余，可以将剩余电量反存于电网，在晚上、阴雨天或供用电不足时使用。这就打破了以往电网发电即发即用的模式。结 语

在设计工作中以上几种节能措施应用较多，大家应结合实际，根据项目的自身特点，在满足功能要求的基础上使设计力求经济合理、技术先进。但也不能为采用节能技术过度投资，应该结合初期投资、运行费用、成本回收等省掉无谓的消耗，响应国家号召，节能减排，推广节能措施。

参考文献：

[1] JGJ 16-2008，民用建筑电气设计规范[S].

[2] GB 50034-2004，建筑照明设计规范[S].

[3] 廖昌友. 谈建筑节能技术措施[J]. 山西建筑，2012，38（ 6） ：209-210.