浅谈建筑电气节能设计探讨

黄嘉辉

摘 要：本文介绍了建筑电气节能设计的重要意义，并重点从建筑供配电系统、建筑动力设备系统、建筑电气照明系统等几方面，对建筑电气设计的节能途径进行了探讨。

关键词：建筑电气；节能设计

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

当前，党中央提出了建设“资源节约型”社会的目标，大力推广“节能省地”型建筑，在“十二五”规划纲要中，首次将建筑节能工程列入国家十大节能工程。

1 建筑供配电系统节能

建筑供配电系统节能包含尽可能地减少在输送、转换、运行过程中的损耗及系统使用中的节能，就建筑供配电系统节能而言，主要包括建筑供配电系统节能设计、变压器节能和系统运行管理节能。

1．1建筑供配电系统节能设计

根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点及负荷等级，合理设计供配电系统，使系统在最佳状态下运行，实现供配电系统的经济节能运行。设计应从下面几个方面考虑。

(1)供配电系统应尽量简单可靠，同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于2级，尽量减少变电级数过多产生的电能损耗。

(2)合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220／380 V，但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了达到节能目的，经方案比较，可以选择10(6)kV的制冷设备。

(3)变电所应靠近负荷中心，低压配电间应靠近电气竖井，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在200 m以内，供电线路的电压损失已满足规范的允许值，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。

(4)在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。

(5)合理选择电缆、导线截面。在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标前提下，应按经济电流密度合理选择导线截面，并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。此外，对于环形供电方式，为降低线路的电阻值，将开式网运行改为闭式网运行，同样可明显降低线路损耗。

1．2变压器节能

变压器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率。变压器运行中的铁损、杂散损耗是固有的，而铜损是随负载率的平方而变化。为降低能耗，除了从自身材质、结构等方面着手外，还应重视变压器运行中的降损，综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，故变压器节能措施主要为：

(1)合理选择变压器容量和台数，选择容量与电力负荷相适应的变压器，对负荷进行合理分配，使其工作在高效低耗区内。

(2)选用节能型变压器，节能变压器具有损耗低、重量轻、噪音低、效率高、抗冲击、节能显著等优点，设计时应首选高效低损的节能变压器。如油浸式变压器已出现了比S9系列更节能的S10，S11系列，S l l型变压器与S9型变压器相比，空载损耗平均降低30％，空载电流平均下降70％。新型干式变压器SC9系列以及非晶合金变压器等产品，也都显示了低损耗的节能潜力。

(3)加强运行管理，实行变压器经济运行。电力用户内部变电所之间宜设置联络控制，在负荷变化情况下，及时投入或切除部分变压器，防止变压器轻载和空载运行，从而减少损耗。

1．3 系统运行管理的节能措施

(1)用电峰谷调节实现节能，合理用电是节约能源的重要内涵之一，电是不可储存的，充分发挥电力资源的综合效益，利用电力系统的低谷电能，实行避峰用电，也是一种间接的节能降耗办法。

(2)通过抑制电力谐波达到节能效果。民用建筑，尤其是现代智能建筑中，存在的大量3次谐波污染，不仅会严重影响电能质量，还将增加功率损耗，造成电能的浪费。抑制谐波的措施主要有以下几点。

①改善配电系统。选用D．Yn11接线组别的三相配电变压器，为3次谐波电流提供环流通路；尽可能保持三相电压平衡；对谐波源负荷采用专用回路供电，减少谐波对其他负荷的影响，也有助于集中抑制和消除谐波。

②降低谐波源的谐波含量。在谐波源设备选型上，尽量选用谐波含量少的设备，最大限度地避免谐波的产生。

③在谐波源处安装滤波器，吸收谐波电流。

2建筑动力系统节能

由于建筑动力用电设备通常容量较大，故其消耗的电能亦较大。据统计，约占整个建筑耗电的40％一60％，如此大容量的动力用电设备，无疑使我们在节电方面大有所为。动力系统节电应在满足工艺要求的前提下，尽可能减少电动机电能损耗，提高电能的有效利用率。其节电技术如下。

2．1 采用高效率节能型电动机

采取各种切实可行的措施，减少电动机的各部分损耗(主要为负载损耗及空载损耗)、提高电动机的效率和功率因数。采用高效率电机(Y，Y2系列)减少的耗电量与普通标准电动机相比，其总损耗减少20％一30％，效率可提高3％一6％。

2．2根据负荷特性合理地选择电动机

首先，要了解负荷的特性，然后，根据电机的工作环境及负载特点，选用合适的电动机，提高电动机及其拖动负载的运行效率，减小损耗。

2．3选择正确的起动方式

对于需频繁起动的电动机设备，正确选择起动方式，将直接影响节电效果。如直接起动方式，建议除特别小容量(<0．75 kW)的电动机外，应尽量不予采用；减压起动则有利于节电，故适用于容量较大的电动机。近年来，在民用建筑中采用变频器起动的越来越多，因其原理是根据负载变化自行调节电动机转速使两者相适应，从而提高电动机运行效率来达到节电目的。

3电气照明节能

据估计，我国照明用电量约占总发电量的10％左右，而建筑照明用电，占建筑耗电的20％～30％，且现有照明装置以低效照明为主，节电潜力巨大。照明节能设计主要可从以下几个方面着手。

3．1 选择合理的照度标准和照明方式

作为照明节能的一个重要环节，照明设计应根据工作面的分布情况选取合理的照度标准值，正确考虑照度标准的高、中、低3档的照度值；根据视觉作业特点，选择合适的照明式，尽量少用一般照明，可考虑非均匀照明、混光照明以及其他灵活的照明系统，如设置照度梯度，使灯光物尽其用，达到节能的目的。

3．2照明的艺术效果与节能相结合

目前，有些照明设计一味偏向于艺术效果，追求场面宏大，在灯具的选用和布局上不太注重用电和节约电能问题。所以，必须摒弃一些奢华的设计思路，在灯具的艺术造型和布局型式选择上能充分考虑节能的因素，以客观实际需求为前提，最大限度地考虑节能的前提下精心设计达到一定的艺术效果。

3．3进行精确的照度计算

建筑电气照明设计中，往往对照度计算过于粗略，凭经验估算，仅凭经验估算是不可能把照度值控制在照明标准规定的误差范围内，会造成实际效果与要求不符，或浪费能源，所以，要获得精确的照度，必须通过较为精确的计算。

3．4选择高效光源

光源的效率与电力消耗最为密切，常用各类光源中高压钠灯的光效为最高，而荧光灯和金属卤化物灯次之，高压汞灯不高，而白炽灯为最低。按不同的工作场所，选择相适应的高效光源，可以降低电能消耗，节约能源。故在设计中，应严格控制使用白炽灯(除了特别需要场所)，尽量减少高压汞灯的使用量；推广使用细管径荧光灯和紧凑型荧光灯；大力推广高效、寿命长的高压钠灯和金属卤化物灯。

4 智能控制技术在节能中的应用

利用智能控制技术进行节能,主要体现在对变配电所、照明系统监控方面。随着计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术、显示技术和计算机软件技术的发展, 建筑设备监控系统技术先进, 性能更趋优异, 成为建筑节能的有效方式和手段, 可以全方位地对建筑中各类用电设备进行最佳控制, 从而达到在满足需求的前提下,最大限度地节能。

4.1变配电所计算机监控系统

供配电计算机监控系统,采用现场总线技术,实现供配电系统的自动化。能实现集中数据采集和处理,集中进行监控,真正达到供配电系统的遥测、遥调、遥控和遥信。该系统可对建筑物和建筑群的高压供电、变压器、低压配电系统、备用发电机组的运行状态和故障报警进行监测,并检测系统的电压、电流、有功功率、功率因数和电度数据等,为节能和安全运行提供实时信息并向物业管理部门提供必要的运行数据。

4.2智能照明控制系统

智能照明控制系统利用计算机技术和网络通信技术、现代控制技术,实现场景控制、定时控制、多点控制,有效地减少灯具工作时间,对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理,节省电能,有效地统一管理。智能照明控制系统作为建筑智能化系统的一个有机组成部分, 以实现建筑物“节能、高效管理和舒适性”的有效手段之一。

参考文献：

[1]任红.建筑电气设计中的节能措施[J].建筑电气，2008，27(2)

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。