建筑电气节能设计浅析

白金哲

摘要：电气节能是一个系统化工程，能源电能在整个建筑能耗当中占有比例非常高，节能设计是必须引起广大工程设计人员重视的内容。本文笔者就结合自己的实践，对建筑电气设计中的节能措施及相关问题进行了简单探讨。

关键词：建筑；电气设计；节能

随着社会工业化和城镇化的快速发展，人们生活水平的不断提升，随之对能源的消耗也在增加，全球性的能源危机已经迫在眉睫。随着国家建设节约型社会的号召出台，相关行业主管部门也接连发出了不少关于节约能源的系列政策和文件。这更需要我们设计人员和建设投资方善于综合考虑建设费和运行维护费，注重运用经济分析和评估方法，做好建筑电气的节能，应着重从设计这个源头抓起，优化节能策略，提高建筑工程设计的经济性和实用性。

一、建筑电气节能的原则

1.满足建筑物的功能

即满足照明的亮度，色温、显色指数；舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻。

2.节能必须考虑实际经济效益

不能因为节能而过高地增加前期投资的费用或增加其它运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

3.节能是节省不必要消耗的能量

首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能，如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。

4.充分考虑新技术，以技术促节能

往往一次建设完成后使用时间会很长。电气节能设计时，成熟的节能新技术能发挥更大的效果。

三、建筑电气设计中的节能

1.供配电系统的节能

1.1.设计时要合理选择变压容量和台数。如何降低电气设备自身的损耗一直是电气节能的重要方面，而其中变压器的节能尤为重要。设计时变压器的有功损耗按计算公式为，ΔP=Po+β2PK，ΔP为变压器的有功损耗（kW），Po为变压器的空载损耗（kW）由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，PK为变压器的短路损耗（kW）是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，多称为铜损，它与流过绕组电流的平方成正比，β为变压器的负载率即变压器实际功率与额定功率的比值。

变电所内变压器宜为偶数，每两台设置低压联络开关；小区箱变宜成对设置，变压器之间敷设低压联络线。因此，可以根据负荷情况，及时投入或切除部分变压器，防止变压器轻载和空载运行，减少损耗。

选择节能型变压器近年来逐渐推广的S1l系列油浸变压器比S9、S10系列更为节能，S11型卷铁芯变压器与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、SCl0、SC11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。

另外，单相负荷应作相位选择，使三相尽量平衡。变电所低压侧设置集中无功补偿装置，使10kV侧功率因数在0.92以上。无功补偿电容串接滤波电抗器。并根据实际运行情况，当谐波量超出规范要求时，在谐波源处设置相当的有源滤波器。

1.2.配电线路的节能

充分考虑到工程建设过程及后期使用中，配电设备及线路对于能源的消耗。当电网输送电能时，在电网中就产生有功损耗，单一线路有功损耗计算公式为，△P=I*I*R，式中△P为损失功率，I为负荷电流，R为导线电阻。线路上电流是不能改变的，因此要想减少线路的功能损耗，只有想办法减少导线电阻，电阻计算公式为R=ρ×L/S，式中ρ为电导率，L为导线长度，S为导线截面积。

（1）选用电导率较小的材质做导线

选择电导率小的铜线，在改革开放初期，由于铜价较高，国家贯彻节约用铜，以铝代铜的原则。进入21世纪以后，国家从节能、环保的角度出发，开始提倡采用铜质导体。

（2）减小导线长度

在设计中尽量减少导线的长度，尽可能使用直线，尽量少用或者不用回头线，要尽可能把配电箱放置负荷中心，这样导线长度小些。第三，可增大导线截面。可按照正常需求的截面，加大一级导线截面，既能减少功能损耗，又能延长使用寿命，并且还能提高用电的安全性。

（3）增大导线截面

首先，应按经济电流密度法合理选择导线截面，以减少损耗；其次，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失等要求外，宜加大一级导线截面；第三，除消防等重要负荷或大容量负荷外，应优先采用母干线分支方式配电。当某些负荷不用时，使用同样大的干线截面传输较小的电流，能减小线路损耗。

3.照明系统的节能

照明系统的节能设计，一方面照度、色温、显色指数要达标，另一方面又要达到节能的目的。由于电气照明设备的耗电量与照明设备用电使用时间、照明设备的损耗、房间面积、照明器数量等因素成正比关系，与照明电气的发光效率成反比关系。因此，照明系统的节能设计可从以下方面来考虑。

（1）减少设备使用时间

在设计的时候，楼梯间、走廊这样的公共场所可采用自动控制的方式，做到人来灯亮，人走灯灭。考虑到线路损耗，对于面积小的房间可采用一灯一控或二灯一控；面积较大的房间采用多灯一控的方式。同时，设计时，应充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分，在建筑物结构允许的情况下，门窗尽可能开的大些，门窗的玻璃采用选用透光率高的，以充分利用自然光的。非靠近室外的部分，可

用导光管、反射高窗或棱镜窗将光线引入需要阳光的地方。以最大限度地减少照明设备的使用时间。

（2）提高光源的利用效率

建筑物内的墙壁、天顶、地面以及家具的表面尽量光滑、色彩尽量选用浅色改善环境的反射条件。鉴于健康因素，屋顶和墙面的光反射系数宜在55%一60%之间，地面宜为15%一35%。其次用高效光源，首选发光率高的光源，如节能灯、高压钠灯、金属卤化物灯、电磁感应灯等，这些光源节能效果及光效都非常显著，因此能够在照明系统的设计环节达到节能的目的。

（3）控制照明器的数量

照明器应按照我国照度标准确定最合适的照度结合建筑类型及功能的实际需要，并且要结合房间面积确定数量及布置。在这方面，我们可以利用先进的照明设计软件，严格进行照度计算，确定合理的照明灯具布置方案。

4.计量及运行管理的节能

①在计量方面，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在电能方面，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在电气设备上，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。

四、结束语

建筑电气技术工作者应建立和健全节能理念，通过科学的管理，精心的考虑，反复的比较方案，拿出一套既符合各种技术指标又能够满足功能需求，行之有效而又切實可行的节能措施，尽量使电气设计做到安全、可靠、合理、方便，努力做到设计能用、够用、好用。做到既经济美观又可靠实用。

参考文献：

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