電氣設計中的節能措施

中國城市規劃設計研究院 宮周鼎

眾所周知，節能減排是一項重要國策。毋庸質疑，建筑工程中的電氣設計節能措施是落實節能國策的重要方面之一。建筑工程的建設目標是眾多使用功能的集成，因此，我們不宜過分強調某些方面，輕視或者忽視另一些方面。我們應當注重優化設計，在電氣設計的節能規劃中不斷總結經驗，在統籌兼顧，平衡相關要素的前提下爭取較大的節能效果。

1 電氣節能設計與工程造價

由于追求效益最大化的市場經濟規律的普遍作用所致，建筑工程建設單位現在比以往更加注重性能價格比。在電氣設計中，業主不僅看節能方面，更主要的看節省一次性投資。

節能體現在運行費用方面，而工程造價體現在一次投資費用方面。事實上運行費用的節約與一次投資的節省往往是相互矛盾的。例如白熾燈比節能燈造價低卻浪費電能。也有的情況下可以兼顧造價低和效果好，例如在較小型的地下室、車庫的照明方式，是采用普通照明加應急照明的并用方式，還是全部采用應急照明、只設一個雙路終端自動切換電源箱,顯然后者較好。由此可引申出：設計超標要具體問題具體分析。國家規范為最低要求，設計標準不能低于國標；所以經濟發展超前地區的地方標準往往要求高于國家規范。

電氣設備、材料的選擇關乎節能，但具體的選擇要看具體情況。例如電纜電線截面的選擇，從節能的角度看最好選用電阻小的電纜以減少線路的有功損耗，采用較大截面的銅芯線，相對電阻小、節能。在投資條件允許時電纜的選擇可以根據線路的計算電流將電纜截面放大一級。這樣可節省線路的有功損耗，減削電壓損失，提高電能質量。據有關計算資料，如果將電纜截面放大一級，則每米電纜年損耗要小30kWh左右（按計算電流為200A，年最大負荷利用小時為4000h計算）。關于電纜的選型也與價格、節能有關（同截面的YJV電纜價格要比VV型電纜的高），需要設計時注意。

變壓器的選型應選用空載損耗和負載損耗低的新型節能產品，例如SGB11-R型或SB10型干式變壓器，SGB11-R變壓器的空載損耗比SB9型低。油浸式變壓器比干式變壓器節能。

變壓器的容量選擇關乎節能。單臺變壓器的容量不宜過大。變壓器本身是能量變換輸入裝置，非電動機一類電器，但因本身容量大、電流大，其發熱耗電也很可觀。阻抗隨溫升加大，故變壓器不宜過大或過小。過大了不利照明、動力、空調分開為專用變壓器，且在用電低谷時“大馬拉小車”。過小時臺數多、易過載、加劇熱損耗。因此老的民用建筑電氣設計規范將小區單臺變壓器容量標準限定不大于630kVA/臺，新的民用建筑電氣設計規范將標準限量提高到1250kVA。

變壓器的容量越大則空載損耗越大，因此變壓器容量不宜過大。如果變壓器容量選擇過大不僅增加初期投資，而且變壓器長期在空載下運行使空載損耗比重增加。建議有條件時選用單臺變壓器容量不宜超過1000kVA；選用可節省占地面積及節省設備投資的箱式變壓器。在空調地區，對于大、中型建筑或較大的住宅小區內，可以選擇設置空調專用變壓器，可在非空調季節切除空調變壓器（夏用冬停）。

變壓器負荷率的確定也與節能有關。一般合理的負荷率為0.75～0.85。變壓器的運行效率與變壓器的負荷率有很大關系，當變壓器長期空載運行時，空載損耗比重增加，功率因數低于0.5，造成電力系統的電能損耗增加；當變壓器負荷率大于85%時，則變壓器的壽命將縮短，效率降低，建議變壓器長期工作負荷率不宜大于85%。

供電電壓等級應根據用電容量、供電距離、初投資及年運行費用（包括變壓器損耗和供電線路損耗）等各種因素綜合比較后確定，如果輸送功率為100kW以下，輸送距離為600m以下，建議選擇380/220V供電；如果輸送功率為200～2000kW，輸送距離為6～20km，建議選用10kV電壓供電。

多層住宅的垂直配電干線宜采用三相配電系統，而且三相應盡量做到三相平衡以減少電網的中性線電流及變壓器的損耗。

對于大型住宅小區（建筑面積＞10萬m2），應根據總體規劃的總圖布置，將變電站或箱式變壓器設置在負荷中心，盡量減少供電距離，節省電纜數量及節省電能損耗及電壓降，從而節省工程投資。在室內，供電半徑大小宜控制在干線200m、支線50m以內，太遠了電壓降加大，電阻變大,電能消耗顯著增加。

另外，建筑物中的風機、水泵的電動機容量選擇時裕量不要留得太大，特別是互為備用的電動機。

2 電氣節能設計與照明質量

在照明設計中貫徹節能標準，嚴格執行國家、地方的節能規定，按“照度標準、功率密度標準”設計，是設計人員應盡的義務。

照度值滿足照度標準，照明功率密度值滿足節能要求。這兩個方面需要同時兼顧，不應單純為了節能降低照明質量。

首先，照明是電氣節能設計的主要內容，必須給予充分的重視。主要的節能措施就是貫徹執行國家標準GB50034-2004《建筑照明設計標準》以及地方節能規定。對于標準中列舉的場所，照明平面圖上或說明中不僅要標出照度值，還要標出照明功率密度值的實際計算值以及其它需要控制的節能指標，不列出是錯誤的，不利于各種節能核查。特別是需要二次照明設計的裝修區域，雖然其施工圖設計由裝修設計者完成，但是在土建設計單位的施工圖上電氣設計應當對裝修區域列出所要求的照度值和照明功率密度值。

其次照明質量即標準要求的各種場所的照度值要予以保證。為此，采用新型高效節能燈就成為必要的手段。基本辦法就是在燈具和光源選擇方面，不用或嚴格限用白熾燈，多采用節能燈、氣體放電燈、太陽能燈、高效熒光燈等高效光源。設計中一般用細管型T8、T5型熒光燈，可以滿足功率密度要求。顯色要求高的地方可以采用顯色性好的三基色燈管。同時多用電子式鎮流器，鎮流器的功率消耗滿足國家標準。地下室、機房、走廊等容易忽略的地方也要符合功率密度要求。

在控制方式上，照明控制要注意一室多燈多開關，不應多燈、多路一個開關；燈多時多路控制；多層住宅樓梯燈采用聲控自熄方式；高層住宅樓梯燈及電梯廳，用雙控開關，或用自熄聲控開關并增加強制點亮措施以滿足消防要求。住宅的公共部位，除電梯廳外，也應采用節能自熄燈具。

3 電氣節能設計與智能化

在社會整體現代化的進程中，人們越來越追求工作、生活環境的舒適、高效、便捷、安全、優美和綠色節能。智能建筑工程就是現代實現這個目標的高新技術手段。隨著建筑業本身技術發展，人們對建筑提出了包括智能化、信息化等更高要求。現在，“智能建筑”早成為現代建筑的標志，成為房地產開發商宣傳的亮點，同時，這也是電氣設計節能的主要途徑。

建筑智能化系統一般包括樓宇自控系統、綜合布線與信息網絡系統、火災報警與聯動控制系統、辦公自動化系統、系統集成等子系統。子系統的多少由建筑使用性質、投資規模等因素決定。建筑智能化系統除了通過節省投資（與傳統建筑各系統獨立建設方法相比）、提高建筑的運行管理效率（與傳統的管理方法相比）實現間接節能外，直接的節能主要方式就是使用建筑設備管理系統（BMS）。根據國內外經驗，在室內人工環境條件類似的前提下，與傳統建筑相比，采用節能措施后可節能20%左右，經濟效益較為可觀。

BMS是智能建筑的支柱之一。其主要任務是對建筑物內的主要機電設備實行全面的監控，內容包括給排水、空調通風、采暖供熱、動力照明、電梯等設備。主要手段是精確調節、集中管理、自動控制。

通過對機電設備尤其是對耗能主力——空調和照明的自動控制（定時、定照度、制訂調整節能策略軟件等），在不影響環境舒適程度如照度、溫度、濕度等前提下，實現盡可能高的節能效果。

4 電氣節能設計與夜景、節日照明

“讓城市在夜間亮起來！”一度成為不少旅游城市的口號。加之政治的需要，大量的節日照明、標志造型、泛光立面照明、水邊照明、廣場照明、雕塑照明、臨街建筑輪廓線照明以及五光十色的商業霓虹燈涌現在街頭，消耗著大量的電能。顯然，電氣節能設計與夜景、節日要素是矛盾的。要想兼顧兩方面，一是加強管理，采用天亮天黑照度自控亮滅、定時自控亮滅的控制方式；二是LED燈大量應用。LED堪稱新一代光源，其光效、耗能等指標優越于其他光源。視覺效果好，耗電少。

5 電氣節能設計與物業管理

物業管理是實現節能目標的重要因素，是技術手段所不能替代的。如今一些智能建筑不能很好發揮作用，究其原因，就是管理水平、人員素質不能適應智能建筑的管理要求（人數相比大減，素質要求提高）。

物業管理涉及供電、消防、保安、郵電、計算機網絡等方面的管理和收費。首先需要處理好樓宇自控系統與消防的關系，例如，對于照明箱，兩者都要控制。樓宇自控系統為了自控節能；消防系統為了強制切除非應急照明、強制接通點亮應急疏散照明。

其次是計量。動力與照明應分開計量裝表計費。出租類寫字樓宜分層分商戶裝表；一個大單位宜分部門、科室裝表，耗能指標落實到基層，不要吃大鍋飯，有獎有罰才能有效利用設備節能潛力。

在變配電室的低壓配電系統中的低壓母線線路下應該設置無功補償柜，并使其功率因數大于0.9，以減少系統和線路的無謂電能損耗。

為了節電，城市居民在住宅內一般都采用節能燈或熒光燈。宜要求居民所安裝的燈具內設置電容補償，使其功率因數大于0.9，以減少線路的無功損耗。

6 結語

綜上所述，電氣節能設計是一項涉及多方面的工作，應當細致周到，準確可靠的落實各項節能措施。