淺談建筑電氣節能設計

王 芳

中國汽車工業工程公司建筑設計一院，河南洛陽 471039

淺談建筑電氣節能設計

王 芳

中國汽車工業工程公司建筑設計一院，河南洛陽 471039

節能問題是我國發展國民經濟的一項長遠戰略方針，節約電能是每位電氣設計人員必須認真考慮的問題。

建筑電氣；節能設計；方法

隨著工業化和城鎮化加速發展，建筑業也迅速興起，導致建筑能耗迅猛遞增，二次能源電能在整個建筑能耗當中占有比例非常高，因此建筑電氣節能設計尤為重要。電氣節能設計既不能以犧牲建筑功能，損害使用需求為代價，也不能盲目增加投資，為節能而節能，電氣節能設計應遵循以下原則：

1）適用性

既滿足在建筑物內創造良好人工環境提供必要的能源，又為建筑設備運行提供必需的動力，按照用電設備對于負荷容量、電能質量的供電可靠性等方面的要求，來優化供配電設計，促進電能的合理利用。

2）實際性

要充分考慮實際經濟效益，合理選用節能設備及材料，使由節能設備及材料導致節能增加的投資在較短的時間內，通過節能減少下來的運行費用回收。

3）節能性

應考慮采取實際措施減少或消除與發揮建筑功能無關的消耗，比如電氣設備自身的電能消耗，傳輸線路上的電能損耗等。

下面就建筑電氣設計中的幾種節能措施談談一些看法。

1 供配電系統的節能設計

根據負荷容量、供電距離及分布、以及用電設備特點等因素合理設計供配電系統，做到系統盡量簡單可靠，操作方便。變配電所應盡量靠近負荷中心，以縮短配電半經減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數，以適應由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現經濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

2 變壓器的節能設計

首先在選擇變壓器時應選用阻值較小的繞組，如銅芯變壓器，變壓器最經濟節能運行的負荷率一般在75%～85%，因此在變壓器設計中應盡量采用低能耗及銅線材的新型高效節能變壓器，選擇其臺數和容量時，盡可能使變壓器負荷率設計在75%～85%，同時在滿足容量及負荷率的情況下，應盡量減少變壓器的臺數，選擇大容量變壓器，以減少變壓器損耗。另外，在空調負荷較大時可采用單獨一臺變壓器作專用空調變壓器，在空調不使用的季節時可停運，以達到節能降耗的目的。

3 減少線路損耗

由于配電線路有電阻，有電流通過時就會產生功率損耗，其公式為：

式中：ΔΡ-三相輸電線路的功率損耗（KW）；I-線電流（A）；R-線路相電阻（Ω）

其中“R”線路電阻在通過電流不變時，線路長度越長則電阻值越大。如果在一個工程中由于線路上下縱橫交錯，一般工程線路總的不下萬米，大工程更是不計其數，造成電能損耗是相當可觀的，所以減少線路能耗必須引起設計人員的足夠重視。在具體工程中，線路上電流一般是不變的，那么要減少線損，只能盡量減少線路電阻。而線路的電阻R=ρL/S，即與導線電阻率ρ、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。要減少電阻值應從以下幾個方面考慮：

1）盡量選用電阻率ρ較小的導線，如銅芯導線較佳，鋁線次之；

2）盡可能減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應盡可能地靠近負荷中心，以減少供電半徑；

3）增大導線截面積，對于較長的線路，在滿足載流量，熱穩定，保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用，由于節約能耗而減少了年運行費用，綜合考慮節能經濟時還是合算的。

4 提高供配電系統的功率因數

功率因數提高了可以減少線路無功功率的損耗，從而達到節能目的。前面提到的輸電線路損耗Δ P中包含了線路傳輸有功功率時引起的線損和線路傳輸無功功率時引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足建筑物功能所必須的，是不變的。而在供配電系統中的某些用電設備如電動機、變壓器、燈具的鎮流器以及很多家用電器等都具有電感性，會產生滯后的無功電流，它要從系統中經過高低壓線路傳輸到用電設備末端，無形中又增加了線路的功率損耗。這部分損耗是可以避免的，具體方法有：

1）減少用電設備無功損耗，提高用電設備的功率因數。在設計中盡可能采用功率因數高的用電設備如同步電動機等，電感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備（如配有電容補償的熒光燈）等。

2）用靜電電容器進行無功補償，電容器可產生超前無功電流抵消用電設備的滯后無功電流從而達到提高功率因數同時又減少整體無功電流。在具體工程設計中有采用分散就地補償和高低壓柜集中補償等方式，可根據具體情況具體分析。

5 電動機節能設計

減少電動機能損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。在工程設計中應選用高效率的電動機，但是在具體工程中電動機通常都是水暖及建筑等專業設備所配套的，由設備制造商統一供應的，所以節能措施只能貫徹在運行過程中。除了就地電容器補償以減少線路損耗外，主要是減少電動機輕載和空載運行，因為在輕載運行下電動機效率是極低的，切實可行的辦法是采用變頻調速控制電動機使其在負載率變化時自動調節轉速使得與負載變化相適應以提高電動機輕載時的效率從而達到節約電能的目的。

6 照明的節能設計

照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下，力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度的利用光能，通常的節能措施有以下幾種：

1）充分利用自然光，這是照明節能的重要途徑之一，在設計中電氣設計人員應多與建筑專業配合，做到充分合理地利用自然光使之與室內人工照明有機地結合，從而大大節約了人工照明電能。

2）照明設計規范規定了各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度等等。照度標準是不可隨意降低的，也不應隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿足照明質量的前提下，一般房間（場所）應優先采用高效發光的熒光燈（如T5、T8管）及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育館場的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。

3）推廣使用低能耗性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等，公共建筑場所內的熒光燈宜選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器，氣體放電燈宜采用電子觸發器。

4）改進燈具控制方式，采用各種節能型開關或裝置也是一種行之有效的節電方法。根據照明使用特點可采取分區控制燈光或適當增加照明開關點。比如臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開關，高級客房采用節電鑰匙開關，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節能自熄開關。

7 計量及運行管理的節能

1）建議變電所低壓配電出線回路均設電能相關參數的顯示裝置,對所有干線的主要出線回路包括冷熱源、生活水泵等均設置計量裝置。各樓層建議按物管要求或按樓層、按系統設置計量裝置,方便內部考核計費或管理。

2）建議變電所采用智能化電能管理系統,對全部的電力運行情況進行全方位、全過程的實時電能質量的監視、分析、達到節能管理目的。

3）建議選擇合適的建筑設備監控管理系統,對建筑設備、電氣照明及其他用電設備進行自動控制、實時檢測,以實現最優化運行,達到集中管理、程序控制和節約能源的目的。

電氣節能是一個系統工程,建筑電氣節能設計充分考慮如何在滿足建筑物功能的前提下盡量減少設備使用時間以及提高設備使用效率，這是節能設計的出發點,明確了這個出發點，我們才能因地制宜地設計合適的節能方案。同時建筑電氣的節能設計潛力很大，廣大電氣設計人員在設計中應精心考慮，反復比較設計方案，拿出一套符合各種技術指標，滿足功能需求的前提下，行之有效而又切實可行的節能措施，從而達到真正節約電能的目的。

[1]GB50189-2005.公共建筑節能設計標準[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.

[2]李宏毅，金磊.建筑工程電氣節能[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3]JGJ16-2008.民用建筑電氣設計規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[4]GB50034-2004.建筑照明設計規范[M].北京；中國建筑工業出版社，2004.

TU2

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1674-6708（2010）30-0205-02