淺談建筑電氣設計中的節能措施

楊兆昶

引言：建筑電氣設計是現代建筑工程修建過程中極其重要的一個組成部分， 只有較為完善的電氣設計，才能夠充分的滿足各方面的電氣功能需求， 給予人們的日常生活帶來一定的便利性。以建筑電氣設計中各主要能耗設備的分析為基礎，對電氣系統節能的各項主要措施進行了梳理，并結合建筑的具體情況，輔以適用的電氣節能設計，通過計算、經濟技術比較，在滿足建筑功能完整的前提下，合理、經濟、科學的實現建筑節能。

隨著世界日益嚴峻的能源緊張形勢，國家對建筑節能技術的研發和應用越來越重視，低碳建筑、綠色建筑的建設已經成為建筑發展的新方向。雖然建筑節能措施囊括建筑設計中各個專業，缺一不可，但作為建筑中所有設備動力源泉的電，其節能設計對于建筑節能的重要性不言而喻。然而，由于相關節能技術的研究和應用成果不多，建筑電氣節能被簡單的理解為將用電設備更換為節能設備即可。因此，重新梳理建筑電氣節能的理念并對其進行系統性的研究總結，并將其鋪開推廣應用，是十分必要與緊迫的。

一、建筑電氣節能設計中應遵循的原則

建筑電氣節能的原則： 保證建筑物功能性的完整，做到功能不簡化、標準不降低，在滿足上述條件的前提下，科學的選擇建筑中所需的電氣設備，并對其進行合理、經濟的管控，從而實現整樓能源的高效利用。

1.1 適用原則

首先應保證建筑物功能的完整性： 滿足規范中對不同使用區域照明功率密度、照度標準的要求；符合建筑中特殊場所安防、消防的要求； 滿足功能性場所特殊工藝要求，如康樂場所的一些康樂設施的用電，直播大廳的分區照明及舞臺動力設備用電。對于上述必要的用電負荷，需要考慮建筑物外電源情況、設備負荷容量、負荷等級、負荷用電特殊要求等，合理的配置其供配電系統，為建筑物節能打好基礎。

1.2 經濟、高效原則

在選擇節能手段時，不應忽略此節能措施的實際經濟效益預期，避免出現節能投資遠超項目節能預期回收經濟收益的情況。在確定節能方案以及具體措施時，應該進行經濟技術比較，不能盲目跟風。

1.3 重點節能原則

通過節能方案及具體措施的比對及經濟技術比較，重點應落在能通過設備替換、技術升級、方案優化而實現的節能部分上。對于有條件的建筑，可以通過設置能源監控系統來實現對建筑物能耗的實時監控與分析，從而更好地確定設備的運行與管理方式。

二、建筑電氣節能措施

2.1 建筑電氣系統的優化設計

設計人應根據業主對建筑各項使用功能要求，對建筑物自身及周圍的特點，國家的規范措施，結合現有的節能措施及技術，能耗計算及不同方案的經濟技術比較后，合理的確定電氣系統的方案。同時應熟悉各種節能新技術、新產品的特點，根據項目情況進行選擇。政府有關職能部門應嚴格審查建筑電氣節能設計內容，嚴禁不滿足國家及地方相關節能標準的項目開工建設。

2.2 科學確定電力變壓器型號、規格及運行方式

1） 降低電力變壓器的損耗。選擇空載損耗及滿載損耗較低的節能型電力變壓器，同時在滿足系統短路容量的前提下，選擇阻抗電壓越小的變壓器，其損耗越小。

2） 提高變壓器的負載率。實驗結果表明，變壓器的負載率應在75%～85% 時效率最高。在設計中應避免出現大馬拉小車的情況。

3） 變壓器并聯運行。變壓器的容量選擇應使其工作在最佳負載率附近。對于設置2 臺及以上的配電變壓器的場所，應均衡分配用電負荷，使變壓器負荷率盡量一致。當有多臺變壓器并聯供電時，應進行變壓器經濟運行的計算來合理的確定投入運行的變壓器的臺數，從而實現減少變壓器損耗的目的。當有較大的季節性負荷時，應單設變壓器，以便在負荷不使用時，將變壓器退出運行從而實現節能。

2.3 合理選擇配電線路

由于線路的阻抗，當電流流過時，會產生有功功率損耗和無功功率損耗。配電線路有功及無功損耗的降低可采取以下幾種措施來實現：

1） 合理規劃配電線路。首先，合理的確定變配電所、配電室、電氣豎井及配電箱體的位置，使變電所、配電室、配電箱盡量處在負荷中心處，電氣豎井的位置盡量不走回頭線路，從而減少配電線路的長度； 其次，合理的確定配電線路的配電方式，根據負荷的具體情況分別可采用鏈式配電或樹干式配電，以減少線路的重復引出。

2） 合理選擇配電線路的截面積。電線、電纜截面的選擇除了需校驗熱穩定性、計算線路電壓降、考慮檢修維護等要求外，還應根據經濟電流密度來選擇導線及電纜的截面，從而使電能損失減少，又不致過分增加線路投資、維修管理費用和有色金屬的消耗量。

2.4 合理選擇電動機及其啟動方式

民用建筑中，動力負荷主要由風機與水泵電動機構成，其能耗在建筑總能耗中所占比例較大，通過選擇節能型電動機可以顯著減少電動機電能損耗。對于大容量電機應根據電機類型合理選擇啟動方式。流量變化的水泵電機，可采用變頻器進行啟停、調速控制，根據電機所帶的負載變化對轉速進行調整，達到節能的效果。同時，由于變頻器內部含有濾波電容，能起到無功補償的作用從而實現減少無功損耗。負載持續率低于50%的電機、焊機，持續運行的膠帶傳輸系統，可配以空載自停開關裝置或空載斷電開關裝置。

2.5 合理選擇無功補償及補償方式

通過在配電系統中設置無功補償裝置，提高了配電系統的功率因數，可顯著的減少無功電流所造成的電能損耗。有條件的建筑物，可采用就地式無功補償和集中式無功補償相配合的綜合補償方式； 對安裝容量超過10 kW 的電機類用電設備，可在電機控制柜處就地設置無功補償裝置。對于其他設備的無功功率，在變電所低壓側進行集中補償。需要注意的是，對于變負載的設備，其電動機端電壓隨負載而變化，會造成就地無功補償裝置內的電容器出現無功涌流，嚴重的情況會導致電機由于涌流過電壓而燒毀。因此對于此類設備不應采取就地無功補償的方式。

2.6 合理照明燈具及控制方式

建筑物內應盡量使用高效節能照明裝置，要求光源、燈具、配件都應為節能型。日光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節能燈的1/4，并且使用壽命較長。三基色節能熒光燈的發光效率比普通節能燈高30%左右，比一般白熾燈高5倍～7倍，因此建筑物內的照明燈具應盡量選擇LED 燈及節能型熒光燈形式以實現節能。合理的選擇照明燈具的控制方式亦對節能至關重要。對于大空間，應根據功能需要合理的選擇分區控制方式； 對于樓梯間、走道的燈具應盡量選擇聲光控、智能控制等方式。

3 結語

本文以建筑電氣設計中各主要能耗設備的分析為基礎，對電氣系統節能的各項主要措施進行了分析、梳理。結合建筑的具體情況，輔以適用的電氣節能設計，可以較好的滿足現階段建筑節能的相關要求。作為建筑設計重要組成部分的電氣設計，對節能設計的實現至關重要。在設計、施工過程中，設計、施工人員都應將節能納入考慮范圍，通過計算、經濟技術比較，在滿足建筑功能完整的前提下，合理、經濟、科學的實現建筑節能。

參考文獻

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[2]李紅生.配電變壓器節能運行方式的探討[J].節能技術，2002（3）：124-135.

（作者單位：廣東業城建筑工程有限公司）