淺談建筑電氣設計中節能降耗的重要性及措施分析

李然

【摘要】本文將重點關注建筑電氣中的線路損耗、變壓器、照明系統和空調系統的節能、可再生能源發電問題進行分析。

【關鍵詞】線路損耗節能；節能重要性；照明系統設計；供配電系統設計

一、建筑電氣節能設計的重要性

我國是能源相對緊缺的國家，隨著工專業化水平的日益提高，導致能源實際實際利用效率低下和環境污染的不斷加劇，據資料顯示，我國的建筑能耗占社會總能耗的30%左右，并且建筑能耗所占的比例呈逐年上升的趨勢，電氣節能為建筑節能的重要組成部分，由于國民經濟的高速發展，建筑領域對電力需求的快速增長，因為發電裝機容量和電網供電能力不足的原因，建筑領域電力設備的增長速度遠遠超過了發電設備的增長速度，使建筑用電能源供不應求矛盾非常突出，全國相當多的地區出現了不同程度的拉閘限電現象，這就必須要求把建筑電氣節能當做首要任務來抓。

基于電力能源的普及面最廣和覆蓋率最大的特點，合理有效的減少電力能源消耗，提高電力能源利用率已成為國家關注的焦點。近年來，在國家努力創建節約型社會的新形勢下，政府及相關部門已深刻認識到節能減排問題的重要性和緊迫性，并在該方面提出了一系列政策方針，即把建設“資源節約型”社會為總體目標，以“節能省地型”建筑為發展核心。最近國家提出的八大節能降耗的重點產業中，電力能源系統行業無疑是重中之重，尤其在“十二五”規劃綱要中，將建筑節能工程列入國家十大節能工程，由此可見建筑節能的重要意義，建筑電氣節能設計、研究及應用勢在必行。

二、我國建筑電氣現狀及耗能高因素

1.我國建筑電氣耗能的發展現狀分析

我國的建筑能耗占社會全部能耗的30%，中國現在有超過400億平方米的高能耗住宅。而全國每年新建房屋近20億平方米，超過所有發達國家新增建設的總和，而這其中95%都是高能耗住宅。原國家建設部早在2005年完成的一項調查表明，在被調查的17個省市中，北方地區的建筑節能設計為90%，實際施工只占所有建筑面積的50%，中部地區是19%，南部地區只有11%多一點。多年來，我國開展了一定規模的建筑節能工作，主要采取了先新建后改造的策略，但到目前為止，建筑節能工作仍處于起步階段，房屋建筑中普遍存在著維護結構保溫隔熱性和氣密性差，供暖、制冷空調系統效率低下等問題。主要表現在一下幾個方面：（1）高能耗建筑比例大，我國每年新建房屋中，99%以上是高能耗建筑；既有建筑中僅4%采取了節能措施，單位建筑面積采暖能耗為發達國家新建建筑的3倍以上。（2）建筑節能狀況落后，發達國家早在20世紀70年代就開始致力于研究和推行建筑節能技術，而我國卻未予以重視。

我國建筑電氣耗能高的主要影響因素

不合理的設計導致空調能耗高。不合理的建筑設計與建筑通風導致空調冷量過高。在能耗較高的一些辦公樓和綜合商廈等建筑中發現，由各種方式（如開窗通風、機械排風等）造成的室內外通風換氣形成的冷負荷，有時可占總的冷負荷的50%以上。因此，在滿足室內空氣質量的前提下在炎熱季盡可能減少各種原因造成的室內外通風換氣，也可以有效減少空調耗冷量。

不合理的系統和設備選型以及運行方式，導致空調系統效率過低。例如，由于涉及不合理和缺少有效的調節手段，使冷機未能及時關閉水回路，使得相連接的循環水泵只能多臺運行，水泵的能耗增加一倍，承擔能量輸送功能的風機水泵由于設計偏大，實際上長期小溫差運行，使風機水泵能耗高于正常狀況一倍或更多。

加強建筑電氣設計節能有效措施

1.照明系統節能設計

（1）照明光源的選擇

光源是能量轉換成光的器件，是實施照明節能的核心。對設計者來說，為實現以上限值，必須選用高效節能光源和適合的燈具。設計時光源選用主要原則是應選高效節能光源。照明光源選擇還應考慮以下幾個要素：光效、色溫、顯色指數、光源壽命和價格。

（2）照明燈具及其附屬裝置的選擇

燈具的主要功能是將光源所發出的光通進行再分配， 選擇燈具時應優先選用直射光通比例高，控光性能合理的高效燈具。在實際的應用中，還應注意燈具的配光曲線，這是我們進行照明設計時的依據之一，以便對確切的照度值等做到心中無數，采用合理的燈具配光可提高光的利用率，達到節能的效果。

（3）照明控制

1）對于大型公用建筑， 如：劇場、體育館、會議室、公園采用智能照明控制系統。節省電能， 有效地統一管理。節能效果明顯。2）對于一般的小型建筑，在設計時應注意采用：每個照明開關所控燈的數量不要過多；公共走道、樓梯燈（應急燈除外）， 采用聲光控節電開關；室外照明控制最好用光電控制器替代照明開關等等。房間有多列燈時宜分組控制， 所控燈列與側窗平行。

2 供配電系統的節能設計

（1）供配電系統

根據負荷容量，供電距離及分布，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。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

1）變壓器運行中的鐵損、雜散損耗是固有的，而銅損是隨負載率的平方而變化，為降低能耗，除了從自身材質、結構等方面著手外，還應重視變壓器運行中的降損。變壓器銅損是變化的，合理地確定最佳運行，保持變壓器在正常條件下，選擇最大效率點（油浸變壓器負載率為75% ，干式變壓器載率為60%左右） ，可達到經濟運行的目的。2） 選用節能型變壓器，更換或改造高能耗變壓器。s10、s11系列油浸變壓器比s9系列更為節能，s11型卷鐵芯變壓器與s9型變壓器相比：空載損耗平均降低30% ，空載電流平均下降70%。新型干式變壓器sc9系列以及非晶合金變壓器等產品也都顯示了低損耗的節能潛力。

（3）減少線路損耗

1）盡量選用電阻率較小的導線，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。雖然增加線路費用，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

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。

3.動力節能設計

（1）變頻調速器的應用

在建筑電氣中的電動機都是與暖通、給排水、建筑等工種的設備配套的，由設備制造廠商統一供應的。因此，其節能措施只能貫徹在運行過程中，減少電機輕載和空載運行。因為，在這種情況下，電機的效率是很低的， 消耗的電能并不與負載的下降成正比。

（2）高效率電動機的應用

采用高效率電動機。采取各種切實可行的措施，減少電動機的各部分損耗（主要為負載損耗及空載損耗）、提高電動機的效率和功率因數。采用高效率電機減少的耗電量與普通標準電動機相比，其總損耗減少20% ～30% ，效率可以提高3%～6%。

【參考文獻】

[1]周宏春.促進建筑節能的對策建議.決策咨詢通訊.2007年

[2]宋江渝.米延華.建筑節能設計探討.浙江建筑.2006年

[3]孫湧、玉海龍.淺談建筑節能設計.科技信息.2005年