建筑電氣設計中的節能的幾點建議

蔡鵬

（甘肅省城鄉規劃設計研究院 甘肅省蘭州市 730000）

建筑電氣設計中的節能的幾點建議

蔡鵬

（甘肅省城鄉規劃設計研究院 甘肅省蘭州市 730000）

隨著我國社會經濟的飛速發展和人們生活水平的提高，能源消耗也隨之快速增長，而如何進行節能降耗，則逐漸成為了這幾年研究的重點課題。本文基于此，從供配電系統、照明系統等多個方面給出了建筑電氣設計中的節能建議，并對完善建筑電氣設計節能的其它措施進行了簡要探討。

建筑電氣；設計；節能措施

1 引言

隨著我國節能減排政策在各個領域的全面實施，建筑能耗指標開始面臨著更為嚴峻的標準，相應的建筑節能技術也不斷提升。具體而言，建筑電氣設計是否達到審查要求主要包括兩個方面：①建筑電氣設計能否滿足客戶所需要的相關功能，包括照明、供電、通風、采暖等等。②則是建筑的電氣設計是否符合國家政策和相關電氣規范要求，例如《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2015）中的所提出的各類要求，現行的綠色建筑評估體系中的各類評價指標等等。但由于我國在建筑電氣節能方面才剛剛起步，無論是在節能技術的使用，還是在相關法規和標準的制定上，與發達國家尚且存在一定差距。基于此，了解建筑電氣設計的節能要求，采取各項節能措施進行合理的規劃和設計，具有重要的現實意義。

2 供配電系統的節能設計

2.1 配電變壓器的節能設計

在整個建筑電氣系統中，配電變壓器所使用的能耗接近12%，因此，實現配電變壓器的節能設計是降低整個供配電系統能耗的關鍵，具體可從以下幾個方面著手。①在選擇配電變壓器的型號中，為了盡可能提升節能效率，應盡量選擇安全環保型的節能變壓器，例如《公共建筑節能設計標準》中所推薦的S11、S13、SCB10等10型及以上節能環保型變壓器。在此基礎上，所選取的變壓器容量還需要能夠與電氣負荷有效匹配，低壓側網還應當采用閉環網絡的形式以便于工作人員以負荷運行為參考并及時切換相關負荷開關，從而既保障并聯變壓器的運行損耗得以有效降低，又能提升電氣負荷供電的穩定性。②對于整個電氣系統具有較大負荷的電氣設備，應當采用專用配電變壓器進行供電，這樣可在大功率電氣設備停運時關閉該電氣設備的專用變壓器，從而降低整個系統的運行損耗。③建筑電氣的規程指出，供配電變壓器出口處的電流不平衡度應當小于或者等于10%，其干線和分支線首端的不平衡度應當小于或者等于20%，其中性線的電流不超過額定電流的25%。所以，在進行變壓器乃至整個系統的設計過程中，應當盡量地減小三相不平衡度，以保證建筑電氣供配電系統的節能設計。

2.2 供配電路線的節能措施

由于供配電的線路上勢必會產生電阻，而根據焦耳定律，電流經過線路時勢必會產生有功功率損耗狀況，其計算公式為P=I2·R，其中I為相電流（A），R為線路電阻（Ω）。由于線路電流不可改變，所以供配電路線的節能工作需要從線路電阻和線路設計兩個方面著手。①在導線的選用方面，可考慮選用較小電導率ρ的導線材質，如銅芯導線。②盡可能降低整個配電線路的導線總長度，常使用的措施包括結合線路功率的損失量將變壓器設置在負荷中心附近減少供電距離、導線布置采用直線排布盡量不走或少走彎路以減少區域導線長度、低壓線路少走或不走頭線路以降低電能損耗等等。③還可考慮增大導線的截面積，即對電壓損失及保護的配合方面的截面積進行合理選擇，通常對于線路總長度大于100m，截面面積小于70mm2的回路，可增大其一級導線截面。

3 照明系統的節能設計

相關數據顯示，照明用電在我國電能消耗占據了11%以上，具有較大的比重，因此，建筑電氣的設計過程中，需要進一步加大對照明系統節能設計的重視程度。具體可從以下幾點著手:

3.1 適度控制照明功率密度

《建筑照明設計標準》和對不同場合的具體的照明功率密度、視覺要求及照度標準給出了明確的規定，并給出了七類建筑108項常用的房間或場所的照明功率密度值。在實際的設計過程中，設計人員既不可片面追求過高的照明標準，也不可過于犧牲功能從而降低照明功率密度。具體而言，常使用的控制照明功率密度包括以下幾點。①作業面鄰近周圍的照度可以低于作業面的照度，一般允許降低一級（但不低于200lx）。如辦公室的進門處及不可能放置作業面的地帶，均可降低照度。②通道和非作業區的照度可以降低到作業面照度的1/3或以上，這個規定符合實際需要，對降低實際LPD（照明功率密度）值有很明顯作用。③對于裝飾性燈具，可以按其功率的50%計算LPD值。條件允許時也可適當降低燈具安裝高度，以提高利用系數，控制照明攻略密度。

3.2 選用高光效的照明光源

照明的光源是將能量轉換成光的器件，更是實施照明系統節能設計的核心。因此，在照明系統的設計過程中，為了在良好的照明效果和系統節能效果取得平衡，我們必須結合實際環境選擇使用適合的燈具和高效的節能光源，其中重要的參考因素為光通量，它等于單位時間內某一波段的輻射能量和該波段的相對視見率的乘積。在常見的照明光源中，壓鈉燈及低壓鈉燈具有最高的光通量，但由于這兩種光源色溫較低、光色偏暖，且顯色指數均維持于40～60之間，容易使人眼感到失真，因此多用于廣場照明或道路路燈。尤其是由汞燈組成混光燈及高顯色性鈉燈，其顯色指數更是高達60以上，故多用于滿足大型體育館的照明需求。而稀土金屬熒光燈、三基色熒光燈及金屬鹵化物燈三類光源，則具有較高的發光率、較好的光色選擇性和較廣的色溫范圍（大約在3100～4000K之間），所以其可以用于候機樓、候車室、會議室等小型室內照明。而稀土金屬熒光燈及一般熒光燈則在各項屬性參數上更為均衡，故可將其用于住宅或寫字樓的照明，必要時還能夠與自鎮流高壓汞燈和熒光高壓汞燈進行組合實現更好的照明效果（注：熒光燈應采用T5、T8型，熒光燈配電子鎮流器；采用金屬鹵化物燈時，配3C認證的節能電感鎮流器）。

LED光源在民用建筑照明應用當中，存在不頻閃狀況，不論在調光還是掌控方面均較為便利，功率能夠任意選擇，能夠符合LPD值在節能方面的標準。LED光源和熒光光源在同等垂直高度中的照度狀況，體現出LED具備顯著的節能效應。我國當前在LED照明光源的分析、運用及生產均具有突飛猛進的發展，在工程中的性價比穩步提升，在室內功能性照明的應用正在廣泛普及。

3.3 選擇符合節能要求的照明控制方式

在照明系統的節能設計中，照明系統的控制方式對照明系統的節能同樣也起到了非常重要的作用。因此建筑電氣設計過程中還需要對多種節能裝置及開關進行選用。例如可將調光開關可用于客房、病房及臥室等，以便使用人員能夠根據實際情況降低或提升亮度；節電鑰匙開關可用于高級客房，在滿足客人的要求基礎上實現節能；聲控、光電及程序控制開關則可用于室外照明及公共場所，節能自熄開關等可用于諸如樓梯及走道等人員短暫停留的場所，從而在節能效果和使用效果上取得最佳平衡。

4 完善建筑電氣設計節能的其它措施

4.1 發展并完善新型節能技術和節能產品

隨著科學技術的不斷發展，建筑電氣行業也有了很大的發展和進步，大量的新技術和新產品開始在建筑電氣設計領域不斷涌現，例如基于太陽能實現的照明控制系統、基于自我保護和神經網絡的配電系統等等。這些新技術和新產品的出現對于提高建筑電氣節能設計效果具有重要的意義，因此，設計人員需要完善自身對于新產品和新技術的認知，從而將這類新型節能技術和節能產品準確地用于建筑電氣的設計過程之中。

4.2 將智能控制系統融入到建筑電氣設計中

近幾年來，隨著計算機技術和信息技術的發展和成熟，智能控制系統也開始在節能領域中彰顯出了重要的應用價值。以圖1所示的節能變壓器為例，可將使用由功率變換器和可變電抗變換器組成的變壓器組，并將電子功率變換器與二次線圈相連，電子功率變換器由智能控制器進行控制，能夠改變可變電抗變換器二次側的電流，也就改變了可變電抗變換器的一次側電流，能夠實現在不變化輸入電壓的基礎上改變可變電抗器阻抗，實現節能降耗。又以照明控制系統為例，可使用智能控制器通過處理采集到的信號，從而輸出實際需要的控制信號。控制器連接兩個傳感器，分別是聲學傳感器和光學傳感器，現場的聲音情況通過聲學傳感器進行采集和處理得到模擬信號，信號輸入智能控制器之后再經過模糊控制算法調整照明系統的輸入電壓，進而保證路燈的照度同道路上的人車流量相對應，實現最佳的亮度效果。而路段的光線陰暗程度通過光學傳感器轉變成模擬信號并傳入智能控制器之后，控制器根據光線強度判斷是否開啟或關閉控制模塊。

5 結語

綜上所述，建筑電氣節能設計具有非常重要的意義。為了進一步落實可持續發展的理念，我們需要在此基礎上不斷創新，從而有效提升節能設計的節能效果，為實現建筑電氣節能提供強有力的保障。

圖1 基于功率變換的變壓器組結構框圖

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TU85

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1004-7344（2016）24-0306-02

2016-8-1