試論建筑電氣設計中的節能應用

李富永

【摘 要】闡述建筑電氣設計中節約能源的思想和原理，從變壓器節能、照明節能、以及如何減少線路上的能量損耗、提高系統的功率因數等幾個方面，論述建筑電氣設計中的節能原則和方法，以期實現建筑物的整體節能。

【關鍵詞】建筑電氣；節能；設計

我國是能源消費大國，能源相對短缺，單位建筑面積能耗相當于發達國家的2-3倍，由此可見節能工作潛力巨大。建筑的節能降耗已成為全社會公民的共識，在建筑工程電氣安裝中注意節能技術的應用對建筑節能具有重要的意義。因此，要做到資源開發與節約并舉，就要把節約能源，提高資源的利用率放在首位，具體在建筑電氣設計中就要將節約能源的思想貫徹始終。以下從幾個方面探討建筑電氣節能之道。

一、照明設計重視節能環保

據統計，我國照明用電量已占總用電量的10%～12%。按照我國提出的"中國綠色照明工程"規劃，照明節電已成為建筑電氣設計中節能的重要方面。照明節能，是在保證照度標準和照明質量的前提下，力求減少照明系統中的能量損失，最有效地利用電能。

1）選擇控制開關以充分利用自然光。自然光是免費的光源。合理地選擇照明方式。在滿足照度標準的條件下，為節約電能，應選用一般照明、局部照明和混合照明相結合的照明方式。

2）合理地選擇照度值。選擇照度是照明設計需要考慮的重要問題。照度太低，會損害工作人員的視力，影響產品質量和生產效率。不合理的高照度則會浪費電力。選擇照度必須與所進行的視覺工作相適應。照明設計應按國家頒布的照明設計標準來選擇照度，合理的照度值和優良的照明質量形成的光環境可以提高工作效率和改善人們的心情，因此，要綜合考慮照明系統的總效率。

3）選用優質的電光源。適當降低燈具工作電壓是延長燈具壽命的有效途徑。設計之前首先要了解各類電光源的特點，合理進行光源選擇。采用新型高效節能光源。高效光源是照明節能的首要因素必須重視推廣應用高效光源。根據應用場所條件不同.至少有三類高效光源應予推廣使用。第一類是以高壓納燈、金屬鹵化物燈為代表的高強度氣體放電燈（HID）適用于高大工業廠房、體育場館、道路、廣場、戶外作業場所等。辦公、商業樓照明的老式燈具應改造成帶電子鎮流器和細管徑燈管的節能型熒光燈，節電15%以上，還能延長燈管的使用壽命約60%，光效高達50%，消除了頻閃效應和噪聲。合理配光，采用節能要求的控制方法，盡量利用天然光束減少照明，實現時間、地點、天氣變化、工作和生活需要靈活地調節照度水平。

二、變壓器的節能

在電力系統中，為了使電能傳輸范圍及數量提高，變壓器得到廣泛應用。然而，發電、輸電、配電及用電各環節構成的電力系統一般需要3～5次的變壓過程，造成電力系統中總的變壓器容量遠遠超出發電機的總容量，從而產生了嚴重的損耗。變壓器的節能就是降低其損耗、提高其運行效率，變壓器的有功功率損耗可用下式計算：

△p=P0+Pkβ2（1）

式中：△p--變壓器有功損耗，kW；

P0--變壓器的空載損耗，kW；

Pk--變壓器的短路損耗，kW；

β--變壓器的負載率，%。

合理選用配電變壓器的容量和臺數。變壓器在運行中由于建立主磁通而要消耗一定數量的無功功率。如果變壓器的容量比實際負荷大得多，則將使變壓器經常處在低負荷的狀況下運行，這樣變壓器本身將消耗多余的無功功率。因此在選擇變壓器的容量時，一般考慮負荷率在75～80%最合適，這時，變壓器的效率也最佳。所以，合理選擇配電變壓器的容量和臺數，使負荷率增高，從而提高功率因數。設計時變壓器應選用節能型的，如目前新S9型低能耗配電變壓器具有產品質量可靠、價格便宜等優點，在配電網建設改造過程中還會被繼續采用；還有SL9及SC8等油浸變壓器或干式變壓器。

三、充分利用太陽能

（一）太陽能光伏發電系統的應用

太陽能光伏技術是利用太陽電池將太陽光能轉化為電能，通過控制器，白天由蓄電池將太陽電池產生的電能儲存起來，夜間再釋放出來，提供照明以及其它需要。其中逆變電源系統，可以將直流電（DC）轉化為交流電（AC）應用領域更加廣闊。設備便宜到足以給獨立住宅供電或在能量需求高峰期使用。在發展中國家，許多遠離電網的村落也廣泛地運用光電能。在發達國家，許多個人、社區和國家都運用光電能，來致力于解決全球變暖、可持續性發展和能源獨立自主。

（二）太陽能熱利用技術

平板集熱器：平板集熱器是較早應用的一種太陽能集熱器，在經歷了很長的發展歷程后，其內部結構、材料選擇及組裝技術均達到了很成熟的水平，如今仍是發達國家太陽能熱利用產品中占絕對主導地位的集熱器形式。平板集熱器一般由透明蓋板、吸熱體、保溫層以及外殼四部分組成，透明蓋板的作用和要求是：第一，要求有較高的太陽透過率，通常希望大于75%；第一，減少吸熱體本身的紅外向外輻射和對流造成的熱損失；第二，防止灰塵和雨水侵入集熱器，以免吸熱體涂層和保溫材料性能的下降，從而延長其使用壽命。故安裝時要確保蓋板的密封。

總之，建筑電氣設計的節能措施還有很多，對于建筑設計者而言，就是要合理的選用設備（變壓器，電動機，電纜，照明光源等），合理確定供電電壓等級以及采用新材料，新技術等。對于建筑使用者而言，就是要合理使用電氣設備，爭取使我國建筑能耗下降。

【參考文獻】

[1]注冊電氣工程師執業資格考試復習指導書（第3冊）[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]《建筑照明設計標準》GBB50034-2004.

[3]中國建筑科學研究院.GB50034-2004，建筑照明設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2004.