探討建筑電氣節能設計

劉暉

一、建筑電氣節能設計的基本原則

既然建筑電氣節能設計的目的是節省電能的消耗，降低運行費用。那么在設計中該如何做，遵循哪些原則，才能實現節能的目標呢？概括起來主要有以下幾點：

1.必須遵照國家的相關節能規范、標準，來確定本工程的電氣節能設計內容。設計時，首先要根據本工程的工程概況，依據國家的相關節能規范、標準，尤其是《公共建筑節能設計標準》GB50189、《民用建筑綠色設計規范》JGJ/T229等規范的相關條文規定，確定出本工程的電氣節能設計內容。

2.采用科學合理的電氣技術方案。例如：對于超市、商場及人流較大的場所，由于其照明用電量非常大，各場所的業務功能不同，且對照明質量的要求也較高，所以在照明方式和照明種類的選定方面，就應該根據不同場所的具體情況，在一般照明、局部照明、混合照明、重點照明等照明方式中，合理地進行選擇和組合；并需恰當地設置疏散照明、安全照明、備用照明等種類的照明，從而保證各場所照明的功能、質量、安全性和可靠性。再比如：若設計的照明配電方案不合理，使照明負荷在電源A、B、C三相中的分配出現嚴重不平衡，就會在工程投入使用后，造成電能的大量浪費，從而與節能的目標背道而馳。

3.選用技術先進、高效節能的電源及配電裝置。首先，電源是保證配電系統正常運行的根源，在選擇交流電源的變壓器，直流電源的發電機或蓄電池時，應使其技術先進、高效節能、結構緊湊、安全可靠。其次，在選用配電裝置，如開關設備、控制電器、無功補償等裝置方面，均應在同類產品中選用壽命長、性能高、并且諧波含量、噪音、電磁干擾等指標均滿足限值要求的產品，使之既能準確、可靠地保證系統安全運行，又高效、節能、環保。

4.盡量減少配電線路的電壓和電能損耗。首先，應充分利用放射式、樹干式配電方式各自的長處，優化設計配電線路，避免不必要的環繞線路，杜絕電源回送，使供配電線路最短；其次，應根據工程實際，盡量選用電阻率低的電纜或導線材料（通常銅芯比鋁芯線纜優越）。從而減少配電線路上的電壓和電能損耗。

5.科學地選擇用電設備和電器。所選的用電設備和電器應節能、高效、安全、可靠；還應符合建筑環境（如用戶對污染、噪音、美觀、舒適等因素）的要求。比如：選用電能利用率和功率因數高的電力設備；選擇效能高的照明光源和燈具；還應使所選電氣設備及輔助裝置的諧波含量符合限值要求，并且噪音低、無毒、無有害輻射等。

6.采用先進的控制方式。例如：對非消防類的風機、水泵等電力設備采用變頻控制；對照明燈具采用聲光控制、分組控制、智能化自動控制等方式，來控制利用和節省電能。

二、電力配電系統的節能設計

電力配電系統是給建筑內的動力用電設備提供電力的系統。例如：給建筑內的電梯、空調、消防、各種泵和風機、以及移動式電動工具等用電設備配電的系統。動力用電設備的特點是：單機用電功率大，有較大的無功消耗，啟動電流大，它們工作時可能造成供配電系統的電壓波動、諧波干擾及電磁干擾。為使電力配電系統實現節能的目標要求，在設計時，除應滿足電氣節能設計的基本原則外，還應具體做好以下幾點：

1.科學地選擇用電設備。認真地研究建筑功能，選用工作特性與建筑功能相適應的優質、高效、節能的用電設備和配電裝置。

2.精確的負荷計算。對用電設備的系統進行精確的負荷計算，給建立合理、簡潔、節能、高效的電力配電系統提供科學的依據。在負荷計算時，應注意精確合理地選擇各種指標、參數。其中，設備功率、負荷系數、計算系數、無功補償等指標參數，對計算結果影響較大，選用時務求精準。

3.合理的無功補償。系統過大的無功分量會造成電能浪費，必須設置無功補償裝置來降低無功損耗；但過度補償又會造成投資浪費。所以，必須精確計算無功補償功率，恰當地選擇無功功率補償裝置。

4.有效地抑制諧波干擾。對非線性負荷的電力設備，要注意諧波干擾問題。應選擇諧波限值低的合格產品，或采取諧波治理的技術措施，以減輕其電力能耗，防止產生噪聲、震動或影響系統安全運行。

5.正確地配置附加啟動設備。小容量的電力設備啟動電流小，可直接啟動；大容量的電力設備，必須配用啟動器來限制過大的啟動電流，降低電能損失、控制電壓波動、防止設備過熱而損壞。

三、電氣照明系統的節能設計

電氣照明系統設計，可分為建筑電氣照明設計和建筑電氣照明配電系統設計兩部分，其節能設計也對應地有兩部分。建筑電氣照明配電系統的節能設計要點，也遵循電氣節能設計基本原則，并與前面所述電力配電系統節能設計的前四項內容基本相同，這里就不再贅述。建筑電氣照明的節能設計應做到以下幾點：

1.合理地選擇照明指標、參數，正確地進行照明計算。根據工程概況，恰當地選用建筑照明設計規范（如《建筑照明設計標準》GB50034等），用以確定建筑內各場所的照度標準、眩光值、顯色指數、功率密度等照明技術指標；再經過各項正確的照明計算，來滿足建筑內相應場所的照明質量要求。

2.正確地選用照明光源和燈具。根據照明計算結果，恰當地選擇適合指定場所的照明光源和燈具。所選照明光源和燈具的效能，直接影響著照明的節能效果，通常：普通建筑盡可能選用緊湊型熒光燈或其他高效熒光燈；對于某些特殊的建筑，比如商場、博物館、體育館、高大廠房等空間大、顯色指數要求高的場所，可選用鹵鎢燈、高壓鈉燈等高效氣體放電燈。隨著科技的迅猛發展，節能效果比傳統光源高80%以上的LED照明燈，目前已在市場中大量應用，并且將有更廣泛的發展空間。

3.采用科學的建筑電氣照明控制。建筑電氣照明控制，是以節約用電和適用為宗旨，配合建筑內各場所的天然采光狀況，恰當地控制場所內的建筑電氣照明，來滿足該場所的照明需求。建筑電氣照明的控制方式多種多樣：有單燈控制和分區、分組控制，有人工控制和自動控制，有分布控制和集中控制等。具體采用何種方式，應與場所的具體特征和需求相適應。比如：對同一場所內，因自然采光狀況的差異，電氣照明采用單燈或分組控制；對賓館的客房，除冰箱插座電源獨立外，其它電源設總開關并由門鎖聯動控制，在客人離開時，聯動斷開客房總電源；對照明有固定時間和照度要求的場所，采用定時控制方式；對人流少、照明需要時間短的場所，像住宅樓的走道、樓梯間，采用自熄式聲光定時控制；對建筑面積大、功能復雜、人流量大的大型公共建筑的各場所，采用智能自動化集中控制等。智能自動化集中控制，是利用科學的智能化技術，對建筑內各種場所需求的照明，由控制中心進行智能的自動優化管理控制。它最能保證各場所的不同照明質量要求，同時又能節省電能和降低運行費用，是建筑電氣照明控制不斷追求和發展的方向。

四、注意事項

進行建筑電氣節能設計時，在做好上述節能設計措施的基礎上，還需注意下列相關事項：

1.建筑電氣的各種電源，不應跨越本工程內的建筑防火分區供電。

2.建筑電氣設計時，通常，電力與照明等其他負荷宜共用電源變壓器。但若電力設備的運行，對照明等其他負荷產生較大的沖擊干擾，影響這些負荷的正常運行或壽命時，則應獨立設置電力系統的電源變壓器。

3.妥善做好防雷、接地、抗震等各項設計。

五、結語

為提高建筑電氣節能設計效果，設計時，要依據現有的相關設計規范、標準和規定，結合本工程的具體情況，從電源、配電裝置、控制裝置、配電線路到用電負荷，都充分采用與其相關的各項節能技術措施，就能設計出完整實用的建筑電氣節能工程。在工程投入運行后，就能獲得良好的社會效益和經濟效益。