建筑電氣設計中節能設計問題研究

黃茂祥

【摘要】本文以建筑電氣設計為研究視角，針對電氣系統節能設計展開分析討論，集中探討了變壓器節能設計、線路導線節能設計和照明設備節能設計的方法。

【關鍵詞】建筑工程;電氣設計;節能技術

為達到建筑電氣節能設計目標，設計者需要把握建筑節能設計的基本原則，積極引入新技術、應用新材料，降低電氣系統運行能耗。

1、變壓器節能設計

1.1 變壓器容量科學選擇

現代建筑節能設計過程中，變壓器容量的科學選擇是關鍵環節。通常情況下，變壓器容量低于實際需求且運行中出現超載現象時，電能的損耗會明顯增多，容易導致電氣系統長時間處于超荷載的運行狀態，最終變壓器容量會出現安全隱患。反之，如果建筑工程變壓器容量選型超出實際需求，就會增加供電系統空載損耗概率，影響變壓器的整體運行效率。基于此，變壓器容量選型中，需要系統了解工程項目的符合需要，科學確定變壓器容量，通常需要將負荷率控制在30%-80%。

1.2 節能型變壓器的應用

隨著電氣技術的提升，節能型變壓器不斷增多，主要包括箱式變壓設備、干式變壓設備、單相配電的D10型號變壓設備、以及S11型號變壓設備等。S11型變壓器是受到普遍關注的節能型變壓設備，在實踐應用中可以極大程度的減少空載損耗，通常可以減少10%-25%，并且其在運行中生成的空載電流與疊片鐵芯型變壓器相比可以降低50%以上。另外，S11型節能變壓器在運行中生成的噪音污染極低，具備節能性的基礎上也符合環保要求。D10型節能變壓器也是建筑電氣節能設計中廣泛應用的對象，該設備選擇柱上式密封結構，可以將其布設在負荷的中心附近，運行維護十分簡單。D10節能變壓器的負載損耗以及空載損耗都小于相同容量的三項變壓設備，制作中對于材料的消耗量較小，造價低于同容量變壓器20%-30%左右。而SBH15型變壓器是目前節能型變壓設備的佼佼者，其屬非晶合金變壓設備，空載損耗僅為20%-30%左右，與S11型變壓器設備相比明顯降低，節能系數更高。但是SBH15型變壓器的價格相對較高。總而言之，為進一步提高建筑電氣節能設計水平，設計人員需要結合工程實際情況做好變壓器選型工作。

2、配電線路導線合理選擇

2.1 科學選擇導線材質與規格

在開展建筑電氣節能設計的過程中，導線材質與規格也是需要設計者集中思考的問題，設計師需要利用公式計算出配電線路的能耗：

?P=3I2R×10-3

上述公式中?P表示輸電線路運行中生成的損耗，單位為KW;I表示電流值，單位為A;R表示電阻值，單位為Ω。電阻R與導線的長度、電阻率之間呈正相關，與導線的截面積呈負相關，公式為：

上公式中L表示導線的長度，S表示導線截面面積，ρ表示電阻率。現代建筑電氣系統中選擇導線材質基本以銅芯和鋁芯為主。兩種導線相比較來看，雖然鋁制導線的價格相對較低，但是其具備的導電性能以及安全性能等遠不及銅質導線，所以在具備經濟條件的時候，設計師需要選擇銅質導線，以提高通電率，達到降低能耗的目的。

2.2 結合實際選擇導線

選擇導線材質與規格的過程中需要結合建筑項目的實際情況。例如，針對建筑工程照明系統輸配電線路展開設計工作的過程中，為達到節能設計的目標，必須采取行之有效措施降低電能損耗，這就要求設計者結合電壓允許范圍科學選擇導線的截面;同時要依據導線自身的機械強度、發熱性能等因素做好精準驗算。通常情況下來講，在選擇四線三相輸配電系統的時候，配電線路當中的最大三相不平衡電流以及單相負荷最大值必須控制在零線截留量的允許范圍內，同時要在接零保護技術的支持下完成各項安裝工作。但是，在單相線路中，由于流經零線和相線的電流是相同的，所以設計中相線的截面積應該與零線截面積保持一致。在針對距離較長的輸配電線路展開設計的過程中，為進一步提高導線的通電率，設計人員需要適當增加導線截面積，導線界面的選擇中需要參考電壓降的限定值，以達到預期節能設計目標。實踐中，雖然將導線截面積增加會導致電氣線路的敷設成本增加，但是建筑電氣系統運行中將會極大程度的減少能耗，提高通電率，進而會減少運行成本。另外，設計人員也可以通過提高電壓等級方法去減少線路損耗，實踐表明在電壓增加10%的情況下，可以減少17.4%的傳輸損耗，亦可達到節能設計的目標。

3、照明設備的科學選擇

建筑工程中照明系統是用電量極大的環節，所以科學合理的選擇照明設備可以降低建筑電氣系統能耗，達到節能設計目標。設計人員在選擇照明設備的時候，需要充分考慮到各類燈具的效率因素，盡可能去選擇低壓熒光燈、透明罩燈以及敞開式等類型的照明設備，并且燈具的效率盡量控制在60%以上，切實保證照明設備滿足用戶實際需求的基礎上，減少對電能的損耗。現階段，新型LED燈具以其較大的功率和極好的照明效果受到廣泛親睞，可以極大程度滿足建筑電氣節能設計需要。例如，在設計面積較大的工業用地、體育館等照明系統的時候，設計者可以結合使用需求和節能目標去選擇鹵化燈或者高壓鈉燈等，滿足建筑對照明光效的需要，并節約電能消耗;而在設計辦公室、學校等建筑項目的照明系統時，因為這些建筑的高度通常在4.5以內，所以可以直接應用直管熒光燈等照明設備。如市場上比較受歡迎的T5型燈管，其不僅具備極好的光效，同時使用耐久性極強，與傳統燈管相比可以提高10%的節能效果。而在現代民用住宅、餐飲場所等建筑項目的電氣設計中，設計人員需要結合場所的實際需要，盡量選擇節能效果更好的照明設備，如緊湊式的熒光燈等照明設備，雖然熒光燈的建設成本相對較高，但是其在后期使用中的運行效果比較明顯，并且使用耐久性比較強，利于降低能耗，降低運行成本。

結語：

綜上所述，現代建筑節能設計需要遵循節能性與經濟性兩項基本原則，同時要確保電氣系統安全穩定運行和運維便利。設計者在開展電氣節能設計中，需要深入分析建筑項目的實際情況以及用戶的使用需求，積極引進新技術、新材料，提高電氣設備、輸配電線路等環節的節能水平，降低電氣系統的整體運行損耗。

參考文獻：

[1]唐日強，張君義，王自鵬.建筑電氣設計中的變壓器節能分析討論[J].智能城市，2019，5（20）：84-85.

[2]諶書琪.建筑電氣設計中的節能對策分析[J].地產，2019（12）：65.

[3]嚴國志.智能化建筑電氣的節能優化設計[J].建材與裝飾，2019（09）：84-85.