浅谈建筑电气设计中的节能措施

普宇

摘要：随着人口的增加，工业的发展，人民生活水平的提高，对能源的消耗也急剧增加，全球性的能源危机已经迫在眉睫。而在我国，能源短缺和浪费的矛盾尤为突出，因此，节能已经成为全社会共同的要求。且节约能源是我国经济建设中的一项重大政策，节约用电是节约能源工作中的重要方面，建筑电气的节能设计潜力很大，电气设计人员要把电能消耗指标作为全面技术经济分析的重要部分，全面贯彻建筑电气节能的相关要求。

关键词：建筑电气设计节能

Abstract: with the increase of population, the development of industry, the improvement of people's living standard, the energy consumption also sharp increase, the global energy crisis is imminent. And in our country, the energy shortage and waste of particularly prominent contradiction, therefore, saving energy has become a whole society is the common requirements. And save energy is our country's economic construction of a major policy, save electricity is an important aspect in energy conservation work, building electrical energy saving design of great potential, electrical design personnel to the energy consumption as an important part of technical and economic analysis, the comprehensive implementation of energy conservation of the building electric related requirements.

Keywords: building electrical energy saving design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

现代建筑要求健康、舒适、安全、节能、高效。建筑电气的发展也随着时代的进步不断的发展。作为二次能源的电能，如何降低损耗、高效利用，如何将节能技术合理应用到工程项目当中，已为建筑电气设计的焦点。

1、 建筑电气设计节能的原则

随着人口的增加，工业的迅速发展，人民生活水平的不断提高 ，能源的消耗急剧增加 ，能源危机迫在眉睫。 因此， 对各行各业提出了节能的要求 ，节约二次能源 ---电能， 也就成为建筑电气节能设计的焦点。 建筑电气设计节能应坚持以下三个原则：

1.1、满足建筑物的功能。

满足照明的照度、 色温、 显色指数； 满足舒适性空调的温度及新风量 ，也就是舒适卫生； 满足上下、 左右的运输通道畅通无阻； 满足特殊工艺要求， 如娱乐场所的一些电气设施的用电 ，展厅的工艺照明及电力用电等等。

1.2、考虑实际经济效益

节能应按国情考虑实际经济效益， 不能因为节能而过高地消耗投资， 增加运行费用， 而是应该让增加的部分投资， 能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回报。

1.3、节省无谓消耗的能量

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么节能措施。 如变压器的功率损耗， 传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。

因此，节能措施也应遵循实用、经济合理、技术先进的原则。

2、 建筑电气节能设计的策略研究

2.1、 供配电系统节能措施

2.1.1供配电系统的合理设计

根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备点等因素，合理设计供配电系统和供电电压。供电系统应尽量简单可靠，操作方便，同一电压供系统的变配电级数不宜多于两级。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电路径，减少线路损耗。

2.1.2提高供配电系统的功率因数

功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。功率因数的高低关系到输配电线路 、设备的供电能力，也影响到其功率损耗在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器。灯具的镇流器以及很多家用电器等多为感性负载，其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。

（1） 提高用电设备的自然功率因数

设计中应正确选择电动机和变压器的容量，减少线路感抗，在功率条件适当时，采用同步电动机等措施，以提高自然功率因数。 例如：选择电动机的经常负荷不低于额定容量的 40%；变压器负荷率宜在 75%~85%，不低于 60%。

（2） 采用并联电力电容器补偿

采用并联电力电容器补偿作为人工无功补偿装置时，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡补偿，即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿，高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。

在一般公建项目设计中，在变电所所有低压侧设无功功率集中自动补偿装置，补偿后的功率因数不低于0.94。低压补偿电容器选用干式全膜金属化电容器，分步投切，并装设过电压可自动切除的保护装置。

对高压钠灯、金属卤化物燈等高强气体放电灯内配低压损耗的节能电感镇流器和补偿电容，使其功率因数不小于 0.9；对荧光灯采用高性能、低谐波电子镇流器，使其功率因数达到 0.94 以上。

（3）减少变压器的能量损耗

首先根据负荷情况，综合考虑投资和设备运行费用，对负荷进行合理分配， 选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。变压器效率与变压器负荷和损耗有关，也与负荷的功率因数有关，选用节能型变压器，更换或改造高能耗的变压器。据统计选用节能型变压器与无励磁调压变压器相比，1OkV 系列其空载损耗和短路损耗分别降低41%和 l3%。

同一变电站的变压器尽量并联运行，根据负荷的变化调整并联运行的变压器的台数。在负荷变化的情况下，如投运变压器台数和数量不变，其负荷率和运行效率都将发生变化，使其超出经济运行范围，因此要及时投入或切除部分变压器， 以防止变压器轻载和空载运行。对长期轻载( 负荷率在3O%以下) 的变压器， 必要时应按实际负荷更换小容量变压器，以实现节能的目的。另外，还需考虑控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，降低变压器的运行环境温度，平衡三相负荷，合理选择变压器的接线方式等因素。

2.2、 减少线路上的能量损耗

由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。减少线路上的能耗必须引起设计重视。线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。减少线路的损耗应从以下几方面入手。

2.2.1应选用电导率较好的材质做导线。铜芯最佳，但要贯彻节约用铜的原则。

2.2.2减小导线长度; 首先, 线路尽可能走直线, 少走弯路, 以减少导线长度; 其次, 低压线路应不走或少走回头线, 以减少来回线路上的电能损失; 再次, 变压器尽量接近负荷中心, 以减少供电距离最后, 在高层建筑中 ,低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不致于产生支线沿着干线倒送的现象，尽可能减少回头输送电能的支线。合理设置变电所、井道，将供电半径控制在合理范围内。

2.2.3增大导线截面: 对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面、再加大一级导线截面、使大的干线截面传输较小的电流、从而降低线路损耗。

2.3、 照明系统的节能

照明节能是一项系统工程，照明系统的节能设计一方面照度、色温、显色指数要达标，另一方面又要达到节能的目的。由于电气照明设备的耗电量与照明方式、用电使用时间、照明设备损耗、房间面积、照明器数量等因素成正比关系， 与照明电气的发光效率成反比关系。因此，照明系统的节能设计可从以下方面来综合考虑:

2.3.1照明光源的选择

照明光源应考虑以下几个要素：光效、色温、显色指数、光源寿命。应选择发光效率高、显色性好使用寿命长、启动可靠方便快捷、性能价格比高的高效光源。在满足照明质量的前提下，一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯，高大车间厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。

2.3.2照明灯具的选择

选择灯具时应优先选用直射光通比例高,控光性能合理的高效灯具。在实际的应用中,还应注意灯具的配光曲线,这是我们进行照明设计时的依据之一,以便对确切的照度值等做到心中无数,采用合理的灯具配光可提高光的利用率,达到节能的效果。另外推广使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器节能型电感镇流器电子触发器以及电子变压器等。

2.3.3照明控制方式的选择

照明的控制方式对于照明节能同样起到了重要的作用。

大型公共建筑应选用智能照明控制系统。可实现灯光的开关控制、调光控制、分散集中控制、远程控制、延时控制、定时控制、光线感测控制、红外线遥控、移动感测控制、与其他设备系统的联动控制等。系統具有开放性，提供与BA 系统（包括视频监控、消防报警、安全防范系统）相连接的网关接口及RS232 接口，采用标准的TCP/IP 软件协议，便于构成一个完整的楼宇自控系统。

对于一般的小型建筑,在设计时应注意采用:每个照明开关所控灯的数量不要过多;公共走道、楼梯灯(应急灯除外), 采用声光控节电开关;室外照明控制最好用光电控制器替代照明开关等等。房间有多列灯时宜分组控制, 所控灯列与侧窗平行。

2.4、电动机节能设计

根据负荷特性合理选择电动机，采用高效率的电动机。恒负载连续运行，功率在 250kW 及以上，宜采用同步电动机。

异步电动机在满足机械负载要求的前提下，采取调压节电，并使电动机工作在经济运行范围内。 在设计中，动力 、空调系统中的电机型设备，在满足工艺专业实际需求下，合理采用变频调速控制等节能措施，使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。异步电动机在安全，经济合理的条件下，可采取就地补偿，提高功率因数，降低线路损耗。

采用变频调速器,使其在负载下降时,采用变频的方式, 自动调节转速,使其与负载的变化相适应。采用这种方式, 可提高电机在轻载时的效率,过到节能的目的。

2.5、运营管理

设置楼宇自控系统。采用计算机集中控制和管理，减少管理人员、节约照明、空调、控制系统的能源消耗，强调高效率、低能耗、低污染，在真正实现以人为本的前提下，达到节约能源、保护环境和可持续发展的目标。

对用电设备，根据具体项目，按“ 空调系统”、“ 照明系统“、“ 电梯系统”、“ 信息中心系统”、“ 厨房系统 ”等各系统做分项电能计量，在其出线回路上设置具有标准通讯接口的分项能耗数据计量仪表，利于对今后的运营中，对本建筑的电能消耗进行统计和分析，达到节约能源，节省运营费用的目的。

结束语：在建筑电气设计中 ，有关节能的内容发展的潜力很大， 前景也很好。 据不完全估计， 如果能够彻底实施我国所要求的一系列节能措施，其所能够节约的能源是非常巨大的 ，每年节约的能源可以几乎相当于整个长江三峡发电站半年的发电量。 这显然也能够帮助国家分担其每年在电力建设上面的巨额投资压力， 所以建筑电气专业的设计人员应当在满足建筑功能要求的前提条件下 ，尽可能地应用各种符合技术指标并且行之有效的节能措施。

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