民用建筑中电气照明节能设计方法探讨

周洪儒

摘 要：我国作为一个发展中国家，能源需求不断增长，能源资源勘查力度也不断加大，但是能源的总量是有限的。能源的缺乏已严重制约着国民经济的发展，目前我国已成为世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国，如果当前不采取一系列的节能措施，在不久的将来我们将面临能源危机。因此，如何进行有效的节能，就显得尤为重要。本文将从民用建筑电气设计方面谈一些节能的措施。

关键词：建筑电气；节能设计；照明节能；

中图分类号：TE08文献标识码： A

前言 ：由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源--电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。

一．提高供配电系统的功率因数

功率因数的大小，是随负荷的性质和有功功率在视在功率中的比例决定的。要满足民用建筑的功能要求，传输的电能总量就不变的，即传输有功功率是固定的，那么要提高功率因数，只能从其它方面着手，在供配电系统中我们认识到某些用电设备会产生滞后的无功电流，它无形中增加了线路的功率损耗，这部分损耗是可以通过以下方法降低：①注意提高设备自然功率因数。在民用建筑中，已采用的自然功率因数高的设备有：有补偿电容器的电感性用电设备，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高0.185～0.195。②采用电容器就地补偿方式，将无功电流限制在需要的范围内，消除感抗引起无在功需求。就地补偿方式有高压电容补偿、低压电容补偿、集中补偿和单独就地补偿。例如居住小区采用在变电所低压侧集中补偿的方法。

二.合理的负荷计算

只有合理计算负荷，才能为选择配电变压器、导体及电器提供可靠的依据，才能准确地计算电压损失和功率损耗。目前，我国的设计部门负荷计算方法主要有以下三种：单位面积法、需要系数法、单位指标法。为了尽量准确地计算出与实际相符的变压器用电负荷，需要选择合理的负荷计算方法，一般来说，在方案阶段一般采用单位指标法；需要系数法则用于初步设计及施工图设计阶段；有时候为了计算简便和准确，还可以几种方法相结合。

三、变压器的经济运行

变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗，即：Pb=Po+β2×Pk

式中Pb———变压器的有功损耗；

Po———变压器的空载损耗；

Pk———变压器的有载损耗；

β———变压器的负载率。

（1）Po为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，它的大小取决于硅钢片的性能及铁芯的制造工艺。所以在建筑电气设计中，应优先选择节能型的变压器，如S11-R、SL11-R及SGB11-R等油浸式变压器及干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向硅钢片，由于“取向”处理，使硅钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗。

（2）Pk是功率传输的损耗，即变压器的铜损，取决于变压器绕组的电阻及流过绕组的电流的大小，它与负载率β的平方成正比。应选用阻值较小的绕组，采用铜芯变压器。考虑到初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用，又要使变压器在运行期间预留适当的容量，在确定变压器容量时，变压器的负载率应在75%-85%之间比较合适（建议β=0.8）。

（3）应根据负荷情况合理选择变压器容量、台数。民用建筑应按经济运行原则灵活选用变压器数量及投切方式，对于负荷系数长期偏低的变压器，应该考虑换用较小容量的变压器，若变压器选择容量过大，长期低于经济运行的负荷率，会造成有功损耗的上升，因为其铁损并没有减少，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。如果运行条件许可，两台（或两台以上）并列运行的变压器，可考虑在负荷低时切除一台，或者采用在负荷变化自动调整运行台数的装置。

（4）同等情况下，电压越高，损耗越小。民用建筑用电设备电压等级大部分为220/380V，但一些大型或特大型的民用建筑的空调主机为了节能目的，可以选择10（6）KV的设备。(3)负载率为变压器额定容量和变压器运行中实际容量的比值，变压器在运行中，外界负荷经常变化，由微分法求极值可知，当负载率为50%～60%时，变压器的损耗最小，效率最高，综合初装费及运行费用，变压器的负载率取值为75%～85%时，是最经济节能的。

四．减少线路损耗

而在具体工程中，线路上的电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电阻。由电路上的电阻R=ρL/S 公式可得，要减少电阻值可从以下几个方面考虑：

（1） 尽量选用电阻率 ρ较小的导线：在经济条件允许情况下，配电线路推荐选用高导电率的导体，即相比铝芯电缆（电线）而言，宜采用铜芯电缆（电线）。

（2） 尽可能减少导线长度L ：在设计中线路应尽量走直线少走弯路，可减少供电线路长度，提高功率因数，不仅减低线路损耗，而且还可以减少线路压降；各层配电间、层配电箱也应尽可能不走或少走回头路，尽量设置在负荷中心，减少线路的长度。

（3 ）增大导线截面积 S： 对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。

（4） 电动机的节能设计;减少电动机损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。设计中应选用高效率的电动机，但具体工程中电动机设备制造商统一供应，所以节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外主要是减少电动机轻载和空载运行，切实可行的办法是采用变频调速控制电动机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。

五. 照明的节能设计

(1)充分利用自然光。自然光是绿色能源，我们应该好好加以利用，目前利用天然光的方式有：导光管法、光-热-电-光转换法、棱镜多次反射法、平面反向镜反射法、光电效应法。民用建筑设计时靠近室外部分的建筑面积，门窗尺寸应该尽量增加，玻璃门窗透光率也应较好，让更多的自然光照射到房间里面。

(2)合理选用光源、灯具及附件。灯具的选择据悬挂高度而定，一般在悬挂较高的场所，选用高压钠灯、金属卤化物灯，悬挂较低的场所照明采用荧光灯。在选择光源时，应尽量减少白炽灯的数量，使用提供高效光源、照明器反射面的反射比较高灯具。附件选择时应尽量选择低能耗的光源用电附件。民用建筑中一般采用荧光灯，并尽可能地采用电子镇流器，以达到节能等目的。

（3）改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

（4）优先选用低能耗、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。公共建筑的荧光灯宜选用带有无功功率补偿的灯具，紧凑型荧光灯具应选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器；根据使用特点采取分区控制灯光或适当增加照明开关点等等。

六.积极推广新技术、新产品

随着科学技术的发展，建筑电气专业也涌现出一些新技术和新产品，在电气设计中设计者应根据所需设备功能要求，进行经济技术比较，积极推广新产品、新技术，发挥新产品新技术的节能作用。为了达到节能和环保的目的，目前工程中已采用了许多电气新技术、新产品，如新型变压器、EPS应急系统、LED光源、太阳能光源，矿物绝缘电缆。相信随着技术的进步，成本的降低，新技术、新产品必然会得到更广泛的应用。

结束语：

民用建筑电气的节能设计潜力很大，国务院提出的节能环保要求也令电气设备行业中的节能降耗产品面临巨大发展机遇如非晶合金变压器行业、GIS高压开关行业、电力电子节能市场。在技术指标满足功能需求的前提下，电气设计中应及时地将节能技术和措施应用到建筑电气照明设计中。目前在民用建筑电气设计中，很多节能措施和节能产品已被应用，当然节能是一个永久的话题，还需不断努力和创新，只有这样才能真正实现“资源节约型、环境友好型”的社会目标。

参考文献

[1]浅谈民用建筑电气的节能设计

[2]电气节能在民用建筑施工与设计中的应用