浅析电气节能设计在建筑工程中的应用

欧阳曌喆 于海龙

【摘要】随着城市化进程的加快，人口的迁移，建筑数量在城市呈现出了迅猛增加的态势，但是在这个过程中能源浪费严重制约着我国经济社会的可持续发展，因此基于节能理念的建筑工程电气设计的研究有着重要的发展意义

【关键词】设计；损耗；建筑；电气；

对建筑工程电气系统进行设计时，要根据国家的节能降耗基本国策，推广并大力落实国家的节能降耗方针，在完全达到建筑物的使用功能的基础上，科学地配置建筑的设备，并对设备运用科学的管理和控制方法，提高能源利用率，降低能源损耗。建筑工程的电气设计的主要内容包括配电系统、建筑设备、电气照明三个领域的技术方案。

1.配电系统节能设计

供配电系统的设计合理性直接关系着系统的电气设备管理、运行及投资，所以， 在确保技术先进、供电可靠、人身安全外，同时要求检验其在实际的运行中是否具有合理性和经济性，按保护配合的相关要求综合选择导线的截面。系统的电能损耗分为变压器损耗和线路损耗两部分。按损耗的变化情况又可以分为固定损耗和可变损耗。固定损耗主要为配电系统、接能电源的损耗、与频率和电压有关变压器的铁损、互感器线圈上的铁损、电容器、电缆线路及其他电器上的介质损耗，约占 10%?20%。可变损耗主要为配电线路上的铜损和变压器的铜损，是电流通过的变压器和导体所产生的损耗，与电网电压、 负荷率等相关因素有关，约占总损耗的80% ?90%。

配电系统的节能设计要点：变压器容量在小于等于50kVA或者用电设备的设备 容量小于等100kW，可选取380/220V供电；有特殊要求的或大容量用电设备也可选用10kV进行供电；负荷中心选用较高的配电电压。变压器活变电所设置于负荷中心处，可以降低线路损耗，减少低压侧线路的长度；设置专用变压器，采用最小损耗的运行方式，根据季节性负荷或专用 设备设置专用变压器，如空调机组和体育场地照明负荷可以最大限度的优化变压器 的经济运行方式；采用高效低耗的变压器，尽量使变压器的实际负荷与设计的最佳负荷相匹配，减少变压器的能耗；优化线路路径，使负荷线路尽量短，最大限度的降低低压线路的线损。在线式静止逆变应急电源、配电用变压器等设备在运行过程中自身消耗一些电能，如果选择不当，在电网中长期运行时累计电能损耗也很大。所以在对在线式静止逆变应急电源和变压器进行选择时要注意：（1）采用电能自耗低的设备；（2）选用经过国家相关认证机构认证的节能型设备；（3）采用符合国家节能标准的设备。借助无功补偿来提高功率 因数，从而降低变压器的无功功率，这也 是配电系统重要的节能措施之一。供配电设计还要借助正确选用变压器、电动机的 容量及照明灯具启动器，来降低线路感抗，来提高用电部门的自然功率因数。在采用提高自然功率因数措施以后，仍不能满足电网合理运行要求时，可采用并联电容器的方式。如经技术经济论证，无功功率补偿装置采用同步电动机是合理的，也可采用此方式。

2.建筑设备节能设计

常用的建筑设备中包含给排水系统、空调系统、电梯、电动机等。建筑设备中监控系统的控制和监测功能是建筑设备得以节能控制的基础，在对建筑设备进行控制方案制定时，要充分发挥系统的潜能，提高系统的节能效果。空调系统的节能技术方案主要是通过监测水泵、冷水机组或热交换器、冷却塔风机、阀门等相关建筑设备的状态、压差、供回水的温度及流量。对冷却塔风机、水泵、冷水机组等建筑设备的运行台数及启停进行控制，在适当的条件下，可调速控制。

在对给排水系统进行节能控制时，要对生活中给排水系统的水箱或水池的水位、系统压力及水泵进行监测。水泵的启停顺序要根据压力及水位时刻变化自动控制主或备用泵的启停顺序。当出现超时间运行、 超高低水位、系统故障等情况应及时进行报警。交流电动机的节能实施是通过控制其转速、端电压、功率因数、转矩、传动效率来进行节能；直流电动机则是通过控制其速度节能、电压、输出转矩。以下介绍几种常用的节能设计方案及适用的地点： 在改建、扩建、新建建筑中，要选取高效并节能的电动机；对于功率要求在200kW或更大的电动机，要采用高压电动机；当变压器或系统的短路容量相对较小的情况下，大容量的交流异步电动机要使用恒频变压软启动器进行啟动，以促进启动特性的改善。在电动机进行轻载或空载时，根据电动机的功率因数大小，来控制晶闸管的导通角，从而提高功率因数，以达到节电降耗的目的；在节能改造和技术改造的设计方案中，在电动机的绕组接线条件允许的情况下，电动机处于“大马拉小车”状态时，电动机的定子绕组可由改为“Y”形接法。

在节能改造和技术改造的设计方案中， 为提高系统的功率因数，可将异步电动机进行同步化运行。由于电梯是成套的定型采购设备，电气专业只是满足供电要求，伴随着建筑物的高度及建筑面积、电梯控制工艺的程序化和智能化、人流量的增加等因素的影响，在控制方式、供电系统等方面都要考虑到节能设计方案的实施。

3.电气照明节能设计

在确保照明质量的情况下，照明节能设计既要满足节约照明用电量的原则，又要提升整个照明系统的用电效率。对照明进行设计时，要相关规范中的照明均匀度、光色、照度标准、统一眩光值、能效指标等相关条款的要求。对于民用建筑的照度标准值，可依据照明要求的档次来确定照度标准值。对于建筑装修照度标准值则可以从节能方面进行考虑，无需攀比或追求高照度水平。开始照明设计时，首先要确定合适的照明形式。

照明节能的设计措施包括：在达到并满足照明标准和质量的情况下，首先要根据不同的场合选择照明光源，再尽可能地选取高光效的光源；以国家现行的规范、标准要求为基本出发点，达到并满足不同场所的视觉、照明功率密度、照度要求等规定；在眩光限制得到满足的情况下，要首先考虑开启式直接照明灯具和效率高的灯具，通常情况下，对于室内的灯具，要求灯具的反射罩具有较高的反射比，同时要求效率不得低于70% ；在满足灯具的美观要求和最低允许安装高度的情况下，尽量降低灯具的安装高度来节约电能；局部照明设置的合理性。有高度要求的环境， 要设置局部照明，而对于高大空间区域的照明，要在高处采用一般的照明方式；要选择节能型高功率因数电感镇流器或电子镇流器，对于公共建筑内的荧光灯单灯功率因数0.9 ；应采用能效等级高的气体放电灯，单灯的功率因数不得低于0.85 ；对于照明配电系统的设计要降低配电线路中的能量损耗；主照明的电源线路要尽量选用三相供电，以降低电压损耗，同时要尽量使三相照明负荷趋于平衡，以增加光源的发光效率；设置具有人体感应、时控、光控等功能的智能照明控制设备。