建筑电气节能设计关键点剖析

蔡俊祥

摘要：随着建筑行业的高速发展，对能源的消耗量也在急剧增加。据统计，建筑综合耗能达到社会能源消费的30%，在建筑耗能中，供暖、照明、和动力分列前三项。其中，照明能耗约占建筑能耗的35%。所以要做好建筑电气的节能，应着重从工程设计入手，采用各种措施节约用电，提高建筑工程设计的经济性和实用性。本文在此分别从供配电、照明和动力设备等几个具体的方面对建筑电气的节能设计要点做了详细的研究。

关键词：建筑电气；节能；重要性

一、建筑电气节能设计的重要性

经济的快速发展，带动了工农业生产水平的提高，同时对能源的需求量也不断的增加，在能源日益紧张的情况下，我国的能源实际利用率较低，同时环境污染也在不断的加剧，同时在能源的消耗中，建筑消耗占有较大的比例，且呈逐年上升的趋势。因此建筑节能成为人们关注的焦点。随着建筑领域对电力需求的不断增加，在建筑节能中，电气节能所占的比例较大，近几年来，由于建筑用电出现了供不应求的局面，全面相当多的地方都曾出现过拉闸限电的情况，因此，抓好建筑电气节能已成为刻不容缓的重要事情。

随着国家提倡的创建节约型社会的要求，在此形势下，节能减排问题已成为当前非常重要和紧迫性的问题，国家在这方面相继出台了一系列的政策方针，把建设“资源节约型”社会作为当前的总体目标，由于电力能源的覆盖面较大，能源消耗量较多，因此合理的利用电力能源已成为当前的重要课题。

二、供配电系统节能设计

1、合理选择和使用变压器

变压器的有功损耗按计算公式为，AP=Po+B2PK.式中：AP―变压器的有功损耗（KW），Po―变压器的空载损耗（KW）由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，PK―变压器的短路损耗（KW）是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损.多称为铜损，它与流过绕组电流的平方成正比，B―变压器的负载率即变压器实际功率与额定功率的比值。由上式可得：选择节能型的变压器主要依据以下指标：（1）空载损耗低的变压器，可采用S9，SL9，SC8型的；（2）绕组阻值小，可以采用铜芯变压器；（3）负载率设定合理.从理论上来说，B=50%时。变压器的能耗最小，由于P0值是固定的，因此此时减少的是PK值，大量的实践证明，80%的负载率是最经济的节能。

2、降低线路的功能损耗

当电网输送电能时。在电网中就产生有功损耗，单一线路有功损耗计算公式为：AP=12R，式中，△P―损失功率，R―导线电阻。线路上的电流是不能改变的，因此，要想减少线路的功能损耗，只有想办法减少导线的电阻。电阻计算公式为：R=p×US，式中，P为电导率，L为导线长度，S为导线截面积。从上述公式中，我们不难得出，要在建筑电气设计中，减少线路的功能损耗要做到以下几点：首先，选择电导率小的导线.铜线是比较好的选择。其次，在设计中，尽量减少导线的长度，尽可能使用直线，尽量少用或者不用回头线，因此要尽可能把配电箱放置负荷中心。最后，增大导线截面。可按照正常需求的截面，加大一级导线截面，既能减少功能损耗，又能延长使用寿命，并且还能提高用电的安全性。

2、动力节能

2.1采用高效率电动机

采取各种切实可行的措施，减少电动机的各部分损耗（主要为负载损耗及空载损耗）、提高电动机的效率和功率因数。采用高效率电机（Y、Y2系列）减少的耗电量与普通标准电动机相比，其总损耗减少20%～30%，效率可以提高3%～6%。

2.2根据负荷特性合理地选择电动机

首先要了解负荷的特性，然后根据电机的工作环境及负载特点选用合适的电动机，避免“大马拉小车”，以提高电动机运行的效率和功率因数。

2.3根据负载情况对电动机采取就地补偿

对距供电点较远的大、中容量连续运行工作制的电动机，应采取电动机的无功功率就地补偿装置。但对单台电动机补偿容量不宜过大，以免产生自励磁过电压。

2.4改进控制方式，提高运转效率

对需要根据负荷变化调节的设备采用调速电机。许多水泵、风机的流（风）量不是要求恒定的，从理论上讲，泵类、风机的流（风）量与转速成比例，而功率与流量的3次方成比例，故按照工艺流（风）量的要求，实现调速控制，当流（风）量减少时，所需功率近似按流（风）量的3次方大幅度下降，是节电的有效方法。交流电动机调速分变极调速、变频调速和变转差率调速三种形式，节能效果以变频器最为明显。在水泵、风机、压缩机、电梯等机械上应用变频器不但可以节约大量电能，还可提高控制质量及产品数量，是实现机电一体化的重要手段。

三、照明节能设计

建筑照明节能应该根据建筑物的性质、用途和所要求的照明质量来确定，在满足显色性和启动时间的基础上，选择使用寿命长、性价比高的光源设备。在灯具安装较低的地方首先选用荧光定，一般情况下选用直管荧光灯，并采用规格较细的灯管；灯具安装较高的场所首选金卤灯，在显色性较高的场所最适宜选用陶瓷金卤灯，对显色性要求一般的场所可以选用高压钠灯；家庭普通照明最好选用白炽灯；在有条件的地方选用LED光源，它具有壽命长、耗能低、污染小的特点，将是未来最理想的照明设备，据调查显示：如果全国采用LED光源设备将为我国节约相当于三峡发电量的电能。

另外灯具的效率对节能也有很大影响，灯具的效率过低，会使能量的损失高达40%，灯具的效率高会降低运行费用。所以，在选择灯具时其效率是不可忽视的方面，应该采用利用系数高、效率高的灯具；合理设计灯具的配光也可以提高灯具的效率；在设计中选用科学的光源用电配件也可以提高灯具的使用效率。

合理的照明方式直接关系到电能消耗的量。照明方式在设计时应该根据建筑物的用途差别对待。例如，大型商场在选择照明方式时，应该采用一般照明和局部重点照明相结合，在人员比较少的地方采用一般照明，在物品和人员比较多的地方采用重点照明；地下车库适宜采用车行道和车位分区控制照明；道路的照明方式要选择夜间和深夜照明方式相结合，在初夜的时候照明的亮度应该强一些，在深夜时照明强度应该弱一些；在大型的商场和超市应该选用节能照明智能控制设备。

充分利用太阳光，设计照明开关时候要本着科学合理的原则，充分利用自然光。自然光的选择不仅能使人能够尽快适应环境而且有利于健康，使人感到舒适。提高自然光的利用率可以采取以下措施：使室内受光面的反身性增强；屋内墙壁的颜色以白色为主，因为白色墙面的反射系数可达70%以上，远远高于其他颜色的反光系数。

四、空调系统的节能设计

1、减少空调的冷热负荷

空调的冷热负荷主要与建筑物的围护结构，即墙体、窗户以及门扇有关。设计时应当控制墙体的传热系数，采用合适的结构和材料降低墙体的传热性能。与此同时，人体感觉舒适的室内温度13℃～23℃，空气相对湿度20%～80%，在满足人体舒适的前提下合理确定室内设计参数，以减少空调的冷热负荷。

2、合理选用空调的制冷机组

在空调机组中，制冷制热机组是主要的能耗设备，其能耗占整个空调系统的55%～65%，因此选择合适的制冷制热机组对空调系统节能来说就尤为重要。

3、降低水系统的电能损耗

空调的冷冻水泵、冷却水泵耗电量可占到空调总能耗的15%～20%。因此，也必须重视空调水系统的节能。在实际的运行中，空调制冷和制热机组主要处于部分负荷下运行，因此，水系统节能的关键便是随着负荷的变化而改变流量，根据实际经验，宜采用变频调速变流量方法以减少水泵的运行能耗，最大限度节约电能损耗。

4、降低风系统的电能损耗

空调风系统的合理设计，也可以节约空调用电量。这首先需要从建筑设计的总体来考虑，即建筑物的布局及室内设计要尽量通风。设计的时候要充分考虑门窗、进风口以及建筑平面在新风引进中的作用并加以充分利用，以尽量减少空调新风系统的使用。

五、结语

总之，无论是供电系统或用电设备，建筑电气节能的潜力巨大。合理计算建筑的用电负荷，正确设计变配电系统，推广节能型用电设备，运用新技术，再配以科学的管理，是实现建筑电气节能降耗的有效措施。