浅谈建筑电气节能设计方法

曹 彬

(福建省建研工程顾问有限公司， 福建 福州 350000)

0 引言

我国是个人口大国，有着庞大的建筑群，在建筑建设过程中，每年都要消耗巨大的能源。为了减少能源浪费，国家大力提倡建筑节能设计，电气节能设计是建筑节能设计的重要环节，科学合理的电气节能设计可以在一定程度上优化资源的利用，尽可能地减少不必要的能源消耗，有助于我国构建资源节约型社会、保持经济持续稳定的发展。

1 供配电系统节能设计

供配电系统是能源消耗的重要组成部分，在建筑电气进行节能设计时，设计人员要结合设备本身的性能和特点，根据设备用电负荷等级以及设备的用电容量，以经济性、合理性、节能性为原则进行合理的选型和设计，既要使电气设备处于良好的工作状态，又能有效的减少电能的消耗。

(1)变配电房的位置选择。应尽可能的把变配电房设置在负荷中心，这样不仅可以减少低压侧配电电缆的长度，还有利于降低配电线路的损耗，控制线路压降，，～380/220V低压供电半径宜控制在200米内。

(2)控制配电级数。对建筑电气供电系统的配电级数做合理的控制，如用户相同高压侧配电级数不高于两级，低压侧配电级数控制不高于三级，这样做一方面保障了供电的可靠性和安全性。

(3)变压器的节能设计。变压器的有功损耗与变压器空载损耗以及变压器的负荷率有关。因此在选择变压器时，要综合考虑变压器的有功损耗因数，选用环保型接线组别为[D,yn11]的变压器。

(4)提高供配电系统的功率因数。在变配电房的低压侧设置集中无功自动补偿，采用自动投切装置，使补偿后的功率因数不小于0.95；在10KV供电进线处设置无功补偿装置，使补偿后功率因数达到不小于0.9的要求。对于长期运行的负载稳定、容量较大、且功率因数较低的用电设备采用并联电容器就地补偿。当配电回路中存在谐波电流较严重的非线性负荷时，无功功率补偿还要考虑谐波影响，可采用电容器串接调谐电抗器来抑制谐波。

(5)配电系统的三相平衡。在建筑电气中往往存在大量的单相负荷用电，一些单相用电设备使用率随机性较大，导致单相负荷变化很大（如照明、空调、打印机、电磁灶、热水器等设备），容易造成三相负荷不平衡。鉴于此，在配电系统设计过程中，应注意尽可能的让单相负荷均衡分配在三相上，使得三相负荷保持相对平衡，要求最小相负荷不小于三相负荷平均值的85%，最大相负荷不大于三相负荷平均值的 115%。对于三相不平衡系统供配电系统和单相配电的供配电系统，尽可能的采用分相无功自动补偿装置对其进行无功补偿，这样即能达到节能环保的无功补偿效果，又能更好的避免补偿过程中产生的过、欠补偿对整个电网正常运行的危害。

2 照明系统节能设计

照明系统的节能设计，要结合现行规范，在确保用户照明需求的基础上，选择合理的光源、科学的控制方式、健全的管理制度，配合智能照明控制系统以营造良好的照明环境，达到节电目的。

（1）合理利用天然采光。在进行照明系统设计时，应根据设计场所的自然光线环境，，尽可能多的利用天然光,将自然采光与人为布置灯具的灯光合理的结合在一起。如经济和技术条件许可，可采用导光装置，如利用导光管，将自然光线引入建筑物内作为室内照明用；或合理采用反光装置，如可在窗上安装反光板和棱镜等使光折向室内，增强室内场所的照度，达到节约照明用电的目的。当室内天然采光会随室外光线的强弱变化时，可利用光传感器自动调节部分灯具以达到节能要求。对于阳光充足的室外场所可以充分利用太阳能，如庭院灯、路灯等，可根据需求采用带太阳能电池板的节能灯具，达到有效节约能源、减少环境污染的目的。

（2）照明光源的选择。选择适合的照度指标是照明设计合理、节能的基础。设计人员在各类场所的照度设计时，应按现行标准GB50034-2013《建筑照明设计标准》中规定的各建筑物、各场所的照度标准值进行设计。当选择光源时，应在满足规定的显色性、色温等要求下，还应考虑所选灯具的效率、经济性、寿命。设计过程中严格选用用功率因数均大于0.9的灯具，且灯具配套的镇流器应达到现行国家能效标准的要求。在室内照明设计中大面积区域均有的照明时，优先选用光效高、显色指数高的三基色荧光灯。

这里推荐在满足现行标准GB50034-2013《建筑照明设计标准》的要求的前提下，可以在车库、走道、电梯厅、庭院等场所使用LED光源。LED光源是基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发出高效光源，LED光源具有使用寿命长、发光效率高、节能环保的特点，目前市场上许多的LED光源在发光强度、光源效率上都已超过荧光灯，而且随着科技的进步LED光源不断改进，LED光源的色温和显色性都可以做到优于传统的光源。从原理上说，LED光源不是靠热辐射发光，而是靠电子运动来实现发光，这也奠定了LED光源具有节能的特点。

（3）照明控制。照明系统可根据现场情况采用定时控制、延时控制、分区域照明控制、声光控开关控制等节能控制措施。对于小区、独立单位的室外照明，可采用微电脑时间继电器分时段控制，以调节不同时段的室外照明的照度，如某小区上半夜（18点到24点）庭院灯全开，下半夜（0点到6点）在照度需求不大的情况下可以适当的减少庭院灯开启数量，从而达到节能的目的。对于建筑景观照明应在采用高效节能的基础上，按平日、节日、重大节日等时间段分组控制。此外，由于局部照明可以根据需求进行灵活开关控制，建议在照度指标要求较高的场所或房间，采用一般照明与局部照明结合的方式，从而可进一步达到节约电能的目的。

（4）智能照明控制系统。利用计算机网络技术、传感技术、通讯技术、信息处理技术设计智能照明控制系统，通过智能照明系统，实现灯具开关的控制，亮度的调节，定时控制家用电器（如空调的控制），从而达到环保节能、改善照明质量、方便管理控制的效果。常见智能照明系统拓扑图如图1所示。

图1 建筑智能照明控制系统拓扑图

（5）完善照明运行维护和管理制度。应建立定期清洁灯具的制度，由专业人员进行定期的清洁，例如：办公室、阅览室、餐厅、营业厅灯具每年擦拭不少于2次，厨房灯具、庭院灯每年擦拭不少于 3次，尽量使各场所灯的照明输出功率保持在额定输出功率的95%以上。

3 能耗监测系统设计

科学合理的设计建筑电气能耗监测系统，通过建筑能耗的监测、统计和分析，了解各区域、各项设备的能耗情况，对优化资源的利用、减少管理人员配置等有着非常重要的作用。

（1）设置建筑电气能源管理系统，可对室内照明、插座、室外景观照明、动力用电、空调用电按管理区域或按层进行各项用电能耗的监测和统计，提高能耗分析和管理效率。

（2）对于公共建筑，可设置专项建筑设备管理系统（如新风机组、空调机组监控管理系统）以实现设备的高效利用、科学管理、方便应用，同时也达到减少能耗的目的。

（3）对水、电、燃气等设置分类计量，可利用专用软件对各项计量数据进行能耗的统计分析，优化资源的利用，尽可能地减少不必要的能源消耗。

（4）要求能耗监测系统计量表计的精度不低于1.0级，电流互感器的精度不低于0.5级。

4 结语

总而言之，在经济高速发展的今天，随着国民对节能低碳生活理念的不断加深，建筑节能已经成为大家关注的焦点，对建筑电气节能设计的研究有助于建筑建设优化资源的利用，减少不必要的能源消耗。本文是笔者从事多年电气节能设计的一些心得体会，希望能对同行起到一定参考的作用。建筑电气节能设计的研究在不同时代有着不同的意义，我们要从实际出发，与时俱进，不断完善建筑电气节能设计的相关问题，努力为我国现代化建筑贡献自己的一份力量。