探讨建筑电气节能设计

刘晖

一、建筑电气节能设计的基本原则

既然建筑电气节能设计的目的是节省电能的消耗，降低运行费用。那么在设计中该如何做，遵循哪些原则，才能实现节能的目标呢？概括起来主要有以下几点：

1.必须遵照国家的相关节能规范、标准，来确定本工程的电气节能设计内容。设计时，首先要根据本工程的工程概况，依据国家的相关节能规范、标准，尤其是《公共建筑节能设计标准》GB50189、《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T229等规范的相关条文规定，确定出本工程的电气节能设计内容。

2.采用科学合理的电气技术方案。例如：对于超市、商场及人流较大的场所，由于其照明用电量非常大，各场所的业务功能不同，且对照明质量的要求也较高，所以在照明方式和照明种类的选定方面，就应该根据不同场所的具体情况，在一般照明、局部照明、混合照明、重点照明等照明方式中，合理地进行选择和组合；并需恰当地设置疏散照明、安全照明、备用照明等种类的照明，从而保证各场所照明的功能、质量、安全性和可靠性。再比如：若设计的照明配电方案不合理，使照明负荷在电源A、B、C三相中的分配出现严重不平衡，就会在工程投入使用后，造成电能的大量浪费，从而与节能的目标背道而驰。

3.选用技术先进、高效节能的电源及配电装置。首先，电源是保证配电系统正常运行的根源，在选择交流电源的变压器，直流电源的发电机或蓄电池时，应使其技术先进、高效节能、结构紧凑、安全可靠。其次，在选用配电装置，如开关设备、控制电器、无功补偿等装置方面，均应在同类产品中选用寿命长、性能高、并且谐波含量、噪音、电磁干扰等指标均满足限值要求的产品，使之既能准确、可靠地保证系统安全运行，又高效、节能、环保。

4.尽量减少配电线路的电压和电能损耗。首先，应充分利用放射式、树干式配电方式各自的长处，优化设计配电线路，避免不必要的环绕线路，杜绝电源回送，使供配电线路最短；其次，应根据工程实际，尽量选用电阻率低的电缆或导线材料（通常铜芯比铝芯线缆优越）。从而减少配电线路上的电压和电能损耗。

5.科学地选择用电设备和电器。所选的用电设备和电器应节能、高效、安全、可靠；还应符合建筑环境（如用户对污染、噪音、美观、舒适等因素）的要求。比如：选用电能利用率和功率因数高的电力设备；选择效能高的照明光源和灯具；还应使所选电气设备及辅助装置的谐波含量符合限值要求，并且噪音低、无毒、无有害辐射等。

6.采用先进的控制方式。例如：对非消防类的风机、水泵等电力设备采用变频控制；对照明灯具采用声光控制、分组控制、智能化自动控制等方式，来控制利用和节省电能。

二、电力配电系统的节能设计

电力配电系统是给建筑内的动力用电设备提供电力的系统。例如：给建筑内的电梯、空调、消防、各种泵和风机、以及移动式电动工具等用电设备配电的系统。动力用电设备的特点是：单机用电功率大，有较大的无功消耗，启动电流大，它们工作时可能造成供配电系统的电压波动、谐波干扰及电磁干扰。为使电力配电系统实现节能的目标要求，在设计时，除应满足电气节能设计的基本原则外，还应具体做好以下几点：

1.科学地选择用电设备。认真地研究建筑功能，选用工作特性与建筑功能相适应的优质、高效、节能的用电设备和配电装置。

2.精确的负荷计算。对用电设备的系统进行精确的负荷计算，给建立合理、简洁、节能、高效的电力配电系统提供科学的依据。在负荷计算时，应注意精确合理地选择各种指标、参数。其中，设备功率、负荷系数、计算系数、无功补偿等指标参数，对计算结果影响较大，选用时务求精准。

3.合理的无功补偿。系统过大的无功分量会造成电能浪费，必须设置无功补偿装置来降低无功损耗；但过度补偿又会造成投资浪费。所以，必须精确计算无功补偿功率，恰当地选择无功功率补偿装置。

4.有效地抑制谐波干扰。对非线性负荷的电力设备，要注意谐波干扰问题。应选择谐波限值低的合格产品，或采取谐波治理的技术措施，以减轻其电力能耗，防止产生噪声、震动或影响系统安全运行。

5.正确地配置附加启动设备。小容量的电力设备启动电流小，可直接启动；大容量的电力设备，必须配用启动器来限制过大的启动电流，降低电能损失、控制电压波动、防止设备过热而损坏。

三、电气照明系统的节能设计

电气照明系统设计，可分为建筑电气照明设计和建筑电气照明配电系统设计两部分，其节能设计也对应地有两部分。建筑电气照明配电系统的节能设计要点，也遵循电气节能设计基本原则，并与前面所述电力配电系统节能设计的前四项内容基本相同，这里就不再赘述。建筑电气照明的节能设计应做到以下几点：

1.合理地选择照明指标、参数，正确地进行照明计算。根据工程概况，恰当地选用建筑照明设计规范（如《建筑照明设计标准》GB50034等），用以确定建筑内各场所的照度标准、眩光值、显色指数、功率密度等照明技术指标；再经过各项正确的照明计算，来满足建筑内相应场所的照明质量要求。

2.正确地选用照明光源和灯具。根据照明计算结果，恰当地选择适合指定场所的照明光源和灯具。所选照明光源和灯具的效能，直接影响着照明的节能效果，通常：普通建筑尽可能选用紧凑型荧光灯或其他高效荧光灯；对于某些特殊的建筑，比如商场、博物馆、体育馆、高大厂房等空间大、显色指数要求高的场所，可选用卤钨灯、高压钠灯等高效气体放电灯。随着科技的迅猛发展，节能效果比传统光源高80%以上的LED照明灯，目前已在市场中大量应用，并且将有更广泛的发展空间。

3.采用科学的建筑电气照明控制。建筑电气照明控制，是以节约用电和适用为宗旨，配合建筑内各场所的天然采光状况，恰当地控制场所内的建筑电气照明，来满足该场所的照明需求。建筑电气照明的控制方式多种多样：有单灯控制和分区、分组控制，有人工控制和自动控制，有分布控制和集中控制等。具体采用何种方式，应与场所的具体特征和需求相适应。比如：对同一场所内，因自然采光状况的差异，电气照明采用单灯或分组控制；对宾馆的客房，除冰箱插座电源独立外，其它电源设总开关并由门锁联动控制，在客人离开时，联动断开客房总电源；对照明有固定时间和照度要求的场所，采用定时控制方式；对人流少、照明需要时间短的场所，像住宅楼的走道、楼梯间，采用自熄式声光定时控制；对建筑面积大、功能复杂、人流量大的大型公共建筑的各场所，采用智能自动化集中控制等。智能自动化集中控制，是利用科学的智能化技术，对建筑内各种场所需求的照明，由控制中心进行智能的自动优化管理控制。它最能保证各场所的不同照明质量要求，同时又能节省电能和降低运行费用，是建筑电气照明控制不断追求和发展的方向。

四、注意事项

进行建筑电气节能设计时，在做好上述节能设计措施的基础上，还需注意下列相关事项：

1.建筑电气的各种电源，不应跨越本工程内的建筑防火分区供电。

2.建筑电气设计时，通常，电力与照明等其他负荷宜共用电源变压器。但若电力设备的运行，对照明等其他负荷产生较大的冲击干扰，影响这些负荷的正常运行或寿命时，则应独立设置电力系统的电源变压器。

3.妥善做好防雷、接地、抗震等各项设计。

五、结语

为提高建筑电气节能设计效果，设计时，要依据现有的相关设计规范、标准和规定，结合本工程的具体情况，从电源、配电装置、控制装置、配电线路到用电负荷，都充分采用与其相关的各项节能技术措施，就能设计出完整实用的建筑电气节能工程。在工程投入运行后，就能获得良好的社会效益和经济效益。