住宅小区建筑电气设计及节能措施

张 敏

（浩源科技有限公司，浙江 金华 321000）

1 住宅小区建筑电气设计要点

1.1 配电设计

不同住宅小区建筑电力负荷等级往往存在一定差异。以某住宅小区为例，建筑电气系统中的照明用电为三级负荷，消防用电为一级负荷。因此，具体设计时，设计人员应以电气系统实际供电需求及相关要求为参照，选择恰当的电力负荷等级与变压器设备。同时，可选择搭建树干式或放射式结构的建筑低压配电系统。针对重要负荷或容量相对较大的单台用电设备，优先搭建放射式低压配电系统；而针对一般用电负荷或建筑照明系统，选择树干式或放射式结构均可。在住宅小区建筑电气系统无特殊用电要求且变压器为三级负荷时，应优先选择采用低压单母线分段运行方法，设置手动开关装置。在变压器为一级负荷时，采用联锁合闸程序，避免备用电源与市电电源出现并列运行情况。

1.2 无功补偿设计

当住宅小区建筑电气系统供电功率因数与相关标准不符时，设计人员应采取无功补偿设计措施，针对性地提高供电功率因数。常见的无功补偿设计措施为在变压器设备低压侧端加设集中自动补偿装置，采用自动循环投切方式选定电容器组，在电气系统中增设自动采集功率因数、控制电容器投切的使用功能。同时，设计人员应对实际补偿容量加以估算，基于各类符合统计功率因数，精确计算容量补偿后的实际总符合功率因数，保证实际总负荷功率因数值大于要求值。

1.3 继电保护设计

设计人员可开展继电保护设计工作，为住宅小区建筑供配电系统的安全运行提供必要保障，并在系统及设备出现运行故障时，快速采取保护措施，避免电气设备严重损坏，或是出现建筑电气火灾与触电安全事故。例如，在某住宅小区建筑电气设计方案中，基于实际情况，采取10kV继电保护措施，在进线柜处加设三相定时限过电流保护装置，同步设置电流速断保护、零序及超温保护装置；同时，合理设定各项保护装置的电流，以及所开展保护动作的电流整定值，避免在后续住宅小区建筑电气系统出现各类运行故障时，所配置保护装置动作出错、不具备实际继电保护功能。

1.4 自备电源设计

当前，部分住宅小区建筑普遍涉及较多的一级供电负荷。为保障供电安全，在建筑电气设计阶段中，设计人员应对经济效益、负荷容量以及供电安全系数等因素加以综合分析，开展自备电源设计工作，配置适当的自备电源。在变压器设备出现运行故障，抑或是市电停电时，备用电源将对建筑电气系统及各类用电设备进行供电。在某住宅小区建筑电气方案中，选择配置柴油式发电机作为备用电源，在变压器故障或市电停电时，将经由变压器设备低压进线主开关获取备用电源信号，在一定延时后，备用的柴油发电机自动启动，在限定时间内达到额定频率、转速以及电压。而在出现火灾时，建筑电气系统将自动切除所配置柴油式发电机非消防负荷，确保备用电源为消防设备持续供电2h及以上。

2 住宅小区建筑电气设计中的节能措施

2.1 电气设备的选择

近年来，随着生产工艺的不断发展，各类新型电气设备往往具有一定的节能属性，在达到预期工作效率、保障住宅小区建筑电气系统安全稳定运行的前提基础上，设备的运行能耗有所降低。因此，对新型高效低能电气设备的选择，是住宅小区建筑电气节能设计的关键所在。在某住宅小区建筑电气设计方案中，配置有干式变压器、节能水泵、风机与电机等新型节能设备，实现了对建筑电气系统整体运行能耗的有效降低。其中，在传统建筑电气系统中，风扇、水泵等设备在运行过程中，近50%的能耗由自身或节流阀、挡板等加以消耗。而对高效低能水泵电气设备的配置，采用节能调速方式，水泵的流量及轴功率将基于转速提升而持续增大。通过对水泵流量的调整，可将轴功率控制在负载水平的80%，从而达到降低设备输出功率与运行能耗的设计目的。以该住宅小区建筑电气设计方案为例，对各类新型高效低能电气设备的配置，在建筑电气系统运行过程中，将节约30%～50%的能源，且不会对电气设备的工作状态及效率造成干扰。从变压器设计角度来看，与传统的油浸式变压器相比，干式变压器具有良好的防污防潮性能，且采用金属保护外壳，有效减少了变压器设备的覆盖面积，在长时间、高负荷工作状态下，干式变压器的运行稳定性较高，难以受到环境等因素影响而出现各类运行故障。干式变压器在出现各类性能故障问题时，也不会连锁引发安全事故。

此外，对变压器设备容量的选择，需视住宅小区建筑电气设计要求、配电设备供电能力而定，既要满足住宅小区的用电需求，同时又要避免出现变压器设备性能浪费、能源浪费问题。变压器容量配置标准如表1所示。

2.2 照明设计

（1）灯具选择。在照明设计环节中，设计人员应结合住宅小区建筑结构分布情况，综合分析RCR与RI等指标，选择适当规格型号的照明灯具，或是明确灯具性能范围，确保充分满足住宅小区建筑的实际照明需求，具有合理的配光曲线以及良好的光效控制效果。随后，在灯具性能范围内，优先配置具有良好节能减排效果的环保照明灯具。例如，当房间形状指数在1.67～5，房间空间比在1～3时，选择配置宽配光类型灯具，将最大允许距离比设定为1.5～2.5；而当房间形状指数在0.5～0.83，房间空间比在6～10时，应配置窄配光类型照明灯具，将最大允许距离比设定为0.5～1.0。此外，对照明灯具控制方式的优化设计，也将在一定程度上降低照明系统的运行能耗，起到电气节能设计效果。

表1 住宅配电变压器容量配置标准

（2）智能照明系统。在传统照明系统设计模式中，受到技术因素限制，所配置照明灯具在工作过程中时常出现眩光问题，或是光线强度不合理，难以充分发挥照明系统的使用功能，同时也导致照明系统的运行能耗居高不下。智能照明系统的构建，将在照明灯具周边区域配置亮度传感器，持续将测量结果向系统进行传输，随后系统基于运行准则，以照明灯具工作环境实际情况为参照，合理调节照明灯具的光线强度与采光灯亮度。在保障室内环境明亮的同时，充分利用自然光资源，能起到节能减排的设计效果。在某住宅小区建筑电气设计方案中，设计人员在照明控制系统中搭建了智能照明系统，确保照明灯具在系统运行过程中持续保持最佳充电与工作状态。

（3）车库照明设计。在多数住宅小区中，地下车库普遍具有较大的顶部空间，且这一空间没有得到有效利用。因此，设计人员可选择在这一区域配置太阳能电池板与配套的储电设备，持续将所采集的太阳能转换为电能，将其作为一种辅助能源对照明灯具进行供电，起到降低电力能源消耗量的节能设计目的。此外，设计人员也可采取独立控制短路设计措施、配置声控开关。在车辆驶入车库或是周边环境出现响动时，将自动启动照明开关；而在车辆在泊位停车或驶出车库区域时，自动熄灭照明灯具。同时，也可选择采用导光筒，将其作为地下车库人工照明的替代手段之一。

2.3 构建智能能源管理系统

设计人员应灵活运用智能技术、电力载波技术以及网络信息技术，结合设计需求针对性构建智能能源管理系统，并在系统中增设及时监控与调节功能。在系统运行过程中，将持续对所配置电能表等仪器所采集的数据进行接收、综合分析，从而评估住宅小区建筑电气系统的动态运行状态。随后，结合实际电气需求，适当调整供电量与电气设备工作状态。例如，在周边环境无人时，照明灯具自动熄灭；而在二氧化碳传感器装置检测到周边环境二氧化碳浓度较低时，关闭新风系统。

2.4 小区电梯节能设计

在住宅小区建筑电梯系统设计环节，设计人员应结合电梯实际使用需求，合理设定输电容量值，将改善用户使用体验作为首要设计目标，灵活运用直流电机驱动等技术，在不影响电梯系统使用情况的基础上，适当缩减电梯系统运行能耗。在电梯控制设备安装施工环节，设计人员需协调开展配电设计工作，结合工程施工情况合理设定电气照明电路以及通风装置，实现降低电梯运行能耗的设计目标。

2.5 积极使用绿色节能设备

为了达到绿色环保及节能的目的，电气设计过程应应用节能设备，利用现代化节能技术，将智能化、自动化技术运用到电气设计中，实现对建筑物各项资源的智能化控制，进一步节约能源。例如，暖通空调接口处经过科学处理，能够节约电能，减少损耗。在绿色可持续发展的战略目标下，节能环保作为建筑行业发展的主要方向，电气设计必须加强与节能技术、新能源的相互结合，开发绿色能源，减少建筑能耗。如线路损耗问题，可以通过合理的线路设计，降低不必要功率的损耗，在保证用户用电质量的基础上，科学节约电能。

3 结束语

综上所述，住宅小区作为人民群众的生活场所和城市不可分割的构成部分，小区建筑电气设计方案是否合理，将直接影响到小区环境质量，是落实节能减排战略目标、控制用电需求的关键路径。因此，企业与设计人员应及早转变设计理念，结合实际情况与用电需求，采取行之有效的措施优化建筑电气系统设计，为可持续发展目标的实现提供保障。