建筑电气节能设计重要应用要点研究

建筑电气节能设计重要应用要点研究

摘要：近年来，随着人们节能意识的提高和绿色建筑理念的发展，建筑电气节能设计已经被人们接受并逐步应用到建筑设计当中。在建筑能耗方面，电气能耗的占比较重。在设计过程中，应进行方案比较分析，通过合理的运行方案，合理确定供电方式、选用高效节能设备以及采用新技术及新材料，科学合理地控制能源消耗。本文在此从供配电系统、电动系统及照明等几个不同的方面对建筑电气节能设计的具体应用做了详细研究。

关键词：建筑电气；变压器；能耗

前言：在电气设计中选用节能产品、实施节能措施，是建设能源、资源节约型新型现代化建筑的需要，这就需要在设计时，做到满足工艺要求和生产用电的需求，保证设计的合理性、准确性、实用性、经济性，以最大限度地避免能源浪费。

一、建筑电气节能设计概述

电气节能措施的应用贯穿在整个设计过程中，应依据不同区域能耗同建筑工程实际功能的特征关系，引入相契合的不同节能手段措施。如配电系统中根据负荷计算合理选择变压器容量和数量：合理选择照明光源及照度标准、满足照明节能指标：考虑照明及空调的节能控制方式，对公共照明、立面照明及庭院照明等设置光控开关；空调系统的智能控制、变频控制；电梯设群控或其他节能控制模式；自动扶梯设节电感应控制等。

二、建筑电气节能设计过程中的几个具体要点

1、供配电系统节能设计

（1）合理设计供配电系统

根据负荷性质、供电距离、用电设备、负荷容量等因素，合理选择供电电压并设计供配电系统，力求简单、可靠的供配电系统接线，且同一电压供

电系统配电级数不宜超过两级；变配电所应尽量靠近负荷中心，从而使配电半径线路缩短，以降低线路末端电压降，而多个变配电所之间宜设计联络，这样就可灵活根据负荷变化情况投入或切换变压器，使变压器能高效运行，降低损耗；按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度，以减少线路阻抗。

（2）变压器节能设计

首先根据负荷情况，综合考虑投资和设备运行费用，对负荷进行合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效区内。变压器效率与变压器负荷和损耗有关，也与负荷的功率因数有关，选用节能型变压器，更换或改造高能耗的变压器。据统计选用节能型变压器与无励磁调压变压器相比，1OkV系列其空载损耗和短路损耗分别降低41%和13%。

同一变电站的变压器尽量并联运行，根据负荷的变化调整并联运行的变压器的台数。在负荷变化的情况下，如投运变压器台数和数量不变，其负荷率和运行效率都将发生变化，使其超出经济运行范围，因此要及时投入或切除部分变压器，以防止变压器轻载和空载运行。对长期轻载(负荷率在3O%以下)的变压器，必要时应按实际负荷更换小容量变压器，以实现节能的目的。另外，还需考虑控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，降低变压器的运行环境温度，平衡三相负荷，合理选择变压器的接线方式等因素。

（3）变电所的低压侧应采用低压无功补偿装置

无功补偿装置应具有抑制谐波的装置和涌流装置的功能。具有冲击性负荷、

谐波含量严重以及无功负荷变动快需要连续调节无功功率的客户，宜采用低

压静止型动态无功补偿装置。无功补偿装置应采用分相补偿或混合补偿，实施等

容量或不等容量分组循环自动投切。对于供电点距离较远的电气设备、较为

集中的电气设备、无功容量较大的用电设备宜就地设置低压无功补偿装置，以减

少线路的电能损失。采用低压无功补偿后，变电所高压进线处的功率因数应

不低于0.95。

（4）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，单一线路的纯电阻负载有功

损耗计算公式为：△P=I2×R，式中，△P―损失功率，I―导线电流，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× L/S，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设置在负荷中心。合理选用导

线截面，减少功能损耗。供电线路不宜过长，不宜超过250米。

2、电动系统节能设计

减少电动机损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。设计中一

般特定选用高效率的电动机，但在具体工程中电动机设备由制造商统一供应，所以节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外主

要是减少电动机轻载和空载运行，切实可行的办法是采用变频调速控制电动

机使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时

的效率，或者是在压缩机、电梯等机械设备上使用变频器等，从而达到节约

电能的目的。另外要注重产品质量的控制，保证电能消耗的计算与实际应用符合。

3、照明节能设计

（1）选择照度和功率密度值

关于照度和功率密度值，可以参照《建筑照明设计标准》的规定，根据不同

的建筑物类型进行选择。不同的场所设计的时候，应该根据建筑物的档次选择。

（2）合理选择光源

根据光源提高的照明亮度、使用的寿命和价格等因素对其进行综合分析比较，对不同的区域采用不同的光源进行照明。

（3）改进灯具控制方式

通过采用各种节能型开关或装置进行节电。根据照明使用特点采取分区控制

灯具或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，

公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，在楼梯、过道、厕所等

处可装上自动控制开关，并应尽量选择小容量的灯泡。

（4）提高光源的利用效率

首先要改善环境的反射条件，即建筑物内的墙壁、天顶、地面以及家具表面

尽量光滑、色彩尽量选用浅色。当然考虑到健康因素屋顶和墙面的光反射系

数宜在55%～60%之间，地面宜为15%～35%。其次用节能型光源，以T5型直管

荧光灯和紧凑型荧光灯等高效光源为主，这些光源节能效果及光效都非常显著，因此能够在照明系统设计环节达到节能的目的。荧光灯均采用高效优质电子