建筑电气设计节能措施分析探讨

建筑电气设计节能措施分析探讨
摘要：文章阐述了建筑电气照明节能的设计原则及节能的主要措施。

建筑节能是保证国家经济可持续发展的重要举措，而电能的节约，尤其是建筑电气照明的节能更是电气设计人员必须重视的问题。

关键词：建筑电气节能设计设计原则节能措施
在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下减少能源消耗提高能源利用率而不是简化建筑物的功能要求降低其功能标准，通过合理配置电气设备，并对照明、配电系统、线路、功率因数等电气内容进行有效、优化的设计，确保建筑电气的安全可靠、经济合理、灵活适用、高效节能。

建筑电气设计节能措施主要从以下几个方面进行分析与设计。

一、照明节能措施：
1、建筑电气照明节能设计原则
建筑照明节能设计应提倡绿色照明。

绿色照明并不只是照明节能，而是在有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的基础上，在保证民用建筑照明功能，即照度、色温、显色指数等照明质量指标的前提下，尽可能节约无谓消耗的能源。

2 建筑电气照明节能因素的分析
电气照明设施的耗电与下列因素有关，如式（1）所示：
从式（1），（2），（3）可知，照明设备的耗电量与t， pr ，pl ， e， k， s， z， n， p等系数有关。

只要在进行照明设计
时充分利用这些系数（或适当处理），就可以节约大量电能。

3 建筑电气照明设计节能的主要措施
3. 1 合理确定照明设计方案
3. 1. 1 合理选择照明方案
（1）建筑艺术照明的设计，应讲究实效、避免片面追求形式。

（2）当条件允许时，在有空调的房间应采用照明空调组合系统。

（3）分区设置一般照明和混合照明。

（4）在需要有高照度或有改善光色要求的场所，宜采用2种以上光源组成的混光照明。

表1给出了常用的4种混光照明特性。

3. 1. 2 合理选择照度标准
按照gb50034 - 2004《建筑照明设计标准》等规范要求，不同的建筑类型和工作区域均有相适宜的照度标准值与照明功率密度值，不同房间或场所的照度标准值仅给出1个，设计人员可根据所设计的工程，参照标准值进行设计。

3. 2 采用高效率节能灯具
以上各类光源是很少单独使用的，光源必须配备各种灯具，才能真正体现其实用价值。

因此，在照明设计中，应注意选择控光效果好、效率高的灯具，还应注意灯具的配光曲线。

二、变压器节能措施：
1、变压器特性分析
变压器作为建筑高压引入、电压等级调节及电能分配的关键设备，对其容量大小、安装位置、对实现建筑电气整体节能效果具
有十分重要的意义。

就变压器自身而言，变压器的有功损耗可以由下式求得：
式中： p ? 为变压器的有功损耗（kw），p0为变压器的空载损耗（kw），pk为变压器的短路损耗（kw），β为变压器的负荷率。

2、根据变压器能耗特点，对其采取节能措施主要要从降低其功率损耗和提高运行效率两个方面考虑：
2.1 选择节能型变压器
由于变压器的空载损耗p0 ，又称铁耗，是变压器铁芯涡流损耗和漏磁损耗两部分的和，而空载损耗的大小主要由变压器铁芯的材料组成和制造工艺流程的优劣决定，因此在建筑电气系统中使用的变压器选择上，应该选择节能变压器，比如 scb9、scb10变压器等。

2.2 选择阻抗小的变压器
变压器的短路损耗pk，又称为变压器的线耗，主要受变压器绕组电阻和流过绕组的电流值大小的影响，而且与变压器负荷率β2 pk 之间存在正比关系。

2.3 优化设计变压器容量和台数
在进行变压器容量和台数设计时要以使所有的变压器工作在其
高效区内为基础，比如当当负荷率低于 30%时，应该选择小容量的变压器，当负荷率超过 80%，应该放大一级容量选择变压器；当容量较大需要选择多台变压器时，应该尽量减少变压器台数，选择大容量的变压器；同时应根据实际工程情况是否存在季节性大功率用电负荷，设置专用变压器供电来提供配电的效率。

三、变配电房选址与电缆设计的节能措施
1、合理选择建筑电气变配电房位置
建筑电气变配电房的选址是否合理直接影响到有色金属的使用量，所以在选择变配电房原则，应尽可能靠近用电负荷中心，尽量靠近用电设备，减少电力传输距离，减少电缆敷设长度。

2、合理选择电缆类型与敷设方式
2.1 电缆类型选择
由于照明线路上存在电阻，电流流过时会产生损耗。

应选用电阻率较小的材质做导线，在符合铜导体敷设条件下尽可能选择铜作为传输媒介。

2.2 电缆大小选择
在选择电线电缆截面时候，应考虑的因素如架空敷设、环境温度变化等。

一般情况下，电线电缆截面是遵循导体允许温升、经济电流、电压损失、热稳定校验等四个原则来选择。

四、提高配电系统的功率因数
提高建筑配电系统功率因数是减少线路损耗的重要手段之一。

假定某供输电线路导线总电阻为r（ω），则可得出三相输电线路的功率损耗为：
式中，δp为三相输电线路的功率损耗（kw）；p为电力线路输送的有功功率（kw）；u为输送线电压（v）；i为线电流a）；cosφ为电力线路的功率因数。

从上面的公式可以看出，在有功功率不变时，cosφ越大，功率
损耗δp将越小。

所以，想要达到降低功率损耗就要尽可能的提高cosφ而使δp降低。

（1）提高设备的自然功率因数在工艺及功能条件允许的情况下，在建筑电气系统设计时，可以选择功率因数较高的同步电机来代替异步电动机，或者考虑用异步电机同步运行的方式来提高系统整体的功率因数。

（2）、配置无功补偿装置
由于建筑电气系统中大量的非线性负载会产生滞后的无功，而电容器可以产生超前的无功，所以利用两者这个性质可以在电气线路中设置电容器作为无功补偿装置，从而提高系统的功率因数。

4 结语
节能是一个非常复杂的问题，我国的建筑节能工作还处于发展初期，有关建筑节能工作的政策、法律、法规不断颁布和出台，说明国家对于建筑节能十分关注重视。

建筑电气照明节能设计应充分考虑选择高效率的节能设备，应用先进的设计技术，按照节能标准进行设计，为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间。

参考文献：
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[ 2 ] 程大章，王长庆，等. 智能建筑节能的调研与分析[ g].2005沪港澳台智能建筑工程与新技术研讨会论文， 2005.
[ 3 ] gb50034 - 2004 建筑照明设计标准[ s ].北京：中国建
筑工业出版社， 2004.。