建筑电气设计中的节能措施

浅析建筑电气设计中的节能措施
摘要：当前，建筑能耗问题日益突出，如何降低建筑能耗，进行电气节能设计已势在必行。

本文结合建筑电气设计的特点，对建筑电气设计中的节能措施进行了介绍和分析，希望对相关建筑电气设计人员有参考作用。

关键词：电气设计；节能措施；选择；优化
中图分类号： te08 文献标识码： a 文章编号：
1 引言
随着我国经济的飞速发展，能源的消耗也日益急剧增加，能源危机迫在眉睫。

同时，我国建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，而电气建筑部分的能源消耗更是明显，因此，降低建筑电气能源消耗是大势所趋，加强建筑电气节能设计是势在必行。

2建筑电气节能设计的基本要求
建筑电气节能设计应在充分满足、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，合理配置建筑设备，并进行有效、科学的控制和管理，不能为了达到节能效果，而刻意地控制电气，从而导致满足不了建筑物的功能。

建筑电气节能设计应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则，按工程投资考虑经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资及增加运行费用，而是应该让增加的部分投资能在较短的时间内通过节能减少下来的运行费用得到回收。

建筑电气节能设计应节省无谓消耗的能量，在选用节能的新设备
上，应具体了解其原理、性能、效果，并从技术上、经济上进行比较，再选定节能设备，不能只做表面形式上的节能。

3 建筑电气设计中的节能措施
3.1 配电系统的节能措施
在进行建筑电气优化设计时，通常应结合建筑规模、结构等实际情况，充分考虑建筑内部电力负荷类型和容量，并按照电力负荷曲线数据，通过详细的分析计算决定配电系统优化设计方案，使建筑供配电系统中负荷曲线尽量趋于平坦，减少闲置电气设备数量和闲置容量，使电能功率在整个建筑电气系统中能够得到最大限度的转换利用，减少电能资源浪费。

(1)优选高效节能配电变压器
建筑供配电系统中，配电变压器是重要的电能转换和分配设备，其自身又是一个能源消耗设备。

因此，选择合理变压器容量和型号是提高配电变压器电能转换效率，降低运行能耗的重要措施。

在电气节能设计时，应根据实际负荷需求，按照略高于变压器最佳负荷率来确定变压器容量，通常应设置负荷率在70%左右较为经济合理。

另外，配电变压器选型时，应优选空载、负载损耗相对较小的节能性配电变压器。

根据行业标准的要求，某一型号或系列的变压器，新型号的自身损耗应比前一个型号低10%。

例如，s10型比s9型的空载、负载损耗低10%。

电气节能设计中，优选高效节能型配电变压器代替常规高能耗配电变压器，不仅可以有效提高电能转换效率、降低变压器运行能耗，同时还可以有效延长变压器使用寿命。

(2)合理选择无功补偿策略
对配电系统选择合理的无功补偿策略，可以有效提高配电系统功率因数，降低系统线损，达到节能降耗的目的。

民用建筑供电系统中单相负荷主要包括照明、家用或办公用电器等设备；三相负荷主要包括电梯、水泵、风机、中央空调等设备。

从实际工程设计统计资料表明，对采用中央空调的大型公共建筑而言，大约有40%～60%的用电负荷属于单相负荷；而对于居民住宅或采用分体空调的公共建筑而言，单相负荷所占比例可高达80%～90%。

且在实际应用过程中，因潜水泵、地下室排风机等大功率三相机电设备通常处于闲置不用状态，此时单相负荷所占比例就会更高。

建筑中低压配电系统的无功补偿方式主要是在变电所内进行集中补偿，采用三相共补和单相分补等无功补偿措施来提高供配电系统功率因数。

“单相分补”投资较大，通常要比“三相共补”增加投资约20%～30%。

因此，建筑电气节能设计过程中，要根据建筑三相用电实际情况，从技术和经济等方面综合考虑，合理设计“单相分补”或“单相、三相相互结合共补”的无功补偿方式。

目前，“单相、三相相互结合共补”与谐波治理一体化的无功补偿装置，在建筑电气供配电系统设计中应用越来越多，其节能效果和经济效益较为优越，是节能设计中广泛推广使用的一种无功补偿模式。

(3)合理确定变配电间位置
大型建筑由于其规模较大、楼层较多、负荷较为分散，因此，为了确保配电干线最大电压降尽可能小，以减少电能损耗，变配电间
的位置选择就显得尤为重要。

建筑供配电系统中变配电间的位置，应考虑尽量布设在靠近负荷中心位置，且便于设备运输，尽量避免多尘、高温、有剧烈震动、有爆炸和火灾危险以及环境潮湿等不利场所。

(4)合理选择电缆经济截面
其年最大负荷运行时间tmax<4000h时，可以按照导体载流量选择导线截面；如果4000h≤tmax<7000h时，宜按电缆经济电流密度进行电缆截面选择；如果tmax≥7000h时，电缆截面应严格按照经济电流密度进行合理选择。

在电缆型号选择时，应优选电阻率较小的铜芯线；应合理布设电缆走向，节省导线敷设长度。

另外，在电气节能设计时，对于长期处于载流工况的电缆截面应适当放大一级，以便于与保护装置配合和为建筑后期设备技术更新升级提高便捷有利的整改条件。

3.2 建筑照明系统的节能措施
建筑照明用量相当大且面广，其节能潜力相当大。

进行照明设计时应从多个方面考虑照明系统节能设计。

(1)根据国家现行规范，按照不同场所选择合适的照度和功率密度值
《建筑照明设计规范》(gb50034—2004)中对于各种场所的照度和功率密度值都有明确的规定。

规范中标准照度值的确定，是满足不同场所的功能性要求和节能的综合考虑。

因此，在实际设计中，应根据建筑物档次，按需选择照度标准值，不宜追求或攀比高照度
水平。

(2)选择高光效光源
不同光源每瓦特的光通量如表1所示。

表1 不同光源每瓦特的光通量
从表1可知，三基色荧光灯光效可以达到93lm/w，金属卤化物灯光效可以达到75lm/w～95lm/w，低压钠灯光效甚至可以达到
200lm/w。

在建筑电气节能设计时，应优选光效高、显色性好的照明光源，如三基色t8或t5灯管、紧凑型荧光灯和led等。

如某建筑办公室内选用t5(2×28w)灯具更换原设计配置的普通t8(2×
36w)，投运3个月后，经过耗电数据统计分析，其节电效果超过30%。

(3)选择高效灯具和配套电器
除了选择高效光源外，要根据照明房间或场所的长、宽、高等实际情况，选配环保、节能、配光曲线合适的高效节能灯具。

以照明设计中常用的荧光灯灯具和高强度气体放电灯灯具为例，其效率应不低于表2和表3的数值。

表2 荧光灯灯具的效率
表3 高强度气体放电灯灯具的效率
同时，要为灯具配装电子镇流器或节能型电感镇流器。

常规电感镇流器耗电量大约在灯具功率的25%以上，且其功率因数仅为0.4～0.5。

电子镇流器和节能型电感镇流器，不仅耗电量低(大约占灯具功率的10%)，而且其功率因数高达0.9以上，有利用降低照明灯具线路的线损。

(4)优化灯具控制方式
较为节能的灯具控制方式主要包括采用触摸延时开关、声控、时控、红外、光控和智能控制等。

不同的场所，应选择相对应的控制方式。

如道路照明，宜采用光控和时控结合的控制方式；住宅的楼梯间、走道的照明，宜采用红外、声控或触摸延时开关等自熄开关控制；公共建筑的大开间场所的照明，宜采用智能照明控制系统集中控制。

智能照明控制系统可以根据建筑房间或场所照明实际需求，灵活控制照明灯具组合方案，按照时控、光控、自/手控等多种组合方案，达到灯具的合理控制。

可在大幅度提高照明系统质量的前提下，使照明时间上更准确，有效提高照明能效，节能效果十分明显。

3.3 电机拖动系统的节能措施
在建筑电气设计过程中，动力设备的节能降耗优化设计主要考虑水泵和风机等电机拖动系统节能，该部分能耗大约占建筑总能耗的30%左右，因此对电机拖动系统采取节能优化设计是建筑节能设计中非常重要的内容。

对于200kw以下的电机从经济角度应优选低压电机，对于355kw 以上只有高压电机。

而对于200kw～355kw范围电机，应从技术、经济、运行能耗等多个角度进行综合评估，以选取合适的电机功率。

另外，随着电力电子元器件价格不断降低，以及变频调速控制技术日趋完善，应结合建筑电机拖动系统的实际情况，采用变频调速、软启动等先进控制措施对电机拖动系统进行节能降耗技术升级改
造，以达到节能降耗的目的。

4 结语
总之，建筑电气设计的节能潜力很大。

电气设计人员在设计中应精心考虑，反复衡量，从安全性、可靠性、经济性以及节能性等方面进行综合考虑，采用最佳的节能措施，从而达到真正有效的节约能源，为经济的可持续发展和节约型社会做出应有的贡献。

参考文献
[1] 买森.建筑电气设计中节能降耗措施应用的重要性分析[j].科技与企业,2012年05期
[2] 钟鸣;吕庆文;潘振国.浅析民用建筑电气设计中的节能措施[j].技术与市场,2011年05期。