民用建筑电气设计的节能

郑 亮（酒钢集团筑诚工程管理咨询有限责任公司，甘肃 嘉峪关735100）

我国是个能源相对紧缺的国家，随着经济的发展，这种能源的紧缺更加突出，对此我国政府提出节能的口号。在人们日常生活中，电力能源是普及面最广、覆盖面积最大的基础能源，人们几乎离不开电力能源。在我国消耗能量较大的民用建筑中，电气设计节能措施的实施能够高效节约电能，保证生态环境的可持续发展。

1 民用建筑电气设计节能原则

1.1 实际性

民用建筑电气设计的实际性是依据民用建筑自身的用途，在满足民用建筑实际功能的基础上，设计出切实可行、符合民用建筑实际的节能方案。

1.2 适用性

适用性原则是民用建筑电气设计节能措施中必须考虑的原则，如果民用建筑中设计出的节能电气不适用，那么它的设计没有利用的价值再节能也是徒然，如果付诸实施只能是浪费资源。适用性为满足民用建筑创造优良条件提供必要的条件，也为民用建筑电气设备在节能前提下的正常运行提供必须的动力。与此同时，根据民用建筑用电设备负荷容量、供电可靠性、电能质量等方面的实际要求，不断优化民用建筑电气的节能设计，进而促进民用建筑用电设备电能的合理应用，节约电能。

1.3 经济性

经济性是民用建筑电气设计节能措施中必须时刻注意的原则，在节能设计中不能为了节能罔顾民用建筑的实际经济状况。民用建筑电气设计节能措施的经济性原则是指在符合实际经济的条件下，尽量满足民用建筑电气设计的节能要求。在设计中，不得脱离经济性原则盲目追求节能，致使盲目甚至过高增加电气节能投资金额、不断增加民用建筑工程运营的节能成本，致使设计得不偿失。在设计时，需注意综合考虑民用建筑的经济效益，尽量保持节能成本投资期内便能收回的原则

1.4 节能性

民用建筑电气设计的节能性原则是指在符合其实际性、适用性、经济性的原则下，尽量减少民用建筑电气设备不必要的消耗。这需要设计人员在设计前，先查找与民用建筑无关的能量消耗，然后综合考虑提出相应行之有效的电气设计节能措施。

2 民用建筑电气设计的具体节能措施

2.1 合理控制配电变压器的容量消耗

合理控制配电变压器的容量消耗是指在进行民用建筑电气节能设计时，须结合民用建筑总体投资预算的实际情况，尽量降低民用建筑电气工程的投资成本。在选择配电变压器时，尽量选用节能经济的变压器。在设计民用建筑配电变压器时，需将变压器负载率提高到合理的范围，使变压器的总损耗降至最低，对变压器负债率的提高的范围一般是41%-63%，它是根据变压器本身具体数值变化而变化，没有固定的提高概率值。为了提高民用建筑变压器的整体运行效率，对变压器负荷率的计算需要高于它最佳时的负荷率，变压器的负荷率一般控制在80%-85%之间最合适。

2.2 合理选择供配电系统设置

2.2 .1 合理布控供电网络

合理选择供配电系统设置的措施之一是合理布控供电网络。在布控供电网络时，变电所须接近负荷中心位置，供配电系统中低配电间须靠近电气竖井，以保证民用建筑低压供电半径可以控制在200米之内，以此确保民用建筑供配电系统整体供电线路的电压损失在满足规范允许值的前提下，减少整体线路上的电压损失，最终实现民用建筑供配电系统供电质量提高的同时，还能使经济效益达到最大化。

2.2 .2 遵循简单可靠的原则

遵循简单可靠的原则选择民用建筑供配电系统的配备，也是合理选择供配电系统设置的措施。在配备供电系统时，应注意同一等级的电压供电系统变配电级数不能超过两个电极，这样选择的好处是最大可能避免了因供配电系统变电级数过多而产生的不必要的电能耗损。

2.2 .3 科学合理选择供电电压

在同等情况下，供配电系统的电压与能量损耗的公式是Q=I2Rt=Ivt,从能量损耗的公式中可以看出供配电系统的电压V与能量损耗Q成反比，换句话说就是供配电系统的电压越高，整个系统的总损耗就越低。因此，在同等情况下尽量选择比较低的供电电压。在民用建筑中，使用的电气设备所用的电压等级一般为两相电220伏和三相电380伏。但是对大型的民用建筑的空调设备来说，为了节能可以例外的选择10千伏或者6千伏的制冷设备。

2.3 适当提高供配电系统的功率因数

2.3 .1 适当提高供配电系统的功率因数的原因

适当提高供配电系统的功率因数，可以有效减少无功功率造成的电能损耗。在民用建筑供配电系统中，功率因数是由负荷性质和有功功率的比例决定的。在供配电系统电力输送过程中，传输的电能总量是固定不变的，换句话说就是传输的有功功率是固定数值。民用建筑用电设备在使用中，会产生滞后的无功电流，特别是如发电机这样的用电设备，产生的滞后无功电流更大，用电设备产生的无功电流，会造成供配电系统线路中的功率损耗，而且用电设备产生的无功电流越大，造成的功率损耗越多，紧跟着造成的电能损耗也就越多。因此，在民用建筑的供配电系统设计中须尽量提高其功率因数，以此减少用电设备产生的无功电流造成的电能损耗。

2.3 .2 适当提高供配电系统的功率因数的方法

1）选用功率因数高的用电设备

在民用建筑供配电系统中，适当提高功率因数的方法是在民用建筑电气节能设计时，尽量选用功率因数比较高的用电设备。比如：同步电动机、同步调相机等。对于供配电系统中电感性用电设备的选择，可以尽量选择价格低廉有补偿电容器的用电设备。比如：单灯安装电容器、移相电容器等。这些用电设备的功率因数一般在0.8-0.99之间，比普通供配电系统的用电设备，自然功率因数可以提高0.185-0.195左右。

2）通过静电电容器进行无功补偿

在民用建筑电气设计中，提高供配电系统功率因数的另一个方法便是通过静电电容器进行无功补偿。对静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流，这种电流可以抵消供配电系统中用电设备产生的滞后无功电流，并将这种滞后无功电流控制在限定的范围内，这样便可降低供配电系统整体滞后无功电流的数量，并可以提高功率因数，最终降低民用建筑供配电系统的整体电能损耗。利用静电电容器进行无功补偿的方式有高压电容补偿、集中电容补偿和低压电容补偿等。比如：卡梅尔小镇和清鑫家园在变电所内设置低压静电电容器集中补偿无功功率，取得了很好的节能效果。

2.4 合理控制线路电能损耗

民用建筑在进行电能传输过程中，电网的线路会产生一定的热量损失，这些热量损失便是功率损失，也就是电能损失。因此，在民用建筑电气设计时可以通过一些途径降低电网中这些电能损失，以达到民用建筑电气设计节能的目的。降低电网线路中电能损耗的途径大致有三个，这三个途径如下：

2.4 .1 尽量选择电阻率比较小的导线

尽量选择电阻率比较小的导线，比如：铜线、铝线，虽然铝线的电阻率也很小，而且便宜，但是因为铝线比较轻，容易被腐蚀，不安全，所以民用建筑中一般选铜线不选铝线。

2.4 .2 合理设计线路电路图，尽量减少电网线路中导线的长度。

导线也有电阻，只是它拥有的电阻比较小，在计算中往往选择忽略，但是因为导线有电阻，在民用建筑供配电系统运行时，它便会分得总电网中的电流，消耗电能，所以，民用建筑电气设计时须尽量控制电网线路导线的长度，以减少由于增加不必要导线产生的电能损失。缩短线路导线的长度的具体办法是，把民用建筑配电所设置在负荷中心位置，变压器的设置也尽量接近负荷中心。

2.4 .3 合理增加导线横截面面积

在满足线路载流量的要求和安全保护等条件下，选择导线的横截面积越大导线耗损的电能越少。虽然从短期看，选用横截面积较大的导线增加了线路的费用，但是从民用线路长远角度考虑，这种做法还是比较划算的。因此，条件允许的情况下可合理增加导线的横截面积，以实现民用建筑电气设计节能的目标，减少民用建筑的能源消耗。

2.5 民用建筑照明系统的节能措施

2.5 .1 合理改善照明器的控制方式

根据民用建筑房间使用照明器的特点和要求，可以通过合理改善照明器的控制方式以达到照明系统节能的目的。改善的方法是对于民用建筑面积比较小的房间，采用一灯一控或者二灯一控的方式。面积比较大的房间，采用多灯一控的方式。例如：青岛花园大酒店迎宾楼大厅采用的是多灯一控的方式，迎宾楼里能坐6-8人的小包间采用一灯一控、二灯一控的方式。但是在改善民用建筑照明器控制方式的时候，也须考虑设置适当数量的单孔灯。比如：公共通道、楼梯、走廊等的照明器，可以采用定时开关或者声控开关，合理控制照明时间，减少能耗。苏州湖庭大酒店楼道的照明器采用的是多灯一控、一灯多控的方式，而且一楼和二楼之间楼道开关设置在二楼拐角，这样的设计不仅平白增加电能损耗，而且不方便开息灯，隐藏不安全因素，设计不是很合理。

2.5 .2 合理选用照明设备及附件

在选择照明设备及附件时，尽量选择使用方面、发热和发光率高同时消耗电能较低的照明设备，当然选择时也须考虑这些设备的价格和安装的高度，以免得不偿失。

2.6 充分利用太阳能，借鉴先进经验和做法

宇宙中的自然光是免费的，而且目前也可以肤浅的认为它的能源是无穷的，永远也用不完，并不会造成污染。所以在设计民用建筑电气时，可借鉴国内外先进经验和做法，充分利用太阳能与室内人工照明合理搭配，减少民用建筑耗能。

3 结语

民用建筑电气设计的节能措施是顺应时代潮流，响应国家政策。民用建筑电气设计节能措施须符合实际性、适用性、经济性和节能性的原则，从合理控制配电变压器的容量消耗、合理选择供配电系统设置、适当提高供配电系统的功率因数、合理控制线路电能损耗、民用建筑照明系统的节能措施、合理利用太阳能，借鉴国外先进经验和做法六方面进行民用建筑电气节能设计。

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