建筑电气节能设计途径

续亚强

（重庆工贸职业技术学院，重庆 涪陵 408000）

1 我国能源现状

能源短缺是世界性难题，保护环境，节约能源，是全世界共同关注的重大课题。就我国目前的国情看，人均能源不足世界人均水平的一半，同时能源利用率也很低，约为30%（日本的能源利用率达60%左右），单位建筑面积能耗约为发达国家的2~3倍，再加上我国庞大的能源需求总量，致使我国成了世界上典型的无可争议的能源消耗大国。

我国的建筑行业近十年来发展异常迅猛，这对拉动国民经济的发展，改善民生起到了极大地促进作用，但其能源消耗量却十分巨大。因此，国家“十一五”规划纲要，首次将建筑节能工程列入了国家十大节能工程，而电气能耗在建筑能耗中又占有相当大的比例，因此，建筑电气设计能否做到最大限度地节能就显得尤为重要。

2 建筑电气节能设计的基本原则

要做好电气节能设计，在设计思想上首先要重点强化以下3个原则。

2.1 电气设计全面优化原则

最优化是指各方面指标配套衔接，统筹兼顾，达到最佳的理想状态。民用电气节能设计的最优化，就是要求在进行电气设计时，既要达到建筑功能的标准，也不能仅为节能而增加投资，应使用电设备负荷容量、电能质量、供电可靠性达到最好，设备控制方便，运行方式处于最佳，同时还要达到安全技术要求。只有这样，才能使建筑节能设计在保证适用性、安全性的基础上，使电气节能设计成为最优化方案。

2.2 保证设备最佳经济运行方式原则

建筑电气节能设计要着力于满足房屋的各种功能要求，同时按设备的经济运行方式选择设计，以提升设备的运行效率。如：满足照明的照度、色温，满足空调的温度，满足上下、左右的运输通道畅通无阻等。在满足这些功能要求后，就应充分考虑选用设备的经济运行方式，如合理调整负荷、确定好设计系数等等，最大限度地提升设备的运行效率，从而达到节约电能、创造最佳经济效益的目的。

2.3 追求节能效益原则

节能最直接的着眼点，应首先考虑剔除那些不必要的与发挥建筑物功能无关的多余的能量消耗，然后才是再考虑采取什么样的措施节能。采用的节能措施如通过正确的设计或采用节能设施来控制变压器损耗、均衡负荷、补偿无功、减少输电线路上的有功损耗、控制光源多余的照明强度及覆盖范围等等都应进行节能效益的比较，不能单方面的加大节能投入，要综合考虑节能效益，即应该计算增加的部分投资，能在几年或较短的时间内通过用节能减少下来的运行费用获得合理的回报，但这种回报也不能光算经济帐，还得考虑社会效益和大环保要求。

3 建筑电气节能设计要点

3.1 合理设计配电系统

（1）建筑用配电系统的设计应遵循简单灵活，有较大的适应性的原则。如对10kV配电系统，其组线方式就应尽量以环式为主，当然根据负荷的分布情况也可采用放射式或树干式接线网络。

（2）变压器安装应根据用电负荷的容量及分布，尽量安排在负荷中心，以缩短低压供电半径，降低电能损耗，节约有色金属，减少电压损失，提高供电质量。

（3）要最大限度地降低线路损耗。可以通过合理确定电气功能用房及之前阐述的变压器的位置，以减少供电半径；优选线路路径，避免交叉重复和绕行；适当加大导线截面；对系统无功实施就地补偿，尽可能减少无功输送损耗等来达到目的。

3.2 正确选择电压等级

（1）城镇的高压配电电压应选择以10kV为主，低压配电采用220V/380V，这有利于电网的经济运行。

（2）小负荷用户用电应直接连接就近的低压电网，而当电力用户的计算容量较大或供电距离较长时（如单台负荷大于250kW等），就应按高压供电进行设计。

3.3 选择低损耗变压器

变压器损耗由铜损和铁损构成，铁损则包括涡流损耗和磁滞损耗，是基本不变的，主要受硅钢片的性能和铁芯制造工艺这些固有因素的影响。因此，从减少铁损的角度，就应注意选择节能型的变压器，如选采用高导磁硅钢片的，对铁芯叠片方式进行了节能型改进的变压器设备等等。

变压器铜损的大小则由绕组的电阻和电流的大小确定，所以，要减少铜损就应尽量选择绕组电阻较小的铜芯变压器。

3.4 精心设计照明系统

照明节能设计，原则是要在保证照明质量的前提下，最大限度的利用光能，具体可从以下方面着手:

（1）尽可能利用自然光源。天然光源是取之不尽的环保能源，民用建筑获得较多的自然光，可以提高室内温度，省掉照明能耗，同时也有益于人们对环保的需求。所以，在设计中，应合理确定好建筑物的采光标准,尽可能利用自然光源，在具体的措施上，可以采用反射高窗、采光搁板等，增加对自然光源的利用。

（2）采用合理的控制方式。应充分利用天然光的照度变化，决定电气照明点亮的范围，实行一般照明的分区控制和适当增加照明开关点，改变全开的习惯，以达到有效地节能。还可采用各种类型的节电开关，如在旅馆客房设置节能控制型总开关，对居住建筑有天然采光的楼梯间、走道灯（应急照明除外)采用节能自熄开关等。对公共场所、室外照明，可采用集中控制遥控管理的方式或采用自动控光装置等。

（3）选用高效光源和电气附件。照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不可随意更改，这就需要有效地控制单位面积灯具安装功率。一般场所应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育场馆的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。

电气附件也应注意选用节能环保产品，如目前的电子镇流器与传统的电感镇流器相比较，就具有启动电压低、噪声小、温升低、重量轻、无频闪等优点，节电效果显著，环保效果好。

3.5 重视建筑电气设备节能

（1）空调系统节能。建筑物内的用电设备基本上分为照明灯具、电热用具及各类电动机。目前，电动机尤其是交流电动机的应用非常频繁，节能潜力较大。众所周知，空调系统是建筑中的用电大户，特别是中央空调系统。近年来，随着智能建筑的发展，中央空调系统的节能控制潜能越发突出，如：冷冻水与冷却水系统的优化控制；冰蓄冷系统的优化控制；热交换系统温差与流量的优化控制；变风量系统等控制技术，都可以在很大程度上减少电力能源消耗。

（2）动力设备系统节能。作为动力源的电动机，从家用电器到民用建筑设备，以及各行各业都用得很多，其耗电量也十分巨大。减少电动机电能损耗的主要途径就是要提高电动机的效率和功率因数，如采用高效率电动机，最大限度地减少电动机的空载损耗及负载损耗；根据负荷特性合理地选择电动机，避免“大马拉小车”；对轻载电动机采取降压运行，减少启动消耗；根据负载情况对电动机无功功率进行就地补偿，提高运行效率；对需要根据负荷变化调节的设备采用调速电机，以改进控制方式等等，通过这些措施，就可以大大改善动力设备系统的节能效果。

综观整个建筑电气节能工程，环节繁多，潜力巨大。要想取得最佳的节能效果，首先就要认真对待建筑节能设计这个初始环节，在对现场做充分考证研究的基础上，从配电网络、设备选型、控制方式等多个方面进行优化设计，以达到节能增效的目标。

[1]刘泽源，孟新林.论建筑行业的现代科学技术与发展[M].大连：大连理工大学出版社，2007.

[2]张利.谈现代房屋建筑电气节能设计的技术观[J].建筑学报，2009，（3）．

[3]邹德义.中国现代建筑史[M].北京：机械工业出版社，2004．