刍议建筑电气节能设计

黄斌

摘要：随着能源短缺问题的日益严重，建筑电气的节能设计显得越来越重要。建筑电气设计工作人员，应该不断学习国外先进的节能技术和经验，深挖建筑电气节能设计上的巨大潜力，结合我国建筑电气设计实际需求不断创新，为我国建筑电气节能设计做出贡献。

关键词：建筑；电气；节能设计

1.建筑电气设计的特点

有关建筑电气的设计，应该综合考虑经济、社会、环境等因素，积极运用先进的技术，改进传统的设计理念，提高设备与工艺能量的利用效率。关于建筑电气设计的特点，具体分析如下：

1.1与经济效益目标相适应

对于建筑电气设计来说，不能一味追求实现节能目标而无限制地增加成本，否则运行费用过大，可能得不偿失。应该注重选择电气设备、电气技术的合理性，由此增加的成本费用可在短期运行过程中回收，更好地实现节能降耗目标。

1.2满足建筑的实用性

电气设计的最终目标是为建筑功能服务，因此应该注重满足建筑的电气需求，如照明系统、监控系统等，满足人们的工作、生活需要；确保建筑中的照明亮度、色温、数量等，增强实用性，才能发挥应有作用。

1.3合理选择先进的电气技术

在建筑电气的设计阶段和施工阶段，都可能发生能源消耗问题，也要加强重视。以节能目标、节能手段为着眼点，找出大量能源消耗的原因并细致分析，最终选择适合的节能措施。例如，输电线路的有功损耗、变压器的功率损耗等，都是无谓的能源消耗现象，应通过优化设计方案予以避免。

2.建筑节能设计中常见的问题

2.1照明节能设计

照明节能设计就是在保证不降低照明质量的要求下，尽量减少照明电路中能量的损失，从而达到能量利用的最大化。

2.2降低线路损耗

当电能传输时，在电路网络中就产生功率损耗，一般来说，其与线路的长度和负载的大小相关联。因此，应当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻，从而降低其损耗。

2.3空调系统的节能

公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50%以上，系统节能潜力巨大。具体应遵循一下原则：机电设备启停优化控制；变风量、变流量系统最优控制；冬夏季部分负荷时水泵分设控制；与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。

2.4合理选择变压器

变压器作为配电系统的基本设备，其损耗大约占总耗量的6%，主要分为铁耗和铜耗，铁耗又称为空载损耗，与负荷大小无关，仅与铁芯的制作材料和制造工艺有关，故一般来说，最好选择节能型变压器。

3.建筑电气节能设计的策略研究

3.1減少变压器的能量损耗。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l3%。

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。

3.2减少线路上的能量损耗。据统计，线路的损耗约占输入电能的4%左右，影响线路损耗的主要是供电方式和导线截面积。因此在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下，根据建筑的规模、用电负荷性质及容量，使电气位置合理的靠近用电负荷中心，应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面，从降低电能损耗、减少投资等方面综合进行选择。具体措施有：①尽量选用电阻率P较小的导线，如铜芯线和铝线。但又要贯彻节约用铜的原则，在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。②尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。③增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能、经济的目的。另外利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。

4.结语

由上可见，建筑电气的节能设计已成为必然趋势，且具有巨大潜力。在设计过程中，应该综合考虑经济、技术、材料等指标，遵循“合理、适用、先进”等原则，切实节约能源、保护环境；通过合理选择电气设备及相应控制方式，在控制成本的前提下提高节电节能效果，通过精心设计、全面考虑，最终确定科学化电气设计方案，选择有效的节能技术与设备，更好地符合建筑功能需求及人们日常工作、生活需要，更好地落实节能目标，实现绿色建筑发展。

黄斌

摘要：随着能源短缺问题的日益严重，建筑电气的节能设计显得越来越重要。建筑电气设计工作人员，应该不断学习国外先进的节能技术和经验，深挖建筑电气节能设计上的巨大潜力，结合我国建筑电气设计实际需求不断创新，为我国建筑电气节能设计做出贡献。

关键词：建筑；电气；節能设计

1.建筑电气设计的特点

有关建筑电气的设计，应该综合考虑经济、社会、环境等因素，积极运用先进的技术，改进传统的设计理念，提高设备与工艺能量的利用效率。关于建筑电气设计的特点，具体分析如下：

1.1与经济效益目标相适应

对于建筑电气设计来说，不能一味追求实现节能目标而无限制地增加成本，否则运行费用过大，可能得不偿失。应该注重选择电气设备、电气技术的合理性，由此增加的成本费用可在短期运行过程中回收，更好地实现节能降耗目标。

1.2满足建筑的实用性

电气设计的最终目标是为建筑功能服务，因此应该注重满足建筑的电气需求，如照明系统、监控系统等，满足人们的工作、生活需要；确保建筑中的照明亮度、色温、数量等，增强实用性，才能发挥应有作用。

1.3合理选择先进的电气技术

在建筑电气的设计阶段和施工阶段，都可能发生能源消耗问题，也要加强重视。以节能目标、节能手段为着眼点，找出大量能源消耗的原因并细致分析，最终选择适合的节能措施。例如，输电线路的有功损耗、变压器的功率损耗等，都是无谓的能源消耗现象，应通过优化设计方案予以避免。

2.建筑节能设计中常见的问题

2.1照明节能设计

照明节能设计就是在保证不降低照明质量的要求下，尽量减少照明电路中能量的损失，从而达到能量利用的最大化。

2.2降低线路损耗

当电能传输时，在电路网络中就产生功率损耗，一般来说，其与线路的长度和负载的大小相关联。因此，应当尽量提高系统的功率系数、减少导线的电阻，从而降低其损耗。

2.3空调系统的节能

公共建筑暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50%以上，系统节能潜力巨大。具体应遵循一下原则：机电设备启停优化控制；变风量、变流量系统最优控制；冬夏季部分负荷时水泵分设控制；与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制；参数设定节能控制，包括温度标准设定、焓值控制、利用室内CO2浓度控制新风量等。

2.4合理选择变压器

变压器作为配电系统的基本设备，其损耗大约占总耗量的6%，主要分为铁耗和铜耗，铁耗又称为空载损耗，与负荷大小无关，仅与铁芯的制作材料和制造工艺有关，故一般来说，最好选择节能型变压器。

3.建筑电气节能设计的策略研究

3.1减少变压器的能量损耗。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l3%。

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。

3.2减少线路上的能量损耗。据统计，线路的损耗约占输入电能的4%左右，影响线路损耗的主要是供电方式和导线截面积。因此在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下，根据建筑的规模、用电负荷性质及容量，使电气位置合理的靠近用电负荷中心，应按经济电流密度合理选择电缆及导线的截面，从降低电能损耗、减少投资等方面综合进行选择。具体措施有：①尽量选用电阻率P较小的导线，如铜芯线和铝线。但又要贯彻节约用铜的原则，在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中采用铝芯导线。②尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。③增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能、经济的目的。另外利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。

3.3提高供配电系统的功率因数。系统中的用电设备，如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都具有电感，会产生滞后的无功，需要从系统中引入超前的无功相抵消，这样超前的无功功率就从系统经高、低压线路传输到用电设备，在线路上就产生了有功损耗，具体措施如下：

①减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯。②用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到提高功率因数，同时又减少整体无功电流。

3.4照明系统的节能。照明节能是一项系统工程，照明系统的节能设计一方面照度、色温、显色指数要达标，另一方面又要达到节能的目的。由于电气照明设备的耗电量与照明方式、用电使用时间、照明设备损耗、房间面积、照明器数量等因素成正比关系，与照明电气的发光效率成反比关系。因此，照明系统的节能设计可从以下方面来综合考虑：

①合理选择高效节能电光源。照明光源应选择发光效率高、显色性好、使用寿命长、启动可靠方便快捷、性能价格比高的高效光源。在满足照明质量的前提下，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；另外推广使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等；②减少设备使用时间。合理选择照明电路控制方式通过光线感应可根据环境光自动控制灯光回路的开闭。当环境光变亮时，可自动关闭部分灯光，通过人体感应可自动控制灯光的开关。建筑物应尽量利用自然采光，采用透光性能较好的玻璃门窗。③合理选择照明线路。照明系统可由单相二线、两相三线、三相四线三种方式供电。三相四线式供电比其它供电方式线路损耗小得多。因此，照明系统应尽可能采用三相四线制供电。

4.结语

由上可见，建筑电气的节能设计已成为必然趋势，且具有巨大潜力。在设计过程中，应该综合考虑经济、技术、材料等指标，遵循“合理、适用、先进”等原则，切实节约能源、保护环境；通过合理选择电气设备及相应控制方式，在控制成本的前提下提高节电节能效果，通过精心设计、全面考虑，最终确定科学化电气设计方案，选择有效的节能技术与设备，更好地符合建筑功能需求及人们日常工作、生活需要，更好地落实节能目标，实现绿色建筑发展。

参考文献：

[1]陈京权.谈节能理念在建筑电气设计中的应用[J].中国房地产业，2011（10）

[2]李晓东，程柱.对建筑电气设计常见问题的探析[J].低温建筑技术，2010（1）

[3]王毅娜，张馨.电气设计中在建筑过程中的应用及完善[J].城市建设，2010（35）