谈建筑电气节能设计技术的合理利用

刘林

摘 要：本文作者对建筑电气的节能设计进行了分析，并提出了相应的合理利用措施，希望能够有效提高建筑电气节能技术的进一步发展。

关键词：建筑电气 节能设计技术 合理利用

中图分类号：TS958文献标识码： A

一、 电气节能设计应遵循的原则

电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此，电气节能设计应遵循以下原则：

1、适用性。就是基于满足在建筑物内创造良好人工环境提供必要的能源，为建筑设备运行提供必需的动力，按照用电设备对于负荷容量、电能质量与供电可靠性等方面的要求, 来优化供配电设计，促进电能合理利用。

2、实际性。要充分考虑实际经济效益，合理选用节能设备及材料，使节能增加的投资能在较短的时间内用节能减少下来的运行费用收回。

3、节能性。应考虑采取措施减少或消除与发挥建筑物功能无关的消耗，比如电气设备自身的电能消耗，传输线路上的电能消耗等等。这应该是节能的着眼点。

二、我国建筑电气节能技术的现状及原因分析

1、建筑电气节能的现状

随着经济的快速发展，我国对能源的需求越来越大，各类能源供不应求，能源的浪费却较为普遍。特别是近几十年来兴建了一大批规模庞大的各类大型、特大型公共建筑以及规模日益扩大的住宅小区，其中的不少建筑，都没有把建筑节能放在应有的重要位置，特别是没有把电气节能放在应有的重要位置，长此以往，将会造成新的、巨大的能源浪费。

近年来，国家及相关部门已经深刻意识到节能问题的重要性和紧迫性，建筑节能工作已经全面展开并不断深化， 建筑节能的管理工作不断加强， 建筑节能技术的研究不断深化， 建筑节能设计标准不断完善。而且随着社会的发展和文明的进步，公众节能意识不断增强，节能的理念也为越来越多的人所接受。

其实建筑节能是一项十分艰巨而复杂的工作，它甚至比某些建筑智能化系统的应用更为困难，因为建筑节能涉及的专业和领域更为深入、更为广泛。如果不对其进行系统、全面和综合的分析、研究和实施，要想做好建筑节能是十分困难的。

2、建筑电气节能技术存在问题的原因

1）不合理的设计和系统导致能耗高

变配电及采暖、 通风、 给水、 排水等设备都存在设备选型和运行方式的不合理导致设备效率过低，能耗增加。不合理的系统运行方式， 导致系统效率过低。照明光源、 控制方式选择的不合理导致照明系统能耗高，照明系统中盲目的提高照度标准，灯具或光源过多使能耗增加。

2）不合理的运行制度 （控制方式） 导致能耗高

不合理的运行制度导致系统运行时间过长，下班后系统继续运行，或部分设备持续运行，消耗大量电能。此外，由于极少部分建筑在夜间要继续使用，导致整个系统24小时连续运行，也造成巨大浪费。

三、电气节能设计技术的合理利用

1、照明部分的节能

因建筑照明量大而面广, 故照明节能的潜力很大。在满足照度、 色温、 显色指数等相关技术参数要求的前提下,照明节能设计应从下列几方面着手:

1）采用符合要求的照度标准。各类建筑按照5建筑照明设计标准6要求选择合理的照度标准。同时对要求照度较高的场所尽量采用混合照明方式,突出重点部分。

2）使用高效光源。采用 T5、 T 8 直管荧光灯,小功率陶瓷金属卤化物灯等。

3）选用合理的照明灯具。选用效率高, 易清扫和换灯的照明灯具。

4）充分利用太阳光。通过外窗利用天然光; 适 部位采用太阳能灯;利用太阳光采光技术。

5）考虑照明环境。照明环境装修多考虑浅色、 光泽的表面, 可增加光反射, 无论天然光还是人工照明光, 均可提高照度。

2、变配电室选址应为负荷中心

变配电室选址时应尽可能靠近负荷中心，以降低变配电系统中的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。这一点几乎在所有的变配电所规范和手册上都能找到，但是我们设计人员往往在设计时采用直线距离方法来确定负荷中心，这点其实是错误的，电能传输靠的是导电体，因此在确定负荷中心时必须以导电体实际路由长度为依据。

导体越长，导体电阻越大，那么消耗在导体上的电能就越多。不仅如此，导体越长，其感抗越大，最终导致整个配电系统中无功分量增大，功率因数降低。

3、负荷计算要与实际相结合

建筑电气中的负荷计算是在保证供电的安全可靠及使用功能得到满足，并考虑到今后发展空间的前提下进行的，节约电能也必须首先满足上述要求。

负荷计算主要包括估算法（包括单位产品耗电量法和功率密度法）、需要系数法、二项式法和单相负荷计算法等。其中需要系数法由于比较简单得到了广泛使用，因此建筑电气设计规范将需要系数法作为电气计算的主要方式。

建筑电气设计人员通常用需要系数法选择变压器容量，但经过笔者实际调查发现，设计人员设计的负荷为变压器的60%-80%，但实际负荷仅占变压器的30%-60%，甚至更低。这不仅造成了变压器安装时的一次资金投入浪费，也使变压器向整个配电系统中输入感性分量，是系统功率因数降低，不利于节约电能。

对于建筑电气设计人员来说，进行负荷计算是要依据相关规范和手册进行，但对如下几点笔者和几位从事多年建筑电气设计工作的同事均达成共识，也不违反相关规范和手册要求：

1）对公共大型建筑如政府办公大楼、大型场馆，展厅会所等选择需要系数是可取上线；但对规划、面积、功能相对到位的商住楼、宅小区等可以取下限。

2）如果相关规范和手册上有推荐的需要系数值有上下限时建议取下限值。

3）按规范要求配电干线的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数；变配电所的计算负荷，为个配电干线计算负荷之和再乘以同时系数，这两点千万不要忽略，否则选择的变压器容量必定偏大。

4）当消防设备的用电负荷小于，火灾时切除的用电设备的负荷时，在负荷计算时应不考虑消防负荷，即减去消防负荷来确定变压器容量。

4、提高功率因数

在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。提高功率因数意味着：

1）提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。

2）可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosΦ=0.5时的损耗是cosΦ=1时的4倍。

3）能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。

4）可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。

5、提高功率因数的方法主要分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法。其中为了提高自然因数的方法我们再设计时应尽量采用以下方法：

1）恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。

2）对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。

3）避免电机或设备空载运行。

4）合理配置变压器，恰当地选择其容量。

5）改善配电线路布局，避免曲折迂回等。

而人工补偿我们现在主要用的是加入无功补偿装置，如电容器，可以有就地补偿、分散补偿、集中补偿等

6、合理布局电气设备

建筑电气设计规范和建筑电气设计手册都强调了10KV变配电所要深入负荷中心，合理选择低压配电线路的路由，以减少电能损失。但实际设计当中真正做点这几点其实很难，因为建筑专业再设计时很少能考虑到电气这方面的需要，因此在设计阶段就需要与建筑专业进行积极沟通。随着民用建筑的发展和变化，下列问题是应该初步达成共识的：

1）对超高层建筑，根据用电负荷的配置和分布，是可以把相应的10KV变配电所布置在一定高度上，离负荷中心近的，建筑物的“避难层”处。

2）对于大型住宅小区，为了增加底下行车位，建筑结构处理已将地下层全部联通，对这样的建筑物，应将10KV变配电所布置在地下一层的中心位置，以缩短低压配电的供电距离。

3）对建筑物为长方形，长度超过80米左右的，赢在建筑物两侧（两侧一般按消防要求，都要有疏散楼梯），都应设有强、弱电间，一方面满足弱电布线的要求，另一方面也满足了楼层强电的合理配电路由，强、弱电间配套的竖井条件允许，尽可能接近地下一层10KV变配电所。

四、建筑电气节能技术合理应用的建议

1、为了使建筑电气节能技术能够在实际生活中得到很好的运营，首先在建筑物设计时候就应考虑采用节能的电气技术。例如北方昼夜温差大，在采用外墙保温技术是就不宜采用自保温外墙技术，因为这个技术很难达到真正保温的效果。而在北方采用外保温外墙电气技术可以很好的避免热桥问题和揭露问题等。

2、其次，在建筑物内部电气设计时，我们应该充分考虑空调系统、照明系统和信息系统的实用、经济和节能型。这是因为，一方面我们知道合适的空调系统可以重复发挥空调的效率从而避免不适宜的能耗，而照明系统是建筑本身必备的系统，企业白天和晚上需要的照明度不一样，因此合理进行设计可以有效避免能耗浪费。

3、在建筑物电气设计之后要合理的管理各项电气系统。在实际应用中，大型办公场所往往是能耗较高的地方，而有效的管理制度则可以防止非办公时间空调的开启和照明系统没关闭，同时上班时间空调温度的调配也都会影响到整体耗能情况，因此有必要完善管理制度减少能源消耗。只有从管理制度的源头加强了电气使用者的节能意识，才能促使他们在实际操作中为电气节能做出最大努力。

结语：

随着经济高速发展， 如何节约能源是保证可持续发展的必要条件，而建筑电气节能的空间还很大。因此，将电气节能技术用到建筑电气设计中， 精心思考， 反复斟酌，从而真正达到提高效率， 节约能源， 为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献；建筑电气设计还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，采用先进的节能技术， 达到电气节能最大化的目标。

参考文献：

[1]赵源,王珂,建筑节能技术措施的分析[J].山西建筑,2005.

[2]清华大学建筑节能中心.中国建筑节能发展研究报告 2008[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3]任元会.提高认识实施标准推进建筑照明节电[J].建筑电气，2005.3.