浅谈建筑电气节能设计

张长志

摘要：本文结合作者多年的实践工作经验，从建筑电气设计角度阐述了节能的重要性，提出了几种在工程设计中行之有效又切实可行的节能措施。

关键词：建筑电气;节能设计

前  言

随着我国经济和社会的不断发展，建筑节能已成为时代的需要。近年来，由于国民经济高速发展，对电力的需求快速增长，而发电装机容量和电网供电能力不足，全国大部分地区出现了不同程度的拉闸限电现象，因此可见电气节能的重要性，电气节能设计已成为电气设计重要内容。由于我国节能的潜力巨大，应该把电能节约与电能开发并举，并把电能节约放在首位。

一、变压器节能设计

变压器是输变电行业中的耗能大户，我国变压器的总损耗占系统总发电量的10%左右，如损耗每降低1%，每年可节约上百亿度电，变压器的节能降耗已是势在必行。2006年中国国家标准化管理委员会颁布了《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》（GB120052-2006）标准，这是为配合《中华人民共和国节约能源法》的实施，提高配电变压器的能源利用效率、降低损耗，提高配电变压器产品在国际市场竞争力而制订的。变压器损耗分空载损耗和负载损耗，空载损耗主要取决于变压器铁心的材质及变压器内部结构，负载损耗主要取决于线圈的材质和导体截面。由于材料技术的不断发展和变压器厂对结构的不断改进 ，节能型变压器发展很快，如非晶合金铁芯变压器空载损耗仅为常规产品的五分之一。

S11系列是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75%左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。最近某企业推出三维立体D形卷铁心干式变压器，该变压器三相磁路短、磁阻涡损小，空载损耗和空载电流分别低于国标40%和80%以上，节能省电降损效益更加显著。因此，应在水利水电工程建设中推广使用低损耗变压器。

二、电气配电线路的节能设计

配电线路电能的损耗取决于线路的阻抗和电流，与阻抗成正比，与电流的平方成正比;而线路的阻抗与导线的导电率和长度成正比，与导线的截面积成反比。因此配电线路选用高导电率的导体，尽量采用铜芯线，不采用铝芯线;在满足规范要求的情况下，尽量提高电压等级和功率因数，以降低电流。如今照明大量采用荧光灯，配置电感镇流器，其功率因数很低，仅约0.5，而就地加电容补偿器或采用电子镇流器，其功率因数可达约0.9，这样一来，采用电子镇流器的线路电流只有采用电感镇流器的5/9，而线路损耗在只考虑电阻时只有1/3.24。

对于没有特殊要求的场所，尽量采用三相供电，而避免采用单相供电，也可降低电流。三相与单相供电线路损耗的比较，假设线路长度一样，负荷为电阻性负载且三相完全平衡，单相线路导线截面积S1=16mm2，三相线路导线截面积S2=4mm2，那么单相线路电阻R1为三相线路电阻R2的1/4，在负载功率相同时，单相线路电流I1为三相线路I2的3倍，在只考虑线路电阻损耗时，单相线路损耗P1为三相线路损耗P2的1.5倍。由于三相负荷全平衡，N线电流为0，因此N线没有损耗。

此外还应避免导线穿管产生涡流，造成电能损耗，如严禁金属管内穿交流单根导线。对于铜外套的矿物绝缘电缆，应按一定的规则排列进行安装，把涡流降到最少。精心设计，减少供电线路长度，提高功率因数，降低电流，不仅减低线路损耗，而且还可以减少线路压降，提高供电质量。

三、照明节能设计

照明节能设计就是在保证不降低作业面視觉要求、不降低照明质量的前提下，减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，节能措施主要有以下几种：

1.充分利用自然光

充分利用自然光是节能的重要途径之一，设计中电气专业应与土建专业密切配合，充分合理地利用自然光，使之与室内人工照明有机地结合，从而节约人工照明电能。

2.照明设计应选择高效光源

光源的节能主要取决于它的发光效率。照明光源的选择，除根据使用场所的需求外，还应根据电光源的显色指数、使用寿命、调光性能、点燃特性等综合考虑。原则是根据不同需求情况积极选用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯，用高压钠灯、金卤灯替换高压汞灯。

3.采用高效节能的照明灯具

采用高效、光通维持率高的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置。衡量灯具的节能指标是光输出比（LOR）（灯具效率）。选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。

4.采用高效节能的照明电器附件

4.1 自镇流荧光灯应配用电子镇流器;采用电子镇流器，使灯管在高频条件下工作，可提高灯管光效和降低镇流器的自身功耗，有利于节能，并且发光稳定，消除了频闪和噪声，有利于提高灯管的寿命，目前我国的自镇流荧光灯大部分采用电子镇流器。

4.2 直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器;T8直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能电感镇流器，不应配用功耗大的传统电感镇流器，以提高能效;T5直管形荧光灯（>14W）应采用电子镇流器，因电感镇流器不能可靠起动T5灯管。

4.3 高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器;在电压偏差大的场所，采用高压钠灯和金属卤化物灯时，为了节能和保持光输出稳定，延长光源寿命，宜配用恒功率镇流器。

5.改进灯具控制方式

采用各种节能型开关或装置也是行之有效的节能方式，根据照明使用特点采取分区控制灯光或适当增加照明开关数量，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

四、智能控制技术在节能中的应用

利用智能控制技术进行节能，主要体现在对变配电所、照明系统监控方面。随着计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术、显示技术和计算机软件技术的发展， 建筑设备监控系统技术先进， 性能更趋优异， 成为建筑节能的有效方式和手段， 可以全方位地对建筑中各类用电设备进行最佳控制， 从而达到在满足需求的前提下，最大限度地节能。

1.变配电所计算机监控系统

供配电计算机监控系统，采用现场总线技术，实现供配电系统的自动化。能实现集中数据采集和处理，集中进行监控，真正达到供配电系统的遥测、遥调、遥控和遥信。该系统可对建筑物和建筑群的高压供电、变压器、低压配电系统、备用发电机组的运行状态和故障报警进行监测，并检测系统的电压、电流、有功功率、功率因数和电度数据等，为节能和安全运行提供实时信息并向物业管理部门提供必要的运行数据。

2.智能照明控制系统

智能照明控制系统利用计算机技术和网络通信技术、现代控制技术，实现场景控制、定时控制、多点控制，有效地减少灯具工作时间，对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，节省电能，有效地统一管理。智能照明控制系统作为建筑智能化系统的一个有机组成部分， 以实现建筑物“节能、高效管理和舒适性”的有效手段之一。

五、结束语

设计人员在工程设计时应根据每个工程项目的特点及要求，正确理解规范条文，设计时不能千篇一律地采用高标准，取规范的上限值，应重视经济指标，避免设备材料选型过大，减少无谓的能材消耗。

参考文献：

[1]朱英.建筑电气节能设计方法[J].科技信息化.2007，（2）.

[2]李景庆.刘荣福.建筑照明与节能浅析[J].集团经济研究.2007.（3）：23.