建筑电气设计节能措施探讨

沈永争

摘要：建筑电气的节能空间潜力很大，在不断创新节能技术的同时也应该逐步优化节能设计理念和方法，更应该提高全社会的节能意识，从而全面推动建筑电气节能的发展。本文通过对照明设备、电动机等节能重点的分析，以及太阳能光伏系统的应用研究，力求提出合理可行的节能设计方案。

关键词：建筑电气;节能设计;照明设备;电动机

前  言

随着社会经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，国家的能源压力逐渐加大。为缓解社会压力以及能源压力，坚持并贯彻可持续发展战略，节约能源有必要成为建筑电气等与人民生产生活息息相关行业的重要设计和发展方向。本文结合节能减排的现实需求，通过供配电系统、电动机节能等方面分析节能设计的可行性与关键点。同时，通过追寻经济性、实用性与节能性的平衡点，提出了引入太阳能光伏系统的节电模式，从而为建筑设计中电气部分的节能达标做出贡献。

一、建筑电气设计节能的原则

虽然我国是能源大国，但由于人口众多，人均能源结构却处于世界的后列，为了实现对有限的能源进行合理的利用，在建筑电气设计中注意节能方面的工作，应遵循以下三个原则：

1.满足建筑物的功能需求

满足建筑物的功能需求包括四个方面，分别指的是满足照明的照度、色温以及显色指数;满足舒适、卫生的需求，即舒适性空调的温度与新风量;满足畅通的上下、左右的运输通道;满足特殊工艺需求，例如一些商业性的电气设施用电等。

2.考虑实际经济效益

节能，应从我国的实际国情考虑经济效益问题，如果为了节能而投入过高的资金，增加运行费用，反而失去了其实际意义。而是应该让增加的部分投资，在一定的时间内通过节能节省的费用进行回收。

3.节省无谓的能量消耗

节能应着眼于节省无谓的能量消耗。首先找出能量消耗与发挥建筑物功能无关的点，然后寻找合理的措施实现节能，如变压器实际运行负载率过低等。所以，及时节能，也要遵循实用、经济合理、技术先进的原则。

二、建筑电气设计的节能设计措施

1.照明系统的节能设计

光源的选择需要按工作场所需求，选择不同类型的高效光源，尽量降低能耗。具体要求为：普通室内照明设备，优选荧光灯或者金属卤化物灯等光源，如T5型节能灯等。 《建筑照明设计标准》中要求的照明功率密度要满足。室外和高大空间的照明，需采用高压钠灯和金属卤化物灯等强气体高光放电灯。气体放电灯采用低耗能镇流器，且气体放电灯和荧光灯须安装无功补偿装置。

灯具在选择时除装饰需求外，应优选高比例直射光通、透射或反射系数高、配光性稳定、控光合理的灯具。建议使用非对称光源分布的灯具。其可以减弱反射眩光，一定的照度下，可以加强视觉环境，获得高效能。使用变质速度慢的材料制造的灯具，如搪瓷反射罩、玻璃灯罩等，可以减少光能衰减。室内灯具的效率不应小于70%;室外灯具的效率不应小于40%。照明方案的选择同样重要。光通利用的系数较高时，优选一般照明的方式。在有空调同时照明容量较大的场所，应使用空调风口与照明灯具结合方式。在需改善光色或需有高照度场所时，应使用混光照明。室内的表面使用高反射率浅色饰面的材料，可以有效利用光能。

从有利于推动照明节能的角度出发，应采用开发与节能并举、节能优先的原则，同时打破传统落后技术发展的设计观念。现阶段绿色照明有很大的市场空间，绿色照明是在照明工程中倡导提高工作和生活质量、减少污染、节约能源、保护环境的称谓，是建立以节约照明用电、有益環境、安全舒适、优质高效、改善照明质量和保护身心健康的一项计划。

当前光效高、无电磁辐射、无频闪的直流荧光灯以及太阳能照明应用，再一次证明节约照明用电在有巨大发展潜力的同时，为合理照明节能的设计、保护生态环境、实施绿色照明计划等方面提供良好条件。我国绿色照明计划预期目标是节约电力，减少环境污染，大力提高节电照明器具的产品质量，完善质量标准和设计体系。

2.电动机的节能设计

除了照明设备以外，电动机的节能对于建筑电气节能设计

也具有不可忽视的作用。转动负荷常作为给水排水、暖通等设备安装于民用建筑之内，其能耗占建筑总能耗的比例很大，因此具有重大节能的意义。目前主要的电动机节能技术包括变频调速和相控节电技术。

2.1变频调速。当前电动机节约电能的主流措施为交流电机调速的节电技术。在实际工作中，一般选择交流变频调速装置进行调速。利用变频调速，可以在负载下降时调节转速，以适应负载的变化，提高电机轻载效率。通过调节电动机转速，满足风量或流量调节的要求，从而达到节能效果。转速与流量的1次方以及功率的3次方成正比关系，即转速如果下降50%，则功率可以下降12.5%。因此，根据用户需求对电动机进行调速，可以达到显著的节能效果。

2.2相控节电技术。除了变频调速之外，相控节电技术也是交流电机的主流节电技术之一。该方法利用改变电动机的运行环境，实现电动机电量的动态管理。相控节电技术利用闭环回路进行反馈控制。由于电动机为感性负荷，其电流与电压的波形存在相位差，而相位差的大小与负载有关。相控器将实际相位差与电动机理想相位差进行比较，依顺序控制整流桥的触发角，便于实时调整输入电动机的功率，从而形成闭环控制。

三、建筑节能的发展前景—太阳能光伏系统的应用

照明设备和电动机等节能设计是针对建筑内部进行开展，其对电网的高能耗无法从根本上节约。而太阳能光伏系统的应用可以从根源上减少能源消耗。由于太阳能是无枯竭危险、无污染的能源，同时是也可再生能源，因此将太阳能光伏系统引入建筑电气中，完全符合节能设计的宗旨，且容易被用户所接受。

太阳能光伏系统的组成部分主要包括蓄电池、电池板、直流交流逆变器、负荷和控制设备等。其基本工作原理是将光能转化为电池组件的电能为蓄电池充电或者为用户供电。光伏系统有以下运行方式，包括群控、独立、混合、并网等，其中以并网混合应用最为广泛。光伏系统将太阳能电池板置放于建筑物屋顶，其引出端经过逆变器、控制器与电网连接，由并联电网、电池板为用户供电。因此，公共电网以及太阳能为负荷双重供给电源，并且光伏系统可与电网进行能量互换，从而增强了供电的可靠性。太阳能光伏系统可根据用户就近发电，供电系统可靠性较高，能源获取时间较短，还省去了蓄电池维护、更换和电能损耗等问题。建筑和太阳能光伏系统一体化建设体现了智能建筑的设计理念，在扩大了建筑行业光伏技术的利用空间的基础上，推动了光伏技术的规模化、产业化发展和应用，其市场发展空间及其广阔。

四、结束语

本文根据建筑工程实际情况，选取了应用较为普遍的几类节能技术进行了研究和分析，同时对太阳能光伏技术应用于建筑电气领域中的可行性与操作性进行了分析。建筑电气的节能设计关系到整体建筑方案的实施，在国家深入推广节能减排的大背景下，包括决策层、设计者、施工方、业主等在内的各方均对节能设计倍加重视。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50052-2009，供配电系统设计规范[S].

[2]徐水欣，张松滨.谈建筑电气的节能策略[J].经济技术协作信息，2008（27）.

[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施，2009年版/电气[S].