浅谈建筑电气设计的节能

2018-11-30金利明

科技与创新 2018年17期

金利明

（浙江天韵建筑设计有限公司，浙江杭州 310000）

近年来，建筑业的发展取得了很大的进步，其中，科学技术的发展使建筑电气工程的应用越来越广泛，人们对建筑电气设计的技术要求也越来越高。节能与我国现阶段提倡的节能减排是相呼应的，因此，建筑电气设计过程应继续贯彻节能降耗的理念，使电气工程能够长期发展。

1 建筑电气设计中的节能原则

1.1 适用性原则

在设计过程中，不仅要实现节能，还要满足建筑的整体功能，使设备能够正常运行，达到人们用电安全、生活舒适、交通畅通的目的。

1.2 节约原则

尽可能减少建筑消耗。在保证建筑用电的使用功能和安全的同时，可以找出哪些地方与建筑功能无关，合理配置施工设备，减少不必要的能耗，合理选择节能设备和材料，并在技术和经济上仔细比较得出结论，从而尽可能地降低能耗，提高能源利用率，使设备的操作和维护费用尽可能地降低。

1.3 安全性原则

建筑电气建设的目的是要提供动力保证人民的生产生活，但首先要保障工程的安全性。要实现安全，首先是保证建筑电气设备的完整性，使线路具有足够的绝缘性和负载阻力，同时，还设计了防雷技术和防静电等安全防护措施。

2 建筑工程电气节能设计要点

2.1 合理设计配电系统

建筑配电系统的设计应遵循简单、灵活的原则，具有较强的适应性。10 kV配电系统应尽可能采用环形配电方式，根据负载的分布，辐射型或主干型也可以使用；根据负荷容量和负荷分布，应在负荷中心安装变压器，缩短低压电源半径，降低电压损耗，提高供电质量；合理确定电气功能室和变压器的位置，可以减小供电半径；选择线路路线以避免交叉重复和迂回；适当增加导线的截面，现场补偿系统的无功功率，尽可能减少无功率传输的损失，以达到目标。

2.2 正确选择电压等级

城市高压配电电压应以10 kV为主，低压配电电压应为220 V/380 V，更有利于电网的经济运行；小负荷用户应直接接入最近的低压电网，当用户的计算容量较大或供电距离较长时（单负荷大于250 kW），应根据高压电源进行设计。

3 精心设计照明系统

照明节能设计原则是保证照明质量，在这种情况下最大限度地利用光能。

3.1 尽可能多地使用自然光

阳光是一种取之不尽的环境能源，民用建筑获得更多的自然光，可以提高室内温度，节约照明能耗，也有利于环保需要。因此，在设计中，应合理确定建筑照明标准，尽可能使用天然光源。在具体措施中，可采用高反射窗、照明框架，以增加天然光源的使用。

3.2 采取合理的控制模式

要充分利用自然光的光变化，确定电气照明的范围，实行综合照明分区控制，在适当的位置增设照明开关点，改变完全开放的习惯，达到有效的节能效果。各种类型的节能开关也可以使用，比如在酒店房间安装节能控制开关，住宅建筑有天然照明楼梯，人行道灯（应急照明除外）使用节能自熄灯等。这种节能开关适用于公共和室外照明，便于集中控制、遥控管理或使用自动照明控制装置等。

3.3 选用高效光源和电气附件

照明设计规范规定了照明标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准不能随意改变，这就要求对单位面积照明安装功率进行有效控制。一般采用高效荧光灯和紧凑型荧光灯，大型厂房、体育馆室外照明应采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。电气附件也要注意节能环保产品的选择，与传统的感应镇流器相比，目前的电子镇流器具有起动电压低、噪声小、温升低、质量轻、无频闪等优点，可良好地环境保护。

4 建筑电气设计中的节能措施

4.1 建筑物内系统的节能设计

在建筑电气工程中，建筑照明在整个工程中占有很大的比例，因此，能够实现一定的节能效果。在建筑照明设计中，科学设计照明色彩、照明和色彩渲染指标，可以提高照明的转换点，保证对相关灯具各开关的控制，方便灯具的管理，降低能耗；调光开关可用于床头灯，比如休息室、客房、程控开关或光电子开关、语音控制开关等。在公共和室外照明方面，节能自熄灯可用于公共场所，比如走道和楼梯；对于室外照明系统，应采用传感器来提高照明系统的效率，防止长期户外照明系统用电。

4.2 优化暖通空调系统的设计

在暖通空调的节能方面，暖通接口的控制是最重要的，它能使暖通空调系统工程师与强、弱电气工程师相互协调，合理优化暖通接口，使电力更节能。具体包括冬季和夏季局部负荷时水泵的分离控制，室内二氧化碳浓度的控制，低温送风系统和蓄冰阶段的分离，机电设备启停的优化控制、参数设置和节能控制，温度规格、焓控制、变风量、变流量系统优化控制等。

4.3 合理选择电气变压器类型

变压器是供配电系统的基本设备，变压器的损耗不容忽视。因此，应对具体损失的影响因素进行分析和改进，变压器损耗主要分为铁耗和铜耗，铁的消耗主要是由于铁芯材料与制造工艺有关，因此，应选用节能变压器来降低能耗。

因此，在选择变压器时，最好选用采用优质冷轧取向硅钢片的S9、SL9、SC9等节能变压器。由于“取向”处理，硅钢片的磁畴方向接近同一方向，从而降低了铁芯的涡流损耗，45°全斜率接头结构使接头闭合，减少了漏磁损失。在选择变压器容量时，应充分考虑负荷运行时间，确定变压器的运行参数，最大限度地减少损耗，提高电气设备的使用效率，提高电气利用率。

在选择变压器容量和数量时，应根据负荷情况考虑投资和年运行成本，合理分配负荷，选择适合电力负荷的变压器，使变压器能高效率、低消耗地工作。

4.4 提升电气系统功率因数

采用功率因数较高的电机，降低设备的无功率要求，提高建筑电气设备的自然功率因数；采用电容无功补偿来补偿电感引起的无功率。这是因为电容器产生的功率属于铅无功率的范畴，只在时间和滞后上才能相互抵消；如果自然功率因数达不到标准，应在电气设备选型和调速控制方案的条件下对无功率进行补偿。在供电点较远、无功率较大的情况下，采用局部补偿，降低了线路上的无功传输损耗，使节能效果更加明显。如果电气设备更加集中，就必须选择补偿组，建筑物中的其他无功率主要是变电站集中补偿和自动无功补偿加固定补偿。

4.5 减少电能在线路传输过程的损耗

电能损耗是一种重要的能源浪费形式，因此，利用技术手段降低输电过程中的电能损耗显得尤为必要。输电线路会出现功率损耗，通常情况下，损耗的大小直接关系到线路的负载和长度。如何最大限度地减少电力损失，是提高电力利用效率的一种手段，可以从材料、截面面积、线路长度等方面降低输电线路的功率损耗。对于较长的输电线路，在电压降和电流的前提下，导线的截面积可增加1～2级，应尽可能将管线放置在通风和散热较好的区域，为了合理选择电气房间的位置，应缩短供电半径，增加导线的截面面积。这些措施可以降低传输过程的损耗，提高电力的利用率，保证电能的运行。

4.6 运用智能控制技术

通过智能监测设备的应用，可以及时发现电气设备能耗高的问题，并能有效地采集数据，进行不同方位角、多点控制，把握重点，进行综合分析控制，加强各点之间的联系进行节能调整。在调整过程中，采用先进的低功耗断开技术进行智能调整，使所有消费达到最低水平；继续开展智能技术研究，使智能技术能够在社区和其他网络化区域进行全面协调，使整个局域网能够实现有效的节能控制。

4.7 充分利用清洁能源

随着科学技术的不断进步，人们越来越喜欢使用清洁能源进行工作生产，这主要是因为清洁能源自身具有绿色和可持续的优势，为建筑节能设计提供了更加广阔的发展思路，太阳能光伏供电系统在提高建筑整体能效方面的应用更加突出和明显。太阳能光伏电源的应用原理是利用光伏效应将太阳能直接转化为电能，为建筑电气设备提供电能。虽然清洁能源的发展主要用于建筑电气设计中的太阳能照明、热水系统和锅炉系统，但在科学技术不断发展的背景下，太阳能光伏电源技术的发展将越来越好，太阳能光伏电源技术在建筑电气工程中的应用将越来越广泛。