建筑工程电气设计中的节能性保障措施

燕珊

（甘肃省建材科研设计院有限责任公司宁夏分公司，银川 750000）

1 引言

建筑工程电气设计是以建筑物为载体，融合了电力、照明、弱电、消防等方面的技术应用，对建筑空间利用、功能实现、费用成本等方面均有一定的影响，也是衡量建筑品质、生活档次的重要因素。虽然电气设计理论已经相对成熟，实践经验逐渐丰富，但是仍然存在许多问题。根据相关统计分析，电气能耗是建筑能耗中所占比例最大的。如何从源头上做好节能设计成为重难点问题，需要从实际出发，更好地满足建筑工程的节能性需求。

2 工程简介

宁夏闽泰纺织有限公司10 万锭纺纱项目，选址为固原市开发区轻工产业园。建设内容主要包括生产功能区、配套设施区，总建筑面积57 660 m2。其中，生产功能区包括1#车间、2#车间、1#仓库、2#仓库，配套设施区包括办公楼、职工公寓、消防水池、维修车间等。生产功能区主体结构为门钢结构，配套设施区为钢筋混凝土框架结构。本文将重点强调本项目电气设计中的节能性保障措施，为建筑电气工程绿色节能发展提供参考。

3 建筑工程电气设计中的节能性保障措施

3.1 供配电系统设计

根据供电可靠性要求和中断供电的影响程度，科学计算用电负荷，本项目有二级负荷和三级负荷。其中，消防系统设备用电为二级负荷，其他用电均为三级负荷。

该项目从市政供电管网接入2 路10 kV 供电线路，在1#车间设置高压开闭所和高低压变配电室、2#车间内设高低压变配电室，用于生产功能区建筑供电。配套设施区在室外设置箱变供电。进线电缆穿管埋地进入栋楼配电间，低压系统采用TN-C-S 三相四线制，系统整体接地电阻不超过1 Ω，采用放射式和树干式相结合的供电方式，这样既能有前者的可靠性特点，又兼具了后者的灵活性优势，在本建筑供电系统中具有较强的适用性[1]。

在供配电系统设计中，采取了诸多节能性保障措施。

配电室的位置尽可能设置在用电负荷密集处，这样能够缩短配电半径，基本控制在100～150 m 左右，减少了不必要的电力线路损失，而且又可以降低供电电力的电缆的费用成本，将单相负荷尽可能均衡地分配在三相上，使三相负荷保持基本平衡。

变压器在整个供配电系统中发挥着重要作用，作为应用较多的电气设备，必须重视变压器的功率损耗，根据相关标准，选用节能型变压器。经过综合比对，本项目选择了SCB13型干式变压器，同时，要根据建筑用电负荷特点，合理设计变压器数量和容量。在用电负荷不变的情况下，变压器的运行效率的提高能够有效减少功率损耗，采用电容补偿法能够达到这一目的。可通过高压电容器对变压器和高压用电设备无功功率进行补偿，对于一些距离较远、相对分散的用电设备，则可以使用就地补偿的方案。

低压输电线缆在输送电能过程中会出现部分能量损失，除了尽可能缩短供配电线路长度，还应该从降低线缆电阻方面着手，合理确定线缆截面积，假如负载电流为80 A，运行时间为4 000 h，如果以发热条件为设计依据，采用截面积为25 mm2线缆，每千米的总费用约31万元，如果从节能的角度出发，采用截面积为70 mm2的线缆，每千米总费用约19 万元，节约百分比能够达到38.7%，虽然在建设阶段线缆成本较高，但是在正常运营的情况下，2～4 年节约的电能费用就可以抵消初期投资增加的费用，所以，必须通过科学计算对比不断优化电缆选型方案设计，尽可能把能量损耗降到最低[2]。

3.2 照明配电系统设计

3.2.1 合理选择照明器具

在照明配电系统设计中，光源的选择是基础，直接决定着整体照明效果，应优先选择光效高、综合能效高、单位照明成本低的光源类型。比如，使用LED 日光灯能够比普通荧光灯节电1/3 左右，使用细管荧光灯取代粗管荧光灯，节电效果更加显著。同时，还要结合光源使用场所、工程实际情况、用户照度需求、光源启动时间等综合因素，选择更加合适的高效光源，比如，在灯具安装高度低的情况下，如果没有特殊照度要求，优先选用荧光灯，具有使用寿命长、光效性能高、性价比好等优点，而且直管型荧光灯中的T8 型荧光灯综合效率较高；在灯具安装高度较高的情况下，如果有一定照度要求，可优先选用金卤灯，这是一种接近日光色的新型节能光源，具有寿命长、光效高、性能稳定、显色性好等优点；在一些安装高度十分高的特定场所，可以优先选用高频无极荧光灯。

选用效率高、流明利用率高、流明维持率高的灯具，这样能够获得不错的照明节能效果。通常情况下，不带光学附件的灯具效率较高，从这个角度出发，在满足眩光限制条件下，优先采用敞开式出光口形式的灯具，不宜选择带保护罩的包合式或栅格式灯具，而流明利用率反映了灯具对光源发出的光通量的利用程度，与灯罩形状、材料等方面相关，同时也与灯具和光源的配置方式分不开，灯具在使用寿命内某一特定时间的光通量与灯具初始光通量比值就是流明利用率，通过改善材料光学性能、镀光触媒膜、设置活性炭过滤器等多种方式，都可以实现提高光通量利用率的目的[3]。

灯具附件的能量损耗也不容小觑，合理选择节能附件，也能对照明节能产生一定作用。作为荧光灯的重要附件，镇流器的主要类型有普通电感镇流器、节能型电感镇流器、电子镇流器，其中，普通电感镇流器应用时间较长、应用范围较广，具有寿命长、价格低等优点，但是自身功耗较大，启动电流大，系统功率因数低，存在频闪效应，节能型电感镇流器和电子镇流器节能效果更好，可靠性更高，从产品单位成本、使用寿命、总费用、投资回收期等方面考虑，节能型电感镇流器优势更加明显，性价比更高，在选择照明灯具时，优先选择配有节能型电感镇流器的荧光灯具。

3.2.2 科学设计照明方案

光源与灯具的匹配是照明系统方案设计的重要内容，也是实现照明节能的重要手段，利用照度计算原理，提高减光系数和灯具利用系数，有利于提高平均照度。采用高光通量维持率的灯具，改善房间卫生状况，调整证明控制策略，都能有效提升减光系数。而灯具利用系数与室形指数以及墙面、地板、顶棚的反射比密切相关，在不能改变室形指数的情况下，可以通过改面饰面材料、提高反射比的方式提升灯具利用系数。

当平均照度和功率密度相等时，通过提供恰当的亮度对比、照度均匀度、色温，也能够提高照明质量，从而降低对照度的依赖，比如，色温能够从一定程度上影响人们的主观感受，低照度的暖色调、高照度的冷色调都能营造舒适的环境，所以，采用色温较高的暖色光，能够降低对照度的要求，从而产生照明节能的效果。

合理设计灯具排布方式和照明方式。灯具的排布涉及两个重要参数，即布置间距和悬挂高度，二者的比值是影响照度均匀度的关键数据，为了实现照度均匀度和节能效果的平衡，需要将其控制在合理范围内。在照明方式选择上，如果照明场所要求高照度，采用混合照明的方式更为有利，能够使亮度分布更加合理，充分利用了不同光源的光学特性，通过组合搭配能够实现最优的照明效果。如果各工作面分布密集，那么可以采用单独的一般照明方式，根据相关规范和实际需求，选择恰当的目标照度进行设计，如果室内工作面分布的密集度不同，能够明显区分工作区和非工作区，可以采用分区一般照明的方式，但需要控制工作区和非工作区的照度之比，避免产生视觉疲劳。在同样的照度要求下，采用间接照明的方式消耗的电量更大，所以应该尽可能减少间接照明的使用。随着照明系统复杂程度的不断提高，利用专业仿真计算软件能够更加高效、准确地进行设计，首先，建立室内空间模型，然后，选择灯具文件，载入相关参数，输入设计目标参数，最后，生成计算报表，通过科学数据计算，验证照明系统的节能效果[4]。

3.2.3 积极调整控制方式

传统的固定模板式的照明系统控制方案不能根据照明环境特点和照明要求的变化进行灵活调整，面对面积较大的照明场所，需要控制的灯具较多，应根据使用需求合理划分照明区域，采取不同的照明控制策略。本工程的门厅、电梯厅、走道、楼梯间等场所，按照建筑使用条件和天然采光状况，采取分区分组控制策略，在公共区域宜采用声光控制、定时控制、红外感，应对灯具进行联动开关，在室外照明，宜采用光电定时控制开关或光电自动切换开关的控制方式。随着行业的不断发展，智能照明控制系统应用越来越广泛，在设计时，应遵循相关政策和规范标准，根据建筑功能和用户需求，通过各种控制器和传感器的使用，实现经济合理、技术先进、使用安全、管理方便、节能降耗的整体效果。

3.3 其他方面节能性保障措施

其他方面的节能性保障措施主要体现在建筑设备的电气节能上，本工程设置了1 台电梯，电梯具有节能运行功能，当无外部召唤且轿厢内一段时间无预置指令时，可以自动转换为节能运行模式，电动机采用高效节能产品，必须符合相关节能评价规定，所有控制箱的控制电气设备均采用节能型产品，同时，充分重视能耗监测系统设计，在电梯、照明、风机等动力用电设备设置电量分项计量装置，根据实际运行情况检验系统运行的能耗状态，确保在运行过程中达到绿色建筑设计标准[5]。

4 结语

综上所述，电气专业设计是建筑工程设计的重要内容之一，直接决定着建筑的运行效果，在现有设计规范和理论的基础上，应积极融入绿色发展理念，应用更多的节能性保障措施，为人们提供更加安全、健康、环保的居住环境。本文首先介绍了工程的基本情况，然后从供配电系统设计、照明配电系统设计以及其他方面设计出发，对设计过程中的节能措施进行了总结分析，希望为建筑工程创造节能效益提供参考。