建筑电气节能设计的几条思路

摘要：近年来，随着我国建筑行业的发展趋势来看，节能建筑将是未来的引领者。但于此同时还需要各系统之间的协调配合，不断应用新思路、新技术、新设备，推动我国“低碳经济”的全面发展。本文简述了建筑电气设计的节能措施，分别从变压器的选择、电气产品的选择.无功功率的合理补偿、照明节能等方面的节能方法论述，以期指导实践。

关键词：建筑电气节能设计

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

1 建筑电气节能设计的基本原则

随着我国经济的不断发展。建筑行业的不断进步。从电气节能设计的实用目标出发，要做到技术可靠，先进安全的原则，按工程投资考虑经济效益，就不能因为节能而过高地消耗投资及增加运行费用，而是应该让增加的部分投资能在较短的时间内通过节能减少下来的运行费用得到回报。建筑电气节能设计应节省无谓消耗的能量，在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，并从技术上、经济上进行比较后再选定节能设备，绝不能只做表面形式上的节能。

2 建筑电气设计的节能措施

2.1 变压器的选择

变压器的损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。变压器节能设计中主要考虑的是减少其有功损耗，提高运行的效率。变压器的有功损耗包括空载损耗和负载损耗。变压器的空载损耗又称为铁损。它是由铁芯的涡流损耗和漏磁损耗组成，其值与铁芯的材质等有关，而与负荷大小无关，是基本不变的；而铜损与负荷电流平方成正比，负载电流为额定值时的铜损又称短路损失。降低空载损耗和负载损耗的途径有：①采用优质硅钢片，改进铁芯结构，降低空载损耗。②改进绝缘结构，适当减小电流密度，降低负载损耗。因此，在变压器设计中应优先选用 S9- S11 或 SC9- SC11 等低损耗节能变压器。近年来，非晶合金铁芯变压器由于其噪声小、低损耗的特点在市场上得到了很好的使用，它的空载损耗只有传统钢材铁芯变压器的1/10。

2.2 电气产品的选择

在此工程设计中，在对电气产品的设计进行选择时，应采用国家认证机构确认的标准产品，并优先选择高效、节能、环保的电气产品和设备，绝不采用国家明令禁止的、淘汰的和高耗能产品。

2.3 供配电系统的节能措施

供配电系统的设计应经济合理，在保证供电可靠性和供电质量满足规范的前提下，力求做到节省有色金属消耗、减少电能的损耗。具体节能措施为：根据工程性质、规模、负荷容量、防火分区及业主要求等因素综合考虑，合理选择变电所、配电小间的位置，配电小间的设置一般以 800～1000m2设一个为宜，末端配电箱的供电半径宜为 30～50m，同时配电线路敷设时尽可能走直线，少走弯路，不走或少走回头路，避免出现“支线沿着干线倒送电”的现象，以减少来回线路的电能损失。

线路损耗一般与线路的长度和负载的大小相关联，降低线路损耗的主要措施有：①尽量选用电阻率较小的导线，铜导线较佳，铝导线次之。②线路路径的选择应合理，尽量走直线，尽可能不走弯路；配电房应靠近负荷中心，以减少供电半径。③合理选择导线截面。导线截面大小的确定应根据电流指标及经济条件来确定。对于较长的线路，在满足电流及电压降要求的情况下，可使导线截面适当放大，这样做虽然增加了线路费用，但由于节约能耗而减少了年运行费用，从而达到节能的目的。此外，对于环形供电方式，为降低线路的电阻值，将开式网运行改为闭式网运行，同样可明显降低线路的损耗。④提高传输线路的电压等级，资料显示当电压提高10%时，耗能可降低 17.4%，因此提高传输线路电压是降低线损的有效途经。⑤提高系统的功率因数及设备的自然功率因数。线路损耗与电力用户的功率因数的平方成反比，因此提高功率因数也是降低线路损耗的有效措施。工程设计中应尽可能采用功率因数高的设备，对电感性设备可选用附有补偿电容器的用电设备；设置无功补偿装置时，对容量大且平稳的负荷采用就地补偿方式，对容量较小或断续的负荷宜采用变电所低压侧集中补偿方式。

2.4 无功功率的合理补偿

无功补偿时首先应减少用电设备的无功消耗，提高自然功率因数，具体措施：①正确选择变压器的容量和台数，以便可以切除季节性负荷专用的变压器。②荧光灯、气体放电灯灯具功率因数小于 0.9 时应做单灯电容补偿。③减少供配电线路的感抗，采用正确的电线、电缆的敷设方式及采用同心结构的电缆等措施。④正确选择电动机的容量。当采用提高自然功率因数的措施后，仍达不到供电部门及节能要求时，在变、配电室内集中进行电容补偿，对容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备宜单独就地补偿。

2.5 照明节能

我国照明用电约占社会总用电量的 12%，采用高效照明产品代替低效照明产品可节电 60%～80%，所以照明节电潜力巨大。提倡照明节能不是说降低视觉要求和降低照明质量，照明节能基本原则是保证不降低照明场所的视觉要求，力求减少照明系统中的能耗，最有效的利用电能。在工程设计中以照明功率密度(LPD)值作为照明节能指标，力求合理提高照度而降低用电量。

（1)合理选择和确定照度标准值。GB50034- 2004《建筑照明设计标准》规定了各类场所的照度标准值，实际设计中执行的照度值可能提高或降低一级。在一般情况下设计照度值与照度标准值相比较，可有±10%的误差，使照度标准值的选择具有一定的灵活性。对于规范条文规定的房间或场所，在选定的相关参数条件下，须达到规定的照度值并确保 LPD 值不超标，该比值的量纲是 Lm/W，表示投入的光通量相对于输入功率的比值，可作为照明设计参考的能效指标，规范条文规定的照度标准值与对应的照明功率密度值之比作为能效指标下限。

（2)应用高光效照明光源。照明光源的节电指标是发光效率。它是指每瓦所产生流明数的大小，数值越大表示发光效率越高，越节省电能。表 1 是常用光源光效参数的比较。表 1中表明荧光灯的发光效率比白炽灯高得多。

表1常用光源光效参数比较表

使用直管荧光灯的场所，应选用细管径(即 T8 或 T5 型)、稀土三基色直管荧光灯，不应使用卤磷酸钙荧光粉制的荧光灯，这样提高光效、显色指数，而且使用寿命更长，节能效果好。在办公室、教室、商场和工业厂房一般功能性照明场所，使用直管荧光灯满足照度均匀度要求条件下，应选用功率较大的灯具 (T8 不小于 36 W，T5 不小于 28W)，可提高能效30%～40%。办公室、会议室应用直管荧光灯或紧凑型荧光灯，应尽量不用或少用白炽灯，紧凑型荧光灯具有光效较高、寿命长、显色性较好，用它取代白炽灯可节约电能，其他场所应严格限制白炽灯的应用。积极推广应用高光效、长寿命的金属卤化物灯和高压钠灯。商场营业厅、展览厅、候机厅等中等高度(如灯具安装高度 4～6m)的公共建筑显色要求高的宜采用较小功率的陶瓷金卤灯，其光效更高；大件仓库、锻工车间、炼铁车间显色性要求不高的场所以及道路照明，应采用光效更高的高压钠灯；高大的工业厂房采用金属卤化物灯。对设计选用的灯具(直管荧光灯、单端荧光灯、自镇流荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯等光源)应选择其光效符合“节能评价值”的产品，以满足节能的要求。

（3)推广应用高效节能镇流器。荧光灯应选用电子镇流器或节能电感镇流器，符合使用要求时，可选用两个或几个灯管共用的镇流器；金属卤化物灯、高压钠灯应选用节能电感镇流器，根据产品的发展，逐步应用电子镇流器。镇流器的功耗占灯功率的百分比见表 2。

表2 镇流器的功耗占灯功率的百分比

（4）选用高效的灯具。灯具发出的总光通量占灯具内光源发出的光通量的百分比为灯具的效率，它说明了灯具对光源光通的利用程度。影响灯具效率的主要因素有：反射器和保护罩的材料。目前这些材料很多，一般地对反射器而言经镀铝处理的反射镜其反射率达 80%以上，保护罩以透明玻璃的透过率为最高，其次为棱镜塑料。因此，在灯具选型时，应优先选用高效的节能灯具，实现设计时阶段的节能。

（5）照明控制：光源的选择可以达到照明节能，照明控制是关系运行中节能的重要因素。公共建筑和工业建筑的公共场所，宜采用集中控制，为了节能，宜按建筑使用条件和天然光状况分区、分组控制；体育馆、影剧院、候机厅、报告厅等公共场所应采用集中控制，并按需要采取调光或降低照度的控制措施。每个照明开关所控灯数不宜太多。每个房间的灯开关数不宜小于 2 个。房间或场所装设两列或多列灯具时，所控灯列与侧窗平行；生产场所按车间、工段或工序分组；电化教室、会议厅、多功能厅等场所按靠近或远离讲台分组。

（6）合理利用自然光节能降耗。充分利用自然光，把照明和自然采光相结合。建筑物的照明设计应充分利用自然光节能降耗。在进行照明设计时，应尽量利用自然光，白天少开灯。室内墙壁以洁白干净为准，可提高光的反射率，增加亮度。

（7）严格执行照明功率密度(LPD)限值。照明设计中应按选用的光源、灯具及布置计算照度，在符合 GB 50034- 2004《建筑照明设计标准》规定的照度标准值后，再验算实际的LPD 值，以不超过标准规定的 LPD 限值为合格，低于 LPD 限值更为节能。不能用规定的 LPD限值作为单位面积功率去计算照度。

结 语

节能降耗是国家的基本国策，在建筑电气设计时应大力推广和实施国家的节能方针，精心考虑各种可行技术措施，合理配置各种电气设备，并对其进行有效、科学的控制和管理，减少能源消耗，提高能源利用率。这些必须通过工程技术人员的精心设计，才会将美好的愿望变成现实。

参考文献：

[1] JGT 16- 2008，民用建筑电气设计规范[S]．

[2] GB 50034- 2004，建筑照明设计标准[S]．

[3] 北京照明学会．照明设计手册[M]．第 2 版．北京：中国电力出版社，2006．

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