民用建筑电气设计中的节能

摘要：电气节能意义重大，建筑电气设计人员在工程设计中，应积极选用高效设备，采用先进技术，使建筑物的电能消耗尽可能地降低。同时，节能也应根据国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。本文通过供配电系统的节能设计、照明的节能设计、变压器的节能设计等问题来介绍建筑电气的节能设计。

关键词：建筑电气;节能设计;措施

前  言

随着现代工业的迅速发展和人们生活水平的不断提高，民用建筑的电力能耗问题日益突出。尤其是近几年，全国用电量和用电负荷增长较快，一些地方甚至出现电荒，严重影响经济社会发展和人民生活水平的提高，节约电能，也就成为民用建筑节能的焦点。由此，建筑电气节能设计尤为重要。本文结合民用建筑设计的特点，探讨了“建筑电气节能设计”的应用和选择。

一、建筑电气节能设计的原则

建筑电气设计节能的原则建筑电气节能应坚持：第一.满足建筑物的功能，即满足照明的亮度，色温、显色指数;舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生;满足上下、左右的运输通道畅通无阻。第二，节能必须考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。第三，节能应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的.再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。下面谈几点具体的节能设计措施。

二、民用建筑节能设计的具体措施

1.供配电系统的节能设计

供配电系统的节能设计要考虑方案的合理性、系统设备和供电线路的能耗。

优化用电负荷计算与负荷分配，选择最佳变压器负载率，从而降低变压器容量，减少变压器损耗。采用集中或分散方式进行无功补偿，提高低压侧功率因数，使其大于0.9，减少变压器损耗及配电线路损耗。合理确定配电点位置，配电间或配电柜应靠近负荷中心，从而减少电压损失与电能损耗。控制各类非线性用电设备所产生的高次谐波，降低高次谐波值，减少变压器、电动机、线路等的电能损耗。采用峰谷调节能量控制。

2.照明系统节能设计

2.1选择合理的照度标准。选择照度是照明设计的重点。照度太低，会损害工作人员视力，影响产品质量和生产效率，而且不合理的高照度则浪费电力。因此，选择照度必须与所进行的视觉工作环境相适宜，按国家颁布的《建筑照明设计标准（GB50034-2004）》选择照度。

2.2选择合理的照明方式。照明方式分为：一般照明、局部照明和混合照明。在满足标准照度的条件下为节约电力，应恰当选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。例如大空间的车间及办公楼，只用一般的照明方式，用较多灯具也很难达到精细视觉作业要求的照度;如果按要求设置一个局部照明的光源，用电较少便可达到所需要求。

2.3合理选择照明灯具。灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩目现象和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩光的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。在各类灯具中。荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明。这样光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。另外，在灯具设计上要采用合理的配光。如白炽灯的灯具在弧度上处理合理，照度不变的情况下可节电20%，荧光灯的灯具设计错开重光部分，可提高光效80%。

3.空调系统的节能设计

空调系统的能耗节能主要考虑的因素有如下几方面：空调的制冷负荷、空调水系统和风系统的能耗。因此，减少空调的能耗主要可以通过以下方式来得以实现：

3.1减少空调的冷热负荷。空调的冷热负荷主要与建筑物的围护结构，即墙体、窗户以及门扇有关。围护结构隔热性能不佳，则冬季，会有大量的热量通过它而流失，增加房屋的供暖负担，夏季室外的热量不断通过围护结构传人室内，增加房屋的制冷负担。因此，设计时应当控制墙体的传热系数，采用合适的结构和材料降低墙体的传热性能。与此同时，人体感觉舒适的室内温度13℃～23℃，空气相对湿度20%—80%，在满足人体舒适的前提下，要合理确定室内设计参数，以减少空调的冷热负荷。

3.2合理选用空调的制冷机组。在空调机组中，制冷制热机组是主要的能耗设备，其能耗占整个空调系统的55%—65%，因此，选择合适的制冷制热机组对空调系统的节能来说就尤为重要。就目前的技术来说，可选择如螺杆式、离心式冷水机组，这类机组的能效比比较高，最高可达到6.0。

3.3降低水系统的电能损耗。空调的冷冻水泵、冷却水泵耗电量可占到空调总能耗的15%～20%。因此，也必须重视空调水系统的节能。在实际的运行中，空调制冷和制热机组主要处于部分负荷下运行，因此，水系统节能的关键便是随着负荷的变化而改变流量，根据实际经验，宜采用变频调速变流量方法以减少水泵的运行能耗，最大限度节约电能损耗。另外，冷冻水温度越高，冷却水温越低，制冷效率越高，根据这个原理，运行时可提高冷冻水的温度，提高冷却水的温度，通过提高制冷效率达到节约电能的目的。

3.4降低风系统的电能损耗。空调风系统的合理设计，也可以节约空调的用电量。这首先需要从建筑设计的总体来考虑，即建筑物的布局及室内设计要尽量通风。设计的时候要充分考虑门窗、进风口以及建筑平面在新风引进中的作用并加以充分利用，以尽量减少空调新风系统的使用。而对于空调系统本身来说，可用温度变风量的方式使送风量随负荷的变化而变化以达到使用时节约电能的目的。

4.变压器的节能设计

变压器做为一个在民用电中不可缺少的设备，其选型和运行在节能中是不可以忽视的。变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pb=Po+Pk*β2式中：

△Pb——变压器有功损耗（kW）;

P。——变压器的空载损耗（kW）;

Pk——变压器的有载损耗（kW）;

β一变压器的负载率（0≤β≤1）。

4.1Pb作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9，SL9，SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45°全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。

4.2Pk是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2Pk用微分求它极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在75%一85%。

4.3在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。

三、结束语

节约能源是我国经济建设中的一项重大政策，建筑节能对于促进能源资源节约和合理的利用，缓解我国能源资源供应与社会经济发展的矛盾，加快发展循环经济，实现我国国民经济可持续的高速发展，有着举足轻重的作用。在大型建筑的电气节能设计中，建议进行节能效益评估，确保节能效果和经济效益。

参考文献：

[1]JGJ/T16—92.民用建筑电气设计规范[S].中国计划出版社.

[2]GB50189-2005.公共建筑节能设计标准[S].中国建筑工业出版社.

[3]丁志国.关于建筑电气设计中节能措施的探讨[J].《科技信息》2007

[4]李霞.浅谈建筑电气节能设计[J].《浙江建筑》，2006

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