浅谈建筑中的电气节能设计

摘要：本文介绍了建筑电气节能设计的原则，重点列举了建筑电气节能设计的几种措施。

关键词：节能原则 供配电系统变压器照明设备

一.建筑电气设计中的节能原则

我国是能源短缺的国家，但能源浪费却很严重，无论是供配电系统或用电设备，均存在着节能的巨大潜力。因此节能降耗一直为国家所倡导，2005年7月初国务院发出《关于做好建设节约型社会近期重点工作》的通知，特别指出“要坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针”。仅对建筑电气设计来说，节能工作的重点是正确设计供配电系统，改革高电耗工艺，选用电气节能产品，通过优化设计和合理组织生产，实现供配电及用电设备的经济运行。建筑电气节能应遵循以下三个原则：

1、满足建筑物的功能，即满足照明的照度、色温、显色指数，满足空调舒适性；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。节能还应按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。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。

2、节能的着眼点，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，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。民用建筑的节能潜力很大，应在设计中精心考虑。但是在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。

3、合理地进行用电负荷计算，用电负荷计算方法选择得当，会达到节材、节能的目的，若选择不当，会给用户带来不必要的投资和能源浪费。关于用电负荷计算方法宜按下列原则选取：在方案设计阶段可采用单位指标法，在初步设计阶段及施工图设计阶段，宜采用需要系数法，对于住宅建设，在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。

二.供配电系统的节能

供配电系统节能的主要方向是减少供配电系统电能的损失。GB/T3485-1998《评价企业合理用电技术导则》中规定，根据受电端至用电设备的变压级数，其总线损率分别应不超过以下指标：一次变压不得超过3.5%；二次变压不得超过5.5%；三次变压不得超过7%。因此在建筑电气设计中，如何减少线路上的能耗必须引起足够的重视。

由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。其公式如下：P＝3I²R/1000，由上式可以看出，在线路上的电流不变的情况下，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R＝ρ×L／S，即线路电阻与电导ρ成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。

1、应选用电导率较小的材质做导线，规范规定一般采用铜芯导线。

2、减小导线长度。首先，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失；第三，变压器尽量接近负荷中心，以减少供电半径，缩短供电干线的长度；第四，在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不至于产生支线沿着干线倒送的现象。

3、应按经济电流密度合理选择线路导线截面。

三.变压器的节能

变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分，有功功率损耗又包括铁损和铜损，其中铁损即空载损耗，其值与铁芯材质有关，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。变压器的有功功率损耗如下式表示：Pb＝Po＋Pkβ²，其中：

Pb--变压器有功损耗（KW）；

Po--变压器的空载损耗（KW）；

Pk--变压器的有载损耗（KW）；

β--变压器的负载率。

GB/T13462-1992《工矿企业电力变压器经济运行导则》提出了变压器经济运行区的概念，并给出了变压器经济运行的措施：选择高效低能耗变压器。力求变压器的实际负荷接近设计的最佳负荷，提高变压器的技术经济效益，减少变压器空载和负载损耗；当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器；对于节假日不生产的车间和设备，可把其中不能停电的负荷集中到某一台变压器上，设置专用变压器供电。

四.照明设备的节能

我国照明耗电大体占全国总发电量的10％~12％，因此，照明节能的潜力很大。但照明节能是一项系统工程，要在保证有足够的照明数量和质量的前提下，从提高整个照明系统的效率入手，不能单靠减少灯具数量或降低功率，要充分利用自然光，改善环境的反射条件，推广应用新光源和改进照明灯具的控制方式。

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，由于我国幅员辽阔，各地经济差距很大，建筑标准也不同，应根据这些条件，在满足基本视觉要求的条件下，选择合理的照度值，同时在计算照度时，不应超过标准值的110。

2、采用高效电光源。在灯具悬挂较高的场所的一般照明，宜采用高压钠灯、金属卤化物灯或镇流高压荧光汞灯，除特殊情况外，不宜采用管形卤钨灯及大功率普通白炽灯。灯具悬挂较低的场所照明采用荧光灯。除特殊功能建筑物(如博展馆、影剧院、高级饭店等场所)外，不宜采用白炽灯。

3、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电子镇流器；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。

4、改善照明器的控制方式。照明器的控制，要根据各房间使用的不同特点和要求区别对待，尽可能做到使用方便，又为节电创造条件。面积较小的居住，办公用房或类似的房间，宜采用一灯一控或二灯一控的方式，在经济条件允许时可采用变光开关。面积较大的房间宜采用多灯一控的方式，当整个房间有均匀照度要求时，可采用隔一控一的方式，无均匀照度要求时可分区控制，此时，应考虑适当数量的单控灯。居住、办公建筑内的楼梯间、走廊等公共通道，照明器宜采用定时开关控制。在远离侧窗的天然采光不足的区域内的电气照明，宜采用光电控制的自动调光装置，以随天然光的变化而自动地调节电气照明的强弱，保证室内照明的稳定。室外照明宜采用光电自动开关或光电定时开关控制，按预定的照度和预定的时间自动接通或断开电源。

五.结束语

电气的节能是我国经济环境可持续发展的重要一个环节，而建筑电气的节能则是不可轻视的一个方面。本文从建筑电气的几个大的方面阐述了节能的一些措施，但绝不仅仅局限于此，建筑电气处处时时都要考虑到节能设计的问题，只有在以人为本的理念下们坚持“贯彻实用、经济合理、技术创新”的原则，精心设计，加强技术创新才能达到最佳的节能效果和取得最佳的经济效益。当然除了建筑电气节能设计之外，节能也离不开我们每一个人的行动，节约每一度电，节约每一份能源。

参考文献：

[1]注册电气工程师职业资格考试复习指导教材编委会. 注册电气工程师职业资格考试专业考试复习指导书（供配电专业）. 中国电力出版社，2010，

[2]沈利英.现代住宅建筑电气设计的节能措施[J].民营科技，2010，（8）：240-240.

[3]徐先勇，方厚辉，方璐.智能建筑中的电气节能措施[J].大众用电，2007,（11）：36-38.

[4]夏利民.试析建筑电气设计中的节能措施[J].中国科技纵横，2010,（18）：228-228.

[5]姜玉锁，王彦武.浅谈建筑电气设计中的节能问题[J].经济技术协作信息，2010,（17）：220-220.