住宅小区的建筑电气设计及其节能措施研究

【摘要】住宅的总体电气设计是住宅小区建筑设计的一个重要组成部分，本文介绍了住宅小区建筑电气设计的思路及电气设计的几个主要的组成部分，例如：负荷计算、供电电源设计、变配电室设计、电力电缆设计、照明设计。以北京、天津、大连等几个城市为例，将其地方标准和设计思路进行对标。本文以规范、设计原理和地方规定为根本、以实际项目为依托，在各部分的设计中对相应的节能措施进行了研究，并结合项目情况进行运用，通过相关计算，对其经济效益进行了估算。

【关键词】住宅小区；电气设计；节能措施；效益

一、住宅小区建筑电气设计发展概述

近年来，通过近不断的反复研究和积极探索，在我国广大的建筑电气设计师、电气设备研发人员、施工安装队伍的共同努力下，形成了如今的这样一个专业的工程学科一一建筑电气。“建筑电气”的一般含义是：是以建筑物为载体，利用融合照明、电力、安防、节能各个方面的技术，在建筑物自身的空间及附近延伸空间内，为创造一个安全的、舒适的、适合人类居住的环境而进行研究、设计的应用学科。

建筑电气技术的发展与建筑技术和电气科技的发展密不可分。信息科技技术的发展是建筑电气技术的发展取得了飞跃性的进步。21世纪伊始，建筑行业虽然是我国的主要支柱行业之一，但是其功能还仅仅是为了满足人们的简单日常需求而己。建筑电气行业内更是处于无行业标准、无制图规范、无学术交流、无研究机构的状况。随着社会的稳定网络通信系统、有线电视系统、火灾自动报警系统、对讲安防系统、楼宇自控系统也渐渐步入了寻常百姓家。逐渐进入到了大规模建筑以及快速发展阶段。

二、住宅小区建筑电气设计负荷

（一）近年现状

二十世纪以来，广大人民生活水平日新月异，与国际产品、技术交流频繁，各种家用电器产品也涌入寻常百姓家，居民日常生活的用电需求也大幅增加。

如今，住宅用电负荷的增长速度远远超过了住宅建设面积增加的速度，为了弥补用电需求与建设面积之间的差距，电力部门要求：新建住宅小区的供电能力应能满足居民住户四十年到五十年内的用电增长需要。一般城市住宅的户内配线按照用电负荷密度不低于50瓦/平米的指标设计，直辖市、省会及经济发达城市按用电负荷密度不低于60瓦一80瓦/平米的指标设计。

（二）方案及初步设计阶段的负荷计算

在方案设计阶段或初步设计阶段确定计算容量时，可采用单位指标法估算，并根据估算结果确定变压器的容量及数量。初步设计阶段，当其他专业能提供一些大型设备的用电量时，可以将己知设备的用电容量与估算的照明等分散负荷用电容量相加，确定配电变压器的容量及数量。

目前，居民住宅的的电气负荷计算大多是采用单位用电指标法。可以面积为单位进行计算，或者以户为单位进行计算。根据住宅档次、面积不同，再结合业主提出的相关需求，从而在设计初期确定每户的用电负荷量。2012年开始实施的《住宅建筑电气设计规范》（JGJ 242-2012）一套型面积为指标规定了我国我国各类住宅的用电负荷指标，详见表2-1。

三、住宅小区供电电源的确定及设计及其节能措施研究

（一）确定供电电压等级的一般原则

一般情况下，相关供电部门确定电压等级时，主要的参考数据是该用户用电负荷的最大值，同时考虑用电设备的总容量、客户变电站总变压器的容量、当地供电条件以及客户分级，经过经济技术比较后确定。除非有特殊需要，供电的电压等级一般按以下规定确定：客户用电设备的总容量在100kW及以下或者受电变压器容量在50kVA及以下者的，可采用低压供电。

客户变压器的总容量在100kVA ～ 16000kVA（不包含16000KVA）时，宜采用10kV供电。

客户变压器的总容量在8MVA ～ 40MVA时，宜采用35kV供电。但是原则上不推荐建设35kV电压等级的客户变电站，当确实需建设的，应进行技术经济比较。

客户变压器的总容量在16MVA ～ 100MVA时，建议最好采用采用110kV及以上的电压等级为客户供电。

客户变压器的总容量在100MVA及以上，宜采用220kV及以上电压等级供电。10kV及以上电压等级供电的客户，当单回路电源线路的容量不满足负荷需求并且附近无上一级电压等级供电时，可合理的增加供电回路数量，采用多回路供电。

（二）居民住宅的供电方式

居民住宅小区原则上要采用低压供电方式，为了更好地满足居民用电的要求和供电的质量，需要在居民住宅小区内建设相应的高压小区配电室和开闭站。建设开闭站可解决变电站10千伏出线开关数量不足的问题，充分利用电缆设备容量；同时减少相同路径的电缆条数，提高互倒能力及供电可靠性。一般的居民小区总建筑面积抵达40万平方米应建居民住宅小区开闭站，并依据总建筑面积和电网计划判定居民住宅小区开闭站数量或许可以建造变电站。

（三）开闭站的设计

开闭站的占地面积一般为250平方米左右。结合开闭站建设的基地站或集控站，可根据需要适当增加建筑面积。

开闭站一般采用双路电源进线，单母线分段接线，通常馈电出线为10～12路，不宜馈出中压架空线路。假如建造区域的开发规划较小，也能够依据实际情况建造馈电出线为6～8路的小型开闭站，原则上不建造带维护而不具有母联的大配电室形式。开闭站容量裕度趋于缺乏时，应操控接入新负荷，开闭站容量不满足供电安全N-1原则时，应倒出负荷，或者对开闭站进行改造。

（四）公共区域照明设计及其节能措施研究

电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行，的确比常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。相反，在公共区域大量投运节能灯后，节能灯的损坏率大大提高。因为节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了电网。受谐波影响，在三相负荷基本平衡的情况下，中心线电流居高不下，电网的供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得配电变压器发热，严重时会影响其使用寿命。因此，须对供配电设备进行必要的改造，保证电能的质量。对纯阻性负荷可以降低运行电压，达到节能的目的。

四、照明节能效果评价

为了缓解停车压力，同时减少占地面积，很多住宅小区都建设了大型的地下车库，有些车库还是多层的。小区车库在晚间使用频率很高，尤其在上下班时间车辆的进出非常频繁，而且白天没有采光，在用电高峰期间要支付高价用电费用，所以很多小区的地下车库的耗电量非常“可观”。无论小区物业还是每位业主都开始关注这个问题，这也是众多新建小区把车库照明节能当成重点的原因。

节能重点：解决“长明灯”问题。长明灯不仅耗电，而且还会导致整个系统故障频繁，维护费用大增。

本项目的设计思路：

通过对照明进行红外感应控制和分时段定时控制实现节能。红外感应控制：在车位上方的每个荧光灯上安装红外探测器，每个红外探测器可探测三个车位，当探测器探测到人员和车辆时开灯，人离开后30秒延时关闭。

结论

住宅类居住建筑的电气设计是对现场电气施工工作的依据和直接指导，与人民的生活息息相关，由此可见其重要性。电气设计师应该在熟悉掌握现有规范和设计原理的基础上有一定的服务意识，在满足行业规范标准的基础上为住户着想。