建筑电气设计中的节能方法探讨

摘要：民用建筑电气设计的节能潜力很大，在工程设计中应精心考虑，采用各种措施节约电能，同时应满足科学性、经济性的要求。本文从供电系统、风机水泵、照明等几个方面，阐述了建筑电气设计的节能方法。

关键词：建筑电气 节能

一、电气节能设计应遵循的原则

建筑电气节能应坚持以下四个原则：（1）可用性。应满足建筑物的使用功能，即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适卫生；满足上下左右的运输通道通畅无阻；满足特殊工艺要求。（2）经济性。建筑电气设计的经济性就是节能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。而是让该部分增加的投资，能在几年甚至更短的时间内用节能减少的运行费用进行回收。（3）可靠性。根据用电负荷的等级，保证在各种运行方式下提高供电的连续性，力求可靠供电。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。（4）安全性。保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。

二、建筑电气设计中的节能措施

1、供配电系统的节能设计。根据工程供电容量及负荷的具体使用情况，合理设计供配电系统，做到尽量简单可靠，这对于有效地实现电气节能可以起到很好的作用。首先，变配电所或箱式变电站位置的设置。现代高层建筑的用电量相当大，在确定变配电所或箱式变电站位置时，应尽量靠近负荷中心，这样可以减小配电半径，有利于减少线路损耗。其次，合理选择变压器容量及台数。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，对负荷进行合理分配，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，从而实现变压器的投入台数可以随季节性负荷的变化灵活投切，减少部分变压器轻载而引起的不必要的电能浪费。最后，优化变压器的经济运行方式。同一变电站的变压器应尽量并列运行，并联后其负荷可以合理地分配，总损耗可以降至最低限度，同时根据负荷的变化调整并联运行的变压器台数，也是降低变压器损耗的有效措施。

2、电缆线路的合理设计。在一个工程中，线路左右上下纵横交错，小工程线路全长不下万米，大工程更是不计其数，所以线路上的总有功损耗是相当可观的，减少线路上的能耗必须引起设计重视。在建筑中，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。亦即低压配电室与竖井位置的布局上应使线路都分向前送，尽可能减少回头输送电能的支线。另外，还可利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路和电阻。

3、风机水泵的节能。（1）采用高效风机水泵。近年来，我国研制出多种高效率风机和水泵，有的产品效率已接近国外同类产品，应该大力推广。（2）设计时注意选型和配套。选择风机水泵的型号和额定值时，应尽量与工况吻合，使设备运行在高效率区间。（3）调速控制流量，减少节流损失。生产工艺上经常要求变更流量，现场多使用挡板或阀门来调节流量，即采用人为增大阻力的方法来减小流量，这是很不经济的。比较经济的方法是调节原动机的转速来调节流量。（4）合理设计管网，降低管道阻力。设计输送管网时，对走向和管径都要仔细计算，并要求管道内壁具有较高的光洁度，以降低阻力、减小功率损失。（5）在管网或叶轮上涂敷复合材料。其具有高弹性、高强度并易与金属粘接的特点，将其涂敷在管道内部和叶轮上，可以降低叶轮、管道与流体的摩擦系数，从而减小阻力、降低损耗。（6）减小叶轮直径。当所需流量与扬程（风压） 远小于泵或风机的额定值时，可以通过切削叶轮、减小直径来降低风机水泵的输入功率实现节能，但不适用于扬程经常变化的运行环境。（7）调节入口导向叶片。这是离心式风机、水泵流量调节的基本方法，轴流式也可采用。调节入口侧可调导向叶片，可以改变压力和流量特征曲线，使同流量的轴功率比用阀门或挡板调节时低得多。

4、照明系统的节能。照明系统的节能设计，一方面照度、色温、显色指数要达标，另一方面又要达到节能的目的。由于电气照明设备的耗电量与照明设备用电使用时间、照明设备的损耗、房间面积、照明器数量等因素成正比关系，与照明电气的发光效率成反比关系。因此，照明系统的节能设计可从以下方面来考虑。

（1）减少设备使用时间。在设计的时候，楼梯间、走廊这样的公共场所可采用自动控制的方式，做到人来灯亮，人走灯灭。考虑到线路损耗，对于面积小的房间可采用一灯一控或二灯一控；面积较大的房间采用多灯一控的方式。同时，设计时，应充分利用天然光。建筑物靠近室外的部分，在建筑物结构允许的情况下，门窗尽可能开的大些，门窗的玻璃采用选用透光率高的，以充分利用自然光的。非靠近室外的部分，可用导光管、反射高窗或棱镜窗将光线引入需要阳光的地方。以最大限度地减少照明设备的使用时间。

（2）提高光源的利用效率。首先要改善环境的反射条件，即建筑物内的墙壁、天顶、地面以及家具的表面尽量光滑、色彩尽量选用浅色。当然考虑到健康因素，屋顶和墙面的光反射系数宜在55%~60%之间，地面宜为15%~35%。其次用高效光源，首选发光率高的光源，这些光源节能效果及光效都非常显著，因此能够在照明系统的设计环节达到节能的目的。

（3）控制照明器的数量。在设计时要考虑建筑类型及功能的实际需要，按照我国照度标准确定最合适的照度，并且要结合房间面积确定照明器数量及布置。在这方面，我们可以利用先进的照明设计软件做出精确的计算，以确定灯具的最为合理的布置，在满足舒适的前提下，最大限度减少照明器的使用。

5、引进新的节能技术。第一，变频调速技术。我国电气设备的额定工作频率为50Hz，固定频率、全压、恒定转速的电气设备往往运行在非节能状态。而采用变频调速技术，将根据负荷情况调节电气设备的工作频率、工作电压以及转速。第二，冰蓄冷技术。其主要特点是调节用电负荷，由于昼夜间用电负荷不平衡，冰蓄冷空调就是利用用电低谷时段（夜间）制冷机组制冰，将冷量蓄存起来。而在用电高峰时段（白天），化冰取冷，以供空调系统之需要。第三，热电冷联供。通过能源的梯级利用，燃料通过热电联产装置发电后，变为低品味的热能用于采暖、生活供热等用途，这一热量也可驱动吸收式制冷机，用于夏季的空调，从而形成热、电、冷三联供系统。热、电、冷三联供技术提高了能源的综合利用效率，能源利用率可达70%～90%。另外，对用户来说，三联供技术可以为用户节约运行费用，提高用户能源供应的可靠性。

总之，民用建筑的节能潜力很大，是建筑节能设计的一个重要组成部分。因此，在设计中要仔细考虑设计方案，通过对技术与经济的反复比较，适时采用高效节能设备，最终达到节能的目的。