浅谈民用建筑电气设计节能措施

摘要：建筑电气设计应贯彻安全、适用、经济、美观、先进的原则，遵循有关国家规范及地方用电的相关标准，它强调电气设计应结合当地实际情况。并提出了一些防护措施。同时，本文还从民用建筑电气设计过程中影响节能的几个主要方面阐述了节能措施。

关键词：照明节能 建筑电气 电气设计

前言

随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。目前，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，长此以往，将严重影响世界经济的可持续发展。因此，能源问题将成为本世纪的热门话题，我们必须从可持续发展的战略出发，使建筑尽可能少地消耗不可再生资源，降低对外界环境的污染，并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。

现代建筑，包括住宅、公共建筑等，随着时代的发展需要，各类的用电设备越来越多，用电量也大幅上涨，相应的投资及平时的运行费用也不断上涨。因此电气节能不单是环境意义上环保，同时也是经济上的环保。在实际的设计中，往往由于设计的周期短、时间紧、任务重，设计时只重视设计的安全、可靠性，而忽视设计的经济、合理性，致使在建设初期电气设备投资的浪费。民用建筑电气设计的经济性就是电气设备的初期投资与运行费用达到经济合理。随着经济高速发展，如何节约能源是保证可持续发展的必要条件，民用建筑节能特别电气节能也是非常重要组成部分。

1 合理选择变压器

由于对节能的强调和电能费用的上涨，迫使用户必须考虑到由变压器损耗所引起的费用，所以变压器的选择必须以经济节能为前提。变压器的节能措施就是减少变压器的有功功率损耗，我们在设计初期选择节能型变压器以减少变压器的空载损耗，根据当地供电部门的相关要求及负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选择数量、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。在已知负荷大小的情况下，不可简单的通过变压器的负荷率大小的常规设计方法来确定所需变压器容量大小。应综合考查系统内负荷的大小，再根据最佳经济运行条件来确定所需容量的大小。

2 减少线路上的能量损耗

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×10-3KW）

式中：I--相电流（A）

R--线路电阻（Ω）

线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R＝P×L/s，即线路电阻与电导P成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，为了达到减少线路的损耗及避免过度投资，设计过程中应从以下几方面入手：①应选用电导率较小的材质做导线，铜芯电线为首选，铝芯电线次之。②在设计中线路敷设走向尽量走直线，减小导线长度，同时尽量做到配电中心靠近负荷中心，减少低压配电的供电半径。③对于较长的供电回路，在综合考虑节能与经济的前提下，适当增大导线截面。

3 采用合适的无功补偿装置，提高功率因素

3.1 目前，民用建筑设计中，绝大部分采用变压器低压侧集中补偿，这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输，提高了用户处的功率因数，可以不受或少受供电局局的罚款。而对用户，无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点，低压线路上的无功传输并没有减少，那么无功补偿也就达不到节能的目的。在民用建筑中应改变电容器集中安装的做法，对容量超过10KW的风机、水泵、传送带等电动机端设置就地补偿装置，空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变配电所，可以集中补偿，但若供电距离超过20m时也最好采用就地补偿。这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能目的。电动机就地补偿装置的接线有二种方式，一是并接在热元件的一次线后，热元件的整定电流应按补偿后的电机工作电流计，这种接线适合新安装的电机；另一种是装补偿电容器在接触器主接点之后，热元件一次线圈之前，热元件的整定电流就不计补偿的影响，这适合于进行改造的电机接线，这样做可使电容器与电动机一起投切。

3.2 提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，设计过程中可采用功率因数较高的同步电动机；荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95，这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。由于感抗产生的是滞后的无功，可采用电容器补偿，因为电容器产生的是超前的无功，两者可以相互抵消，即Q＝QL-QC，因此无功补偿，可以提高功率因数，因而也减小了无功的需求。

4 照明节能

据统计，我国照明用电量已占总用量的百分之十到百分之十二。按照我国提出的"中国绿色照明工程"，照明节电已成为节能的重要方面。2004年12月1日国家正式实施《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)该标准不仅有"照明节能"，同时整个标准都贯穿了绿色照明的宗旨和理念。该标准要求了设计着运用科学合理的设计方法，正确选用优质和高效的照明器材，以及合理的配电系统，控制方式获得更好的节能效果。选择优质的电光源科学的选用电光源是照明节电的首要工作:节能的电光源发光效率要高，使得每瓦电(W)发出更多光通量(Lm)。白炽灯泡发光效率一般为7～20Lm/W，其寿命一般为1000h，特殊的为2000h；单端的紧凑型荧光灯(俗称节能灯)其光通量一般为50Lm/W，采用一只9W寿命3000～5000的节能灯完全可以替代40W的白炽灯泡；双端直管荧光灯T12型的光通量为55Lm/W，寿命为3000～5000h，而现在的T5型则达 到90～11Lm/W， 寿 命 可 达8000～10000h。所以T12，T10甚至T8型的荧光灯都应该淘汰，不但可以节约大约50%的电能，还会改善灯光的显色性。

除以上光源外，还有高强气体放电灯，如高压钠灯、金属卤化物灯、无极灯、发光二极管和半导体照明灯等，科学技术的发展，电光源也层出不穷。在条件允许的前提下，选择LED照明已成为建筑照明领域的一种趋势，随着LED照明灯具设计开发的革新，我们在设计过程中应逐渐改变传统的照明观念，从传统的点、线光源局限中解放出来，在建筑照明设计中合理利用LED照明技术。合理利用太阳能：太阳能作为最环保又节电的能源其利用前景是非常可观的，目前有些住宅小区和公共建筑的庭院照明，景观照明和楼梯间的公共照明已经采用了这种技术，在道路照明上也有照明设计过程中，设计师应多做换位思考，多角度考察社会要求及经济原则；根据照明质量要求合理选择光源；持续推进绿色、环保照明，避免过度照明，造成投资及能源的巨大浪费等。在综合考虑节能、安全、便利、舒适、经济的前提下，智能照明控制系统的设计应用也是一个趋势，采用专业的照明控制系统，既可降低造价又可实现更加完美的智能照明控制，合适的控制系统可以使整个照明系统可以按照经济有效的最佳方案来准确运作，不但大大降低运行管理费用，而且最大限度地节约能源，与传统的照明控制方式相比较，可以节约电能20-30%。

5 空调用电的节能设计

民用建筑中空调型式有中央空调系统、分体式空调系统等，夏天空调用电占民用电的很大部分，中央空调系统可采用楼宇自控BA系统进行管理和控制，以达到节能目的；分体式空调采用遥控器控制开或关，空调待机功耗南方地区有2～3W，北方地区有5～8W，对于住宅空调一般是设计一个插座或是带开关的插座，由于空调插座安装高度较高，平时操作很不方便，因而造成仅用遥控器关机，无法切除电源，为解决这一问题，可为空调插座设置一个独立开关进行控制，以便用遥控器关机时，顺手把空调机电源关掉；而对于单位办公大楼等的分体空调，电气设计有时往往与照明共用一个配电箱，这样一来要想关掉空调电源，必然要大楼管理人员到各层配电箱处关掉空调电源回路，工作量很大也很麻烦，因而往往造成空调处于待机状态，甚至连春、秋、冬季也处于待机状态，造成电能的大量浪费，而且还是一个火灾隐患。解决这一问题，空调用电可设置专用配电控制箱进行供电，其远程控制可设置在建筑物的值班室内，以便管理和控制。

结语：

随着时展的需要，建筑节能、暖通节能不再时一支独秀，在国家政策更合理更先进的规范要求的指导下，各项电气节能措施在建筑的广泛使用必将带来较好的经济效益及社会效益，电气节能是一项长期的工作，除了在节能技术上大力推广外，随着节能技术的不断进步、创新和发展，设计中正确处理建设投资与运行成本、近期投资与远期使用的关系，电气节能必将为绿色建筑重要的一环。

参考文献 ：

1《建筑照明设计标准》GBB50034-2004.

2《建筑电气设计手册》中国建筑工业出版社.

3 JGJ/T 16-92《民用建筑电气设计规范》.

浅谈民用建筑电气设计节能措施

郑仕林广东省工业设备安装公司510080

摘要：建筑电气设计应贯彻安全、适用、经济、美观、先进的原则，遵循有关国家规范及地方用电的相关标准，它强调电气设计应结合当地实际情况。并提出了一些防护措施。同时，本文还从民用建筑电气设计过程中影响节能的几个主要方面阐述了节能措施。

关键词：照明节能 建筑电气 电气设计

前言

随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容忽视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。目前，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，长此以往，将严重影响世界经济的可持续发展。因此，能源问题将成为本世纪的热门话题，我们必须从可持续发展的战略出发，使建筑尽可能少地消耗不可再生资源，降低对外界环境的污染，并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。

现代建筑，包括住宅、公共建筑等，随着时代的发展需要，各类的用电设备越来越多，用电量也大幅上涨，相应的投资及平时的运行费用也不断上涨。因此电气节能不单是环境意义上环保，同时也是经济上的环保。在实际的设计中，往往由于设计的周期短、时间紧、任务重，设计时只重视设计的安全、可靠性，而忽视设计的经济、合理性，致使在建设初期电气设备投资的浪费。民用建筑电气设计的经济性就是电气设备的初期投资与运行费用达到经济合理。随着经济高速发展，如何节约能源是保证可持续发展的必要条件，民用建筑节能特别电气节能也是非常重要组成部分。

1 合理选择变压器

由于对节能的强调和电能费用的上涨，迫使用户必须考虑到由变压器损耗所引起的费用，所以变压器的选择必须以经济节能为前提。变压器的节能措施就是减少变压器的有功功率损耗，我们在设计初期选择节能型变压器以减少变压器的空载损耗，根据当地供电部门的相关要求及负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷进行合理分配，选择数量、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。在已知负荷大小的情况下，不可简单的通过变压器的负荷率大小的常规设计方法来确定所需变压器容量大小。应综合考查系统内负荷的大小，再根据最佳经济运行条件来确定所需容量的大小。

2 减少线路上的能量损耗

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×10-3KW）

式中：I--相电流（A）

R--线路电阻（Ω）

线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。线路电阻R＝P×L/s，即线路电阻与电导P成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，为了达到减少线路的损耗及避免过度投资，设计过程中应从以下几方面入手：①应选用电导率较小的材质做导线，铜芯电线为首选，铝芯电线次之。②在设计中线路敷设走向尽量走直线，减小导线长度，同时尽量做到配电中心靠近负荷中心，减少低压配电的供电半径。③对于较长的供电回路，在综合考虑节能与经济的前提下，适当增大导线截面。

3 采用合适的无功补偿装置，提高功率因素

3.1 目前，民用建筑设计中，绝大部分采用变压器低压侧集中补偿，这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输，提高了用户处的功率因数，可以不受或少受供电局局的罚款。而对用户，无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点，低压线路上的无功传输并没有减少，那么无功补偿也就达不到节能的目的。在民用建筑中应改变电容器集中安装的做法，对容量超过10KW的风机、水泵、传送带等电动机端设置就地补偿装置，空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变配电所，可以集中补偿，但若供电距离超过20m时也最好采用就地补偿。这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能目的。电动机就地补偿装置的接线有二种方式，一是并接在热元件的一次线后，热元件的整定电流应按补偿后的电机工作电流计，这种接线适合新安装的电机；另一种是装补偿电容器在接触器主接点之后，热元件一次线圈之前，热元件的整定电流就不计补偿的影响，这适合于进行改造的电机接线，这样做可使电容器与电动机一起投切。

3.2 提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，设计过程中可采用功率因数较高的同步电动机；荧光灯可采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95，这就可减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。由于感抗产生的是滞后的无功，可采用电容器补偿，因为电容器产生的是超前的无功，两者可以相互抵消，即Q＝QL-QC，因此无功补偿，可以提高功率因数，因而也减小了无功的需求。

4 照明节能

据统计，我国照明用电量已占总用量的百分之十到百分之十二。按照我国提出的"中国绿色照明工程"，照明节电已成为节能的重要方面。2004年12月1日国家正式实施《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)该标准不仅有"照明节能"，同时整个标准都贯穿了绿色照明的宗旨和理念。该标准要求了设计着运用科学合理的设计方法，正确选用优质和高效的照明器材，以及合理的配电系统，控制方式获得更好的节能效果。选择优质的电光源科学的选用电光源是照明节电的首要工作:节能的电光源发光效率要高，使得每瓦电(W)发出更多光通量(Lm)。白炽灯泡发光效率一般为7～20Lm/W，其寿命一般为1000h，特殊的为2000h；单端的紧凑型荧光灯(俗称节能灯)其光通量一般为50Lm/W，采用一只9W寿命3000～5000的节能灯完全可以替代40W的白炽灯泡；双端直管荧光灯T12型的光通量为55Lm/W，寿命为3000～5000h，而现在的T5型则达 到90～11Lm/W， 寿 命 可 达8000～10000h。所以T12，T10甚至T8型的荧光灯都应该淘汰，不但可以节约大约50%的电能，还会改善灯光的显色性。

除以上光源外，还有高强气体放电灯，如高压钠灯、金属卤化物灯、无极灯、发光二极管和半导体照明灯等，科学技术的发展，电光源也层出不穷。在条件允许的前提下，选择LED照明已成为建筑照明领域的一种趋势，随着LED照明灯具设计开发的革新，我们在设计过程中应逐渐改变传统的照明观念，从传统的点、线光源局限中解放出来，在建筑照明设计中合理利用LED照明技术。合理利用太阳能：太阳能作为最环保又节电的能源其利用前景是非常可观的，目前有些住宅小区和公共建筑的庭院照明，景观照明和楼梯间的公共照明已经采用了这种技术，在道路照明上也有照明设计过程中，设计师应多做换位思考，多角度考察社会要求及经济原则；根据照明质量要求合理选择光源；持续推进绿色、环保照明，避免过度照明，造成投资及能源的巨大浪费等。在综合考虑节能、安全、便利、舒适、经济的前提下，智能照明控制系统的设计应用也是一个趋势，采用专业的照明控制系统，既可降低造价又可实现更加完美的智能照明控制，合适的控制系统可以使整个照明系统可以按照经济有效的最佳方案来准确运作，不但大大降低运行管理费用，而且最大限度地节约能源，与传统的照明控制方式相比较，可以节约电能20-30%。

5 空调用电的节能设计

民用建筑中空调型式有中央空调系统、分体式空调系统等，夏天空调用电占民用电的很大部分，中央空调系统可采用楼宇自控BA系统进行管理和控制，以达到节能目的；分体式空调采用遥控器控制开或关，空调待机功耗南方地区有2～3W，北方地区有5～8W，对于住宅空调一般是设计一个插座或是带开关的插座，由于空调插座安装高度较高，平时操作很不方便，因而造成仅用遥控器关机，无法切除电源，为解决这一问题，可为空调插座设置一个独立开关进行控制，以便用遥控器关机时，顺手把空调机电源关掉；而对于单位办公大楼等的分体空调，电气设计有时往往与照明共用一个配电箱，这样一来要想关掉空调电源，必然要大楼管理人员到各层配电箱处关掉空调电源回路，工作量很大也很麻烦，因而往往造成空调处于待机状态，甚至连春、秋、冬季也处于待机状态，造成电能的大量浪费，而且还是一个火灾隐患。解决这一问题，空调用电可设置专用配电控制箱进行供电，其远程控制可设置在建筑物的值班室内，以便管理和控制。

结语：

随着时展的需要，建筑节能、暖通节能不再时一支独秀，在国家政策更合理更先进的规范要求的指导下，各项电气节能措施在建筑的广泛使用必将带来较好的经济效益及社会效益，电气节能是一项长期的工作，除了在节能技术上大力推广外，随着节能技术的不断进步、创新和发展，设计中正确处理建设投资与运行成本、近期投资与远期使用的关系，电气节能必将为绿色建筑重要的一环。

参考文献 ：

1《建筑照明设计标准》GBB50034-2004.

2《建筑电气设计手册》中国建筑工业出版社.

3 JGJ/T 16-92《民用建筑电气设计规范》.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。