浅谈建筑电气设计中节能降耗的重要性及措施分析

【摘要】本文将重点关注建筑电气中的线路损耗、变压器、照明系统和空调系统的节能、可再生能源发电问题进行分析。

【关键词】线路损耗节能；节能重要性；照明系统设计；供配电系统设计

一、建筑电气节能设计的重要性

我国是能源相对紧缺的国家，随着工专业化水平的日益提高，导致能源实际实际利用效率低下和环境污染的不断加剧，据资料显示，我国的建筑能耗占社会总能耗的30%左右，并且建筑能耗所占的比例呈逐年上升的趋势，电气节能为建筑节能的重要组成部分，由于国民经济的高速发展，建筑领域对电力需求的快速增长，因为发电装机容量和电网供电能力不足的原因，建筑领域电力设备的增长速度远远超过了发电设备的增长速度，使建筑用电能源供不应求矛盾非常突出，全国相当多的地区出现了不同程度的拉闸限电现象，这就必须要求把建筑电气节能当做首要任务来抓。

基于电力能源的普及面最广和覆盖率最大的特点，合理有效的减少电力能源消耗，提高电力能源利用率已成为国家关注的焦点。近年来，在国家努力创建节约型社会的新形势下，政府及相关部门已深刻认识到节能减排问题的重要性和紧迫性，并在该方面提出了一系列政策方针，即把建设“资源节约型”社会为总体目标，以“节能省地型”建筑为发展核心。最近国家提出的节能降耗的重点产业中，电力能源系统行业无疑是重中之重，尤其在“十二五”规划纲要中，将建筑节能工程列入国家十大节能工程，由此可见建筑节能的重要意义，建筑电气节能设计、研究及应用势在必行。

二、我国建筑电气现状及耗能高因素

1.我国建筑电气耗能的发展现状分析

我国的建筑能耗占社会全部能耗的30%，中国现在有超过400亿平方米的高能耗住宅。而全国每年新建房屋近20亿平方米，超过所有发达国家新增建设的总和，而这其中95%都是高能耗住宅。原国家建设部早在2005年完成的一项调查表明，在被调查的17个省市中，北方地区的建筑节能设计为90%，实际施工只占所有建筑面积的50%，中部地区是19%，南部地区只有11%多一点。多年来，我国开展了一定规模的建筑节能工作，主要采取了先新建后改造的策略，但到目前为止，建筑节能工作仍处于起步阶段，房屋建筑中普遍存在着维护结构保温隔热性和气密性差，供暖、制冷空调系统效率低下等问题。主要表现在一下几个方面：（1）高能耗建筑比例大，我国每年新建房屋中，99%以上是高能耗建筑；既有建筑中仅4%采取了节能措施，单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。（2）建筑节能状况落后，发达国家早在20世纪70年代就开始致力于研究和推行建筑节能技术，而我国却未予以重视。

我国建筑电气耗能高的主要影响因素

不合理的设计导致空调能耗高。不合理的建筑设计与建筑通风导致空调冷量过高。在能耗较高的一些办公楼和综合商厦等建筑中发现，由各种方式（如开窗通风、机械排风等）造成的室内外通风换气形成的冷负荷，有时可占总的冷负荷的50%以上。因此，在满足室内空气质量的前提下在炎热季尽可能减少各种原因造成的室内外通风换气，也可以有效减少空调耗冷量。

不合理的系统和设备选型以及运行方式，导致空调系统效率过低。例如，由于涉及不合理和缺少有效的调节手段，使冷机未能及时关闭水回路，使得相连接的循环水泵只能多台运行，水泵的能耗增加一倍，承担能量输送功能的风机水泵由于设计偏大，实际上长期小温差运行，使风机水泵能耗高于正常状况一倍或更多。

加强建筑电气设计节能有效措施

1.照明系统节能设计

（1）照明光源的选择

光源是能量转换成光的器件，是实施照明节能的核心。对设计者来说，为实现以上限值，必须选用高效节能光源和适合的灯具。设计时光源选用主要原则是应选高效节能光源。照明光源选择还应考虑以下几个要素：光效、色温、显色指数、光源寿命和价格。

（2）照明灯具及其附属装置的选择

灯具的主要功能是将光源所发出的光通进行再分配， 选择灯具时应优先选用直射光通比例高，控光性能合理的高效灯具。在实际的应用中，还应注意灯具的配光曲线，这是我们进行照明设计时的依据之一，以便对确切的照度值等做到心中无数，采用合理的灯具配光可提高光的利用率，达到节能的效果。

（3）照明控制

1）对于大型公用建筑， 如：剧场、体育馆、会议室、公园采用智能照明控制系统。节省电能， 有效地统一管理。节能效果明显。2）对于一般的小型建筑，在设计时应注意采用：每个照明开关所控灯的数量不要过多；公共走道、楼梯灯（应急灯除外）， 采用声光控节电开关；室外照明控制最好用光电控制器替代照明开关等等。房间有多列灯时宜分组控制， 所控灯列与侧窗平行。

2 供配电系统的节能设计

（1）供配电系统

根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器， 实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

（2）变压器的节能设计

1）变压器运行中的铁损、杂散损耗是固有的，而铜损是随负载率的平方而变化，为降低能耗，除了从自身材质、结构等方面着手外，还应重视变压器运行中的降损。变压器铜损是变化的，合理地确定最佳运行，保持变压器在正常条件下，选择最大效率点（油浸变压器负载率为75% ，干式变压器载率为60%左右） ，可达到经济运行的目的。2） 选用节能型变压器，更换或改造高能耗变压器。s10、s11系列油浸变压器比s9系列更为节能，s11型卷铁芯变压器与s9型变压器相比：空载损耗平均降低30% ，空载电流平均下降70%。新型干式变压器sc9系列以及非晶合金变压器等产品也都显示了低损耗的节能潜力。

（3）减少线路损耗

1）尽量选用电阻率较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。2）尽可能减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。3）增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量， 热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。虽然增加线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。

（4）提高供配电系统的功率因数

1）减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备，如配有电容补偿的荧光灯等。2）用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。

3.动力节能设计

（1）变频调速器的应用

在建筑电气中的电动机都是与暖通、给排水、建筑等工种的设备配套的，由设备制造厂商统一供应的。因此，其节能措施只能贯彻在运行过程中，减少电机轻载和空载运行。因为，在这种情况下，电机的效率是很低的， 消耗的电能并不与负载的下降成正比。

（2）高效率电动机的应用

采用高效率电动机。采取各种切实可行的措施，减少电动机的各部分损耗（主要为负载损耗及空载损耗）、提高电动机的效率和功率因数。采用高效率电机减少的耗电量与普通标准电动机相比，其总损耗减少20% ～30% ，效率可以提高3%～6%。

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