关于建筑电气节能设计的探析

摘要：叙述了建筑电气节能的重要性，提出在设计中应从节约能源、保护环境的大局出发，结合工程实例,介绍了变压器、电气设备、电源线路、照明灯具等的合理选用，力求为节能降耗做出贡献。

关键词： 建筑电气；节能设计

Abstract: The importance of building electrical energy saving, it proposes in the design should be to save energy and protects environment of the overall situation, combined with the engineering example, introduces the reasonable selection of transformer, electrical equipment, power lines, lighting fixtures, strive to make contributions to energy saving.

Keywords: electrical building; energy-saving design

中图分类号： F407.6 文献标识码：A 文章编号：

1 建筑电气节能的重要性

随着建筑业的迅速发展，其消耗的能源也在迅速增长，而建筑中消耗的能源大部分都是以电能的方式消耗的。多年以来，人们只是盲目用电，电气设计人员只是按照前人的经验来选照明、动力和电源等设备，很少考虑节电。待工程竣工后，运行期间出现一些多余的能耗，也只能任其存在。因为无法做出有效的定量分析，也就无法找到一种让人信服的解释，再加上普通的单位和企业没有认识到我国一直处于能源匮乏的状态，也就忽视了优选节能设施和日常的节电教育， 以致造成能源严重浪费的后果。直至最近几年，多个省份出现拉闸限电才暴露了问题的严重性。如果形势继续恶化，将进一步加剧能源匮乏问题对人们生活和经济发展的影响，因此，在能源日益短缺的今天，建筑电气的节能显得尤为重要。现在，节能已落实到施工图的设计环节。

2 工程概况

某高层商住小区,工程总建筑面积 77978m2。小区由建筑商业裙楼及6栋住宅塔楼（A～F 塔）组合而成。地上A至D塔 27层,E 塔 25 层,F 塔 16 层。首层至三层为商铺,四层为架空绿化层及人户大堂。五层以上为住宅，地下2层,为机动车库、非机动车库及设备用房,兼做人防。

3 供配电系统设计

经计算,工程总设备容量 5430KW,计算负荷3676KW,其中：一级负荷容量 920KW（计算容量552KW），二、三级负荷容量4510KW，主要负荷分布见表 1，商业及地下室用电负荷为:1830KW（计算负荷为:1340KW）。

工程变压器安装容量为 4460KVA。据负荷分布,设变配电房4 处。 在 A 栋负一层设置 D1 住宅变配电房,内设 800KVA 变压器1台,负责A、B栋住宅供电。在 C 栋负一层设置 D2 住宅变配电房,内设 800KVA 变压器1台,负责 C、D栋住宅供电。在E、F 栋负一层设置 D3 住宅变配电房及一个商业变配电房。D3 住宅变配电房内设 630KVA 变压器2台,负责E、F栋住宅供电及生活泵房供电。D4 商业变配电房内设 800KVA 变压器2台,负责地下室及首层至四层的照明和动力等供电。

高压配电柜选用环网开关柜,负荷开关采用 SF6 型,变压器选用 SG10 树脂干式变压器。

4 电气节能设计的主要内容

4.1 供配电系统的节能设计

(1)应使供配电系统整体分布合理，减少线路损耗。

如在方案阶段就需考虑变配电室、配电小间的合适的位置，既满足供电半径又能尽量缩短线路长度；在布线上线路要尽可能走直线，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，以减少供电距离。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各个竖井的干线，也尽量使线路都向前送，减免线路返送。

(2)对供配电系统的构成进行技术经济分析，选择合理的配电方案。

对空调等季节性负荷单独设置变压器；将不同季节或时间段使用的负荷由同一台变压器负担，可降低变压器的容量；利用某些季节性负荷的线路，共用干线以减少线路和电阻，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小线路损耗； 对变压器容量和数量的配合应进行相应的计算、比较；考虑变压器初投资， 对变压器选择适当的负载率，根据笔者的经验，可在 75%～85%之间进行选择。

(3)选择节能产品及合适的线缆截面。

选用低损耗节能型的变压器，对部分供配电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器；选用低耗无噪声节能型接触器。合理选择导线截面。对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面，可按每天工作时间进行一下简单的计算。如所增加的费用为 A， 由于节约能耗而减少的年运行费用为 B，则A/B为回收年限，若回收年限为几个月或1、2年，则应加大一级导线截面。一般而言，导线截面小于 7mm2，线路长度超过 100m 的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。

(4) 尽可能使三相负荷平衡；提高用电设备的功率因数，选择合适的地点及容量进行无功补偿；采取抑制和消除谐波的措施等。

无功补偿装置尽量就地安装，实行就地补偿，这样能使线路上的无功传输减少，达到节能的目的。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，而对于用户，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，所以应在合适的位置设置就地补偿装置，提高功率因数。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。对于负荷平稳的电动机可采用就地补偿，因为负荷变动时电机端电压也变化，使电容器没有放完电又充电，这时电容器会产生无功浪涌电流，使电机易产生过电压而损坏。因此，对于断续负载，如电梯、自动扶梯、自动步行道等不应在电动机端加装补偿电容器；另外，如星三角起动的异步电动机也不能在电动机端加装补偿电容器，因为它在起动过程中有开路闭路瞬时转换，使电容器在放电瞬间又充电，也会使电机过电压而损坏。电动机就地补偿装置的接线有两种方式，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。

按上述原则处理，既减少自然无功又可实现合理的选择无功补偿方式而达到节能的目的。

4.2 照明节能设计

因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手：

4.2.1 采用高效光源。白炽灯便宜，安装维护简单，光色好，显色指数最高， 但其缺点是发光率太低，不节能，所以应尽量不用或少用白炽灯。发光率很高的金属卤化物灯，三基色荧光灯及稀土金属荧光灯，由于色温范围广，自 3200Ｋ～40000Ｋ，光色选择性好，显色指数又高，可达 80～95，颜色失真度小，尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好，因此一般荧光灯及稀土金属荧光灯可用在写字楼、住宅的照明。

4.2.2 其它照明节能措施包括：满足现行的建筑照明设计标准所规定的功率密度值的要求；选用高效电子镇流器或节能型电感镇流器；部分项目采用照明节电器； 居住建筑楼梯间、内走道等采用声光控开关，庭院照明灯具采用光控开关等节能控制；车库照明根据车道、停车位等采用分级控制；走廊、大厅等公共照明采用集中控制或楼宇自控；高级会议室、宴会厅等场所采用智能照明控制管理系统，不仅能实现照明的定时开关、时钟控制、调光控制、多场景效果，且能接收 BAS 系统的各种控制信号，利于能源管理的动态化、实时化。高级别墅等宜采用智能照明控制系统等。

4.3 建筑设备的电气节能

减少电动机在运行过程中的耗能。除了用就地补偿电容器以减少无功损耗外，还应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。采用变频调速器，使其在负载下降时，采用变频的方式，自动调节转速，使其与负载的变化相适应，提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。但是，这种设备的价格仍偏高，因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软起动器，软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。它可用在电动机容量较大，又需要频繁起动的设备，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从起动到运行，其电流变化不超过三倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内。但它是采用可控硅调压，正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上，不会返回电网。因此，它要求散热、通风措施完善。其价格比变频器便宜，目前已取得较广泛应用。

5 结语

综上所述，电气节能设计是一项涉及多方面的工作，应当细致周到，准确可靠的落实各项节能措施。

参考文献

[1]中国建筑设计标准研究院.全国民用建筑工程设计技术措

施—节能专篇[M].北京:中国建筑工业出版社， 2007.

[2]戴瑜兴,黄铁兵.民用建筑电气设计手册[M].2 版.北京:中国

建筑工业出版社,2007.