民用建筑电气设计中的节能措施

摘要：国内经济发展迅猛，大中型住宅社区、楼宇层出不穷。在建筑电气设计中节能方面的措施运用能为节约能源起很大作用，民用建筑电气设计中的节能措施虽然是一个小的环节，可它又是设计中不能忽略的重要环节。本文提出了一些建筑电气设计中的节能措施，以期同相关人员共同学习和探讨。

关键字：建筑电气 ；供配电 ；线路损耗 ；照明节能

改革开放以来，我国经济快速发展,各行各业都取得了日新月异的改变，在各行业发展的同时对能源的需求也越来越大。当前我国建筑业大量修建各种类型的民用和商用建筑，特别是规模庞大的社区，特大型的公共建筑。在这种建筑业的发展趋势下如果在建筑电气设计中不注重节能措施在设计中的运用，那么建筑能源就是我国能源节约的一个很大的漏洞，这是笔者以《民用建筑电气设计中的节能措施》为题的初衷。

一、民用建筑电气设计中节能技术运用的原则

由于建筑物中用于实现居民的日常生活、安全防火等使用功能的能源是电力，所以建筑电气设备的节能是建筑节能的重要组成部分，在电气设计中节能措施应该以突出建筑使用功能、经济合理、技术先进的原则为设计方针。

（一）必须满足建筑物的使用功能。建筑电气设计的主要任务就是要实现建筑的使用功能，不能为了节能而节能，如果民用建筑的住宅舒适性无法满足了，就失去了民用建筑的意义。

（二）必须考虑节能措施的实际效益。设计中节能措施的设计要按照国内节能技术的实际运用情况和工程的节能要求及节能部份的预算来综合考虑。设计人员应该在设计时做节能计算，对于节能措施所增加的部份投资和增加的运行费用做到在较短或几年内逐步收回，不要因为节能而使过度消耗工程投资预算。

（三）设计时应当对如何减少或是消除同建筑物功能及质量等无关的消耗进行认真考虑,例如，电气设备本身电能的消耗以及传输线路电能的消耗等，而且这应是电气节能设计的着眼点。

（四）另外，还应考虑其适用性，即应当以满足建筑物内人工环境良好作为基础，对该情况下所需的必要能源以及建筑中各设备运行所需的必要动力进行考虑,针对各用电设备所需的负荷容量和电能的质量、供电可靠性等方面的要求,对供配电设计进行科学优化,从而实现电能的合理利用。

二、建筑电气的节能设计

1 变压器的节能设计

变压器有功损耗的公式为:

Pb＝Po＋Pkβ2

式中：Pb――变压器的有功损耗；

Po――空载损耗；

Pk――有载损耗；

β――负载率。

Po即变压器的空载损耗，为铁芯涡流的损耗同漏磁损耗之和，多是固定不变的值，矽钢片性能以及铁芯的制造工艺决定了其值的大小。因此，建筑电气进行设计的过程中，应当尽量选择节能的变压器，例如S11-R及SGB11-R等的油浸式或干式变压器，其采用的都是优质的冷轧取向的硅钢片，取向的处理使得硅钢片其磁畴的方向基本一致，从而使铁芯涡流的损耗得以降低。

2 线路的节能设计

线路电阻所引起的功率损耗可由以下公式计算:

P＝3I2R•10-3

式中：P――三相的输电线路其功率的损耗；

I――线路通过的电流；

R――线路的电阻。

在建筑中，线路的纵横交错使得其长度相当大，因此其电阻以及电阻所引起的有功损耗都相当可观，所以应当引起设计人员的重视。要想减小损耗应当从线路的电阻入手，因为电流不容易改变。

根据线路的电阻公式：

R＝ρL/S

式中：R――线路的电阻；

ρ――导线的电阻率；

L――线路的长度；

S――导线的横截面积。

有公式可知，想要减小线路的电阻应当从以下方面入手：

①选择线路的材质应当具有较小的电导率。

②缩小线路长度。即线路多直少弯，从而使导线的长度减小，另外，低压线路少走或不走回头线，从而最大程度地降低电能的损失；

③变压器应置于负荷的中心使得供电距离减小；

④低压配电室尽量与竖井接近，使低压配电室为各竖井提供干线，以尽量减少回头支线的长度。

3设计时采用先进的系统控制方式

①系统设计时可使用二线制的控制系统进行独立运行，例如奇胜的C-Bus2、松下的全2线式控制系统以及ABB i-bus等。

②使用BA系统,并将整个系统当做BA系统的一子系统进行设计。

相较而言，第一类系统其优点为：系统可以独立的运行,场景的预设以及亮度的调节方式都很灵活,因此十分适合用在一些控制比较点多而且对功能的要求也比较高的场所；而第二类系统则更适合用在一些比较大的空间场所进行集中控制。

4 暖通及空调的自动化控制系统

暖通及空调系统的耗能超过总建筑耗能的50%,因此节能潜力相当巨大。为了优化系统实现节能,设计自动控制系统是节能的关键。暖通及空调自动控制系统可使用建筑设备的自动化系统,即BAS或者BA系统。该系统是智能建筑的一个重要特征,也是节能建筑的主要特征,其节能的效率可达30%左右。下面介绍一下该系统的设计要点。

4.1 BA系统的接口设计

BA系统设计人员应同暖通及空凋系统以及强电系统的相关设计人员进行密切的配合,来对系统接口进行优化设计,设计内容主要是:(1)选择合适的检测参数和传感器；(2)计算风、水以及蒸汽阀门的管径等参数；(3)选择合适的电动调节的节阀流量特性；(4)设计电力及照明配电箱的一次和二次的接线原理图；(5)设计独立控制系统的通信接口。

4.2 实现节能控制系统的优化设计措施

BA系统的优化原则应为节约能耗和提高系统的控制水平,设计时考虑系统结构以及参数的最佳匹配,实现整体的最佳效能，以PID控制策略下的参数优化为例进行说明。在进行参数优化时应对被控对象以及环境因素等进行考虑。整体来说,暖通及空调自动控制系统应采用的策略是：(1)优化控制机电设备的启停；(2)最优控制变风量以及变流量系统；(3)冬、夏季时部分负荷的水泵的分设控制；(4)同冰蓄冷低有关的温送风系统的控制；(5)节能控制的参数设计,即温度标准的设定、焓值的控制、通过室内CO2浓度进行新风量的控制等。

5 采用光伏发电系统

5.1光伏发电系统

由于太阳能为可再生的能源,因而相当环保实用。独立运行的太阳能光伏发电系统的组成为：太阳能电池板、蓄电池、逆变器以及控制器等。

5.2系统的应用

我国太阳能资源相当丰富，若单位电池板发电量按照100W/h进行计算的话,其年均发电量即可超过200kW。光伏发电系统可应用于以下场合:(1)建筑中的部分设备中；(2)环境的照明,如庭院及草坪灯等方面；(3)道路与体育场的照明。

5.3该系统设计的要点内容为：(1)用电设备负荷的性质、大小以及日工作时间；(2)该系统的输出电压的等级；(3)该系统阴雨天的连续工作时间；(4)建筑区内太阳能的辐射量以及日照的时间；(5)安设太阳能电池板的位置及其抗风荷载措施。

三 结语

随着全球化能源危机形势的日益严峻，节能已经成为建筑电气设计中的一个相当重要的原则，为了能够实现节能，进行电气设计时，必须根据电气设计的原则采取有效的节能措施，当然，更重要的是我们每个人都应当具有强烈的节能意识，并将其具体到生活的各个方面，这样才是最有效的节能手段。