芻議建筑電氣節(jié)能設計

黃斌

摘要：隨著能源短缺問題的日益嚴重，建筑電氣的節(jié)能設計顯得越來越重要。建筑電氣設計工作人員，應該不斷學習國外先進的節(jié)能技術和經(jīng)驗，深挖建筑電氣節(jié)能設計上的巨大潛力，結合我國建筑電氣設計實際需求不斷創(chuàng)新，為我國建筑電氣節(jié)能設計做出貢獻。

關鍵詞：建筑；電氣；節(jié)能設計

1.建筑電氣設計的特點

有關建筑電氣的設計，應該綜合考慮經(jīng)濟、社會、環(huán)境等因素，積極運用先進的技術，改進傳統(tǒng)的設計理念，提高設備與工藝能量的利用效率。關于建筑電氣設計的特點，具體分析如下：

1.1與經(jīng)濟效益目標相適應

對于建筑電氣設計來說，不能一味追求實現(xiàn)節(jié)能目標而無限制地增加成本，否則運行費用過大，可能得不償失。應該注重選擇電氣設備、電氣技術的合理性，由此增加的成本費用可在短期運行過程中回收，更好地實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。

1.2滿足建筑的實用性

電氣設計的最終目標是為建筑功能服務，因此應該注重滿足建筑的電氣需求，如照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，滿足人們的工作、生活需要；確保建筑中的照明亮度、色溫、數(shù)量等，增強實用性，才能發(fā)揮應有作用。

1.3合理選擇先進的電氣技術

在建筑電氣的設計階段和施工階段，都可能發(fā)生能源消耗問題，也要加強重視。以節(jié)能目標、節(jié)能手段為著眼點，找出大量能源消耗的原因并細致分析，最終選擇適合的節(jié)能措施。例如，輸電線路的有功損耗、變壓器的功率損耗等，都是無謂的能源消耗現(xiàn)象，應通過優(yōu)化設計方案予以避免。

2.建筑節(jié)能設計中常見的問題

2.1照明節(jié)能設計

照明節(jié)能設計就是在保證不降低照明質(zhì)量的要求下，盡量減少照明電路中能量的損失，從而達到能量利用的最大化。

2.2降低線路損耗

當電能傳輸時，在電路網(wǎng)絡中就產(chǎn)生功率損耗，一般來說，其與線路的長度和負載的大小相關聯(lián)。因此，應當盡量提高系統(tǒng)的功率系數(shù)、減少導線的電阻，從而降低其損耗。

2.3空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗至少占建筑總能耗的50%以上，系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大。具體應遵循一下原則：機電設備啟停優(yōu)化控制；變風量、變流量系統(tǒng)最優(yōu)控制；冬夏季部分負荷時水泵分設控制；與冰蓄冷相結合的低溫送風系統(tǒng)控制；參數(shù)設定節(jié)能控制，包括溫度標準設定、焓值控制、利用室內(nèi)CO2濃度控制新風量等。

2.4合理選擇變壓器

變壓器作為配電系統(tǒng)的基本設備，其損耗大約占總耗量的6%，主要分為鐵耗和銅耗，鐵耗又稱為空載損耗，與負荷大小無關，僅與鐵芯的制作材料和制造工藝有關，故一般來說，最好選擇節(jié)能型變壓器。

3.建筑電氣節(jié)能設計的策略研究

3.1減少變壓器的能量損耗。首先根據(jù)負荷情況，綜合考慮投資和設備運行費用，對負荷進行合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，使其工作在高效區(qū)內(nèi)。變壓器效率與變壓器負荷和損耗有關，也與負荷的功率因數(shù)有關，選用節(jié)能型變壓器，更換或改造高能耗的變壓器。據(jù)統(tǒng)計選用節(jié)能型變壓器與無勵磁調(diào)壓變壓器相比，1OkV系列其空載損耗和短路損耗分別降低41%和l3%。

同一變電站的變壓器盡量并聯(lián)運行，根據(jù)負荷的變化調(diào)整并聯(lián)運行的變壓器的臺數(shù)。在負荷變化的情況下，如投運變壓器臺數(shù)和數(shù)量不變，其負荷率和運行效率都將發(fā)生變化，使其超出經(jīng)濟運行范圍，因此要及時投入或切除部分變壓器，以防止變壓器輕載和空載運行。對長期輕載（負荷率在3O%以下）的變壓器，必要時應按實際負荷更換小容量變壓器，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。另外，還需考慮控制各類非線性用電設備所產(chǎn)生的高次諧波，降低高次諧波值，降低變壓器的運行環(huán)境溫度，平衡三相負荷，合理選擇變壓器的接線方式等因素。

3.2減少線路上的能量損耗。據(jù)統(tǒng)計，線路的損耗約占輸入電能的4%左右，影響線路損耗的主要是供電方式和導線截面積。因此在滿足允許載流量、運行電壓損失等各種技術指標的前提下，根據(jù)建筑的規(guī)模、用電負荷性質(zhì)及容量，使電氣位置合理的靠近用電負荷中心，應按經(jīng)濟電流密度合理選擇電纜及導線的截面，從降低電能損耗、減少投資等方面綜合進行選擇。具體措施有：①盡量選用電阻率P較小的導線，如銅芯線和鋁線。但又要貫徹節(jié)約用銅的原則，在負荷較大的一類、二類建筑中采用銅導線，在三類或負荷量較小的建筑中采用鋁芯導線。②盡可能減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應盡可能地靠近負荷中心，以減少供電半徑。③增大導線截面積，對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用，由于節(jié)約能耗而減少了年運行費用，從而達到節(jié)能、經(jīng)濟的目的。另外利用某些季節(jié)性負荷的線路，這些用戶不用時，可提供給常期用戶作供電線路使用，以減少線路和電阻。

4.結語

由上可見，建筑電氣的節(jié)能設計已成為必然趨勢，且具有巨大潛力。在設計過程中，應該綜合考慮經(jīng)濟、技術、材料等指標，遵循“合理、適用、先進”等原則，切實節(jié)約能源、保護環(huán)境；通過合理選擇電氣設備及相應控制方式，在控制成本的前提下提高節(jié)電節(jié)能效果，通過精心設計、全面考慮，最終確定科學化電氣設計方案，選擇有效的節(jié)能技術與設備，更好地符合建筑功能需求及人們?nèi)粘９ぷ?、生活需要，更好地落實?jié)能目標，實現(xiàn)綠色建筑發(fā)展。

黃斌

摘要：隨著能源短缺問題的日益嚴重，建筑電氣的節(jié)能設計顯得越來越重要。建筑電氣設計工作人員，應該不斷學習國外先進的節(jié)能技術和經(jīng)驗，深挖建筑電氣節(jié)能設計上的巨大潛力，結合我國建筑電氣設計實際需求不斷創(chuàng)新，為我國建筑電氣節(jié)能設計做出貢獻。

關鍵詞：建筑；電氣；節(jié)能設計

1.建筑電氣設計的特點

有關建筑電氣的設計，應該綜合考慮經(jīng)濟、社會、環(huán)境等因素，積極運用先進的技術，改進傳統(tǒng)的設計理念，提高設備與工藝能量的利用效率。關于建筑電氣設計的特點，具體分析如下：

1.1與經(jīng)濟效益目標相適應

對于建筑電氣設計來說，不能一味追求實現(xiàn)節(jié)能目標而無限制地增加成本，否則運行費用過大，可能得不償失。應該注重選擇電氣設備、電氣技術的合理性，由此增加的成本費用可在短期運行過程中回收，更好地實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。

1.2滿足建筑的實用性

電氣設計的最終目標是為建筑功能服務，因此應該注重滿足建筑的電氣需求，如照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，滿足人們的工作、生活需要；確保建筑中的照明亮度、色溫、數(shù)量等，增強實用性，才能發(fā)揮應有作用。

1.3合理選擇先進的電氣技術

在建筑電氣的設計階段和施工階段，都可能發(fā)生能源消耗問題，也要加強重視。以節(jié)能目標、節(jié)能手段為著眼點，找出大量能源消耗的原因并細致分析，最終選擇適合的節(jié)能措施。例如，輸電線路的有功損耗、變壓器的功率損耗等，都是無謂的能源消耗現(xiàn)象，應通過優(yōu)化設計方案予以避免。

2.建筑節(jié)能設計中常見的問題

2.1照明節(jié)能設計

照明節(jié)能設計就是在保證不降低照明質(zhì)量的要求下，盡量減少照明電路中能量的損失，從而達到能量利用的最大化。

2.2降低線路損耗

當電能傳輸時，在電路網(wǎng)絡中就產(chǎn)生功率損耗，一般來說，其與線路的長度和負載的大小相關聯(lián)。因此，應當盡量提高系統(tǒng)的功率系數(shù)、減少導線的電阻，從而降低其損耗。

2.3空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能

公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗至少占建筑總能耗的50%以上，系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大。具體應遵循一下原則：機電設備啟停優(yōu)化控制；變風量、變流量系統(tǒng)最優(yōu)控制；冬夏季部分負荷時水泵分設控制；與冰蓄冷相結合的低溫送風系統(tǒng)控制；參數(shù)設定節(jié)能控制，包括溫度標準設定、焓值控制、利用室內(nèi)CO2濃度控制新風量等。

2.4合理選擇變壓器

變壓器作為配電系統(tǒng)的基本設備，其損耗大約占總耗量的6%，主要分為鐵耗和銅耗，鐵耗又稱為空載損耗，與負荷大小無關，僅與鐵芯的制作材料和制造工藝有關，故一般來說，最好選擇節(jié)能型變壓器。

3.建筑電氣節(jié)能設計的策略研究

3.1減少變壓器的能量損耗。首先根據(jù)負荷情況，綜合考慮投資和設備運行費用，對負荷進行合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，使其工作在高效區(qū)內(nèi)。變壓器效率與變壓器負荷和損耗有關，也與負荷的功率因數(shù)有關，選用節(jié)能型變壓器，更換或改造高能耗的變壓器。據(jù)統(tǒng)計選用節(jié)能型變壓器與無勵磁調(diào)壓變壓器相比，1OkV系列其空載損耗和短路損耗分別降低41%和l3%。

同一變電站的變壓器盡量并聯(lián)運行，根據(jù)負荷的變化調(diào)整并聯(lián)運行的變壓器的臺數(shù)。在負荷變化的情況下，如投運變壓器臺數(shù)和數(shù)量不變，其負荷率和運行效率都將發(fā)生變化，使其超出經(jīng)濟運行范圍，因此要及時投入或切除部分變壓器，以防止變壓器輕載和空載運行。對長期輕載（負荷率在3O%以下）的變壓器，必要時應按實際負荷更換小容量變壓器，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。另外，還需考慮控制各類非線性用電設備所產(chǎn)生的高次諧波，降低高次諧波值，降低變壓器的運行環(huán)境溫度，平衡三相負荷，合理選擇變壓器的接線方式等因素。

3.2減少線路上的能量損耗。據(jù)統(tǒng)計，線路的損耗約占輸入電能的4%左右，影響線路損耗的主要是供電方式和導線截面積。因此在滿足允許載流量、運行電壓損失等各種技術指標的前提下，根據(jù)建筑的規(guī)模、用電負荷性質(zhì)及容量，使電氣位置合理的靠近用電負荷中心，應按經(jīng)濟電流密度合理選擇電纜及導線的截面，從降低電能損耗、減少投資等方面綜合進行選擇。具體措施有：①盡量選用電阻率P較小的導線，如銅芯線和鋁線。但又要貫徹節(jié)約用銅的原則，在負荷較大的一類、二類建筑中采用銅導線，在三類或負荷量較小的建筑中采用鋁芯導線。②盡可能減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應盡可能地靠近負荷中心，以減少供電半徑。③增大導線截面積，對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。這樣增加的線路費用，由于節(jié)約能耗而減少了年運行費用，從而達到節(jié)能、經(jīng)濟的目的。另外利用某些季節(jié)性負荷的線路，這些用戶不用時，可提供給常期用戶作供電線路使用，以減少線路和電阻。

3.3提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。系統(tǒng)中的用電設備，如電動機、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都具有電感，會產(chǎn)生滯后的無功，需要從系統(tǒng)中引入超前的無功相抵消，這樣超前的無功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O備，在線路上就產(chǎn)生了有功損耗，具體措施如下：

①減少用電設備無功損耗，提高用電設備的功率因數(shù)。在設計中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設備，如同步電動機，電感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備，如配有電容補償?shù)臒晒鉄簟＂谟渺o電電容器進行無功補償，電容器可產(chǎn)生超前無功電流抵消用電設備的滯后無功電流，從而達到提高功率因數(shù)，同時又減少整體無功電流。

3.4照明系統(tǒng)的節(jié)能。照明節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，照明系統(tǒng)的節(jié)能設計一方面照度、色溫、顯色指數(shù)要達標，另一方面又要達到節(jié)能的目的。由于電氣照明設備的耗電量與照明方式、用電使用時間、照明設備損耗、房間面積、照明器數(shù)量等因素成正比關系，與照明電氣的發(fā)光效率成反比關系。因此，照明系統(tǒng)的節(jié)能設計可從以下方面來綜合考慮：

①合理選擇高效節(jié)能電光源。照明光源應選擇發(fā)光效率高、顯色性好、使用壽命長、啟動可靠方便快捷、性能價格比高的高效光源。在滿足照明質(zhì)量的前提下，一般場所應優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育場館的室外照明等一般照明宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源；另外推廣使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等；②減少設備使用時間。合理選擇照明電路控制方式通過光線感應可根據(jù)環(huán)境光自動控制燈光回路的開閉。當環(huán)境光變亮時，可自動關閉部分燈光，通過人體感應可自動控制燈光的開關。建筑物應盡量利用自然采光，采用透光性能較好的玻璃門窗。③合理選擇照明線路。照明系統(tǒng)可由單相二線、兩相三線、三相四線三種方式供電。三相四線式供電比其它供電方式線路損耗小得多。因此，照明系統(tǒng)應盡可能采用三相四線制供電。

4.結語

由上可見，建筑電氣的節(jié)能設計已成為必然趨勢，且具有巨大潛力。在設計過程中，應該綜合考慮經(jīng)濟、技術、材料等指標，遵循“合理、適用、先進”等原則，切實節(jié)約能源、保護環(huán)境；通過合理選擇電氣設備及相應控制方式，在控制成本的前提下提高節(jié)電節(jié)能效果，通過精心設計、全面考慮，最終確定科學化電氣設計方案，選擇有效的節(jié)能技術與設備，更好地符合建筑功能需求及人們?nèi)粘９ぷ鳌⑸钚枰?，更好地落實?jié)能目標，實現(xiàn)綠色建筑發(fā)展。

參考文獻：

[1]陳京權.談節(jié)能理念在建筑電氣設計中的應用[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2011（10）

[2]李曉東，程柱.對建筑電氣設計常見問題的探析[J].低溫建筑技術，2010（1）

[3]王毅娜，張馨.電氣設計中在建筑過程中的應用及完善[J].城市建設，2010（35）