试论民用建筑中电气节能设计
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作者: 李楠
摘要：文章从供配电系统、照明系统、空调系统等方面讨论了民用建筑中电气节能设计要点，以供参考。
关键词：民用建筑；电气；节能设计
随着人口的增加，工业的发展，人民生活水平的提高，对能源的消耗也急剧增加，我国作为一个能源消费大国，能源危机迫在眉睫，节能减排成为当前经济活动中的头等大事已提到议事日程。目前，我国建筑能耗约占全社会总能耗的27%左右，而节约二次能源――电能，如何降低损耗、高效利用，如何将节能技术合理应用到工程项目当中，已成为建筑电气设计的焦点。笔者将结合自己多年的实践经验，对民用建筑中电气节能设计进行探讨。
一、供配电系统的节能设计
供配电系统的节能设计主要目的在于减少变压器以及线路上的电能损耗。对于变压器来说，减少变压器上的电能损耗，首先是要选择空载损耗低、节能型的变压器，可以选用S9，SL9，SC8型油浸变压器或干式变压器，这些变压器采用优质冷轧取向硅钢片，钢片的磁畴方向一致加上45°全斜接缝结构，能够有效减少铁芯的涡流损耗以及漏磁损耗。其次是选用绕组阻值小的变压器，绕组阻值大，则电流损耗也大，在这方面要尽可能选用铜芯变压器，因为金属铜的电阻小，这样当电流通过时，电流损耗也就比较小。
对于线路来说，减少线路上的功耗主要是降低线路的电阻。导线电阻=电阻率×导线长度/导线截面积。根据这种关系，减少线路的损耗首先要选择电阻率小的导线，电阻率越小，其导电性能越高，电能就越少通过转化为热能而损耗，在这方面，铜芯是首选。其次要减少导线的长度，为此要合理选择线路路径，使得线路尽可能以直线为主，同时要合理确定电气功能用房的位置，变压器尽可能接近负荷中心的位置，以尽可能减少供电半径，当建筑物单层面积达10000m2，至少要设2个配电中心，以减少供电半径。再次，对于比较长的供电线路，可以选择加大一级导线截面的方式以减少电阻，从而降低线路上的电能损耗。
二、照明系统的节能设计
（一）选用合适的照明方式
确定合理的照明指标（如照度、照度均匀度等），严格控制照明负荷功率密度（LPD）值。
（1）照明设计时的照明方式选择。
a当照明场所要求高照度时，应选混合照明的方式。b当工作位置密集时，可采用单独的一般照明方式。但照度不宜太高，一般最高不宜大于500lx。c当工作位置的密集程度不同或者为某一区域时，可采用分区一般照明的方式。要求高的工作区可采用较高的照度，非工作区可采用较低的照度，但两者的照度比不宜大于3。
（2）确定合理的照明指标
a照明的节能应能提高整个照明系统的效率，而不应在损失主要照明质量的情况下片面地强调节能。b照明设计时，应从照度标准、照明均匀度、统一眩光值、光色、照明功率密度（LPD）值、能效指标等来客观、综合地评价。c在民用建筑中实施的照度标准值，可以根据照明要求的档次高低来选择。档次要求高的允许提高一级，档次要求低的允许降低一级，以有利于照明的节能。d建筑照度标准值应从节能角度考虑，按实际需求来选择照度标准值的高低，不宜追求或攀比高照度水平。e民用建筑（含居住建筑、公共建筑）的照度标准、照明均匀度、统一眩光值、光色、照明功率密度（LPD）值等应符合《建筑照明设计标准》所对应的相关标准值要求。
（3）合理选择照明灯具
灯具的主要功能是合理分配光源辐射的光通量，满足环境和作业的配光要求，并且不产生眩目现象和严重的光幕反射。选择灯具时，除考虑环境光分布和限制眩光的要求外，还应考虑灯具的效率，选择高光效灯具。在各类灯具中，荧光灯主要用于室内照明，汞灯和钠灯用于室外照明，也可将二者装在一起作混光照明。这样光效高、耗电少、光色逼真、协调、视觉舒适。另外，在灯具设计上要采用合理的配光。如白炽灯的灯具在弧度上处理合理，照度不变的情况下可节电20%，荧光灯的灯具设计错开重光部分，可提高光效80%。
（4）合理选择照度和照明
在满足标准照度的条件下，为节约电能，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式
（5）照明控制
照明控制是照明节能中一个很重要的环节，合理的照明控制方法可以使照明节能效果达到极大化。室外照明：景观照明及路灯照明尽量采用时控和光控，时控可以设置时间段关闭或开启一定的灯具，例如，前半夜可以开启大部分灯具，后半夜可以关闭一半或2/3的灯具（路灯设计时灯具宜间隔控制）。室内照明：a住宅及宿舍公共走道楼梯照明可以采用自熄控制，如声光控，触摸延时，人体红外线控制；b商务办公，会议等办公大楼内各功能房可以采用i-bus、c―bus等来自动控制。i-bus或c―bus可根据人体探测器使各办公室起到人在灯开，人走灯灭的效果，避免了很多办公室无人关灯的浪费情况。
三、空调系统的节能设计
空调系统在建筑电气总能耗当中约占30%～50%左右，因此，空调系统的节能设计对于建筑电气的节能设计尤为重要。减少空调的能耗主要可以通过以下方式来得以实现：
（1）空调的冷热负荷主要与建筑物的围护结构，即墙体、窗户以及门扇有关。围护结构隔热性能不佳，则冬季，会有大量的热量通过它而流失增加房屋的供暖负担，夏季室外的热量不断通过围护结构传入室内，增加房屋的制冷负担。因此，设计时应当控制墙体的传热系数，采用合适的结构和材料降低墙体的传热性能。与此同时，人体感觉舒适的室内温度13℃～23，宅气相对湿度20%～80%，在满足人体舒适的前提下，要合理确定室内没计参数，以减少空调的冷热负荷。
（2）合理选用空调的制冷机组。
在空调机组中，制冷制热机组是主要的能耗设备。其能耗占整个空调系统的55%～65%，因此，选择合适的制冷制热机组对空调系统的节能来说就尤为重要。就目前的技术来说，可选择如螺杆式、离心式冷水机组，这类机组的能效比比较高，最高可达到6.0。
（3）降低水系统的电能损耗
空调的冷冻水泵、冷却水泵耗电量可占到空调总能耗的15%～20%。因此，也必须重视调水系统的节能。在实际的运行中，空调制冷和制热机组主要处于部分负荷运行。因此，水系统节能的关键便是随着负荷的变化而改变流塔，根据实际经验，宜采用变频调速变流量方法以减少水泵的运行能耗，最大限度节约电能损耗。另外，冷冻水温度越高，冷却水温越低，制冷效率越高，根据这个原理，运行时可提高冷冻水的温度，提高冷却水的温度，通过提高制冷效率达到节约电能的目的。
（4）降低风系统的电能损耗
空调风系统的合理设计，电可以节约空调的用电量，这首先需要从建筑设计的总体来考虑，即建筑物的布局及室内设计要尽量通风。设计的时候要充分考虑门窗、进风口以及建筑平面在新风引进中的作用并加以充分利用，以尽量减少空调新风系统的使用。而对于空调系统本身来说，可用温度变风量的方式使送风量随负荷的变化而变化以达到使用时节约电能的目的。
结束语
总之，建筑电气节能设计直接关系到整个建筑物的施工以及项目的运行，同时贯穿于整个决策、设计、施工、入驻的进程环节中，可以说是建筑施工设计阶段的重点项目。作为电气设计人员，应在技术指标满足功能需求的前提下，及时将节能技术和措施应用到建筑电气照明设计中，精心考虑，反复斟酌，真正达到提高照明效率，节约能源，保护环境的日的。
参考文献：
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【2】林勇.浅析建筑电气节能设计的方法【J】.工会博览：理论研究，2011（8）
【3】孙敦强.民用建筑设计中电气节能研究【J】.黑龙江科技信息，2011（16）.
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