建筑电气节能设计探讨
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【摘 要】电气节能是建筑节能不可或缺的一部分，在我国能源形势日益严峻的今天，做好建筑电气节能工作显得意义重大。本文就从实际设计的几个方面进行探讨，对建筑电气节能设计技术措施进行详细的阐述，为电气设计人员参考。
【关键词】电气；节能设计；照明；供配电系统；无功补偿
随着经济的不断发展，能源的消耗也持续增加。作为耗能大户的建筑行业已成为影响社会可持续发展的一个重大问题。而建筑电气节能作为建筑节能的重要组成部分，已成为建筑电气设计的重要内容。因此，降低建筑电气能源消耗，做好建筑电气节能设计工作是势在必行。但是建筑电气节能设计是一项技术性很强的工程，如何将建筑电气节能技术合理应用到工程设计中，做到电气系统安全可靠，节约投资，减少能耗，使用管理方便，是广大电气设计工作者应该深入思考和研究的问题。
1.电气节能设计
1.1照明的节能设计
（1）严格执行照明功率密度（LPD）限值
这是照明节能设计的基础：LPD计算式：LPD=Σ（PL+PB）/S，其中PL为光源功率；PB为镇流器或变压器功率，S为房间或场所面积。GB50024-2004《建筑照明设计标准》（以下简称国标）明确规定了各种不同场所的最大允许限值。CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》（以下简称行标）规定了各类道路的最大允许LPD限值，设计时要严格遵守。在有装饰灯具的场所，可将装饰性灯具的功率按50%计入LPD值计算中。照明设计一定要保证LPD值不得大于国标和行标规定的限值。
（2）合理选择照度标准值
国标和行标中规定了各类场所的照度标准值。不同的照度标准值决定着不同的灯具耗电功率。按照不同作业场所的需要，选定不同的作业面或参考平面，合理地确定不同的照度值。
当前设计中，设计师们会注意功率密度值的把关而常常疏忽了设计照度值与照度标准值的比较，这两个偏差要在-10%～+10%之间，节能灯和高光效灯具的应用大大降低了功率密度值，很经常在设计中，设计师只关注照明功率密度，而照度设计值会超标，无形中浪费了能源。
（3）照明设计中自然光的利用，高反射材料的推广照明设计中应充分利用自然光，主要是太阳光的充分利用。如：办公场所与建筑设计配合，充分利用现代高科技材料，实现办公楼等场所透光隔热效果；道路的照明设计中，在需要灯光的时候才开启路灯。同时建议建筑设计师尽量运用高反射比的材料，减少吸光材料的运用。
（4）充分考虑照明的管理，强力推行节能开关照明设计中应合理分配照明的回路，选择经济合理的控制方式。让照明分区控制，分时控制，或按照度设定值自动调控，并按平行于外窗来合理布置灯具和分配灯具控制回路。同时分单位计量，落实到单位，把节能意识灌输到人，就可以从管理上把握照明的节能。在设计中大力推行节能开关，如感应开关、照度开关、红外开关、特别是可调照度红外感应开关的应用，可在很大程度上实现能源的充分节能和利用。
在照明的设计中节约能源，不管在工作面的何种表面，照度总是由其直射分量和反射分量叠加而成，直射分量取决于灯具的光强分布及其对所需计算表面的相对位置。反射分量取决于灯具投射于反射表面的光通量比例。故在照明设计过程中，尽量让光源接近工作面，同时充分利用环境反射及自然光源，从照明的设计中节约能源。
1.2供配电系统的节能设计
在供配电系统的功率损耗中，变压器的功率损耗占了很大的比例。变压器的功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗：
有功功率损耗：△Pb=△Pob+△Pteb（Psjs/Pseb）2
无功功率损耗：△Pqb=△Pqob+△Pqeb（Psjs/Pseb）2
式中△Pb-变压器的有功功率损失（KW）
△Pob-变压器的空载有功功率损失（KW）
△Pteb-变压器额定负载下的铜损（KW）
Psjs-计算负荷的视在容量（KVA）
Pseb-变压器的额定容量（KVA）
△Pqb-变压器的无功功率损失（kvar）
△Pqob-变压器的空载无功功率损失（kvar）
△Pqeb-变压器在额定负载下无功功率损失的增量（kvar）
可见，变压器的功率损耗不可避免，在建筑用电过程中都存在着负荷的高峰期和低谷期，故季节性负荷偏差很大的情况下，合理设计选用变压器，尽可能以多台小容量的变压器来替代大容量的变压器，在负荷小的状态下切除部分变压器无疑会带来较大的能源节约。如：某酒店，酒店配电用两台500KVA的变压器（一台主用空调动力用电，一台其他用电包括照明用电等）。6-10月时，负荷最大峰值为800KW，其余时间内由于气温不会太高而没用空调的制冷主机和循环冷冻泵、冷却泵等，其用电负荷最大峰值不会超过400KW。于是，除了6-10月份外其余时间只用一台变压器，切除另一台变压器，就省掉了另一台的功率损耗。
其次，变压器有个最佳负载系数：
Kfzzjb
△Pob-变压器的空载有功功率损失（KW）
△Pqob-变压器的空载无功功率损失（kvar）
△Pqob≈△Io%Pseb
△Pteb-变压器额定负载下的铜损（KW）
△Pqeb-变压器在额定负载下无功功率损失的增量（kvar）
△Pqeb=△ud%Pseb
Kq-无功功率经济当量，建筑电气一般经过三级变压，经验取值在0.08～0.1之间△Io%和△ud%分别为变压器的空载电流百分数和短路电压百分数。
以上数据均可以从变压器的产品说明书中查得。
即变压器的容量要尽量接近计算容量除以最佳负载系数，这时损耗最小。 1.4无功补偿：
在配电系统中，由于多数感性负荷的存在无功功率不可避免，提高功率因素又是节能的一项重要手段。无功功率Q值小了，其视在功率S值就小了。设计中，可以在避开谐振危害状态下多用自动调节无功补偿设备，利用电压自动调节的启动元件，在低电压时分级投入，在电压升高时分级断开，结合时间调整实时自动在调整中提高功率因素，减少配电系统的无功功率从而节约能源。目前科技的发达，已有很成熟的模块化智能切换电容装置，为电容的实时补偿提供了很多有利条件。
1.5减少线损：
严格把控变电所与末端用户的供电距离，要尽可能把变配电所选择在用电负荷的中心，尽可能减少输变电线路尤其是低压输电线路的长度，从而减少线损。在电压等级的选择上，让线路损耗值与设备初投资值进行比较，一般在五年回收期内都可以选择分散10KV中压进入负荷中心的做法来替代低压的输电线路，输电电压升高了，输电电流降低了，从而达到节能目标。目前10KV箱式变电站技术已非常成熟，为分散型变配电站的设置提供了有利条件。这种方案一般由于初投资比例比较重很多被投资方忽略，但设计中要多设计10KV中压进入负荷中心的做法，多方面比较经济的投资方案，做到尽量少投入，又节省线路损耗。
2.设备、材料选型上的节能
在电气工程设计中，设备、材料的选型直接关系到能源的消耗问题。设计过程中应尽可能的选择合格的符合国家规范的节能产品：
（1）供配电系统线材的选型
在供配电系统中，能源的损耗主要集中在线路的损耗上，故传输线路的选型至关重要，要尽可能地选择中压供电方式，同时配电线路的材质要选线阻小的产品，以减少线路的电压损失和损耗，从而达到节电目的。
（2）照明中的设备材料选型
照明工程设计中，除了最大限度地利用自然光以外，灯具尽量选择节能型灯具，如白炽灯尽量改用节能灯，尽量采用高效荧光灯，荧光灯的镇流器尽量不用电感镇流器而选用功率因素高电子镇流器。
（3）相关专业的设备选型
水、暖通、消防、建筑专业等相关专业中，有用到一些压缩机、电动机、风机等动力设备，这些设备的选型尽量选用高效率的产品，或选择同步电动机、或通过现代的变频节能技术，适时控制设备运行能耗与负荷的关系，把这方面的能源损耗降低到最低点。
3.楼宇智能化控制技术带来的节能
智能化技术给建筑电气设计领域带来新的课题，同时带来新的节能技术的新革命：
首先是对大楼空调的节能控制，空调是民用建筑民用电气的耗电大户，如何有效地控制空调用电是节能的重要环节。
其次是对各电梯，生活水泵，污水泵等日常应用动力设备的合理编程控制，从这方面也能节约能源。
再次是对照明的集中节能控制。对公共照明，广告照明，路灯照明等各种照明编程控制。
4.结束语
总而言之，电气节能是建筑节能中的重要部分，为了实现我国可持续发展战略，加强建筑电气节能势在必行。在节能设计中，应结合建筑设计特点，采取科学的节能技术措施，选择经济合理的节能方案，在降低建筑耗能的同时，做到电气系统安全可靠，节约投资，减少能耗，使用管理方便，最终实现经济可持续的高速发展。
参考文献：
[1] 石峰.建筑电气设计中的节能措施[J].科技资讯，2009年33期.
[2] 姬翔；郭小玲.建筑电气节能设计的探讨[J].科技传播，2012年09期.
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