談建筑電氣節能設計技術的合理利用

劉林

摘 要：本文作者對建筑電氣的節能設計進行了分析，并提出了相應的合理利用措施，希望能夠有效提高建筑電氣節能技術的進一步發展。

關鍵詞：建筑電氣 節能設計技術 合理利用

中圖分類號：TS958文獻標識碼： A

一、 電氣節能設計應遵循的原則

電氣節能設計既不能以犧牲建筑功能、損害使用需求為代價，也不能盲目增加投資、為節能而節能。因此，電氣節能設計應遵循以下原則：

1、適用性。就是基于滿足在建筑物內創造良好人工環境提供必要的能源，為建筑設備運行提供必需的動力，按照用電設備對于負荷容量、電能質量與供電可靠性等方面的要求, 來優化供配電設計，促進電能合理利用。

2、實際性。要充分考慮實際經濟效益，合理選用節能設備及材料，使節能增加的投資能在較短的時間內用節能減少下來的運行費用收回。

3、節能性。應考慮采取措施減少或消除與發揮建筑物功能無關的消耗，比如電氣設備自身的電能消耗，傳輸線路上的電能消耗等等。這應該是節能的著眼點。

二、我國建筑電氣節能技術的現狀及原因分析

1、建筑電氣節能的現狀

隨著經濟的快速發展，我國對能源的需求越來越大，各類能源供不應求，能源的浪費卻較為普遍。特別是近幾十年來興建了一大批規模龐大的各類大型、特大型公共建筑以及規模日益擴大的住宅小區，其中的不少建筑，都沒有把建筑節能放在應有的重要位置，特別是沒有把電氣節能放在應有的重要位置，長此以往，將會造成新的、巨大的能源浪費。

近年來，國家及相關部門已經深刻意識到節能問題的重要性和緊迫性，建筑節能工作已經全面展開并不斷深化， 建筑節能的管理工作不斷加強， 建筑節能技術的研究不斷深化， 建筑節能設計標準不斷完善。而且隨著社會的發展和文明的進步，公眾節能意識不斷增強，節能的理念也為越來越多的人所接受。

其實建筑節能是一項十分艱巨而復雜的工作，它甚至比某些建筑智能化系統的應用更為困難，因為建筑節能涉及的專業和領域更為深入、更為廣泛。如果不對其進行系統、全面和綜合的分析、研究和實施，要想做好建筑節能是十分困難的。

2、建筑電氣節能技術存在問題的原因

1）不合理的設計和系統導致能耗高

變配電及采暖、 通風、 給水、 排水等設備都存在設備選型和運行方式的不合理導致設備效率過低，能耗增加。不合理的系統運行方式， 導致系統效率過低。照明光源、 控制方式選擇的不合理導致照明系統能耗高，照明系統中盲目的提高照度標準，燈具或光源過多使能耗增加。

2）不合理的運行制度 （控制方式） 導致能耗高

不合理的運行制度導致系統運行時間過長，下班后系統繼續運行，或部分設備持續運行，消耗大量電能。此外，由于極少部分建筑在夜間要繼續使用，導致整個系統24小時連續運行，也造成巨大浪費。

三、電氣節能設計技術的合理利用

1、照明部分的節能

因建筑照明量大而面廣, 故照明節能的潛力很大。在滿足照度、 色溫、 顯色指數等相關技術參數要求的前提下,照明節能設計應從下列幾方面著手:

1）采用符合要求的照度標準。各類建筑按照5建筑照明設計標準6要求選擇合理的照度標準。同時對要求照度較高的場所盡量采用混合照明方式,突出重點部分。

2）使用高效光源。采用 T5、 T 8 直管熒光燈,小功率陶瓷金屬鹵化物燈等。

3）選用合理的照明燈具。選用效率高, 易清掃和換燈的照明燈具。

4）充分利用太陽光。通過外窗利用天然光; 適 部位采用太陽能燈;利用太陽光采光技術。

5）考慮照明環境。照明環境裝修多考慮淺色、 光澤的表面, 可增加光反射, 無論天然光還是人工照明光, 均可提高照度。

2、變配電室選址應為負荷中心

變配電室選址時應盡可能靠近負荷中心，以降低變配電系統中的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。這一點幾乎在所有的變配電所規范和手冊上都能找到，但是我們設計人員往往在設計時采用直線距離方法來確定負荷中心，這點其實是錯誤的，電能傳輸靠的是導電體，因此在確定負荷中心時必須以導電體實際路由長度為依據。

導體越長，導體電阻越大，那么消耗在導體上的電能就越多。不僅如此，導體越長，其感抗越大，最終導致整個配電系統中無功分量增大，功率因數降低。

3、負荷計算要與實際相結合

建筑電氣中的負荷計算是在保證供電的安全可靠及使用功能得到滿足，并考慮到今后發展空間的前提下進行的，節約電能也必須首先滿足上述要求。

負荷計算主要包括估算法（包括單位產品耗電量法和功率密度法）、需要系數法、二項式法和單相負荷計算法等。其中需要系數法由于比較簡單得到了廣泛使用，因此建筑電氣設計規范將需要系數法作為電氣計算的主要方式。

建筑電氣設計人員通常用需要系數法選擇變壓器容量，但經過筆者實際調查發現，設計人員設計的負荷為變壓器的60%-80%，但實際負荷僅占變壓器的30%-60%，甚至更低。這不僅造成了變壓器安裝時的一次資金投入浪費，也使變壓器向整個配電系統中輸入感性分量，是系統功率因數降低，不利于節約電能。

對于建筑電氣設計人員來說，進行負荷計算是要依據相關規范和手冊進行，但對如下幾點筆者和幾位從事多年建筑電氣設計工作的同事均達成共識，也不違反相關規范和手冊要求：

1）對公共大型建筑如政府辦公大樓、大型場館，展廳會所等選擇需要系數是可取上線；但對規劃、面積、功能相對到位的商住樓、宅小區等可以取下限。

2）如果相關規范和手冊上有推薦的需要系數值有上下限時建議取下限值。

3）按規范要求配電干線的計算負荷為各用電設備組的計算負荷之和再乘以同時系數；變配電所的計算負荷，為個配電干線計算負荷之和再乘以同時系數，這兩點千萬不要忽略，否則選擇的變壓器容量必定偏大。

4）當消防設備的用電負荷小于，火災時切除的用電設備的負荷時，在負荷計算時應不考慮消防負荷，即減去消防負荷來確定變壓器容量。

4、提高功率因數

在實際用電過程中，提高負載的功率因數是最有效地提高電力資源利用率的方式。提高功率因數意味著：

1）提高用電質量，改善設備運行條件，可保證設備在正常條件下工作，這就有利于安全生產。

2）可節約電能，降低生產成本，減少企業的電費開支。例如：當cosΦ=0.5時的損耗是cosΦ=1時的4倍。

3）能提高企業用電設備的利用率，充分發揮企業的設備潛力。

4）可減少線路的功率損失，提高電網輸電效率。

5、提高功率因數的方法主要分為提高自然功率因數和采用人工補嘗兩種方法。其中為了提高自然因數的方法我們再設計時應盡量采用以下方法：

1）恰當選擇電動機容量，減少電動機無功消耗，防止“大馬拉小車”。

2）對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機，可將線圈改為三角形接法（或自動轉換）。

3）避免電機或設備空載運行。

4）合理配置變壓器，恰當地選擇其容量。

5）改善配電線路布局，避免曲折迂回等。

而人工補償我們現在主要用的是加入無功補償裝置，如電容器，可以有就地補償、分散補償、集中補償等

6、合理布局電氣設備

建筑電氣設計規范和建筑電氣設計手冊都強調了10KV變配電所要深入負荷中心，合理選擇低壓配電線路的路由，以減少電能損失。但實際設計當中真正做點這幾點其實很難，因為建筑專業再設計時很少能考慮到電氣這方面的需要，因此在設計階段就需要與建筑專業進行積極溝通。隨著民用建筑的發展和變化，下列問題是應該初步達成共識的：

1）對超高層建筑，根據用電負荷的配置和分布，是可以把相應的10KV變配電所布置在一定高度上，離負荷中心近的，建筑物的“避難層”處。

2）對于大型住宅小區，為了增加底下行車位，建筑結構處理已將地下層全部聯通，對這樣的建筑物，應將10KV變配電所布置在地下一層的中心位置，以縮短低壓配電的供電距離。

3）對建筑物為長方形，長度超過80米左右的，贏在建筑物兩側（兩側一般按消防要求，都要有疏散樓梯），都應設有強、弱電間，一方面滿足弱電布線的要求，另一方面也滿足了樓層強電的合理配電路由，強、弱電間配套的豎井條件允許，盡可能接近地下一層10KV變配電所。

四、建筑電氣節能技術合理應用的建議

1、為了使建筑電氣節能技術能夠在實際生活中得到很好的運營，首先在建筑物設計時候就應考慮采用節能的電氣技術。例如北方晝夜溫差大，在采用外墻保溫技術是就不宜采用自保溫外墻技術，因為這個技術很難達到真正保溫的效果。而在北方采用外保溫外墻電氣技術可以很好的避免熱橋問題和揭露問題等。

2、其次，在建筑物內部電氣設計時，我們應該充分考慮空調系統、照明系統和信息系統的實用、經濟和節能型。這是因為，一方面我們知道合適的空調系統可以重復發揮空調的效率從而避免不適宜的能耗，而照明系統是建筑本身必備的系統，企業白天和晚上需要的照明度不一樣，因此合理進行設計可以有效避免能耗浪費。

3、在建筑物電氣設計之后要合理的管理各項電氣系統。在實際應用中，大型辦公場所往往是能耗較高的地方，而有效的管理制度則可以防止非辦公時間空調的開啟和照明系統沒關閉，同時上班時間空調溫度的調配也都會影響到整體耗能情況，因此有必要完善管理制度減少能源消耗。只有從管理制度的源頭加強了電氣使用者的節能意識，才能促使他們在實際操作中為電氣節能做出最大努力。

結語：

隨著經濟高速發展， 如何節約能源是保證可持續發展的必要條件，而建筑電氣節能的空間還很大。因此，將電氣節能技術用到建筑電氣設計中， 精心思考， 反復斟酌，從而真正達到提高效率， 節約能源， 為經濟的可持續發展和節約型的社會做出應有的貢獻；建筑電氣設計還應充分考慮選擇高效率的節能設備， 應用先進的設計技術， 按照節能標準進行設計， 為人們提供健康、 舒適、 安全的居住工作和活動空間，采用先進的節能技術， 達到電氣節能最大化的目標。

參考文獻：

[1]趙源,王珂,建筑節能技術措施的分析[J].山西建筑,2005.

[2]清華大學建筑節能中心.中國建筑節能發展研究報告 2008[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[3]任元會.提高認識實施標準推進建筑照明節電[J].建筑電氣，2005.3.