淺談建筑電氣中的節能問題

摘要：本文通過說明建筑電氣節能設計中存在的一些較突出的問題，從照明系統、動力系統、供配電系統等方面，對建筑電氣節能設計中涉及的主要內容、注意事項及方法進行了闡述，進一步探討應對建筑電氣節能設計上的對策措施。

關鍵詞：建筑電氣；節能設計；公共用電

中圖分類號：TN

文獻標識碼：A

文章編號：1672－0407(2011)06－015－02

我國發展國民經濟中一直關注節能問題，對于施工單位來說，降低長期的建設成本、吸引更多的消費者的方法之一，就是采用節能材料和節能設計方案；而對于用戶來講，具有節能設施的建筑物更能讓他們節約成本、節約開支并且安全環保；眾多施工單位開始更注重節能設計的可行性以及節能所能帶來的長遠利益評估。所以節約電能就成為每位電氣設計人員必須認真考慮的問題。

一、建筑電氣節能設計的原則

建筑電氣的節能設計并不是隨意而為，而是有章可循的。總體來說，建筑電氣節能設計應普遍遵循“實用為先、經濟合理、技術創新”的原則，具體如下：

一是滿足建筑物的基本照明功能，即滿足照明的亮度、色溫、顯色指數；舒適衛生，如舒適性空調的溫度和新風量；使得上下、左右的運輸通道暢通無阻。二是考慮實際經濟效益。應該讓增加的部分投資，節能所節約下來的運行費用在較短時間內便能進行回收，而不能因為出于節能目的而過高地消耗投資，盲目增加投入。三是節省無謂消耗的能量。找出哪些地方與發揮建筑物功能無關的能量消耗，再精心考慮采取什么節能措施。無用的能量損耗如傳輸電能線路上的有功損耗、變壓器的功率損耗等等。

二、建筑電氣節能設計的措施

建筑用電最主要的三大塊，即照明系統、動力系統、供配電系統，本文從這三大系統的各自特點來論述建筑電氣節能的設計對策。

(一)照明系統的節能措施

照明系統是與消費者關系最為緊密的電氣系統之一，消費者最為直接、頻繁接觸的也是照明系統的用電量。照明節能設計就是在保證不降低照明質量、不影響用戶視覺體驗的前提下失，最大限度的利用光能，從而降低照明系統中光能的損耗。通常的節能措施有以下幾種：

1 要選擇相對高效的光源來進行設計。

優先采用性能優低能耗的光源用電附件，如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等，公共建筑場所內的熒光燈優先選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈宜選用電子鎮流器，氣體放電燈可優先采用電子觸發器。

照明節能的效果對比情況如下：采用緊湊型熒光燈比白熾燈省電約75％；T8熒光燈管比T12省電約10％；T5熒光燈管比T8省電約20％；高壓鈉燈、金屬鹵化物燈比高壓汞燈省電約60％～70％；電子鎮流器比傳統鎮流器省電約60％；采用照明節能控制系統可省電約10％～30％。

2 照明方式的選擇要做到科學、合理與便捷。自然光作為一種可再生能源，最有利于身心和日常生活；充分利用自然光，可以大大減少電氣能源的消耗，也是照明節能的重要途徑之一。

同時，在設計燈具照度時，應考慮自然光所能達到的光照效果。在采光較好的建筑群中，可適當降低照明設備的照明度。在滿足照明質量的前提下，一般室內場所可以采用高效發光的熒光燈(如T5、T8管)及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及體育館場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，根據自然光照位置、強度等，照明設備可以可以適當地分區安排，使用不均勻布光或者混光照明。

3 改進照明控制方式的設計。作為一種行之有效的節電方法，設計者普遍采用各種節能型開關或裝置，改進燈具控制方式。如臥房、病房、客房等床頭燈應用調光開關，節電鑰匙開關則廣泛采用與高級客房，程序控制或光電、聲控開關是公共場所及室外照明的優先選擇，人員短暫停留的公共場所如走道、樓梯等可采用節能自熄開關。從減少消費者全光照明機率的角度考慮，根據照明使用特點，適當增加照明開關點或采取分區控制燈光設置。設計人員可以根據布光的不均勻程度，通過照明設備開關引導使用者哪里用光就點哪里，適當增加照明控制開關，使得發光設備的同時使用數量得到有效控制。另外，根據建筑物的不同區域特點設計不同類型的聯，以便整體控制。

(二)動力系統的節能措施

電動機是動力系統的動力源泉，建筑電氣節能設計環節中，電動機節能是繞不去的重要一環。電動機的電力消耗數字可觀，正因如此，在電動機的運轉與用電上施加有效地節能措施，將會給建筑電氣節能帶來極具成果性的幫助。

提高電動機的工作效率，入手點是減少其耗損。減少電動機能損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。在具體工程中，電動機通常都是水暖及建筑等專業設備所配套的，且由設備制造商統一供應，盡管設計人員在工程設計中都會選用高效率的電動機，但節能措施只能在運行過程中尋找。基本途徑為就地電容器補償以減少線路損耗，減少電動機輕載和空載運行是設計人員應予更多考慮的方面，因為電動機效率在輕載運行下是極低的，要提高電動機輕載時的效率，一種切實可行的辦法是采用變頻調速控制電動機，使其在負載率變化時自動調節轉速使得與負載變化相適應，從而達到節約電能的目的。

(三)供配電系統的節能措施

設計供配電系統要通盤考慮到負荷容量，供電距離及分布，用電設備特點等各個因素，做到系統盡量簡單可靠、操作方便、科學合理。變配電所與負荷中心的距離盡可能短，配電半徑的縮短會減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數，在由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，做到積極主動適應變化，實現經濟運行，減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

1 科學選擇供電電壓。在相同的供電情況下，電壓越高，電能的損失越少。

2 選用簡單的供配電系統，為滿足電源系統的質量需求，選購時務必注重產品質量。

3 合理選擇變壓器容量。根據實際建筑物所需采購變壓器數量。

4 減少變壓器的有功損耗，使變壓器在使用期內預留適當的余量，變壓器最經濟節能運行的負載率一般在75％～85％之間。

(四)電纜電線的截面是否符合電流密度，也是直接影響節能效率的因素之一

(五)準確把握整體功率因素，適當情況下可提高功率因素

1 提高用電設備功率因數，減少用電設備的無功損耗。在設計中優先采用功率因數高的用電設備，如同步電動機等；電感性用電設備可選用配有電容補償的熒光燈等有補償電容器的用電設備。

2 用靜電電容器進行無功補償。電容器可產生超前無功電流，抵消用電設備的滯后無功電流，從而達到提高功率因數同時又減少整體無功電流的積極作用。在具體工程設計中，可根據具體情況具體分析，比如采用高低壓柜集中補償或分散就地補償等方式。

3 選擇各用電設備時，為保證配電系統有一個較高的自然功率因數值，應將其功率因數作為一個重要指標。

4 當配電系統中自然功率因數達不到電網規定要求時，必須采用電力電容器進行補償。(國家規定值：高壓用戶0.95，低壓用戶0.90。)

5 電容補償可根據實際情況分為：高(中)壓補償、低壓補償；集中補償、就地補償；手動補償、自動補償；或多項結合等方式。

三、總結

建設環境友好型和資源節約型社會是當前我國乃至世界各國政府的建設發展指引方針，努力改善公共建筑的使用環境、提高能源利用效率，所以建筑電氣節能具有重大的政治意義和深遠的歷史意義。建筑電氣節能設計是建筑施工設計階段的重點項目，它直接關系到整個建筑物的施工與項目運行，并且貫穿于整個決策、設計、施工、入駐的各個環節。對于電氣設計人員而言，必須全面、綜合地參考各種因素，如有必要，可集中工程設計、結構設施、施工設計等各方面的設計人員共同討論研究，拿出電氣節能的最佳方案，從而達到更好的節電目的。