淺析節能建筑在建筑電氣設計中的應用

中國美術學院風景建筑設計研究院 310000

摘要：能源問題已成為全球共同關注的問題，能源短缺成為制約經濟發展的重要因素。建筑中的節能設計已得到充分重視，做到合理使用能源、提高能源利用效率，為能源的節約提供可靠保障。建筑電氣節能設計已成為電氣設計的重中之重，逐漸向著自動化、節能化、信息化和智能化方向發展。電氣設計專業人員應高度重視節能設計理念，全面掌握并運用有效的節能措施。

關鍵詞：建筑電氣；節能設計

1、前言

隨著我國經濟的持續快速增長和人們收入的增加，建筑的智能化、自動化使建筑用電量猛增。城鎮一體化建設的加速，我國的建筑面積以每年十幾億平方米的速度遞增。在積極倡導節能減排、發展低碳經濟的今天，如何把節能措施貫穿于整個電氣設計過程則顯得尤為重要。相關部門也相繼出臺了關于節約能源的相關政策文件，鼓勵人們在進行生產活動過程中節約能源。

2、我國建筑電氣節能設計的現狀

建筑電氣節能已經逐漸引起業內人員的重視。曾經在建筑節能領域，和暖通專業、建筑專業相比，電氣專業有被邊緣化的傾向；經過光大業內人員多年的努力，現在全行業在建筑電氣節能的認知和行動上有了很大的提高，有很多人都投身到建筑電氣節能方面的研究和應用中；但對近幾年的實踐經驗進行總結，我們可以發現，我國的建筑電氣節能設計還存在著許多急需解決的問題。

國家標準中有關建筑電氣節能設計要求不夠全面，地方標準各異，缺乏統一的規范性文件。目前國家出臺的節能設計標準中，建筑電氣節能設計方面的要求不夠全面，建筑電氣節能設計要求存在于各種國標電氣設計規范中；各地出臺的節能設計地方標準，要求各異；有的地方無地方標準。這就導致建筑電氣節能的設計良莠不齊。建議國家相關部門組織專門的機構，對建筑電氣節能設計的實際經驗進行整合，編寫相關的規范及參考文獻，以實現對建筑電氣節能設計更好的控制和管理。

（2）建筑電氣節能設計模式化，脫離實際。目前建筑電氣節能設計主要還是節能專篇為主，因規范標準中細化的內容并不多，所以大多比較模式化，以文字表達為主，沒有結合具體的工程。規范中較明確要求的部分，如LPD（照明功率密度）值，在一次設計時，設計師一定會嚴格按照規范要求執行，確保圖審通過，但很多工程需二次裝修設計，此時LPD值很難監控。這就需要有關部門對規范標準進行細化，提高可操作性，并加強對二次裝修中建筑電氣節能設計的監管。

（3）隨著物質生活水平的提供，現代建筑中大量采用變頻器、智能調光器等電子產品，這些電子產品在實現節能或者帶來方便的同時也帶來了諧波，諧波影響了電能質量，對設備運行及能耗產生了很大的負面影響，但介于目前諧波治理的高昂成本，能夠做到充分治理諧波的建筑物并不多。

（4）當前很多施工單位在施工時偷梁換柱使用的仍是不符合國家節能標準的淘汰產品，增加了能耗。這就需要甲方、監理、設計方及質檢部門提高節能意識、嚴格監管，以避免類似事件發生。

（5）建筑物后期運營中，節能缺乏監管與考核：目前大多數建筑電氣節能的監管僅停留在設計階段；筆者認為建筑物設置完善的電能計量系統是建筑物投入使用后節能監管與考核的一個重要手段。但目前僅部分省份地方標準有明確要求何種建筑物必須設置電能計量系統，建議全國推廣。

3、建筑電氣節能設計的具體節能措施

3.1供配電系統節能

（1）配電系統電壓等級的確定：根據負荷容量選擇較高的電壓深入負荷中心，用電負荷較大的公共建筑宜采用10KV及以上電壓等級供電。對于單臺大容量設備（如制冷機組）宜采用中壓供電。

（2）合理選定供電中心：將變壓器（變電所）設置在負荷中心，可以減少低壓側線路長度，降低線路損耗。380/220V供電半徑不宜大于200m；當受條件限制，且安裝容量較小時，可不超過250m。

（4）合理選擇變壓器容量及臺數：根據負荷計算，選擇合理的變壓器容量及臺數，控制變壓器負載率在30%～70%左右，提高變壓器的技術經濟效益，減少變壓器損耗。季節性負荷或專用設備可考慮專用變壓器，以降低變壓器損耗。

（5）合理選擇路徑：負荷線路盡量短，以降低線路損耗。

（6）提高供配電系統的功率因數

①供配電設計應通過正確選擇電動機、變壓器的容量以及照明燈具啟動器，降低線路感抗等措施，提高用電單位的自然功率因素。

②當采用提高自然功率因數措施后，仍達不到電網合理運行要求時，應采用并聯電力電容器作為無功補償裝置。當工藝條件適當，證明工藝設備采用同步電動機合理時，可利用同步電動機過勵磁超前運行，以補償系統的感性無功功率；且經技術經濟比較，確認采用同步電動機作為無功補償裝置合理時，可采用同步電動機作為無功補償裝置。容量較大、負載穩定且長期運行的用電設備的無功功率宜單獨就地補償，補償基本無功功率的電容器組宜在配變電所內集中補償。采用就地補償時，宜采用固定電力電容補償方式，補償裝置宜與設備同時通斷電，補償容量應防止過補償；采用集中補償時，宜采用分組自動投切式補償裝置。

諧波治理：設置無源吸收諧波裝置，如電容串接調諧電抗器、設置無源濾波器等；設置有源吸收濾波裝置，如并聯有源濾波器、串聯有源濾波器、串并聯復合型有源濾波器；設置無源有源復合濾波吸收裝置，由無源濾波器和有源濾波器組合而成，由無源濾波器吸收一個或數個功率較大且穩定的特定頻率的諧波，再由有源濾波器消除其余諧波；靜止無功發生器（SVG），無功功率變化較大且諧波嚴重的系統中宜采用靜止無功發生器，在進行功率因素補償的同時，也能在一定程度上實現對諧波的抑制。

電力設備選擇節能設備：變壓器選擇10型以上節能環保型、低損耗、低噪音的變壓器；電動機選擇節能型和高效率電動機，并根據負載的不同種類、性能采用相應的啟動、調速的節電措施。

3.2建筑電氣照明系統節能設計

在追求高品位照明環境的同時，們把照明和全球環境保護問題緊密聯系在一起。因為照明需要耗電，照明耗電在每個國家的總發電量中占有不可忽視的比重。我國照明耗電大體占全國總發電量的10%～12%。當前照明節能所遵循的原則是必須保證有足夠的照度和質量的前提下，盡可能的做到節約照明用電，這是照明節能的正確原則。照明節能是一項系統工程，要從提高整個照明系統的效率來考慮。照明工程設計節能的措施主要有：

（1）照明光源設備選用T8、T5直管形三基高顯色熒光燈、緊湊型節能熒光燈、LED燈和其它型節能光源。

（2）熒光燈燈具效率：開敞式不低于75%，透明保護罩不低于65%，熒光燈配用電子鎮流器，熒光燈補償后功率因數大于0.9。

（3）對不同場合確定合適的照明方式及控制方式，充分利用天然采光。

（4）合理選用照明燈具及照明光源，在滿足環境使用要求的同時，符合國家照明設計規范關于LPD（照明功率密度）值的要求；二次裝修場所的照度及LPD值需嚴格按《建筑照明設計標準》（GB50034-2004）執行。

3.3建筑電氣電能計量系統

電能計量系統的設置主要是作為節能考核之用。對于大型建筑或能耗高的建筑建議設置建筑物用能管理平臺，此平臺應滿足分項系統數據采集及傳輸要求，接入BA系統，作為BA系統的一部分。計量點的選擇參照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》等相關技術規范要求；下圖為一新建公共建筑安裝分項電能計量裝置圖示，供讀者參考：

3.4可再生能源利用

建筑電氣專業相關的可再生能源利用主要包括太陽能光伏發電和風力發電。在氣候變化和能源短缺的大背景下，太陽能光伏發電和風力發電越來越受青睞。

結束語

本文在分析了建筑電氣節能現狀后，認識到建筑電氣節能任重而道遠。建筑電氣節能是整個國家的政策和國際節能減排形勢的需求，從建筑電氣專業來說也是屬于要再節能減排里做出貢獻的一個重要專業，電氣設計師們在設計時除了遵守國家標準的規定和要求外，還應充分重視技術的先進性和節能性，進一步推動我國節能減排以及綠色建筑的發展。

參考文獻：

[1]中國建筑標準設計研究院：《全國民用建筑工程設計技術措施-節能專篇（2007）》 中國計劃出版社出版。

[2]江蘇省工程建設標準：《DGJ32/J96-2010 公共建筑節能設計標準》，江蘇科學技術出版。社，2010年.