建筑電氣設計原則與節能方式研究

王雪芹

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在現代社會不斷發展下，人們生活質量逐漸提升，并在節能減排的國家政策下，各個行業紛紛以節能減排為指導進行行業變革和創新，受到各行各業的關注。近幾年，地方主管部門發布一系列節能文件和政策，根據相關數據顯示，建筑能耗是整個社會能耗的30%，并隨著建筑行業的發展而逐年上升，其中電能消耗問題較為明顯。這就對建筑電氣設計提出新的要求，由于建筑電氣設計較為復雜，技術要求高，設計人員必須加大對建筑電氣節能設計的重視，樹立節能環保意識，自覺將節能理念引導到建筑電氣設計中，減少電能消耗，落實節能減排理念，進而提高建筑項目的綜合效益。在這樣的環境背景下，探究建筑電氣設計原則與節能方式具有非常重要的現實意義。

1 建筑電氣設計原則

在建筑電氣設計的過程中，要綜合考慮電氣系統實用性、經濟性、環保性等因素，引入先進電氣技術，不斷提高用能設備與工藝能量的綜合利用價值，進而促進電能效益的最大化。

1.1 實用性原則

在建筑電氣設計中，要遵循實用性原則，在保證建筑照明功能的基礎上，明確人們的日常使用要求，依托于住戶工作需求和生活需求，確定建筑照明系統的顯色指數、照度以及色溫，滿足用戶居住中的舒適度要求，提高建筑物運輸通道的通暢性。

1.2 經濟性原則

在建筑電氣設計中，要遵循經濟性原則，針對大能耗設備或是投資項目，要慎重選擇，盡量控制設備運行中的費用支出，以免造成不必要的資源浪。同時，設計人員要加強對舊技術或是舊設備的利用，通過適當的改造和優化，保證使用效能，在短時間內，借助節能措施來控制投資數額，進而達到最大收益的獲取目標。

1.3 先進性原則

在建筑電氣設計中，要遵循先進性原則，無論是設計階段還是施工階段，都要引入節能技術，在此過程中，要制定有效的節能措施，將節能重點0落在不必要的能源損耗上面，找出能耗源，通過分析和研究，制定針對性節能方案，節約能源的消耗和浪費，達到節能的目標。一般而言，電能傳輸線路中的有功損耗和變壓器功率損耗都是非必要能耗，設計人員可以重點進行優化，控制能源消耗量。

1.4 節能環保原則

在制定建筑電氣節能設計方案時，設計人員要遵循環保節能原則，對各個設計方案進行審核和分析，加強設計方案的參數計算，選擇可行高效的設計方案，優化電氣設備控制方式，在控制投資量的基礎上，實現建筑電氣設計的最大節能效果，進而滿足電氣設計要求。

2 建筑電氣設計的節能方式

2.1 控制變壓器功率消耗

在變壓器實際運行中，其有功功率消耗為△Pt=Po+Pkβ2，其中ΔPt為變壓器有功功率損耗，Po為變壓器空載損耗，Pk為變壓器有載損耗，β為變壓器負載率。Po包含渦流損耗和漏磁損耗，其大小由硅鋼片性能或是鐵芯性能所決定，在建筑電氣設計的工程中，設計人員要合理選擇變壓器，主要以節能型變壓器為主，包括S11-R油浸式變壓器、SL11-R干式變壓器等，這些節能型變壓器均以優質冷軋取向硅鋼片為主，通過取向處理方式，提高硅鋼片的磁性，進而控制鐵芯渦流損耗。Pk是變壓器有載損耗，也是功率傳輸中產生的損耗，主要由變壓器繞組電阻及其電流大小所決定，也就是負載率的平方正比。對此，在建筑電氣設計中，設計人員要選擇小阻值繞組，以銅芯變壓器為主，選取負載率為50%下的負載，則變壓器功率損耗達到最小，不僅可以達到節能的效果，還有利于建筑建設成本的控制，實現建筑項目綜合效益的最大化。實際上，將負載率設計為50%只能減少變壓器線損，為了在此基礎上減少變壓器鐵損，在節能設計中，設計人員要對初裝費、低壓柜以及土建投資等投資項目進行綜合考慮，在變壓器運行中預留適宜容量，將變壓器負載率控制在70～80%范圍內，使得變壓器超過20年使用壽命后更新新設備，達到節能的效果。

2.2 控制線路能源損耗

受線路電阻影響，當電流通過時會形成必要的有功功率損耗，損耗量為（kW），其中，Iφ表示相電流，R 表示線路電阻。在長度為500m的電纜上，需要傳輸60kW的電能，COSφ為0.8，則有功損耗量代入公式為Iφ=113.95A。在建筑工程中，線路長而相互交錯，在電能傳輸中會造成很大的損耗。對此，在建筑電氣設計中，設計人員要加大線路能耗的重視，線路電流無法改變，設計人員可以改變其他因素：①在導線選擇中，盡量選擇小電導率材質，大多以銅芯為主；②減少導線長度，盡量設計直線導線，避免彎路，以控制導線長度，低壓線路要減少回頭線路設計，避免來回線路中不必要的電能損耗，將變壓器貼近負荷中心，控制供電距離；③增加導線截面，針對長度較長的線路，在保證載流量、電壓損失截面以及熱穩定的基礎上，增加導線截面，節約能耗的同時，減少每年運行費用，進而達到線路節能的目標。

2.3 照明系統節能設計

照明系統用電量較大，是建筑電氣節能設計的重點內容，并從以下幾方面入手：

（1）高光效光源的應用。傳統建筑建設中，多使用白熾燈，這主要是因為白熾燈具有低成本、便于維護安裝的優勢，但在實際應用中，白熾燈發光率較低，并在近幾年發展中，逐漸被新光源取替。一般而言，低壓鈉燈和高壓鈉燈光通量高，但光源色溫低，顯色指數為40～60，可以應用在道路廣場等公共場所照明中；發光率很高的金屬鹵化物燈、三基色熒光燈及稀土金屬熒光燈，由于色溫范圍廣，光色選擇性好，因此除用作商場、展廳的照明外，還廣泛應用在車站的候車室、碼頭的候船室、航空港的候機樓以及作為舞臺的燈光照明等；一般熒光燈及稀土金屬熒光燈用作寫字樓、住宅的照明。

（2）自然光的應用。為了達到節能效果，設計人員要盡可能多的利用自然采光，設計透光性能強的玻璃和門窗，加強對自然光的利用，設計燈光調節系統，可以根據周邊環境和亮度，設置光敏裝置，自動調節照明系統明亮程度，以提高照明系統節能效益。

（3）電壓調光的應用。針對長期較為頻繁開停的照明系統，設計人員可以根據人流量進行照明系統亮度的調節和控制，在資金投入可允許的范圍內，選擇電壓調光的方式，通過對電壓的控制來調整明亮度，進而提高節能效果。

2.4 電動機節能設計

在建筑電氣設計中，電動機和給排水系統、工種設備以及暖通系統緊緊相連，均由設備制造廠進行統一供應，而針對電動機節能設計，要將節能措施應用到電動機實際運行中，不僅要對電容器進行補償，降低線路運輸無功造成的有功損耗，還要盡量避免電動機的空載運行情況，安裝變頻裝置，提高調節轉速和負載變化的適應性，進而有效提高電動機空載運行中的運行效率，達到節能的效果。

3 結束語

綜上所述，在建筑電氣設計的過程中，為了達到節能目標，要求設計人員要根據工程特點和建設要求，遵循實用性原則、經濟性原則、先進性原則以及節能環保原則，優化電氣節能設計，進而達到最佳的節能效果。