淺談建筑電氣節能設計方法

曹 彬

(福建省建研工程顧問有限公司， 福建 福州 350000)

0 引言

我國是個人口大國，有著龐大的建筑群，在建筑建設過程中，每年都要消耗巨大的能源。為了減少能源浪費，國家大力提倡建筑節能設計，電氣節能設計是建筑節能設計的重要環節，科學合理的電氣節能設計可以在一定程度上優化資源的利用，盡可能地減少不必要的能源消耗，有助于我國構建資源節約型社會、保持經濟持續穩定的發展。

1 供配電系統節能設計

供配電系統是能源消耗的重要組成部分，在建筑電氣進行節能設計時，設計人員要結合設備本身的性能和特點，根據設備用電負荷等級以及設備的用電容量，以經濟性、合理性、節能性為原則進行合理的選型和設計，既要使電氣設備處于良好的工作狀態，又能有效的減少電能的消耗。

(1)變配電房的位置選擇。應盡可能的把變配電房設置在負荷中心，這樣不僅可以減少低壓側配電電纜的長度，還有利于降低配電線路的損耗，控制線路壓降，，～380/220V低壓供電半徑宜控制在200米內。

(2)控制配電級數。對建筑電氣供電系統的配電級數做合理的控制，如用戶相同高壓側配電級數不高于兩級，低壓側配電級數控制不高于三級，這樣做一方面保障了供電的可靠性和安全性。

(3)變壓器的節能設計。變壓器的有功損耗與變壓器空載損耗以及變壓器的負荷率有關。因此在選擇變壓器時，要綜合考慮變壓器的有功損耗因數，選用環保型接線組別為[D,yn11]的變壓器。

(4)提高供配電系統的功率因數。在變配電房的低壓側設置集中無功自動補償，采用自動投切裝置，使補償后的功率因數不小于0.95；在10KV供電進線處設置無功補償裝置，使補償后功率因數達到不小于0.9的要求。對于長期運行的負載穩定、容量較大、且功率因數較低的用電設備采用并聯電容器就地補償。當配電回路中存在諧波電流較嚴重的非線性負荷時，無功功率補償還要考慮諧波影響，可采用電容器串接調諧電抗器來抑制諧波。

(5)配電系統的三相平衡。在建筑電氣中往往存在大量的單相負荷用電，一些單相用電設備使用率隨機性較大，導致單相負荷變化很大（如照明、空調、打印機、電磁灶、熱水器等設備），容易造成三相負荷不平衡。鑒于此，在配電系統設計過程中，應注意盡可能的讓單相負荷均衡分配在三相上，使得三相負荷保持相對平衡，要求最小相負荷不小于三相負荷平均值的85%，最大相負荷不大于三相負荷平均值的 115%。對于三相不平衡系統供配電系統和單相配電的供配電系統，盡可能的采用分相無功自動補償裝置對其進行無功補償，這樣即能達到節能環保的無功補償效果，又能更好的避免補償過程中產生的過、欠補償對整個電網正常運行的危害。

2 照明系統節能設計

照明系統的節能設計，要結合現行規范，在確保用戶照明需求的基礎上，選擇合理的光源、科學的控制方式、健全的管理制度，配合智能照明控制系統以營造良好的照明環境，達到節電目的。

（1）合理利用天然采光。在進行照明系統設計時，應根據設計場所的自然光線環境，，盡可能多的利用天然光,將自然采光與人為布置燈具的燈光合理的結合在一起。如經濟和技術條件許可，可采用導光裝置，如利用導光管，將自然光線引入建筑物內作為室內照明用；或合理采用反光裝置，如可在窗上安裝反光板和棱鏡等使光折向室內，增強室內場所的照度，達到節約照明用電的目的。當室內天然采光會隨室外光線的強弱變化時，可利用光傳感器自動調節部分燈具以達到節能要求。對于陽光充足的室外場所可以充分利用太陽能，如庭院燈、路燈等，可根據需求采用帶太陽能電池板的節能燈具，達到有效節約能源、減少環境污染的目的。

（2）照明光源的選擇。選擇適合的照度指標是照明設計合理、節能的基礎。設計人員在各類場所的照度設計時，應按現行標準GB50034-2013《建筑照明設計標準》中規定的各建筑物、各場所的照度標準值進行設計。當選擇光源時，應在滿足規定的顯色性、色溫等要求下，還應考慮所選燈具的效率、經濟性、壽命。設計過程中嚴格選用用功率因數均大于0.9的燈具，且燈具配套的鎮流器應達到現行國家能效標準的要求。在室內照明設計中大面積區域均有的照明時，優先選用光效高、顯色指數高的三基色熒光燈。

這里推薦在滿足現行標準GB50034-2013《建筑照明設計標準》的要求的前提下，可以在車庫、走道、電梯廳、庭院等場所使用LED光源。LED光源是基于半導體PN結形成的用微弱的電能就能發出高效光源，LED光源具有使用壽命長、發光效率高、節能環保的特點，目前市場上許多的LED光源在發光強度、光源效率上都已超過熒光燈，而且隨著科技的進步LED光源不斷改進，LED光源的色溫和顯色性都可以做到優于傳統的光源。從原理上說，LED光源不是靠熱輻射發光，而是靠電子運動來實現發光，這也奠定了LED光源具有節能的特點。

（3）照明控制。照明系統可根據現場情況采用定時控制、延時控制、分區域照明控制、聲光控開關控制等節能控制措施。對于小區、獨立單位的室外照明，可采用微電腦時間繼電器分時段控制，以調節不同時段的室外照明的照度，如某小區上半夜（18點到24點）庭院燈全開，下半夜（0點到6點）在照度需求不大的情況下可以適當的減少庭院燈開啟數量，從而達到節能的目的。對于建筑景觀照明應在采用高效節能的基礎上，按平日、節日、重大節日等時間段分組控制。此外，由于局部照明可以根據需求進行靈活開關控制，建議在照度指標要求較高的場所或房間，采用一般照明與局部照明結合的方式，從而可進一步達到節約電能的目的。

（4）智能照明控制系統。利用計算機網絡技術、傳感技術、通訊技術、信息處理技術設計智能照明控制系統，通過智能照明系統，實現燈具開關的控制，亮度的調節，定時控制家用電器（如空調的控制），從而達到環保節能、改善照明質量、方便管理控制的效果。常見智能照明系統拓撲圖如圖1所示。

圖1 建筑智能照明控制系統拓撲圖

（5）完善照明運行維護和管理制度。應建立定期清潔燈具的制度，由專業人員進行定期的清潔，例如：辦公室、閱覽室、餐廳、營業廳燈具每年擦拭不少于2次，廚房燈具、庭院燈每年擦拭不少于 3次，盡量使各場所燈的照明輸出功率保持在額定輸出功率的95%以上。

3 能耗監測系統設計

科學合理的設計建筑電氣能耗監測系統，通過建筑能耗的監測、統計和分析，了解各區域、各項設備的能耗情況，對優化資源的利用、減少管理人員配置等有著非常重要的作用。

（1）設置建筑電氣能源管理系統，可對室內照明、插座、室外景觀照明、動力用電、空調用電按管理區域或按層進行各項用電能耗的監測和統計，提高能耗分析和管理效率。

（2）對于公共建筑，可設置專項建筑設備管理系統（如新風機組、空調機組監控管理系統）以實現設備的高效利用、科學管理、方便應用，同時也達到減少能耗的目的。

（3）對水、電、燃氣等設置分類計量，可利用專用軟件對各項計量數據進行能耗的統計分析，優化資源的利用，盡可能地減少不必要的能源消耗。

（4）要求能耗監測系統計量表計的精度不低于1.0級，電流互感器的精度不低于0.5級。

4 結語

總而言之，在經濟高速發展的今天，隨著國民對節能低碳生活理念的不斷加深，建筑節能已經成為大家關注的焦點，對建筑電氣節能設計的研究有助于建筑建設優化資源的利用，減少不必要的能源消耗。本文是筆者從事多年電氣節能設計的一些心得體會，希望能對同行起到一定參考的作用。建筑電氣節能設計的研究在不同時代有著不同的意義，我們要從實際出發，與時俱進，不斷完善建筑電氣節能設計的相關問題，努力為我國現代化建筑貢獻自己的一份力量。