淺析樓宇建筑電氣節能設計與研究

文/熊俊 南京環宇建筑設計院 江蘇南京 210000

1、前言

隨著樓宇工程的不斷壯大，節能成為了該工程永恒的主題。因此，明確樓宇建筑電氣節能設計的要點和關鍵環節，進而有針對性的采取一定措施，對確保樓宇建筑在電氣節能方面的發展具有重要的意義。

2、樓宇建筑電氣節能現狀

各種節能技術措施和節能裝備被廣泛引入到建筑電氣系統設計、施工、后期運行維護管理等環節中，并取得了良好的節能效果，但由于我國在建筑電氣系統節能方面研究起步較晚，在具體節能設計方案和實施方案等制定過程中，普遍存在套用、借用等問題，沒有根據樓宇建筑工程的時間情況，進行全面系統的節能規劃設計和實施方案研究，從而導致實際節能設計方案與樓宇建筑實際運行間匹配性能較差，大大降低了電氣系統節能方案各功能特性的發揮，沒有達到預期的節能降耗效果。

3、建筑電氣節能設計措施

3.1 照明系統的電力節能考慮

對于電能的消耗和不必要的浪費，很多都是發生在照明系統中，我國全部的發電量超過百分之十都是消耗在了建筑的照明工程，所以在照明電氣設計方面，有著非常大的節能空間，能夠在保證照明的況下，更多的節約電力能源的消耗，主要的措施就是以下的這些：采用更為高效的節能照明產品，提高燈具的使用率;對于以往的白熾燈，由于對電能的消耗過大，不建議再使用;可以使用能耗低、光源強度高的照明設備取而代之，就能夠有效的提高照明的效率，大量的節約建筑的電力消耗;建筑的照明電氣節能設計中，也必須要考慮自然光的使用，提高自然光的照明作用效果.

3.2 建筑電氣設備節能設計

(1)空調系統節能。在建筑物內部所使用的用電設備基本上分為電動機、電熱用具以及照明燈具等。目前，在建筑工程中，交流電動機的應用非常頻繁，因此，具有較大的節能潛力。在建筑中，空調系統是用電大戶，尤其是大型建筑物內部的中央空調系統。隨著建筑在最近幾年的發展，中央空調節能控制的潛能逐漸被挖掘了出來，比如：冷卻水系統和冷凍水的控制優化; 冰蓄冷系統的優化控制;變風量系統等控制技術，都可以將電力能源的消耗大幅度地降低。

(2)動力設備系統節能。電動機作為動力源，從民用建筑設備到家用電器之中，所使用的范圍非常之大，同時，其所需要的電量也非常多。將電動機電能的損耗降低，就可以通過電動機效率以及功率因數的提高來實現，對于輕載電動機，可以通過降壓運行的方式，將啟動消耗減少;根據負載的實際情況對于電動機的無功功率，還可以進行就地的補償，這樣也可以將運行的效率提升;根據負荷變化調節設備，還可以使用調速電機，也可以利用控制方法改進等等，通過這樣的措施，就可以將動力設備系統本身的節能效果大大提升。

4、配電系統節能設計

4.1 配電變壓器的合理選擇

在供配電系統當中，配電變壓器作為建筑當中主要的分配設備和電能轉換設備，其本身就屬于能源消耗較大的設備。所以，做好變壓器型號與容量的合理選擇，就可以將配電變壓器電能轉換效率提高，將運行能耗降低。在電氣節能設計當中，還應該考慮到實際的負荷需求，對于變壓器容量還需要高于最佳負荷率來加以確定，一般來說，負荷率的設置一般在70%左右是最為合理的。此外，在選擇配電變壓器中，還應該選擇負載損耗較小、空載損耗較小的節能型設備。

4.2 無功補償策略的合理選擇

合理地選擇配電系統的無功補償策略，還可以滿足系統線損降低、配電系統功率因數提高以及滿足節能降耗的目的。在民用建筑供電系統當中，單相負荷包含了辦公、家用以及照明等電器設備;三相負荷主要包含了風機、水泵、電梯等設備。就實際的設計統計數據表明，對于大型公共建筑當中使用中央空調，其中大約有40%～60%屬于單相負荷;對于采用分體空調公共建筑物或者是居民住宅，其單相負荷占據了80%～90%。在建筑當中，對于低壓配電系統的無功補償主要是在變電所內部進行集中式的補償，通過單相分補以及三相共補等方式，將供配電系統功率因數提高。相比而言，單相分補的投資較大，一般來說，比三相共補要高出20%～30%左右。

5、電氣設備的選擇

5.1 照明光源的選擇

根據光源的光效、色溫、顯色指數、壽命和價格選擇高效節能型光源。現在通常使用的T5、T8熒光燈管比以往的普通熒光燈管在單位功率上的光通量要大很多，這能夠有效的節能。在室外環境設計中，水底燈、埋地燈、臺階燈等均使用（LED)光源。對于氣體放電燈等功率因數較低的光源，進行就地補償，補償后的功率因數不小于0.8。

5.2 燈具鎮流器的選擇

自鎮流熒光燈配電子鎮流器，直管型熒光燈配電子鎮流器或節能型電感鎮流器，高壓鈉燈、金屬鹵化物燈配節能型電感鎮流器；在大電壓偏差的場所，宜配恒功率鎮流器；功率小者可配電子鎮流器。

6、照明控制方式的設計

6.1 充分利用天然光，并根據天然光的照度變化，決定電氣照明點亮的范圍。根據照明使用的特點，采取分區控制或適當增加照明開關點。如：一般辦公室和教室的燈具布置是按照平行于窗戶方向布置和控制燈具的，而書庫則是按照與書柜的水平方向布置并控制燈具的。

6.2 公共走道燈具及應急照明燈均可采用聲光控開關。

對于一般的綜合樓，走道照明均采用節能自熄開關，并對電梯廳和樓梯間的燈具采取了應急時能強制點亮的控制措施。

6.3 校區的室外環境電氣設計，根據不同的時間和不同的氣氛，設置了多種燈光場景，如：平時、節假日、重大節日等，開啟燈具的數量是不同的。平時則按后半夜和前半夜兩個時段開燈，每天進入后半夜時可關掉景觀照明，僅維持主要功能照明即可。

6.4 對于大型的停車場、辦公樓、會議室和觀眾廳等場所還可以通過設置樓宇自動控制系統對燈具進行控制，從而達到節能的目的。

結語：

電氣節能的設計無論是在供配電系統還是在用電設備和材料的選擇上，都有著很大的節能潛力。為實現節能的目的，對于我們電氣設計人員來說就需要更加深刻的了解供、配電系統的設計原理，使整個系統能夠工作在經濟運行狀態。同時，還要及時熟悉各種新型節能電氣產品及控制系統，在設計中盡量采用節能產品。這樣才能從根本上達到建筑電氣節能的目的。