淺析住宅小區的建筑電氣設計及節能措施

(中國城市建設研究院有限公司深圳分院，廣東 深圳 518000)

0 引言

現階段隨著我國城市化進程的加速，各個城市中的住宅小區數量在快速的增加，住宅小區的能源消耗能力也在逐步的提升，面對這一現狀，采取有效的手段降低住宅小區的能源消耗水平具有非常重要的現實意義。在實踐的過程中通過優化住宅小區的電氣設計進而實現節能是可行的策略。本文簡要地論述了建筑設計的基本概念，介紹了建筑電氣設計的基本原則以及現階段在實踐之中已經得到較為廣泛應用的幾種建筑電氣節能技術。

1 建筑電氣設計簡述

建筑設計是指根據建筑物中居民在日常的生活中的實際電力資源需求，結合建筑周邊實際的電力條件進行科學統籌電力設計的過程。

1.1 負荷等級確定

電力設計的第一步是根據小區的規模大小初步確定小區的供電負荷等級，然后依據此等級對電力系統中相關的參數進行初步的計算，在完成初步的設計之后進行一定的校核實驗，確保相關設計能夠充分地滿足住宅小區居民生活的實際需要。

1.2 保護系統設計

在明確電力負荷等級之后需要進行接地和防雷等電力系統的保護性設計，確保住宅小區的電力系統在正產工作的過程中不會受到自然因素和系統因素的影響。

1.3 設計優化

在完成初步的設計之后，設計人員采取一定的優化措施對設計的成果進行優化，在確保住宅小區供電安全的前提下，降低小區的電力消耗和提升對能源的利用效率。

2 住宅小區電氣設計原則

在進行住宅小區的電氣設計過程中，為保證住宅小區的電力供應，提升能源的利用效率需要遵循以下3個方面的原則。

2.1 節能和實用原則

在進行住宅小區的電氣設計的過程中要確保電氣資源能夠得到充分的應用。在進行設計時首先必須確保設計的電氣資源能夠滿足住宅小區的用電需要，在此基礎上再考慮如何使用節能技術，減少住宅小區對電能的消耗。

2.2 安全性和穩定性原則

住宅小區中電氣系統的穩定性對群眾的生活具有直接的影響，在進行電氣設計的過程中應該盡可能多回路供電，避免當一條回路斷電時出現整個小區都停電的現象，此外還需要采用一定的技術手段保證電力供應的穩定性和可靠性。在進行電氣設計的過程中還需要充分地考慮安全性，避免電氣設備引發各種災害。

2.3 經濟性原則

在進行住宅建筑電氣設計的過程中要考慮到整個電氣系統的建設費用等，必須采取有效的手段盡可能降低電氣系統的成本，以此使相關的建設單位能夠嚴格地按照建設要求進行施工建設。

3 住宅小區電氣節能措施

住宅小區電氣設計涵蓋了居民生活的各個方面，在設計的過程中存在諸多的領域需要采取合適的節能環保措施。在實踐的過程中相關的設計人員主要從以下幾個方面入手來提升住宅小區的節能效果。

3.1 變壓器節能設計

變壓器是造成電氣系統電力資源損失的一個重要原因，在住宅小區電氣設計的過程中進行變壓器的節能設計對于提升整個住宅小區的電氣節能水平具有非常重要的意義[1]。在實踐的過程中主要從3個方面落實變壓器的優化設計：①在進行住宅小區電氣系統設計的過程中采取科學有效的方式進行變壓器負載的核定。在電氣系統設計的過程中需要對變壓器進行選型設計，即設計人員根據某一個具體的電網的容量、電網的額定功率等多項基本的指標來選擇合適的變壓器。理論上最優的變壓器選擇為負載率達到自身額定功率的70%～85%。實踐經驗表明，當變壓器的負載功率超過這一百分比時能夠正常運行，但是運行的過程中對變壓器的損耗將急劇提升，大幅度縮短了變壓器的有效工作壽命。但是如果變壓器的負載低于其額定功率的70%，則會顯著地降低其運行效率，對整個電網的運行造成諸多的不利影響。在進行實際的選型設計時要對整個電網的實際負載進行科學準確的預測進而選擇最為適宜功率的變壓器。②在住宅小區建筑電氣設計的過程中要積極采用各種類型節能性變壓器，以此來降低變壓器在運行的過程中產生的電力消耗。相關的統計數據顯示，住宅小區電氣系統中變壓器損耗的電能占整個系統損耗總電能的25%，因此降低住宅小區建筑電氣系統自身電能消耗的有效手段是降低系統中變壓器的損耗。在進行變壓器選擇的過程中應盡可能選擇節能性變壓器。現階段在實踐的過程中發現帶有導磁功能較強的硅鋼片變壓器表現出了較好的節能效果。這種類型的變壓器在降低電能消耗的同時，也能夠較為理想地實現運行效果。現階段在電氣系統中比較常見的是S11和S13型變壓器，其基本結構如圖1所示。③在住宅建筑電氣設計的過程中要對變壓器的數量進行合理的控制。在電氣系統中當同一個節點位置處的容量過高時需要安裝多臺變壓器，因此在進行住宅小區的電氣系統設計時要在遵守相關規定的前提下科學地分配負載，盡可能減少系統中使用的變壓器的數量，進而有效地降低整個電力系統自身對能源的消耗情況，促進我國發展模式向節能環保型發展。

圖1 變壓器示意圖

3.2 供配電系統節能設計

供配電系統節能設計主要分為2個方面：①提升配電區域劃分的合理性和科學性。在電氣系統設計的過程中通過合理劃分配電區域能夠有效降低電氣系統自身在運行過程中產生的損耗，此外還能夠顯著提升電力系統運行的效率[2]。在進行配電所區域的規劃設計時，相關的技術人員要深入了解住宅小區的實際狀況，并對每一個配電區域的面積進行有效的控制，避免電氣系統中的某一個配電區域的面積過大。在進行配電區域的劃分過程中如果配電區域面積過大會造成大量的損耗，若面積過小又會造成電氣系統的建設成本顯著升高，因此配電區域的劃分問題實質上是一個平衡的過程，要根據實際的住宅小區建設項目進行把握。此外低壓電的供電半徑應該控制在200 m之內。在住宅小區的建筑電氣設計的過程中要預留一定的電氣改進余量，方便住宅小區電氣系統日后的改進。②優化系統中存在的各個配電所的配置和各個配電所位置的分布。變電所的位置決定了其通往各個用電終端的線路的長度，當變電所處于住宅小區的中間位置時將顯著地減少線路的長度進而減少了線路在使用過程中產生的損耗，同時當變電所處于中間位置時能夠顯著地提升整個供電系統的穩定性和可靠性。此外設計人員在進行變電所設計時應優先選擇容量較小的變壓器，因為這一類的變壓器在運行的過程之中自身損耗較小，且對供電所得空間要求也較低。在進行電氣系統設計的過程中設計人員可以適當地增加供電所的位置以此來有效縮短供電半徑，在降低變電所線路自身損耗的情況下提升了整個系統的供電質量。

3.3 照明系統節能設計

住宅小區電氣系統的一個重要功能就是提供照明用電，進行照明節能設計能夠節約大量的電力資源。現階段在實踐的過程中能夠從2個方面進行節能設計進而實現對電力資源的節約。

1)應用節能照明系統。在住宅小區中應該大力推廣各種類型的節能型燈。根據相關機構的研究在相同的照明亮度和時長條件下節能燈具對能源的消耗僅僅為白熾燈的10%～20%。除此之外在小區中也要推廣應用太陽能照明燈，這種燈具的能量來源是太陽，在使用的過程中不會消耗任何的電能。可以預見的在未來的住宅小區中公共區域的照明將大面積地應用太陽能燈具。在實踐之中太陽能燈具具有成本高、維護和保養難度大的缺點，限制了太陽能燈的應用范圍。設計人員在進行設計的過程中要合理控制節能型燈具和太陽能燈具的比例，進而在保證整個小區照明的情況下，有效降低照明的過程中損耗的電力資源。

2)對住宅小區中公共區域的照明亮度進行合理的控制。在住宅小區中各種區域的使用狀況和用途存在較大的差別。在電氣設計的過程中應該根據各種類型的區域的使用實際需要選擇合適的燈具，并對燈具的照明亮度進行適當的控制。在住宅小區的室內公共區域應該盡可能使用聲控和光控照明系統，實現對照明時長的有效控制，避免造成電力資源浪費。在住宅電氣系統設計過程中應增強自動調光技術在住宅小區的照明系統中的應用，這一技術能夠根據公共區域實際的需要進行燈光亮度的調節進而實現能源的節約。

4 結語

通過對住宅小區電氣系統中的主要電力損耗設備的優化，以及全新的節能技術的應用，有效提升了住宅小區的節能水平。節能環保是未來各個產業發展的必然方向，現階段住宅小區電氣系統設計也逐步向著這一方向發展。