论建筑的电气节能设计
论建筑的电气节能设计
段智勇 北京中外建建筑设计有限公司深圳分公司
摘要：建筑电气的节能设计有很大的潜力,本文从配电系统、电气配电线路、空调用电、照明用电等几方面对建筑电气的节能设计进行了分析，希望对同行有所帮助。
关键词：建筑；电气；节能；设计
随着党的十六大、十七大提倡加大力度建设节约型社会，建筑行业相关部门也相继出台了不少关于节约能源的政策和文件，节约能源已成为每位公民应尽的责任和义务。目前国家针对建筑设计的节能审查已属于强制审查环节，建筑物尤其是公共建筑物的能耗控制尤其引人关注。本文通过本人多年从事建筑电气设计的经验，总结出部分节能措施，希望对同行尤其是建筑电气设计初学者有所帮助，不足之处，尚请各位同行不吝指正。
1 变压器的节能设计
制造厂设计的变压器经济运行负荷率在0％~60％，在变压器设计中应尽量采用低能耗及铜线材的新型高效节能变压器，选择其台数和容量时，尽可能使变压器负荷率设计在40％~60％。同时在满足容量及负荷率的情况下，应尽量减少变压器的台数，选择大容量变压器，以减少变压器损耗。另外，在空调负荷较大时可采用单独一台变压器作专用空调变压器，在空调不使用的季节时可停运，以达到节能降耗的目的。
2 配电系统的节能设计
在工程设计中，变电所的中心位置应尽量接近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损耗，同时还要兼顾电源的进出线方向。实际上对多数用户来讲，至少从有色金属消耗量及线路功率损失这两个原则出发选择变电所的位置，得出的结果才能使用户在一次性投资、节能降损及设施维护管理等方面产生直接的经济效益。
根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备的特点等因素合理设计供配电系统，使系统尽量简单可靠，操作方便。根据规程规定，要求配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10％，干线及分支线首端的不平衡度不大于20％，中性线的电流不超过额定电流的25％，这是因为在配电系统中，有的相电流较小，有的相电流接近甚至超过额定电流，这种情况下，不仅影响变压器的安全经济运行，影响供电质量，而且会成倍增加线损。在设计中应尽量减小三相不平衡度。
3 电气配电线路设计环节中的节能
在电气耗能中，配电线路的耗能不可小觑，我们知道，配电线路电能的损耗取决于线路的阻抗和电流，与阻抗成正比、与电流的平方成正比；而线路的阻抗与导体的导电率、导体的长度、导体的截面积有关。因此，我们在电气配电线路中要紧紧抓住影响电气线路耗能的以上几个因素优化设计，从而达到节能的目的。
3.1 配电线路设计中尽量多采用高导电率的导体
在经济条件允许情况下，配电线路推荐选用高导电率的导体，即相比铝芯电缆（电线）而言，宜采用铜芯电缆（电线）。
3.2 配电线路设计中尽量减少配电线路的长度
在设计中尽量走直线，可减少供电线路长度，提高功率因数，不仅减低线路损耗，而且还可以减少线路压降，提高供电质量；各层配电间、层配电箱也应尽量设置在负荷中心，减少线路的长度。
3.3 电线、电缆界面选择宜按经济电流选择
按经济电流选择电线、电缆截面的方法是经济选型，尽管我们在配电设计中这种方法用得较少，但这种方法却可以尽量减少配电线路中的电能损耗，从而实现节能，而且减少电缆电能损耗随之也带来一些技术上的好处：如随着电缆电压损失的减小，改善了电网的电压质量；随着电缆发热的减少，延长了电缆的使用寿命等。
4 空调的节能设计
民用建筑中空调型式有中央空调系统、分体式空调系统等，夏天空调用电占民用电的很大部分，中央空调系统可采用楼宇自控BA 系统进行管理和控制，以达到节能目的；分体式空调采用遥控器控制开或关，空调待机功耗南方地区有2~3W，北方地区有5~8W，例如某单位有300台空调，一天待机为14h，待机功率为5W，一天耗能将达到21度电。对于住宅空调一般是设计一个插座或是带开关的插座，由于空调插座安装高度较高，平时操作很不方便，因而造成仅用遥控器关机，无法切除电源，为解决这一问题，可为空调插座设置一个独立开关进行控制，以便用遥控器关机时，顺手把空调机电源关掉；而对于单位办公大楼等的分体空调，电气设计有时往往与照明共用一个配电箱，这样一来要想关掉空调电源，必然要大楼管理人员到各层配电箱处关掉空调电源回路，工作量很大也很麻烦，因而往往造成空调处于待机状态，甚至连春、秋、冬季也处于待机状态，造成电能的大量浪费，而且还是一个火灾隐患。解决这一问题，空调用电可设置专用配电控制箱进行供电，其远程控制可设置在建筑物的值班室内，以便管理和控制。
5 照明的节能设计
照明是民用建筑不可缺少的一部分，照明方式可分为：一般照明、局部照明和混合照明等；照明种类可分为：正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明等（小区、学校还有景观照明、部分高层建筑还有航空障碍照明等）。衡量照明质量的主要指标有: 照度、眩光、显色性等；而照明节能的评价指标是照明功率密度LPD（即单位面积上的照明安装功率），如何在照明设计中做到有效节能，可以从以下几个方面入手：
5.1 光源的合理选择
选用高效电光源是照明节电的首要工作。能的光源发光效率要高，使得照明灯每瓦电发出更多的光通量（Lm）。
5.1.1商业类建筑光源选择
在照明设计中为了有效节能，在一些层高不高的场所，如办公室、教室、会议室及仪表车间宜采用细管径（≤26mm）直管形荧光灯；商业场所、营业厅也宜采用细管径直管形荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯；在一些层高较高的场所（主要工业厂房居多）， 可采用金属卤化物灯或高压钠灯，当然也可采用大功率细管径荧光灯。
51.2居住类建筑光源选择
在起居室等场所，设计时考虑到用户装修可能选用花灯或吸顶式筒灯灯具，光源宜选用紧凑型荧光灯，它每瓦产生的光通用量是白炽灯的5倍。目前，紧凑型荧光灯应用范围很广，在宾馆、会议室、商场等场合也较多使用。
5.1.3公共场所光源选择
卫生间、公共走道推荐选用细管日光灯或紧凑型荧光灯，而不用白炽灯。
5.1.4户外场所光源选择
住宅小区、学校校区的路灯、庭院灯的照明，按节电要求推荐选用高压钠灯，它的发光率最高，可达到100 Lm /W；寿命长，不易腐蚀；且不易使被照物褪色，显色性能虽然差，但透雾性能较好，一般广泛运用于室外照明。
在光源选择中值得注意的一点是，我们在照明设计中不宜采用荧光高压汞灯与白炽灯。比如白炽灯，考虑到节能、美观及技术经济因素，只有在下列才会采用：照度要求不高，且照明时间较短的场所；对装饰有特殊要求的场所。
5.2 光源用电附件的合理选择
在灯具的选择上，走廊、楼梯等公共场所的灯具可选用透光率高的吸顶灯；而居住类场所的灯具推荐选用蝙蝠翼式，因为蝙蝠翼式灯具控光性能合理；办公类场所则推荐用金属隔栅类灯具， 没有眩光且发射率高。因光灯本身功率因数较低，所以还应让灯具带整流器， 比如细管光灯的附件镇流器就推荐选用电子整流器，而不宜选电感镇流器。这里提一点，其也可以选节能型电感镇流器，它比传统40W电感镇流器低40%左右，工作时温度低、噪声小、寿命长，属于安全可靠型电感镇流器，价格也比较便宜。
5.3 不断改进灯具的控制方式
门厅、走廊、楼梯间等公共场所的照明，宜采用集中控制，并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组控制，以便在白天自然光好的情况下，或深夜人少的情况下，能方便地手动或自动关闭一部分照明。
体育馆、剧院、候机厅、门诊大厅等较大公共场所的照明，则宜采用集中控制，以便由值班人员（工作人员）管理，而且宜采用分组开关方式或调光方式控制，从而有效实现节能。
宾馆、酒店、招待所等的客房电源则应设置节能控制型总开关（除冰箱电源、电脑电源外），以保证旅客离开客房后能自动切断电源。
电教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所的照明，则宜让灯具随讲台的距离远近分组控制，以便在使用投影仪等设备时，方便关闭部分灯光，既方便使用有节能。
地下车库等一些特定的大面积场所，如果照明配电箱没条件放在车库入口时，则推荐在入口处设一照明控制箱。其控制回路引至车库配电箱各回路的接触器，从而方便对车库照明开关的控制，从而有利于节能。
在照明设计时还应注意的一点就是，当照明场所装设有两列或多列灯具时，所控灯列宜与侧窗平行，而且回路每列分开控制，以便于利用天然光，白天可以关掉靠窗的一排灯，从而实现节能；对于一些高档次建筑和智能建筑，经济条件许可时，大部分照明场所还可采用调光、调压或其他自控措施，如采用I—BUS系统控制，以节约电能。
5.4 科学合理地利用太阳能照明技术与产品
目前住宅热水系统设计已不少采用了太阳能设备，但本人认为在大型住宅小区以及公共建筑的室外照明系统应该可以设计采用太阳能的蓄电设备。目前太阳能设备初期投资还比较昂贵，在这里就不一一赘述。不过随着太阳能蓄电的照明设备的产业发展，这种产品的制造成本将会越来越低，相信在不久的将来太阳能蓄电的照明设备应该会在室外照明领域得到普及应用。
6 结束语
综上所述，建筑电气设计节能是建筑节能的一个重要组成部分，只有精心设计，以人为本，便于操作和管理，才能达到最佳的节能效果和取得最佳的经济效益。建设节约型社会是一项系统工程，不仅关系到党和国家、政府制定的各项法律、法规等，还需要我们社会的每一个成员切实行动起来，从现在做起，节约每一度电，每一份能源。
