建筑电气节能优化设计研究分析
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摘 要：电气设计人员应充分重视电气节能设计，建筑电气节能的目标要在建筑电气设计的各个环节中进行体现，从安全性，可靠性、经济性及节能效果等方面进行综合考虑，必要时采用方案比选，选择合理的供配电及照明方案，选择先进的高效节能设备、选择科学的控制及管理手段，最大限度地节约能耗。
关键词：建筑电气;节能设计;电气设计
1 引言
从大量文献资料表明，我国高层楼宇建筑电气系统能耗远高于国外先进发达国家的建筑电气能耗，国内建筑电气普遍存在布线不合理、供配电网损耗大、谐波严重、室内照明舒适状况欠佳等问题，系统能耗相当大，造成了巨大的电能资源浪费，增加了用户的综合使用成本。电气设计人员应充分重视电气节能设计，建筑电气节能的目标要在建筑电气设计的各个环节中进行体现，选择合理的供配电及照明方案，选择先进的高效节能设备、选择科学的控制及管理手段，最大限度地节约能耗。
2 建筑电气供配电系统优化设计
在设计供电和配电系统时，可根據住宅小区相关标准进行，分析不同住户的要求，根据各电力设备合理规划负荷等级水平，以最优的、最经济的配电系统设计配送发电。按照JGJ /T 16—1992《民用建筑电气设计规范》的要求，建筑物的供电和配电负荷水平主要分为三种不同等级。高层住宅小区拥有很多电气设备，根据电气设备的功能，大致可分为三大类，即优等电气设备，次级电气设备，三级电气设备。
2.1 高压配电系统设计
高层住宅小区数字化的特点是电气化设备多，存在的工作量大，因此一般采用两组电源，供电的专用、备用电源，当电源发生故障时，主线路需要两个不同的电力变压器的低压输出电路。正常的工作秩序不能被扰乱，而且另外那个电源可以满足供配电的需求。城区供电及监控系统对配电设备供电情况及相关数据进行实时监测，并对高压主开关以及变压器主开关进行主要监控。为了防止由于DDC的调试或问题显示带来的影响，使用了智能数据参数输送电力电压值，对现场总线输送通过使用检测机致电力监控站进行使用。
2.2 低压配电系统
高层住宅小区的低压主接线由单母线分段操作，母联开关设置。手动和自动操作触点开关，同时监测低压配电系统主要采用了互相备用的两个独立变压器，独立形成一组0.4/0.23kV的电源，主配线路采用单总线分段的方法。这两种电源可以正常工作。如果发生电源故障，触点开关可以手动或自动操作，要求另一电源能完全负载第一、第二负载电源需要。某小区的供电配电系统中的配电监控系统的监测和计量，只针对供电设备及配电设备中的有关装置进行。而高压主开关、变压器开关的分关情况，主要是由现场监控功能来进行监控的。防止由于DDC现场故障或调试的影响，通过智能功率参数传输功率因数、电流值、电压值等参数，并通过现场总线传输到电力监控站。
2.3 变压器的节能设计
变压器装置是从输配电开始发展演变到成为现在电力系统不可或缺的设备，在电力系统中，因为系统容量很大，所以变压器总功率约占总耗电的10%。对于高层建筑小区，变压器的总能耗很大，变压器损耗约占电力系统线路损耗的50%，电力系统损耗在变电站损失中占小区总耗电电网的60%-70%。从以下两方面来考虑变压器的选择：一是节能，在选择新变压器容量时，应合理考虑低损耗电力变压器，二是既要考虑电力变压器的经济运行，又要最大程度防止变压器出现轻负荷运行。变压器的有功损耗计算公式：[?P=PO+β]2Pk
变压器节能主要采用经济运行方式，即总系统损耗的有功损耗达到最小，能够达到设备运行最大经济效益。根据某小区各类用户电力供应形势与供配电系统用电情况，合理安排时间，鼓励低能耗、低峰值功率，使变压器的能量损耗最大化降低，并且对线路和整个电网的损耗也是一种节约，最后的目的使为了实现节约电能。
2.4 电动机节能设计
电动机是将电能转换为机械能的设备，在某小区中，电机全部配备其他设备，全部由设备制造商提供。因为电动机通常容量大，所以功耗大，根据统计数据显示电机功耗占整个功耗的40%-60%。同时由于管理松懈，技术落后，大部分电机在轻载运行时效率低，高能源消耗，能源浪费特别严重。
对于定子绕组的电动机来说，属于连接的三相鼠笼型异步电动机，为了减小电流，在启动时可以在连接方式和连接方式上转换，这种方法较为简单，并且成本较低，能有效的节约电力资源，从节能效果上分析，有功功率节约20%，无功功率节约50%在其他参数不变的情况下，通过改变电动机的电源频率，就能实现改变电动机的转速，随着转速的变化，电动机的实际转速也会发生相对应的改变，通过电源频率的变化来改变电动机的转速，也就是变频调速。在实际的建筑工程中，鼠笼式电动机在电动机的种类中占大多数，这一电动机种类能实现对电动机较好的调速控制，同时在计算机网络技术迅速发展的基础上，能够实现对电动机的变频调速，可以起到较好的节能效果。
3 合理配光达到节能设计
小区的照明模式根据室内布局和环境对光线的要求来确定，并根据不同的区域所需照度值的不同来选择合适的光源。照明设计不仅可以给小区起到照亮作用，还可以装饰和美化小区，并且为人们提供舒适、高效的照明环境。
根据照明场合，设计人员大致选定灯具形式后，通过利用系数法计算灯具数量，第一步：根据照明场合，计算出房间面积S，初步选定灯具及电光源，查找厂家手册，获取灯具功率，光通量Φ，灯具效率ηD。第二步：根据照明场合，查询《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）第五章，对应不同建筑或者房间找到照度标准值Eav。第三步：求利用系数KL。
公式表明，为了使配光效果能够提高，可以使KL增加。通过利用系数KL与顶棚反射比、墙面反射比、地面反射比、室形系数等值有关，由于房间不能改变空间位置，所以通过改善室内墙壁的反光能力，就能提高照明效果，改善照明。其二，可以降低发光效率，达到理想的配光效果。
4 电气火灾监视与控制系统EF-ACS的设计
EF-ACS电气火灾监控系统特点在于漏电监控方面属于先期预报警系统。与传统火灾自动报警系统不同的是，电气火灾监控系统早期报警是为了避免损失，而传统火灾自动报警系统是为了减少损失。电气火灾监控系统能准确监控电气线路的故障和异常状态，发现电气火灾的火灾隐患，及时报警提醒相关人员消除这些隐患，防止电气火灾的发生。
电气火灾监控系统EF-ACS主机和电气火灾监控系统控制柜安装在消防控制室，系统专用不间断电源采用UPS设备，在各区域根据配电系统的性质和用途设置安装监控模块，负责监视和控制相应区域配电系统的剩余电流和线缆温度。监控模块ACS安装在配电柜内，监控模块之间采用RS-485专用通讯网络连接！分励脱扣断路器与ACS模块能连动时，便于手动/自动控制.所有二级正常照明和应急照明配电箱的进线回路设剩余电流检测保护，应急照明柜中的剩余电流检测单元要与普通照明柜中的ACS模块相连接。
5 结束语
通过对高层智能建筑小区的气供配电系统的节能设计、照明系统节能设计、电气火灾监控系统等模块分别进行了详细的分析设计，将节能的目标在电气设计的各个环节中都加以体现，更好的实现了电气的整体性和电能的节约，从而节约了大量的成本，使小区经济化、安全化、舒适化。
参考文献：
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[2] 韩运学等.建筑电气设计中的节能措施[J].建筑节能，2007（9）： 29～30.
[3] 辜海涛.电气设计中节能技术措施[J].建材与装饰，2008（5）：368～370.
作者简介：
郭雪（1980—）女，沈阳建筑大学（沈阳），本科，工程师，研究方向：建筑电气设计，建筑智能化。
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