浅谈民用建筑的节能降耗
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[摘要] 随着社会的进步与发展，重视民用建筑的节能降耗具有重要的作用。本文主要简单地探讨民用建筑的节能降耗的有关内容。
[关键词] 节能 民用 建筑 降耗 设备
引言
随着我国经济建设的飞速发展，能源的需求趋于紧张。电能作为广泛使用的二次能源更是成为制约经济发展的重要因素之一。面对电力日趋紧张的形势，作为建筑电气设计人员在工程设计中应保持节能意识，在充分满足、完善建筑物功能要求的前提下，设法降低供配电的线路与变压器的损耗，合理设计照明和设备的控制方式及其配电方式，提高功率因数，力求在设计的每个环节都做到节能设计。
1. 民用智能建筑节能概况
智能建筑的节能是指智能建筑内能源的消费和合理利用之间的平衡关系。实现智能建筑的节能是建设智能建筑的目标，通过节能管理，节省大厦的运行和管理费用，是智能建筑高效率和高回报率的具体体现。通常建筑物节能的内容和对象包括建筑设计、空调系统、照明与设备。智能建筑节能不但包括原有传统建筑所采用的节能方法，更重要的是采用高科技手段来达到更准确的调整和控制，即“主动节能”。
随着信息技术的飞速发展，它在国民经济及社会生活各个领域得到了非常广泛的应用，给人们的生产、生活方式带来了巨大变化，推动了社会生产力的迅速提高。建筑业作为我国国民经济的主要支柱产业，已经受到了信息化、智能化的深刻影响，行业中提到了智能建筑的概念。所谓智能建筑是现代建筑技术与现代通讯技术、计算机技术、控制技术相结合的产物，它以建筑为平台，利用系统集成方法，将计算信息技术与建筑艺术相结合，通过优化组合，获得适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利、灵活及更具人性化的建筑物。智能建筑首先在发达国家得到蓬勃发展。1984 年,世界上第一座智能大厦诞生于美国哈特福德市。它是由一座旧的金融大厦引入信息技术改造而成的，并在大厦出租率、投资回收率、经济效益等方面取得了成功。后来，日本也引进智能建筑的概念，近十多年来，相继建成了野村证券大厦、NEC 总公司大楼等。新加坡政府为推广智能建筑，拨巨资进行专项研究，计划将新加坡建成“智能城市花园”。此外，印度也于1995 年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”。由于智能建筑具有高效、舒适等突出优点，在欧、美、日及世界各地迅速发展，引起普遍重视。智能建筑的发展形势可谓是如日中天。
2．用电设备方面
2.1照明的节能设计
照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，通常的节能措施有以下几种：
1．充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。
2．照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）应优先采用高效发光的荧光灯（如T5、T8管）及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
3．推广使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。
4．改进灯具控制方式，采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
2.2线路设计的节能
电压损耗u％与线缆长度L成正比，与导线截面S、导线导电率1，功率因数cos‘p等成反比。在一个实际工程中，线路纵横交错，使用的导线和电缆相当多，损耗的有功功率很大。所以，在工程设计中，变电所的位置和各楼层配电问应尽量接近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损耗。如
大型民用建筑的空调机房，水泵房等用电负荷比较大且集中，所以这些设备房宜设置在低压配电房附近。配电间也应设在电缆管井临近，以减少供电线路长度。目前还有很多小城市的住宅电表一般集中放在地下室或是首层，但现在的建筑楼层越来越高，如果每户住宅的进户线都是由地下室或是首层敷设而上，线路长，管井的电线数量也比较多，自然就产生大量的散热能。这种做法虽方便抄表和管理但加大了电压损耗和线缆耗材，不利于节能。如采用密集母线或是电缆上到各楼层，插接分支或是预分支到层问电表箱再到户，减少每户线路电压损耗，提高用户用电电压的稳定性。虽然初期投资较前者大，但因损耗减少每年可节约费用，节约的数字逐年累计是十分可观的。
2.3提高供配电系统的功率因数
大多数用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2在电网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，如何使得配电系统功率因数尽可能接近于1，使得电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。降低配电系统的电能损耗，是配电系统节能的途径之一。采用无功补偿通常有二种方式，集中自动补偿和就地固定补偿。
功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。前面提到的输电线路损耗ΔＰ中包含了线路传输有功功率时而引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流,它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。然而这部分损耗是可以避免的，具体方法有：
1．减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等,电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）等。
2．用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式，可根据具体情况具体分析。
2.4电动机节能设计
减少电动机损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在工程设计中应选用高效率的电动机，但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套的，由设备制造商统一供应的，所以节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外主要是减少电动机轻载和空载运行，因为在轻载运行下电动机效率是极低的，切实可行的办法是采用变频调速控制电动机使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。
2.5变压器的节能设计
减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算：
ΔP=P0+β2Pk
式中：ΔP――变压器的有功损耗（KW）；P0――变压器的空载损耗（KW）；Pk――变压器的短路损耗（KW）；β――变压器的负载率。
1．P0作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成,其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S9，SL9，SC8等。它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。
2．Pk是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损,它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组,如铜芯变压器。β2Pk用微分求它极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β=50%负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的。综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量,变压器最经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间。
3．在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。
结束语
民用建筑的节能设计是一项长期的任务，在工程设计中不断总结经验，深入调查分析，掌握实际数据，把握成熟的新技术、新设备信息。既要认真对待大范围、大容量的节能大户，也不忽略局部、点滴的节能功效，在设计的每个环节都做到节约能源。
参考文献
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[2] 中国航空工业规划设计研究院．工业与民用配电设计手册第三版[Z]．北京：中国电力出版社，2005
[3]中国建筑标准设计研究院．全国民用建筑工程设计技术措藏节能专篇一电气[S]．北京：中国计划出版社，2007
[4] 中国建筑标准设计研究院．全国民用建筑工程设计技术措施一电气[s]．北京：中国计划出版社，2003
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