浅谈建筑电气节能设计

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　　【摘要】针对我国经济发展后出现的能源浪费的不良现状，在进行住宅等建筑的电气设计时，应充分地考虑节能设计。本文将从电能的配送、用电系统及用电设备等方面介绍建筑电气节能设计。
　　【关键词】住宅建筑 电气设计 节能
　　
　　一前言
　　尽管我国资源丰富，但随着经济的不断发展，资源耗费量与日俱增，近年来资源甚至呈现出紧缺的态势。电能作为自然界的二次能源受我国能源紧缺的影响，出现了诸多的供需矛盾，直接对我国经济的高速发展造成不良影响。为解决能源过度紧张以及使用的不合理问题，我国提出了将节能问题当作一项关乎国内经济持续发展的长远战略方针来抓。为顺应国家节能的方针政策，在进行建筑电气设计时应充分考虑电气节能设计，在确保能良好地完成电气功能需求的情况下，应设法降低能源消耗水平，着力提升能源的利用率，对建筑电气设备进行优化配置，利用科学、节能及高效的管理模式进行日常管理，并应避免因盲目追求建筑电气功能需求而忽略能源消耗的高消耗设计模式。在建筑电气做到节能设计后，还存在着所设计的节能方案能否按设计标准实施的问题，由于住宅的自身特点，在住宅内部需要设置大量的节能控制设备以实现节能控制，这会直接导致建筑施工成本的增加；而在住户进行房屋装修时，又往往会对电气节能设计确定的线路、开关等电气设备进行变更，在此过程中又会造成资源的浪费。为改变这些不良现状，应从节能设计、施工成本控制及住户二次装修等角度进行综合研究，实现建筑电气各方面综合节能。下面将主要介绍建筑电气节能设计相关措施。
　　二 电能配电系统的节能
　　（一）配电站的确定：
　　新建配电站位置应接近负荷中心，配电站宜按“小容量、密布点”的原则设置，以缩短输电线路的总长，从而降低在输电过程中导线的电能损失。应按照简化输电系统、缩减配电级数及避免过多开关的设计原则，以尽量的减少电能损耗，并且在开关等电气设备选择时，应在保证其质量要求的情况下，尽量选择能耗较小的电气元件。
　　（二）变压器的确定：
　　1 公式说明：
　　在进行变压器的选择时，可根据以下公式进行：
　　
　　其中， 表示变压器的有功损耗，单位是kW； 表示变压器的空载损耗，该值与铁芯的材料特性及负荷大小情况无关，只是由漏磁损耗及铁芯涡流损耗共同构成确定，单位是kW； 表示变压器的变压实际功率比额定功率的比值，即变压器负载率； 表示变压器由短路引起的损耗，即变压器线损（变压器额定负载情况下发生的传输损耗），也被称作铜损，该值与绕组中通过的电流的平方成正比，单位是kW。
　　2 参数的确定：
　　对于系统中绕组的阻值较小的情形，应选用铜芯变压器；单项负荷建议通过相位的选择，实现三相平衡；当空载消耗较少时，宜选用SCB10、S11或S13型变压器；在选择负载率时，不应只按照50%进行确定，而应根据实践情况综合考虑，选择80%的负载率将节能效果显著。宜在变压所的低压侧安装集中无功补偿装置，以保证10kV侧的功率因数保持在0.90以上。应使无功补偿电容与滤波电抗器进行串联，并依据系统的运行情况进行调整，如系统的谐波量不满足规范要求时，应在谐波源位置添加有源滤波器。
　　（三）线路损耗的控制：
　　1公式说明：
　　电网系统在输电过程中会发生能量的损耗，从而使电能减少，单一线路中的电能损耗通过下式确定：
　　
　　其中， 表示电能损失率；I表示线路中的负荷电流；R表示线路的电阻值，R通过下式确定， ，其中 表示导线的电导率，L表示所计算的导线长度，S为所计算的导线截面面积。
　　2 节能措施：
　　（1）导线材料的确定：
　　由于不同导线的物理特性不同，其电导率也是不同的，在常用导线中，铜导线的导电性能最好，在经济条件允许的条件，可优先选择铜导线。
　　（2）导线长度：
　　为减少电能损失，应将配电箱安置在负荷中心，并在电路设计时应尽可能地走直线线路。
　　（3）截面控制：
　　在进行导线截面设计时，应在保证正常导电的情况下，适当地增大导线的横截面尺寸，以增加导线安全性、降低导线能耗及延长导线使用年限。
　　三用电系统的节能
　　（一）照明系统的节能措施：
　　在进行建筑住宅的照明系统设计时，既要满足对照明系统的功能要求（如亮度、色温及显色等指标），也要千方百计地实现节能照明。结合大量的设计及应用实践，可总结出常用的有效节能措施，总结如下：
　　1 严格控制照明时间：
　　在进行室内照明设计时，应根据房间的大小及自然采光情况，选择一灯一控、二灯一控或多灯一控方案；在进行公共空间（走廊及楼梯间等位置）照明设计时，应采取自动控制的方式，保证人们有照明需要时及时给予照明，当没有人通过公共空间时应及时自动熄灭；而对于室外环境的照明设计，则应以天然光照明为主。
　　2 提高光源利用率：
　　为提高光源照明的利用率，应在规范规定的范围内尽量增大室内设施的表面反光系数，通常是通过增加室内墙面、楼顶面、楼地面及家具表面的光滑程度来增强反光效果，但地面应将反射系数控制在15%到35%的范围内，而楼顶面及室内墙面应将反射系数控制在55%到60%范围内。
　　3 减少照明设施的数量：
　　为采取最为经济地照明方案，在进行照明设施数量及位置的确定时，可采用如Dialux,Lumen Designer,AGI32等先进的照明设计软件进行辅助设计，并根据实际设计经验进行修正，以确定最佳的照明方案，这会减少盲目按照生活需求所确定的照明设施数量。
　　（二）空调系统的节能措施：
　　在空调系统的节能设计中，应从空调制冷负荷、空调风系统及空调水系统的降低电能能耗入手，下面将逐一介绍：
　　1 降低空调制冷、热负荷：
　　（1）围护结构的影响：
　　建筑物的墙体、门窗及洞口等外围围护结构直接影响着住宅内的空调冷热负荷值，如围护结构不够严密，则会造成隔热功能的下降：夏季时会使围护结构外的热量源源不断地涌入结构内，造成结构内制冷负担增大，制冷效果不明显；冬季时会使结构内的热量源源不断地涌向结构外，造成结构内供暖负担增大，供热效果不明显。为解决这一难题，应加强对围护结构材料的控制，使其满足传热的要求。
　　（2）温度的控制：
　　为降低空调的冷、热负荷，应根据人体的舒适度对结构内的温度及相对湿度进行控制，温度可控制在16度至23度之间，相对湿度可控制在20%到80%之间，不宜过度追求温度带来的享受。
　　2制冷机组的确定：
　　由于制冷机组是空调机组中的耗能“大户”，其耗电量占到了空调设备的总耗电量的55%到65%的比例，因此，对制冷机组进行节能设计对整个空调系统的节能设计影响巨大。在以节能设计为理念的指导下选用制冷机组时，有以下几种机组可供选择，包括离心式及螺杆式冷水机组，能效可达到6.0的高水平。
　　3降低风系统能耗：
　　为减少空调风系统的负荷量，应在建筑设计阶段即对结构内部布局进行规划，以保证结构自然通风良好，并综合考虑建筑物的门窗洞口及各种进风通道在新风引进中的作用，应设法利用该自然通风系统，减少空调系统的新风系统工作量。
　　4 降低水系统能耗：
　　目前空调的水系统的节能措施中应用较成功的是利用变频调速变流量的方法，能有效地降低水泵运行电能消耗，实现节能运行。
　　（三）其它建筑设备节能措施：
　　1给排水系统的节能：
　　为实现节能设计，可针对给排水系统的不同子系统，实施水位及压力电子监控，并根据监控结果进行变频控制，自动控制水泵的运行。
　　2电梯系统的节能：
　　根据住宅楼的自身特点，选择经济适用的电梯类型、运行方案及附属设施，提高节能效果。
　　四电气系统管理的节能措施
　　（一）计量设施的节能措施：
　　在对配电站低压馈线回路进行设计时，应考虑装设智能仪表，实施动态监控电设备的有关参数，选择合理的计量装置，为内部记录及考核节能成果提供便利。
　　（二）系统管理的节能措施：
　　为达到电气系统管理的节能目的，可建设智能化的电气管理系统，实现对系统进行全面的电力监控、问题分析，实现系统节能管理。
　　（三）用电设备的监控管理节能设施：
　　为实现对照明系统、空调系统及其它用电系统的节能监控，应优化资源配置，实现科学管理、节省资源的总目标。
　　五结语
　　建筑电气系统节能设计涉及内容较多，但归根到底是在能保证满足功能要求的前提下，应从建筑结构本身出发，充分利用结构的天然条件，并设法减少电气设备数量、提高设备利用率及缩短设备工作时间，以降低电能的消耗。在电气设计工作中，应努力践行节能理念。
　　
　　

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