关于建筑电气节能设计要求与电气节能设计的研究

关于建筑电气节能设计要求与电气节能设计的研究

徐建飞

北京中燕物业管理有限公司

摘要:本文结合当下建筑电气节能设计基本要求，分别从变压器选型、降低线路损耗以及提高系统功率因数、照明节能设计四个方面，详细对建筑电气节能设计相关内容展开论述，旨在结合自己实践经验，选择高效节能设备，应用先进的节能设计技术，按照规范的节能标准进行节能设计，为居住者提供舒适、安全、健康、绿色的建筑居住环境。

关键词:建筑；电气；节能设计；措施

1.前言

电能是二次能源，其在各行各业有着广泛应用。由于电能的分配、输送与控制继经济又简便，因此其在我国经济、社会发展中被广泛应用。但随着人们生活水平不断提高，建筑智能化与自动化程度越来越高，对于建筑电气设计节能要求也越来越高。在此背景下，党中央提出建设“资源节约型”社会的重大发展战略，旨在大力推广节能型设计发展理念[1]。在“十三五”规划中，国家将绿色建筑节能工程列入国家重大节能战略工程中，由此可见节能设计在建筑电气设计、应用中的重要意义。

2.建筑电气节能设计要求与电气节能设计

建筑电气节能设计包含多方面的内容，如供配电系统设计、电气照明系统设计及建筑电气设备节能设计，其中又分为变压器、配电线路、配电系统、照明节能光源和空调系统、给排水系统节能设计等。因此，在建筑电气节能设计时，应根据节能设计需求和要求，合理选择节能型设备和方案，既要提升系统节能性，又要体现经济性与可持续性[2]。

2.1供配电系统节能设计要求与节能设计

建筑供配电系统节能设计要求针对变压器、配电线路、配电系统分别进行节能设计。

2.1.1选择低损耗的节能型变压器

变压器是电力系统中的一种电压变换设备，35kV和10kV的变压器设备经常应用于电力配电系统中。据估计，目前在电网上运行的35kV和10kV等级的变压器约有10亿kVA。因变压器运行时间长、使用量大，所以在建筑电气节能设计时，首先应结合变压器电压等级特征，选择高效节能型变压器，降低电能损耗和运营成本。其次，在选择变压器时，应选择S10和S11系列的低损耗节能型变压器。对于有特殊要求的化工、地下建筑或高层建筑等对消防系统有较高要求的公共场所而言，应选择SG10、SG11、SC6等系列的低损耗节能型干式电力变压器装置。此外，为了改善电能质量，对于电网电压波动较大的供电场所而言，一般宜选用有载调压电力变压器。

具体而言，在变压器节能设计时，应通过平衡三相负荷、降低变压器运行环境温度及合理选择变压器接线方式等措施实现节能。同时，还可根据公式ΔP=P0+β2Pk降低变压器空载漏磁损耗，也可选择阻值较小的铜芯绕组变压器，降低变压器额定负载传输损耗，并按公式β=S/Sn将变压器节能运行负载率控制在75%～85%之间。此外，也可结合变压器负荷变化，选择并联运行方式，调整变压器台数，合理分配变压器运行负荷，使其高效、经济运行。

2.12降低线路损耗

电网在输送电能过程中，会在配电网络中产生巨大的功率损耗，线路损耗一般与配电线路负荷大小及线路参数有关。因此，降低电网线损的关键在于减小导线中的电阻及电网无功功率，同时还可适当提高电网功率因数，降低配电网线路损耗。在建筑电气节能设计中，应根据线损计算公式ΔP=3I2R0·103计算配电线路电能损耗。由于线路电流一般保持不变，所以若要减少配电线路线损，就要尽可能根据R=ρL/S原理减小线路电阻，途径如下：

(1)减小导线长度，对线路路径进行合理选择。尽可能少走、不走回头路，尽量走直线。

(2)应对建筑电气功能用房具体位置进行合理确定与设计，如减少供电半径，变压器应尽可能靠近负荷中心；在高层建筑电气节能设计时，竖井应与低压配电室相靠近，且在具体布局上，竖井与低压配电室中的线路应分向前送，减少回头输送电能支线。

(3)选择季节性负荷线路，分别按照电压损失、热保护、稳定及载流量等特征和要求，适当增加导线截面。为减小电路及减少线路，常年使用的供电线路应选用某些季节性负荷的线路。

例如，应采用同一干线集中将建筑中的电开水器、照明、风机盘管、空调风机等计费相同的负荷布置在一起供电。当春季与秋季空调系统停止使用时，使较小的电流在同样大的干线截面中传输，由此可大大减少线路损耗。

2.1.3提高系统功率因数

提高配电系统功率因数，可减少线路无功功率损耗，由此可实现节能。具体而言，在建筑电气节能设计时，建筑系统中的变压器、电动机、气体放电灯及线路等电气设备中的整流电器电感均会产生滞后无功损耗。因此，通过引入超前无功功率，就会在系统用电设备及低压、高压传输线路中产生有功损耗，而减少这部分损耗应采用如下两种方式[3]：

(1)在设计中，尽可能选用有补偿电容器的电感性用电设备，如配有电容补偿的荧光灯及同步电动机等，以提高建筑用电设备的自然功率因数，也可将异步电动机替换为等容量、功率因数较高的同步电动机。在经济、合理设计前提下，荧光灯及气体放电灯的电感镇流器、电子镇流器高次谐波系数应＜15%；将电容器安装于单灯中也可适当减少系统高、低压线路传输时的超前无功功率，提高自然功率因数。因感抗和电容器分别产生的是滞后的无功和超前的无功。因此，可采用静电电容器进行高、低压柜集中补偿和分散就地补偿，使二者相互抵消。

(2)对于大多数容量较小或断续负载及容量大且负荷平稳的民用建筑而言，为起到节能的效果，在建筑电气节能设计时，应安装无功补偿装置，分别采用变压器低压侧集中补偿及就地补偿方式，由此可减少线路中的无功传输损耗。要想使节电效果最佳，须使无功补偿容量COSΦ＝1，此时达到完全补偿状态。但这种情形下，易产生过补偿现象。因此，在节能设计中，应使COSΦ＝0.95，此时所选无功补偿容量仅为完全补偿容量的70%，且节电效率依然可达91%。所以，只有将无功补偿装置的功率因数控制在0.9～0.95之间时，才会起到良好的节电效果。

2.2照明系统节能设计

在建筑电气照明系统节能设计时，应通过混合照明方式，对照度、照度均匀度等指标进行严格控制。根据LPD照明负荷功率密度值要求，确定合理的照明指标。工作位置密集，可采用照明度在500lx以下的光源照明，而工作位置密集程度不同时，可分区一般照明。非工作区及照明要求较高的区域，可分别采用较低、较高的照明度，但二者照度比应不宜＞1/3。照明设计时，还应从LPD值、光色、统一眩光值、照明均匀度及照度标准能效指标等方面，对综合照明指标进行客观评估。民用建筑可根据照明要求档次，选择照度标准值；建筑照度标准值应按节能需求来选择；公共建筑及居住建筑等民用建筑，均应按照我国现行《建筑照明设计标准》(GB50034-2013)相关标准值要求确定光色、照度标准、统一眩光值、照明均匀度以及LPD照明功率密度等指标。相关技术指标设计参照标准如下：

表1节能电光源设计标准

3.结束语

综上所言，建筑电气节能设计有助于节约能源，缓解能源危机，可有效解决当前我国经济、社会发展与能源资源供应不足之间的巨大矛盾。通过发展循环低碳经济，可促使国民经济良好、稳定运行。本文从变压器选型、降低线路损耗、提高功率因数及照明的节能设计四个方面根据节能设计要求，对建筑电气设计中建筑节能相关内容进行了研究分析，旨在实现建筑节能性与经济性的有机统一。

参考文献:

[1]邢新春.建筑电气设计中建筑节能研究[J].绿色环保建材,2018(02):46.

[2]惠士伟.建筑电气节能设计[J].建材与装饰,2018(01):88-89.

[3]陈满.民用建筑电气节能设计与措施分析[J].四川建筑,2018,38(02):58-60+64.