漫谈建筑电气节能设计

当前国家正在大力提倡建设节约型社会。能源短缺将会制约国民经济的发展，据国家电监会的监测，2004 年“电荒”席卷21个省、市，在用电高峰时段电力供需缺口达2000万～3000万千瓦，预计2005年全国电力供应缺口仍然很大。面对电力日趋紧张的形势，作为民用建筑电气设计工作者如何尽量做到电气节能设计将是一个很大的课题。本文就线路损耗、空调用电损耗以及照明用电损耗等方面进行论述，力求在各个方面达到节约的目的。

一、降低电气配电线路电能的损耗

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； 而线路的阻抗与导线的导电率和长度成正比，与导线的截面积成反比。因此配电线路选用高导电率的导体，尽量采用铜芯线，不采用铝芯线； 变电所应设置在负荷中心，同时各层配电间、层配电箱也应尽量设置在负荷中心，减少线路的长度；在满足规范要求的情况下，尽量提高电压等级和功率因数，以降低电流。如今照明大量采用荧光灯，配置电感镇流器，其功率因数很低，仅约0.5，而就地加电容补偿器或采用电子镇流器，其功率因数可达约0.9，这样一来，采用电子镇流器的线路电流只有采用电感镇流器的5/9，而线路损耗在只考虑电阻时只有1/3.24。

对于没有特殊要求的场所，尽量采用三相供电，而避免采用单相供电，也可降低电流。三相与单相供电线路损耗比较，假设线路长度一样，负荷为电阻性负载且三相完全平衡，单相线路导线截面积S₁=16mm²，三相线路导线截面积S₂=4mm²，那么单相线路电阻R₁为三相线路电阻R₂ 的1/4，在负载功率相同时，单相线路电流I₁为三相线路电流I₂的3倍，在只考虑线路电阻损耗时，单相线路损耗P₁为三相线路损耗P₂的1.5倍。如图1

由于三相页荷完全平衡，N线电流为0，因此N线没有损耗。

此外还应避免导线穿管产生涡流，造成电能损耗，如严禁金属管内穿交流单根导线。对于铜外套的矿物绝缘电缆，应按一定的规则排列进行安装，把涡流降到最少。精心设计，减少供电线路长度，提高功率因数，降低电流，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。

二、降低空调用电的损耗

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2W～3W，北方地区有5W～8W， 例如某单位有300台空调，一天待机为14小时，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，其配电控制原理图2 所示，其中的按钮箱应该设置在建筑物的值班室内，以便管理和控制。

三、降低照明用电的损耗

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、分区一般照明、局部照明和混合照明；照明种类可分为：正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明、景观照明和航空障碍照明。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（ 包括光源、镇流器或变压器）。因此在满足照明质量要求时，应优先选用高发光效能的光源和高效率的灯具，同时应严格按照国家标准GB50034-2004《建筑照明设计标准》要求的照度标准值以及照明功率密度值进行照明设计，照明设计时可按下列条件选择光源：高度较低房间，如办公室、教室、会议室及仪表、电子等生产车间宜采用细管径（≤26mm）直管形荧光灯；商店营业厅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；高度较高的工业厂房，应按照生产使用要求，采用金属卤化物灯或高压钠灯，亦可采用大功率细管径荧光灯；一般照明场所不宜采用荧光高压汞灯，不应采用自镇流荧光高压汞灯。由于白炽灯发光效能低，一般情况下，室内外照明不应采用，只有在下列场所可采用白炽灯：要求瞬时启动和连续调光的场所， 使用其他光源技术经济不合理时；对防止电磁干扰要求严格的场所；开关灯频繁的场所；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。

不仅光源的选择能达到照明节能，而且照明灯具的合理控制也是照明节能的重要手段。公共建筑和工业建筑的走廊、楼梯间、门厅等公共场所的照明，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、分组控制措施，以便在白天自然光较强，或深夜人员很少时，可以方便地手动或自动关闭一部分或大部分照明；体育馆、影剧院、候机厅、候车厅等公共场所的照明，应采用集中控制，并按需要采取或降低照度的控制措施，以便由工作人员专管或兼管，采用分组开关方式或调光方式控制，按需用手动或自动开关灯；宾馆、酒店、旅馆等的每间（套）客房应设置节能控制型总开关，以保证旅客离开客房后能自动切断电源；每个房间灯的开关数不宜少于2个（只设置1只光源的除外，如果是由多个光源组成的一盏灯具，也可采用多个开关进行分组控制，以便节电），一般说，较小的房间每开关可控1～2支灯泡（管），中等房间每开关可控3～4支灯泡，大房间每开关可控4～6支灯泡，每个开关控制的灯数宜少一些，不仅有利于节能，而且也便于维修；房间或场所装设有两列或多列灯具时，宜按下列方式分组控制：（1）所控灯列与侧窗平行，以利于利用天然光，（2）生产场所按车间、工段或工序分组控制，以便使用，关闭不需要的灯光，（3）电化教室、会议厅、多功能厅、报告厅等场所，按靠近或远离讲台分组控制，以便在使用投影仪等类设备时，关闭讲台和邻近区段的灯光；对于一些高档次建筑和智能建筑或其中的某些场所，有条件时， 可采用调光、调压或其他自控措施，以节约电能，如：（1）天然采光良好的场所，按该场所照度自动开关灯或调光，（2）个人使用的办公室，采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯，（3）旅馆的门厅、电梯大堂和客房层走廊等场所，采用夜间降低照度的自动调光装置，（4）大中型建筑，按具体条件集中或集散的多功能或单一功能的自动控制系统；多层住宅楼梯间的照明应采用节能自熄开关，而高层建筑楼梯间的照明由于属于应急照明，规范规定消控室在确认火灾后，应接通火灾应急照明灯，目前设计往往是就地采用双控开关进行控制，这样一来往往造成楼梯间的灯是长明灯，造成电能的浪费。经过改进，把就地双控开关改为自熄双断点开关就能解决这一问题，既能满足规范要求，又能达到节能的目的。其配电控制原理如图3：

而对于广告灯、泛光照明等的控制尽量不采用人工进行开启或关闭，而采用光控器与时控器相结合进行控制，天黑时自动开启，深夜自动关闭，以免人为忘记关闭，造成电能的浪费。对于设有楼宇自控BA 系统的建筑物，应将地下室车库、门厅、各层公共走道等公共场所的照明、广告灯、泛光照明等纳入BA系统进行管理和控制，以达到最佳的节能目的；此外电气设备应尽量选用低功耗， 高效率的节能产品，值得注意的是变压器的损耗会根据负荷率的变化而变化，因此应精心计算进行供电方案比较确定变压器的容量，同时合理选择水泵等电动机的启动和控制方式，也能达到节能的目的。

总之建筑电气处处都存在节能设计，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，节约每一滴水，每一度电，每一份资源。

信息来源：

给排水与建筑电气