论文部分内容阅读
摘要：我国作为发展中国家中的能源消费大国，能源供需矛盾非常突出，建筑电气的节能设计显得尤为重要。本文就建筑电气节能设计相关问题进行了阐述。
关键词：建筑；电气节能；设计
Abstract: As a energy consumption developing country, energy supply and demand contradiction is very outstanding; building electrical energy saving design appears to be particularly important. In this paper, building electrical energy saving design related issues are described.
Key words: building electrical energy saving; design;
中图分类号：S972.7+4引言：我国是一个能源消耗大国，不仅能源相对短缺，而且利用率极低。特别是在我国的建筑行业，建筑能耗中建筑电气的能耗占有相当大的比例，因此，对我国的建筑电气提出节能设计的要求，贯彻并执行实用、经济、先进的设计原则就显得尤为重要。建筑电气节能设计既是我国国民经济发展的一项长远的战略方针，也是利国利民，造福千秋万代的工程。
二、我国建筑节能研究现状 与发达国家相比，我国的节能降耗工作起步较晚。我国是个能耗大国, 建筑能耗约占社会总能耗三分之一的统计数字表明了建筑节能的迫在眉捷，而建筑节能的重要组成部分是建筑电气节能，建筑电气节能设计是一项专业性、技术性很强的工作，工程设计中如何利用建筑电气节能技术，降低建筑结构的能耗，做到在保证电气系统安全可靠和正常运转的前提下，既减少投资和能耗，又能有效地缓解电力供需，实现中央提出的建设“节约型”社会的目标, 日益成为电气设计工作者深入研究的亟待解决的问题。 为发挥设计在节能建筑中的作用、不斷提高各地区各类建筑节能设计水平，我国先后出台了GB 50034-2004《建筑照明设计标准》、GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》等多部强制性国家标准以及发布实施了《北方寒冷地区建筑节能标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等多项行业标准。 据统计，在我国每年最新建成的建筑群中，能够达到国家强制性节能标准的仅仅占到总建筑数量的10%～15%，而高能耗建筑占据80%以上。建筑高消耗所造成的能源负担的加重以及所带来的环境污染，严重地制约了我国的可持续发展。 三、建筑电气节能设计分析 1、供配电系统的节能设计（1）应使供配电系统整体分布合理，减少线路损耗。如在方案阶段就需考虑变配电室、配电小间的合适的位置，既满足供电半径又能尽量缩短线路长度;在布线上线路要尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度。其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失。第三，变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离。第四在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给各个竖井的干线，也尽量使线路都向前送，减免线路返送。（2）对供配电系统的构成进行技术经济分析，选择合理的配电方案。对空调等季节性负荷单独设置变压器;将不同季节或时间段使用的负荷由同一台变压器负担，可降低变压器的容量;利用某些季节性负荷的线路，共用干线以减少线路和电阻，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小线路损耗;对变压器容量和数量的配合应进行相应的计算、比较;考虑变压器初投资，对变压器选择适当的负载率，根据笔者的经验，可在75%~85%之间进行选择。 （3）选择节能产品及合适的线缆截面。选用低损耗节能型的变压器，对部分供配电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器;选用低耗无噪声节能型接触器。合理选择导线截面。对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面，可按每天工作时间进行一下简单的计算。如所增加的费用为A，由于节约能耗而减少的年运行费用为B，则A/B为回收年限，若回收年限为几个月或1、2年，则应加大一级导线截面。一般而言，导线截面小于7mm2，线路长度超过100m的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。（4）尽可能使三相负荷平衡;提高用电设备的功率因数，选择合适的地点及容量进行无功补偿;采取抑制和消除谐波的措施等。尽量提高设备的自然功率因数，以减少对无功的需求。采用功率因数较高的同步电动机;荧光灯采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器;采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95。减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。 抑制与消除谐波的措施目前可采用在无功补偿处设置电抗器及采用较好性能的电容器。选用电抗系数为5.5%的电抗器，调谐频率在214Hz,能够吸收50%～60%的谐波。选用具有干式技术、压敏断路技术及自愈技术的电容器，确保运行安全、稳定。 2、照明节能设计 因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手： （1）采用高效光源。白炽灯便宜，安装维护简单，光色好，显色指数最高，但其缺点是发光率太低，不节能。所以应尽量不用或少用白炽灯，只有在局部艺术照明或防止高频光谱照射的古董字画照明中或部分住宅内声光控场所使用。低压钠灯和高压钠灯的发光率最高，但由于色温低，光色偏暖，显色指数在40～60之间，颜色失真度大，只能在路灯或广场照明用。显色指数在60的高显色性钠灯可与汞灯组成混合灯，用于工厂及体育馆照明，这也是量大面广的照明部分。发光率很高的金属卤化物灯，三基色荧光灯及稀土金属荧光灯，由于色温范围广，自3200K～40000K，光色选择性好，显色指数又高，可达80～95，颜色失真度小，尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好，因此除用作商场、展厅的照明外，还广泛用在车站的候车室、码头的候船室、航空港的候机楼以及舞台的灯光照明等。一般荧光灯及稀土金属荧光灯可用在写字楼、住宅的照明;荧光高压汞灯、自整流高压汞灯、钠灯及三者组合的混光灯常用于生产厂房的照明。（2）建筑物应尽量利用自然采光。靠近室外的部分，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。对大进深房间或教室、商场、大厅等大空间场所，灯具设计可采用与外窗平行的方式，分区、分级控制，充分考虑靠窗侧的自然光，以节约电能。利用自然光的这部分照明，可以按照度标准检测现场照度，合理设置开关点进行灯光调节，使灯具开关控制灵活，方便、节能。对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，在增加投资不多的情况下，对荧光灯可利用调压的方式，固定几级进行调节。（3）其它照明节能措施包括：满足现行的建筑照明设计标准所规定的功率密度值的要求;选用高效电子镇流器或节能型电感镇流器;部分项目采用照明节电器;居住建筑楼梯间、内走道等采用声光控开关，庭院照明灯具采用光控开关等节能控制;车库照明根据车道、停车位等采用分级控制;走廊、大厅等公共照明采用集中控制或楼宇自控;高级会议室、宴会厅等场所采用智能照明控制管理系统，不仅能实现照明的定时开关、时钟控制、调光控制、多场景效果，且能接收BAS系统的各种控制信号，利于能源管理的动态化、实时化。高级别墅等宜采用智能照明控制系统等。 3、建筑设备的电气节能 规模较大的及重要建筑物可采用楼宇自控系统，对空调、给排水、电动机等进行监控，实现节能目的。空调系统及给排水系统需要与暖通及给排水专业在方案及施工图阶段重点配合，使控制方案更趋于合理。在设备选择上，合理采用节能型电动机及变频调速风机、水泵等节能设备，才能发挥明显的节能效果。变频风机通过变频方式调节空调箱的送风量，使之与室内负荷相匹配，能够在满足空调要求的同时，大幅节约风机电耗。对电梯，可设群控或其他节能控制模式，自动扶梯设节电感应控制。车库内选用带一氧化碳自动探测器的诱导风机，自动联动排风机;全空气空调系统中选用设置二氧化碳传感器，据现场环境情况控制、调节新风量。减少电动机在运行过程中的耗能。除了用就地补偿电容器以减少无功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。另一种节能方式是采用软起动器，软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。它可用在电动机容量较大，又需要频繁起动的设备，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。目前已取得较广泛应用。
四、结束语
随着经济高速发展，电气节能已成为电气设计中的重中之重。民用建筑节能特别电气节能是非常重要的组成部分。作为建筑电气设计人员，应结合工程项目自身特点，精心设计、精心比较，采用切实可行的节能措施，把节能贯穿于电气设计过程始终，从而真正达到提高照明效率，节约能源，为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。
关键词：建筑；电气节能；设计
Abstract: As a energy consumption developing country, energy supply and demand contradiction is very outstanding; building electrical energy saving design appears to be particularly important. In this paper, building electrical energy saving design related issues are described.
Key words: building electrical energy saving; design;
中图分类号：S972.7+4引言：我国是一个能源消耗大国，不仅能源相对短缺，而且利用率极低。特别是在我国的建筑行业，建筑能耗中建筑电气的能耗占有相当大的比例，因此，对我国的建筑电气提出节能设计的要求，贯彻并执行实用、经济、先进的设计原则就显得尤为重要。建筑电气节能设计既是我国国民经济发展的一项长远的战略方针，也是利国利民，造福千秋万代的工程。
二、我国建筑节能研究现状 与发达国家相比，我国的节能降耗工作起步较晚。我国是个能耗大国, 建筑能耗约占社会总能耗三分之一的统计数字表明了建筑节能的迫在眉捷，而建筑节能的重要组成部分是建筑电气节能，建筑电气节能设计是一项专业性、技术性很强的工作，工程设计中如何利用建筑电气节能技术，降低建筑结构的能耗，做到在保证电气系统安全可靠和正常运转的前提下，既减少投资和能耗，又能有效地缓解电力供需，实现中央提出的建设“节约型”社会的目标, 日益成为电气设计工作者深入研究的亟待解决的问题。 为发挥设计在节能建筑中的作用、不斷提高各地区各类建筑节能设计水平，我国先后出台了GB 50034-2004《建筑照明设计标准》、GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》等多部强制性国家标准以及发布实施了《北方寒冷地区建筑节能标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等多项行业标准。 据统计，在我国每年最新建成的建筑群中，能够达到国家强制性节能标准的仅仅占到总建筑数量的10%～15%，而高能耗建筑占据80%以上。建筑高消耗所造成的能源负担的加重以及所带来的环境污染，严重地制约了我国的可持续发展。 三、建筑电气节能设计分析 1、供配电系统的节能设计（1）应使供配电系统整体分布合理，减少线路损耗。如在方案阶段就需考虑变配电室、配电小间的合适的位置，既满足供电半径又能尽量缩短线路长度;在布线上线路要尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度。其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失。第三，变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离。第四在高层建筑中，低压配电室应靠近竖井，而且由低压配电室提供给各个竖井的干线，也尽量使线路都向前送，减免线路返送。（2）对供配电系统的构成进行技术经济分析，选择合理的配电方案。对空调等季节性负荷单独设置变压器;将不同季节或时间段使用的负荷由同一台变压器负担，可降低变压器的容量;利用某些季节性负荷的线路，共用干线以减少线路和电阻，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小线路损耗;对变压器容量和数量的配合应进行相应的计算、比较;考虑变压器初投资，对变压器选择适当的负载率，根据笔者的经验，可在75%~85%之间进行选择。 （3）选择节能产品及合适的线缆截面。选用低损耗节能型的变压器，对部分供配电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器;选用低耗无噪声节能型接触器。合理选择导线截面。对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面，可按每天工作时间进行一下简单的计算。如所增加的费用为A，由于节约能耗而减少的年运行费用为B，则A/B为回收年限，若回收年限为几个月或1、2年，则应加大一级导线截面。一般而言，导线截面小于7mm2，线路长度超过100m的增加一级导线截面比较容易实现上述条件。（4）尽可能使三相负荷平衡;提高用电设备的功率因数，选择合适的地点及容量进行无功补偿;采取抑制和消除谐波的措施等。尽量提高设备的自然功率因数，以减少对无功的需求。采用功率因数较高的同步电动机;荧光灯采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器;采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95。减少系统高、低压线路传输的超前无功功率。 抑制与消除谐波的措施目前可采用在无功补偿处设置电抗器及采用较好性能的电容器。选用电抗系数为5.5%的电抗器，调谐频率在214Hz,能够吸收50%～60%的谐波。选用具有干式技术、压敏断路技术及自愈技术的电容器，确保运行安全、稳定。 2、照明节能设计 因为照明用量大而面广，因此，照明节能的潜力很大，应从下列几方面着手： （1）采用高效光源。白炽灯便宜，安装维护简单，光色好，显色指数最高，但其缺点是发光率太低，不节能。所以应尽量不用或少用白炽灯，只有在局部艺术照明或防止高频光谱照射的古董字画照明中或部分住宅内声光控场所使用。低压钠灯和高压钠灯的发光率最高，但由于色温低，光色偏暖，显色指数在40～60之间，颜色失真度大，只能在路灯或广场照明用。显色指数在60的高显色性钠灯可与汞灯组成混合灯，用于工厂及体育馆照明，这也是量大面广的照明部分。发光率很高的金属卤化物灯，三基色荧光灯及稀土金属荧光灯，由于色温范围广，自3200K～40000K，光色选择性好，显色指数又高，可达80～95，颜色失真度小，尤其金属卤化物灯对人的皮肤显色性特别好，因此除用作商场、展厅的照明外，还广泛用在车站的候车室、码头的候船室、航空港的候机楼以及舞台的灯光照明等。一般荧光灯及稀土金属荧光灯可用在写字楼、住宅的照明;荧光高压汞灯、自整流高压汞灯、钠灯及三者组合的混光灯常用于生产厂房的照明。（2）建筑物应尽量利用自然采光。靠近室外的部分，应将门窗开大，采用透光率较好的玻璃门窗，以达到充分利用自然光的目的。对大进深房间或教室、商场、大厅等大空间场所，灯具设计可采用与外窗平行的方式，分区、分级控制，充分考虑靠窗侧的自然光，以节约电能。利用自然光的这部分照明，可以按照度标准检测现场照度，合理设置开关点进行灯光调节，使灯具开关控制灵活，方便、节能。对长期需要开停，但又要按人流的多少自动调整照度的场合，在增加投资不多的情况下，对荧光灯可利用调压的方式，固定几级进行调节。（3）其它照明节能措施包括：满足现行的建筑照明设计标准所规定的功率密度值的要求;选用高效电子镇流器或节能型电感镇流器;部分项目采用照明节电器;居住建筑楼梯间、内走道等采用声光控开关，庭院照明灯具采用光控开关等节能控制;车库照明根据车道、停车位等采用分级控制;走廊、大厅等公共照明采用集中控制或楼宇自控;高级会议室、宴会厅等场所采用智能照明控制管理系统，不仅能实现照明的定时开关、时钟控制、调光控制、多场景效果，且能接收BAS系统的各种控制信号，利于能源管理的动态化、实时化。高级别墅等宜采用智能照明控制系统等。 3、建筑设备的电气节能 规模较大的及重要建筑物可采用楼宇自控系统，对空调、给排水、电动机等进行监控，实现节能目的。空调系统及给排水系统需要与暖通及给排水专业在方案及施工图阶段重点配合，使控制方案更趋于合理。在设备选择上，合理采用节能型电动机及变频调速风机、水泵等节能设备，才能发挥明显的节能效果。变频风机通过变频方式调节空调箱的送风量，使之与室内负荷相匹配，能够在满足空调要求的同时，大幅节约风机电耗。对电梯，可设群控或其他节能控制模式，自动扶梯设节电感应控制。车库内选用带一氧化碳自动探测器的诱导风机，自动联动排风机;全空气空调系统中选用设置二氧化碳传感器，据现场环境情况控制、调节新风量。减少电动机在运行过程中的耗能。除了用就地补偿电容器以减少无功损耗外，还应减少电机轻载和空载运行。另一种节能方式是采用软起动器，软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。它可用在电动机容量较大，又需要频繁起动的设备，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。目前已取得较广泛应用。
四、结束语
随着经济高速发展，电气节能已成为电气设计中的重中之重。民用建筑节能特别电气节能是非常重要的组成部分。作为建筑电气设计人员，应结合工程项目自身特点，精心设计、精心比较，采用切实可行的节能措施，把节能贯穿于电气设计过程始终，从而真正达到提高照明效率，节约能源，为经济的可持续发展和节约型的社会做出应有的贡献。